电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是*随电机转动的换相器和电刷来完成的。在电动车行业有刷电机分高速有刷电机和低速有刷电机。有刷电机和无刷电机有很多区别，从名字上可以看出有刷电机有碳刷，无刷电机没有碳刷。

1、有刷电机电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。在电动车行业有刷电机分高速有刷电机和低速有刷电机。有刷电机和无刷电机有很多区别，从名字上可以看出有刷电机有碳刷，无刷电机没有碳刷

2、无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

3、有刷电机是传统产品，性能比较稳定。

无刷电机是升级产品，其寿命性能比有刷电机好。但其控制电路比较复杂，对元件的老化筛选要求比较严格。虽然电机寿命长但控制电路容易出毛病。因此选用无刷电机要经过严格的可靠性试验以确保质量。，但是随着技术的不断升级几步，无刷电机技术已经相当成熟。

4、在实际生产过程中，由于有刷有齿直流电机是高速电机，齿轮的齿很小，易磨损，但力量大，爬坡能力强。而无刷直流电机，在使用过程中省去了二、三年换碳刷的麻烦。但由于在控制无刷电机的过程，要求精度极高。而且，无刷电机控制器的价钱也较高。相比之下有刷无齿的直流电机，虽然要更换碳刷，但更换碳刷是十分容易的，而且电机的控制较为简单，电机运转平稳，安全系数高。

5、有刷电机是指电机是直流电输入，控制它的控制器只给它提供大小电流就可以调速了；而无刷电机其实就是个三相交流电机，靠控制器把直流电转换成三相交流电，并根据电机里的传感器霍尔元件进行换相使电机正常运转。直接来说，无刷电机比有刷电机寿命长、起步有劲省电，但是控制器却比有刷控制器成本高。目前，现在的都是无刷控制器，有刷的已经基本淘汰了。电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。

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高效节能电机是指具有高效率的电机，是绿色环保的电机。高效电机采用新型电机设计、通过降低电磁能、热能及机械能的损耗，提高输出效率。结构简单，坚固耐用。

那么高效节能电机到底能省多少电？这是很多客户都在纠结的一个问题。不妨举个例来说的更明了：

某企业之前用Y系列普通7.5KW电机，厂里一共10台同时操作，每天运转8小时，每年运行300天。今年这家企业升级了设备，换了10台型号为YX3-132M-4P-7.5KW的电机，功率还是一样的，但是却省电不少。

7.5KW的相同功率，普通Y电机的效率为87%，高效节能电机效率90.1%，则全年：

Y-132M-4P-7.5KW运行一年的电量为：（7.5/0.87）*8*300=20689.6度

YX3-132M-4P-7.5KW运行一年的电量为：

（7.5/0.901）*8*300=19977.8度

使用高效节能电机后一台全年节电：20689.6-19977.8=711.8度

该企业使用10台7.5KW高效节能电机，则一年可节电7118度！

相关数据显示：我国电机用电量占总用电量的比重可达50%，占工业用电量的比重接近70%。因此，要降低单位GDP能耗，在电机领域大有可为，而高效节能电机可作为节能的突破口。

高效节能电机的节能效果显着，通常情况下，效率可提高3%-5%左右，超高效电机效率更高。由此可见，提高电机效率，降低电机能源消耗，研发推广应用高效、超高效电动机，具有其十分重要的国家能源战略意义和现实的社会效益。

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为保证时机的正常工作对运行的电动机要进行检修，对于电动机的运转环境要做到防砸、防淋、防潮。对于环境不良，经常挪动、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养，及时发现和消除隐患。

一、电动机电气常见故障的分析和处理

（一）接通后，电动机只嗡嗡不起动。可能原因：电源没有全部接通成单相起动；电动机过载；被拖动机械卡住；绕线式电动机转子回路开路成断线；定子内部首端位置接错，或有断线、短路。处理方法：检查电源线，电动机引出线，熔断器，开关的各对触点，找出断路位置，予以排除；卸载后空载或半载起动；检查被拖动机械，排除故障；检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接合情况；重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有灿线和短路。（二）电动机起动困难，转速低。可能原因：电源电压较低；原为角接误接成星接；鼠笼型转子的笼条端脱焊，松动或断裂。处理方法：提高电压；检查铭牌接线方法，改正定子绕组接线方式；进行检查后并对症处理。（三）电动机使用时超温。可能原因：电源电压过低，电动机在额定负载下造成温升过高；电动机通风不良或环境湿度过高；电动机过载或单相运行；电动机起动频繁或正反转次数过多；定子和转子相擦。处理方法：测量空载和负载电压；检查电动机风扇及清理通风道，加强通风降低环温；用钳型电流表检查各相电流后，对症处理；减少电动机正反转次数，或更换适应于频繁起动及正反转的电动机；检查后遗症处理。（四）动电机运转时噪声大。为了调整滑差电机动平衡，其电枢和磁极转子的两端分别装有配重装置。如果这部分装置稍有松动，那么滑差电机在高速转动时就会偏离原？的位置。故障如果发生在主传动电机的外瑞面，就会造成电枢和磁极转子的局部摩擦，使噪声加大。这时就需要停机修理，恢复电枢和磁极转子的动平衡，并重新找好原动平衡配重的位置并将其固定好，使主传动电机正常运转。通风不良。如风扇脱落、通风道堵塞等。过载。致使电流过大而使定子绕组过热。定子绕组匝间短路或三相电流不平衡（五）动电机制动电磁离合器烧毁。必须保持胶印机制动离合器的磁轭、衔铁、摩擦片等部位的清洁，无油污和任何杂物。工作时间一长、接触不良，而且摩擦片中的这些杂质加大了离合器在工作时的摩擦负荷。电气元件由于接触不良而不吸合，使其温度升高，制动电磁离合器线圈的绝缘便会过早受到损害，以致最后被烧毁。因此要特别注意维护保养，离合器散热通风，减少损耗，降低工作温度，延长电气元件使用寿命。（六）绝缘电阻低。可能原因：绕组受潮或淋水滴入电动机内部；绕组上有粉尘，油圬；定子绕组绝缘老化。处理方法：将定子，转子绕组加热烘干处理；用汽油擦洗绕组端部烘干；检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板；一般情况下需要更换全部绕组。（七）电动机外壳漏电。可能原因：电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板；绕组端部碰机壳；电动机外壳没有可靠接地。处理方法：恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板；如卸下端盖后接地现象即消失，可在绕组端部加绝缘后再装端盖；按接地要求将电动机外壳进行可靠接地。（八）电动机运行时声音不正常。可能原因：定子绕组连接错误，局部短路或接地，造成三相电流不平衡而引起噪音；轴承内部有异物或严重缺润滑油。处理方法：分别检查，对症下药；清洗轴承后更换新润滑油为轴承室的1/2―1/3。（九）电动机使用时发生振动。可能原因：电动机安装基础不平；电动机转子不平衡；皮带轮或联轴器不平衡；转轴轴头弯曲或皮带轮偏心；电动机风扇不平衡。处理方法：将电动机底座垫平，时机找水平后固牢；转子静平衡或动平衡；进行皮带轮或联轴器校平衡；校直转轴，将皮带轮找正后镶套重车；对风扇校静。

二、电动机机械常见故障的分析和处理

（一）定、转子铁芯故障检修。定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成，是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。1、轴承过度磨损或装配不良，造成定、转子相擦，使铁芯表面损伤，进而造成硅钢片间短路，电动机铁损增加，使电动机温升过高。2、拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。3、因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。4、因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净，涂上绝缘溱烘干。5、铁芯与机座间结合松动，可拧紧原有定位螺钉。若定位螺钉失效，可在机座上重钻定位孔并攻丝，旋紧定位螺钉。（二）轴承故障检修。转轴通过轴承支撑转动，是负载最重的部分，又是容易磨损的部件。1、故障检查。运行中检查：滚动轴承缺油时，会听到骨碌骨碌的声音，若听到不连续的梗梗声，可能是轴承钢圈破裂。轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时，会产生轻微的杂音。拆卸后检查：先察看轴承滚动体、内外钢圈是否有破损、锈蚀、疤痕、是否磨损等。2、故障修理。轴承外表面上的锈斑可用砂纸擦除，然后放入汽油中清洗；或轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时，应更换新轴承。更换新轴承时，要选用与原来型号相同的轴承。

总之，电动机具有结构简单，运行可靠，使用方便，价格低廉等特点。它在我们的生活中用途及其广泛，对于日常检修，及故障的排除尤为重要。

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目前，水泥行业的竞争非常激烈，但关键还是制造成本的竞争，而电动机电耗占成本30％，因此做好电动机的降耗增效工作就显得极为重要。所以，我们要从调速方式、电动机的选型、启动装置等方面入手等每个环节开展细致的工作，同时要大力应用新技术新成果，促进企业的节能降耗。

一、变频调速节能

1、风机、水泵上的变频调速节能

大部分水泥厂的一些设备尤其是一些大功率设备在生产过程中绝大部分时间都是不满负荷，在生产过程中都是通过调节挡风板或阀门的开启角度的机械调节方法来满足不同的用风（水）量，这种操作方式的缺点是：（1）电机及风机或水泵的转速高，负荷强度重，电能浪费严重；（2）设备运行的自动化程度相当低,几乎完全靠人工调节，调节精度差，控制不精确；（3）电气控制采用直接或降压起动，启动时电流对电网冲击大，需要的电源（电网）容量大，功率因素较低。（4）起动时机械冲击大,设备使用寿命低；（5）噪声大，粉尘污染严重等。在水泥厂主要有生料磨排风机，窑尾废气处理风机，罗茨风机，水泥磨排风机，煤磨风机、蓖冷机风机、选粉机、循环水泵、给水泵等。由于变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。如下图示为压力H-流量Q曲线特性图:

n1-代表电机在额定转速运行时的特性；

n2-代表电机降速运行在n2转速时的特性；

R1-代表风机、泵类管路阻力最小时的阻力特性；

R2-代表风机、泵类管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。

风机、泵类在管路特性曲线R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机、泵类所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小流量到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机、泵类的工作点移到R2上的B点，压力增大到H2，这时风机、泵类所需的功率正比于H2与Q2的乘积，即正比于BH2OQ2的面积。显然风机、泵类所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。

也就是当风机水泵的转速下降10％时，电机消耗功率下降27.1%.所以风机水泵采用变频调速节能效果非常明显。

2、用变频调速取代传统调速

传统调速所采用的晶闸管串级调速、直流调速、电磁滑差调速、液力耦合器调速和异步电动机的变级调速等存在传动效率低、难维护等缺点，而变频调速结构简单，稳定可靠，调速精度高，启动转矩大，调速范围广。所以采用变频调速在提高机械的传动效率就可节能20%左右。

3、变频在空气压缩机上应用

空压机恒压供气使用变频器与压力控制构成闭环控制系统，使压力波动减少1.5%，降低噪音、减少振动。保证设备长期稳定运行，从而减少了设备维护工作量，延长了设备使用寿命。用变频器后，空压机可在任何压力下随意起动，打破了以前不允许带压起动的规定，起动电流也较以前大大降低。通过使用变频器后的实例，多数压缩机节电率约在20%左右。

总之：采用变频器控制将有以下诸多优点：

（1）、采用变频器控制电机的转速，取消挡板调节，降低了设备的故障率，节电效果显着；

（2）、采用变频器控制电机，实现了电机的软启动，延长了设备的使用寿命，避免了对电网的冲击；

（3）、电机在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响；

（4）、具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能；

（5）、提高产品质量及产量。

实践证明，变频改造具有显着的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且还大大减少了设备维护、维修费用，另外当采用变频调速时，由于变频装置内的直流电抗器能很好的改善功率因数，也可以为电网节约容量。直接和间接经济效益十分明显。[page]

二、电动机的功率因数补偿

笼型电动机通常采用并联电容器就地补偿的方法。绕线式电动机可采用进相机补偿的方式。进相机补偿分旋转式和静止式2种，由于旋转式进相机结构上的缺陷，目前逐步被静止式进相机所代替。

合理选用电动机类型

Y系列电动机是全国统一设计的新系列产品，是国内目前较先进的三相异步电动机。20世纪80年代中期即在全国推广应用。其优点是效率高、节能、启动性能好。而目前国内许多老水泥企业仍大量采用JO2系列电动机，相比来说Y系列比JO2系列电动机效率提高了0.413％。因此用Y系列电动机取代旧式电动机势在必行。

选择电动机类型除了满足拖动功能外，还应考虑经济运行性能。对于年运行时间大于3000h，负载率大于50％的场合，应选择YX系列高效率的三相异步电动机。与Y系列相比，其效率平均高3％，损耗降低20％～30％，虽然价格高于Y系列电动机，但从长期运行考虑，经济性还是明显的。

同步电动机能提高企业电网的功率因数，降低供电线路损耗，但控制系统繁杂，价格较高。

合理选用电动机的额定容量

国家对三相异步电动机3个运行区域作了如下规定：负载率在70％～100％之问为经济运行区；负载率在40％～70%之间为一般运行区；负载率在40％以下为非经济运行区。若电动机容量选得过大，虽然能保证设备的正常运行，但不仅增加了投资，而且它的效率和功率因数也都很低，造成电力的浪费。因此考虑到既能满足水泥厂设备运行需要，又能使其尽可能地提高效率，水泥企业一般负载率保持在60％～l00％较为理想。对于负载率小于40％的三角形接法电动机可改为星型接法，以提高其效率。

同步电动机能提高企业电网的功率因数，降低供电线路损耗，但控制系统繁杂，价格较高。随着异步电动机制造水平的提高，新设备已很少采用。

三、电动机启动和运行形式

低压笼型大中型电动机

若采用全压直接启动方式，这要求电力系统有足够大的容量，而实际运行时，电力系统负载率很低，影响供电效率，并且用直接启动方式易烧毁开关、电动机，影响电网其他设备的运行，往往为了尽量减少电动机启动次数而宁愿让电动机空转而不停车，造成大量浪费。此类电动机可以用电动机软启动器启动。电动机软启动器是采用大功率晶闸管模块作为主回路的开关元件，通过控制它的导通角以实现软特性的电压爬升。它具有对电网无过大冲击，对机械传动系统（齿轮及轴连接器）震动小，启动转矩平滑稳定等诸多优点。启动电流在2.5～3.5倍额定电流之间可调，启动时间可调。

高压笼型电动机

传统的启动方式多选用电抗器、自耦变压器等，但这些启动设备都不能很好地满足启动要求，很难获得理想的启动参数。目前出品的热变电阻软启动装置能较好地满足启动要求。热变电阻器由具有负温度系数的电阻材料制成，电阻器串于电动机定子回路，当电动机启动、电阻体通过启动电流时，其温度升高，而阻值随之减小，从而使电动机端电压逐步升高，启动转矩逐步增加，以实现电动机的平稳启动。根据电动机参数和负载要求的启动转矩，能方便地配置适当的启动电阻值获得最佳的启动参数，即在较小的启动电流下，获得足够大的启动转矩。

大型绕线型电动机

以前大多采用频敏变阻器启动，但其故障率太高。目前较为成熟的方式是采用液体变阻启动器。它是利用两极问的液体电阻，通过机械传动装置使极板的距离逐步接近，直至接触，达到串人转子回路中的电阻无级变小最后为零，实现电动机无冲击的平滑启动。其特点是启动电流小，对电网无冲击，热容量大，可连续启动5～10次，维护方便，使用可靠。目前我厂该类型电动机已全部采用液体变阻启动器。

中、小型绕线电动机

以前主要采用频敏电阻器和油浸电阻器启动，由于有滑环、碳刷、短路环等零件与继电器、交流接触器、频敏或油浸变阻器等电器元件组成的启动系统都安装在粉尘较大的生产现场，因此它具有故障率高、维修量大的缺点，经常影响设备的正常运行，而无刷无环启动器较好地解决了上述问题，它是一种启动平滑，不改变运行特性且不受粉尘干扰的启动设备。其一次启动电流限制在3.0～4.0Ⅰe之间，适合于11～600kW的高低压绕线型电动机。该启动器是利用频敏变阻器的原理，利用铁磁性材料的频感特性研制而成，安装在电动机转轴原来装集电环的位置，与转子同步旋转，省去了电动机的辅助启动装置。

成球供水系统

生料成球工序是影响水泥熟料烧结质量的关键工序之一，其中水、料比例直接影响成球好坏。应用变频器后能通过跟踪生料供给量对成球预加水泵的转速进行无级调速，从而实现全自动化的闭环控制，料水配合稳定，成球效果良好，大大提高水泥烧结质量。此系统改造主要为提高自动化程度和制造工艺水平考虑，由于功率较小省电效果还在其次。

生料均化给料系统

此系统用变频改造后，将所有送料口处的送料电机用变频器进行同步无机调速，等比例送料，提高均化效果，此点也是从制造工艺角度考虑。[page]

四、水泥选粉系统

水泥选粉系统的工作原理是根据所生产的水泥的标号的不同，调节选粉机和选粉风机的转速，从而选出不同细度的水泥制品。老式选粉机要调整风机轴上的扇叶的数量和角度，经过对比试验达到所要求的选粉细度；新式选粉系统分选粉机和选粉风机两部分，选粉机由滑差电机调速，选粉风机靠调节挡风板角度调节用风量。这两种系统都存在操作工艺复杂、调节精度差、浪费电能严重的缺点，特别是滑差点机不但费电，由于水泥制造环境粉尘严重，因此滑差头骨胀率特别高，维修困难。变频改造后，不管是老式系统还是新式系统，只要将电机调节到一个特定的转速就能选出所需要的细度的颗粒，在节约电能的同时还做到了连续化、自动化生产，既提高了劳动效率，又降低了劳动强度，综合效益明显。

五、立窑卸料系统

为使水泥烧结过程中加料、供风、卸料三平衡，立窑普遍采用滑差电机（电磁调速电机）做为盘塔式卸料装置的动力，该电机不但防护等级满足不了水泥生产现场环境的需要，而且在相同输出转速的条件下消耗的功率也比系列电机高出百分之二十左右，在降低转速时相差更多，因此采用变频调速系统代替滑差调速后，解决以上所诉的缺点，且调速性能远远高于滑差调速电机，在节电的同时维修费用也大大降低，在各行业得到普遍应用。

应用变频器对可以调速的电机进行控制，在节约大量电能的同时，还具有软起功能，同时降低了电机的起动电流和运行电流，降低整个电力系统和机械系统启动和工作时的负荷强度，延长了机械部件的使用寿命。另外对滑差电机的变频改造提高了电机的防护等级，减少了因环境恶劣而造成的电机故障率。

六、意外收获

由于变频器工作和启动时电流的下降，为其他设备的启动提供了必要的保证，无形中增加了工厂的电力容量，这对电网电压不稳和电力容量偏小的场合尤为有利。象天马水泥有限公司这样整体改造后,可省下200KVA的变压器容量,新上设备时变电所可暂不增容,可节省大量投资。

当然，经过变频改造后还应加强生产工艺方面的管理，再生产允许的条件下合理的调节电机的转速，以达到理想的节能结果。这有待于在以后的工作中加以不断的完善。

1在立窑罗茨风机上的应用

立窑煅烧熟料所耗的电能中，罗茨鼓风机的电耗一般占60%左右，随着电价的调整，电费在水泥生产成本中说占的比例越来越高。因此，降低鼓风机的能耗成为提高企业经济效益的重要一环。

对罗茨风机可由变频器改变风机的供电电源频率进行无级调速来调节风量，重庆地维水泥有限公司在1号窑132KW罗茨风机上安装变频器，节电率高达62.2%。吨熟料电耗由安装变频器前的15.22度下降到安装后的5.55度;河南焦作水泥厂在10000/吨水泥熟料旋窑生产线生料流态化系统55KW罗茨风机上安装了变频器后节电率高达73.2%,平均每日用电量由安装前的606度下降到安装后的162度,每日节电444度。

2在离心风机上的应用

有某些水泥厂是采用高压离心式风机进行供风，该种水泥窑的风量调节是通过风门开启度对风量进行调节。对离心风机的变频调速改造同样有巨大的节能潜力。这是因为离心式风机设备的流量与转速的成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。因此在调节风量或流量时，如降低20%的风量或流量，功耗则会下降50%，但是必须注意，转速与压力是成平方关系，当转速下降20%时，压力则会下降60%，因此必须注意工艺要求的压力范围不能象罗茨风机那样，不用考虑转速与风压的关系。

3在立窑卸料机上的应用

立窑卸料机若采用滑差调速电机，其转速通常控制在300～1000rpm（工艺上根据窑的情况，对卸料速度进行控制的）。采用变频调速的方法取代滑差电机，经过多个厂家应用结果表明，平均节能达40%左右，这是因为滑差调速是一种耗能的低效调速方法。

由下列公式可知：

滑差电机主电机轴的输出功率：P0=KM0N0（P0表示输出功率，M0表示负载转速，N0表示电机转速，K为常数）

滑差头输出功率P1=KM0N1（P1表示输出功率，N1表示滑差头转速）

滑差头损耗功率：P=P0-P1=KM0（N0—N1）

由此可见，滑差电机的转速越低，浪费能源越大，而卸料机的转速通常在400rpm左右运行，因此改用变频调速的方法会有50～60%的节能效果。

5在预加水成球系统中的应用

目前，预加水成球技术在立窑水泥厂中应用已相当普遍。它在提高成球质量，改善煅烧操作条件，提高立窑熟料产量和质量方面取得了比较明显的效果。其结合微机双回路调节器，就能实现水料比例自动跟踪，自动调节，做到恒压供水。调节及时，极大地减轻了工人的劳动强度，同时也改善了成球质量，使预加水系统真正起到预湿成球的作用，为立窑生产出优质高产的熟料创造了条件。

针对上述问题，结合生料车间选粉机负荷转速不超过600r/min的特点，对选粉机电气部分进行变频调速技术改造。经实际测量，选粉机改造前，运行速度在594r/min时，输入电压385V，输入电流72A，功率因数0.82，故输入功率为40KW；改造后，运行速度在594r/min时，输入电压387V，输入电流18A，（热继电器也做了相应调整），功率因数0.92（变频器加装了直接电抗器）则输入功率为11KW。改造后一年中，没发生过任何故障，保证了系统的安全运行，大大减少了维护工作量和维修费用，而且节能效果十分显着。

变频器在水泥厂的应用还不止这些，比如说回转窑球磨机、卸料圆、盘给料机、双管绞刀裙、板喂料机调速皮带称喂、煤绞刀、蓖冷机等一切需交流调速的设备都可以采用变频调速器。

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在试验机控制系统中，采用工控机测量冲击电压电流波形时，电磁干扰是影响测试结果的重要问题。为了使测量结果尽可能的准确，除了让分压器尽可能的靠近试品接地和在测量电缆末端增设衰减器等常规措施外，在测量回路中采用同轴电缆的平衡接法，能够消除由于地电位的升高而引起的电缆的共模干扰。

两根电缆的长度和波阻抗必须相同，并且首末端同时匹配。通过以上措施，减弱了球隙瞬间放电引起的电磁干扰，消除了地电位的升高引起的共模干扰。

抗干扰能力低是步进电机在控制电路中的一个显著缺点，要保证步进电机稳定可靠工作，必须采取相应的措施保护步进电机及其驱动器。该控制系统在设计时采取了以下必要的保护措施：

1）安装隔离变压器和低通滤波器，防止强脉冲干扰信号串入步进电机的供电电源，烧坏步进电机驱动器的供电模块；

2）遵守“一点接地”原则，将步进电机的PE端、脉动信号的负端、方向信号负端、电源滤波器外壳、步进电机的外壳、以及步进电机和驱动器之间的电缆保护套一点接地并且接在屏蔽箱的外壳上；

3）在脉冲信号和方向信号的输入端增加瞬态电压抑制二极管（TVS），保护步进电机驱动器。

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在管道切割机控制系统中，测速辊和管编码器配合使用，将辊轮的角位移转化为电脉冲信号向PLC提供数字量信号，以转速的形式在人机界面中进行显示。

接近开关用于将切割焊枪移架路径限制在允许的范围内，防止切管长度设置错误，焊枪支架移位至丝杠固定端面并与之发生机械碰撞，对机构造成损坏。切割焊枪送气管道内置电磁球阀，由PLC控制接触器的开关状态，实现送气阀的开启与关闭。

焊枪定位杆架上安装有位移传感器，启动丝杠电机，减速器带动丝杠旋转。同时，焊枪定位杆架开始沿平行于管道轴线方向向前（后）移动，当其移动到接近管道一端面时，关闭丝杠电机。调整焊枪枪头至管道端面合适切割点位置，设置传感器初始位移为0，完成切割焊枪的初始化定位工作。

在人机界面中设定好托辊转速以及管道切割长度，经PLC运算指令线性运算后自动转化为伺服电机设定的脉冲数。工作时，伺服电机每接受一个脉冲就会旋转一定角度。与此同时，伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，和伺服电机接受的脉冲形成闭环控制。从而控制丝杠转动圈数和主动托辊的转速，达到精确控制切割焊枪每次移位距离和所切割管道转速距离。

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综合试验台的设备组成掘进机试验台主要分为两部分：土箱加载部分及盾构机本体部分。土箱加载部分对实际掘进土质状况进行模拟，盾构机本体部分用来完成掘进施工。综合试验台的底层信号掘进机试验台土箱加载部分的信号主要是由压力传感器与位移传感器组成。而且这两类信号都不是标准信号，需要进行前期信号处理，再进行远程传输。盾构机本体部分的信号，大多是标准信号，较容易采集。

监控系统的组成由于盾构机的控制都是由PLC来完成，为了保证系统的统一性，基于全集成控制的理念，系统组成如下：土箱加载部分和盾构机本体部分，各用一套PLC、各用两套上位监控软件；后台数据分析用服务器一台。本设计用Profinet与Profibus实现土层受扰动信号的远程采集，以及盾构机刀盘的多电机同步驱动。使用交换机可以把网络分成盾构机本体、土箱加载部分和数据库管理三个网段，将负荷分隔开来，使整个网络性能增强。

盾构机本体部分的开关量与模拟量信号，通过ET200S采集到现场总线Profibus；土箱加载部分的土层压力信号，通过信号放大处理由ET200M采集到现场总线Profinet；土箱加载部分的土层位移信号，经过信号处理，通过485转换器采集到现场总线Profibus。通过现场总线Profibus，实现以PLC为控制器、以S120为执行器的盾构机刀盘的同步驱动控制。

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风机运行中实际风量仅为额定风量的一部分，风机远离额定工作点运行，其实际运行效率很低，能耗浪费问题严重。由于挡板的存在，挡板前后存在压差，消耗了很大一部分能量，同时加大了对管道和风机的磨损。采用人工方式来调节挡板，操作麻烦，实时性差。电动机直接启动，启动电流为额定电流的6～8倍，严重影响电动机的绝缘性能和使用寿命，并会对电网造成较大冲击。电动机运行功率因数最高为0.8，功率因数低，无功损耗大。

技术改造节能原理项目通过技术改造，新增高、低压变频器系统，以调节电动机运行频率（转速）的方式替代了原有的调节风门的运行方式，从而起到节省电能、提高功率因数、改善运行工艺的作用。从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。

项目技术改造方案通过新增的高压变频器系统与低压变频器系统，使风机可以在变频运行状态和工频运行状态间进行切换，即使在变频器发生故障时也不会影响风机的运行，保证不因增加高压变频器系统与低压变频器系统而降低原有系统的整体可靠性，同时在变频运行时，调节电动机转速，达到节能效果。

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系统结构组成及工作原理电子式蠕变持久试验机主要用来完成材料拉压、蠕变、松弛、持久、周期性加载等力学试验，它主要由3个部分构成，分别为运动模块、测量模块和控制模块。运动模块主要由步进电机、联轴器、丝杠螺母以及横梁夹具等组成。其工作原理如下：步进电机通过联轴器带动滚珠丝杠转动，由丝杠螺母传动驱动横梁作直线运动，并利用夹具实现对试件的拉伸压缩。测量模块主要由位移传感器，力传感器、引伸计、放大器以及AD采集卡等构成。

步进电机多用于开环控制，但为了提高试验机精度，作者利用位移传感器对其进行位置闭环控制，用来对开环控制误差进行有效的校正与补偿。力传感器和引伸计分别用来测量拉伸过程中的作用力和变形量。

控制模块主要由上位机、电机控制卡和细分驱动器等组成。上位机将采集的数据进行实时处理后，给电机控制卡发送位置、速度和加速度指令；电机控制卡按照接收到的指令，产生相应的脉冲信号；细分驱动器依据产生的脉冲信号，使步进电机实现平稳运转。

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