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 回复:直流电机工作在弱磁点附近,负载突变导致转速震荡,如何解决?

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老兵veteran
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楼主    2004-06-14 08:53:27
主题:直流电机工作在弱磁点附近,负载突变导致转速震荡,如何解决?
负载:轧机,负载特性类似于阶跃给定。

现象:电机工作在弱磁点附近,负载突变时转速震荡较大,避开弱磁点则没有问题,请教各位老师,如何解决?
天生不宜做胜利者,自来没有胜利的欲望,只是不甘失败,十分十分不甘心失败。木心
kdrjl
至圣

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    2004-06-15 20:38:36
精华帖  主题:回复:直流电机工作在弱磁点附近,负载突变导致转速震荡,如何解决?
ok!ok!太谢谢你的精彩描述了。一个壮观的连轧系统使我想象出了现场的宏伟。
根据你的想法,我也即席的发表几点议论,手头没有教科书,无法考证我的论点,完全是凭印象发议论,所以,仅做参考。
第一,直流电机有两个著名的平衡方程式,即电势平衡方程式和转矩平衡方程式式。他们是直流电机闭环自动控制系统结构设计的理论基础之一。E = CE φ n (公式1);M = CM Id φ (公式2)。公式1描述的是电动机的电势与转速和励磁电流(严格的说是电机的磁通)的平衡关系,公式2描述的是电机转矩与电枢电流、磁通的平衡关系(这里无关略去)。这里的公式1可以得到,当电机在基速以下磁通恒定(励磁电流恒定),电机的电势E随转速成正比变化;当转速达到额定转速,E = 额定电势 ,可以理解公式1为:Ee = CE φe ne ;当电机转速超过了额定转速以后,为了保持电动机的电势在额定值不变,由公式1得出必须降低φ才可实现。这就是所谓的弱磁升速。电势调节器,就是根据公式1实现其控制思路的。当转速在基速以下时,电势调节器输出恒值(作为励磁电流的给定输入),当转速超过基速时,电势调节器起作用,为控制系统实现恒额定电势,通过改变输出励磁电流给定达到其目的。试想,如果你的系统,转速调节是稳定的,电势调节也是稳定的,根据公式1,励磁电流(磁场)也不应该有很大的变化呀?所以说,现场的配合控制(转速、电势)是很重要的。当然,这仅仅是从理论上的分析,实践中调整这种配合控制,需要经验的积累,但离不开理论的指导。我建议你还是去耐心的翻一翻直流传动自动控制系统教科书,应该有所帮助。
第二,尽管轧机的转速(轧制过程)不允许丢转(稳态速降),但是,可不可以空载时转速更高一些,只要保证轧制过程的线速度满足要求,不也行吗?我是外行了。这样的好处有二,躲过弱磁点,建立过载缓冲。
第三,对于机电一体化的系统,在设计方案时,必须进行机电方案的通盘考虑。许多情况下,机电是可以互相配合、实现互补的。如果把转速设置在了弱磁点,而控制上又很棘手,无力解决,这就是败笔。设计的败笔。为什么不让机械设计补偿一下电控的弱点呢?不能通盘考虑、取长补短的设计,会造成以后的麻烦。这也是在不断的总结经验教训中得到的
我是你的朋友
老兵veteran
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    2004-06-16 10:51:33
精华帖  主题:回复:直流电机工作在弱磁点附近,负载突变导致转速震荡,如何解决?
kdrjl你好:
关于你的第一个论点:“当转速超过基速时,电势调节器起作用,为控制系统实现恒额定电势,通过改变输出励磁电流给定达到其目的”
我个人认为这个观点是不正确的。因为如果是调速的话,适用于直流电机的另一个转速公式为:n=(Ud-iRa)/CE φ = E/CE φ n E ,即E=Ud-iRa,其中Ud为整流电压。可见在对直流电机的调速过程中,对EMF的控制不是通过调整励磁而是通过调整Ud,调整励磁的目的有二:1、在EMF恒定的情况下改变电机转速,2、避免无限调整Ud造成EMF过高、电枢电流过大而对电机的绝缘、线圈等系统造成危害。即弱磁的目的是调速,保持EMF恒定只是弱磁的一个很重要的副目标,而不是主目标。也就是说弱磁调速是在无法再调整EMF的情况下不得已而为之的办法。另外,因励磁电流与磁通的关系是非线形的,某些电机在刚弱磁时的电流变化是较大的(根据我的观察),而励磁回路的电感量较大,电流7的变化是较慢的(相对转速而言),我认为这才是电机在弱磁点附近负载突变时转速波动的主要原因。看6RA70手册的G165,G166两图,励磁与电枢的关系就反映在EMF和实际转速上,这是直流电机调速的优点,也是弱点。
关于你的第二个论点:“不可以空载时转速更高一些,只要保证轧制过程的线速度满足要求,不也行吗?”
从中可以看出KDRJL确实是高手!我们在实际中确实也采取了这种办法,我们称之为“动态补偿”,但这只能解决动态速降的问题,不能解决“弱磁点”问题。
关于你的第三个论点:“对于机电一体化的系统,在设计方案时,必须进行机电方案的通盘考虑。许多情况下,机电是可以互相配合、实现互补的。如果把转速设置在了弱磁点,而控制上又很棘手,无力解决,这就是败笔。设计的败笔。为什么不让机械设计补偿一下电控的弱点呢?不能通盘考虑、取长补短的设计,会造成以后的麻烦”
我非常认同你的这个观点。但是实现起来有难度:1、电机的选择通常不是由电控设计和调试单位决定,而是由用户或工艺设计单位决定。2、针对不同的轧制规格,电机须设定不同的转速,工作在弱磁点附近是不可避免的。
感谢KDRJL的指教,我认为你说的参数匹配的问题是正确的,我今天下午将再去调试现场,重点修正励磁回路的快速性并在许可的范围内尽量变软电机机械特性,你看如何?
如果我没能及时回帖,是在现场没有回来,请你见谅!
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长风万里
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    2004-06-21 14:25:13
精华帖  主题:回复:直流电机工作在弱磁点附近,负载突变导致转速震荡,如何解决?
轧制速度和压下量是由工艺人员根据轧制品种决定的,我相信他们是经过精心设计的(每一品种都对应一张轧制表)。出口机架的线速度决定上游各机架的速度,其本身受工艺设备如定尺剪、冷床等的限制。精轧区的电机经常处于弱磁状态,但如果调节器参数合适的话,一样可以满足连轧系统的动态指标。我们给国内外做了若干条棒材生产线(扩容的),用示波器测动态指标(咬钢速降和恢复时间),都能满足工艺要求,我个人意见,楼主的系统可能未调到最佳。
至于装置的自优化功能,稍早些时候同K老弟探讨过,当时他对此功能比较推崇,而我基于在棒材生产线上的实际应用表示了怀疑。事实上,我们是看着示波器的波形来在线调速调和流调参数的。
英子
游民

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    2004-06-30 13:22:08
精华帖  主题:回复:直流电机工作在弱磁点附近,负载突变导致转速震荡,如何解决?
太精彩了!真实太精彩了,已经过半个月了,不知道“老兵”把问题解决了没有。
在下说说自己的愚见:
首先我感觉是那个参数设的不太好,不知道“老兵”考虑没有直流系统带载后
有压降的情况。就是说电机带载后如果电网不是很好会有一定的压降。如果系统
检测到的电压超出设定的范围就会封脉冲,导致系统降速,由于脉冲封锁,整流桥
关闭,系统电压生高,符合了设定的范围系统就会马上开桥继续整流,这时电机还
是带载状态,此种情况就会循环出现,导致系统转速不稳。
这种情况一般单机出现概率较高。18机架连轧也有遇过(整流变压器功率不够),
也可能P78设的太高(一般不会设错)。
判断是不是这种情况可以用软件(70随机光盘上就有)录波看,如果电枢a角在
带载后是一条直线估计就是这种情况。
本人感觉老兵是个“老兵”,估计不是这种情况。
交流是未来发展的趋势,这是不容置疑的,现在在中国的冶金行业中的高速轧线
以有应用(本人知道是高线),但还不是很广泛。
各位大虾见笑了
kdrjl
至圣

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    2004-06-30 20:18:12
精华帖  主题:回复:直流电机工作在弱磁点附近,负载突变导致转速震荡,如何解决?
老兵堪称工控精英了。真是后生可畏呀。不过,我还是将信将疑你的“工龄”。不会这么短吧?还不到两年?不会吧?或者说,你的师傅是“太乙真人”?哈哈。谢谢你对我的关注,我做梦都想得到6RA70的“自由功能块”的“万能钥匙”。这是真的。
说道交流变频技术的工业现场干扰问题,我也深有同感。几乎调试的主要工作量都放在了EMC。即使这样,还是不断的出现信号噪声问题。非常头疼。从这点来说,我和我的同事都乐于做直流的项目,一说是用交流的装置做系统,全都犯怵。不因为别的,就是因为现场的干扰信号处理太麻烦了。活干得太累。这年头谁不想省点事,多赚点钱?交流的系统这两条哪条都不占。光符合潮流管个屁用。所以,交流系统(小功率的除外),真不太受做工程的人们欢迎。这确是事实。
建议斑竹水弟,注意搜集一些西门子这方面的技术资料,主要是围绕着EMC各项准则实例与注释、说明。并向大家给于推荐和介绍。看看德国的同行们是怎么处理这些问题的,包括技术思路、理念。我想一定会非常受欢迎的。现在的实际情况是,“大面积”地也接了,屏蔽也做了,干扰还是时有时无的。就栽在这了。
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kdrjl
至圣

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    2004-07-04 19:05:27
精华帖  主题:回复:直流电机工作在弱磁点附近,负载突变导致转速震荡,如何解决?
水弟:
是《西门子自动化与驱动产品符合EMC规则的安装规范手册》这篇文章吗?你是不是参与了该书的编写?
这文章是不错,但是针对现场的以及各种实际的情况的复杂性,还有没有在此准则基础上再深入、再展开的注释与说明呢?
比如,有这种事情发生,在现场正常布线情况下,把双端电缆屏蔽接地,结果是干扰严重,调试工程师在黔驴技穷之下,一赌气,把屏蔽接地挑了(断开),嘿,干扰没了。于是,欢喜若狂,解决了!解决了!高高兴兴收兵,这明明是违背“准则”的呀。果不其然,好景不长,两天以后,干扰得系统又不干活了。这样的情况,反复几次,人也就疲塌了,什么准则不准则的,全他妈的是胡说八道了。这是我经历的真实的例子。
干扰,是一个即抽象又具体、既简单又复杂、神秘的、变化莫测的现象。他既需要理论指导;也需要实践经验;还需要有效的检测手段来分析和检测,第一步是查找传导源和传导通道,第二步是检测强度,第三步是采取措施消减强度。
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