电动机论文范文

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1电机绕组局部烧毁的原因及对策

1.1由于电机本身密封不良，加之环境跑冒滴漏，使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体，电机绕组绝缘受到浸蚀，最严重部位或绝缘最薄弱点发生一点对地、相间短路或匝间短路现象，从而导致电机绕组局部烧坏。

相应对策：①尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象；②检修时注意搞好电机的每个部位的密封，例如在各法兰涂少量704密封胶，在螺栓上涂抹油脂，必要时在接线盒等处加装防滴溅盒，如电机暴漏在易侵入液体和污物的地方应做保护罩；③对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期，严重时要及时进行中修。

1.2由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦（俗称扫膛）引起铁心温度急剧上升，烧毁槽绝缘、匝间绝缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。轴承损坏一般由下列原因造成：①轴承装配不当，如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损，导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小，出现跑内圈现象，装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁，特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好，允许间断性跑外圈现象存在。②轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。例如轴承保持架内的微小刚性物质未彻底清理干净，运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承。③轴承重新更换加工，电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加，温度急剧上升直至烧毁。④由于定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。⑤由于电机本体运行温升过高，且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁。⑥由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。⑦轴承本身存在制造质量问题，例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。⑧备机长期不运行，油脂变质，轴承生锈而又未进行中修。

相应对策：①卸装轴承时，一般要对轴承加热至80℃~100℃，如采用轴承加热器，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。②安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗，轴承腔内不能留有任何杂质，填加油脂时必须保证洁净。③尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。④组装电机时一定要保证定、转子铁心对中，不得错位。⑤电机外壳洁净见本色，通风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。⑥禁止多种油脂混用。⑦安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。⑧对于长期不用的电机，使用前必须进行必要的解体检查，更新轴承油脂。

1.3由于绕组端部较长或局部受到损伤与端盖或其它附件相磨擦，导致绕组局部烧坏。

相应对策：电机在更新绕组时，必须按原数据嵌线。检修电机时任何刚性物体不准碰及绕组，电机转子抽芯时必须将转子抬起，杜绝定、转子铁芯相互磨擦。动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定距离。电机回装前要对绕组的完好性进行认真仔细的检查确诊。

1.4由于长时间过载或过热运行，绕组绝缘老化加速，绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。

相应对策：①尽量避免电动机过载运行。②保证电动机洁净并通风散热良好。③避免电动机频繁启动，必要时需对电机转子做动平衡试验。

1.5电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，电机转子不平衡等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了绝缘老化，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。

相应对策：①尽可能避免频繁启动，特别是高压电机。②保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内。

2三相异步电动机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因及对策

如果出现电动机一相或两相绕组烧坏（或过热），一般都是因为缺相运行所致。当电机不论何种原因缺相后，电动机虽然尚能继续运行，但转速下降，滑差变大，其中B、C两相变为串联关系后与A相并联，在负荷不变的情况下，A相电流过大，长时间运行，该相绕组必然过热而烧毁。为三相异步电动机绕组为Y接法的情况：电源缺相后，电动机尚可继续运行，但同样转速明显下降，转差变大，磁场切割导体的速率加大，这时B相绕组被开路，A、C两相绕组变为串联关系且通过电流过大，长时间运行，将导致两相绕组同时烧坏。

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[1]王仁祥.电力新技术概论[M].北京：中国电力出版社，2009.

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[7]傅知兰主编.电力系统电气设备选择与实用计算[M].北京：中国电力出版社，2004.

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电动机的正常运行需要良好的外部环境条件作为客观条件，而且在使用过程中，人员对于电动机的定期检测和养护以及恰当的操作方式是保持电动机运行的主观条件。一旦电动机出现故障问题，维修人员的首要工作就是要找出故障原因，进而针对原因制定科学合理的维修方案，以及时有效地排除和解决故障问题。

1.1启动故障原因分析。电动机正常启动是保证后续机体正常运转的前提条件，而在电动机的常见故障当中，启动故障是发生几率比较高的问题之一，启动故障的原因可以从通电电流大小，系统负荷量等方面着手分析。常见的启动故障现象主要有以下几类：一是电动机在接通电源后无法正常启动，造成该种问题的原因可能是电源相数配置错误，设备内部线路有断开或短路现象，设备的负载量过大，触电接触不良等，维修人员应对上述原因进行注意核查和排除，以找出正确的故障原因。二是电动机可以启动但通常需要经过较长时间才能够启动完成，引发这种故障问题的原因可能是由于电压过低，接线方式错误或转子接触不良。三是电动机在启动后出现机体过热现象，这可能是由于电动机通风系统不良或环境因素引起的，也可能是机体启动次数过于频繁或部件之间反复摩擦造成的。维修人员在处理电动机启动故障问题时，最好事先向使用人员了解电动机的使用和日常养护维修情况，并结合电动机运行的外部因素和内部因素进行综合分析和判断，以便更好的进行故障维修。

1.2运行故障原因分析。电动机在运行时也会经常发生故障问题。首先，机体在运行过程中有时会出现异常的噪音和声响，引起这种问题的原因可能是机体内部线路有短路现象，通电电流不平衡或者部件之间摩擦过于严重造成的，维修时要对可能的原因进行排除，根据不同故障原因采取不同处理方法。其次，电动机在运行中会出现运行不稳的情况，其产生于原因主要包括电动机机置不平衡；皮带，轴承或转子等部件运转位置发生偏离。另外，发电机运转时还会发生机体带电现象，出现该种问题的原因主要是电动机本身绝缘性能不良或接地方式错误造成的，对于这类问题，维修人员要采取更换绝缘部件或改进接地技术方法来排除故障问题。

2关键的电器维修操作方法

2.1电器维修时对主要参数进行记录和整理。第一，要对电动机出现故障的原因进行参数的改正。在电动机的所在环境不适合进行更换时，只能在不变电动机的前提下对线圈匝数和线径进行适当增加，使其符合负载的要求。第二，根据电动机的运行方式，在对电动机进行维修时可以根据实际情况对绕组或者线径进行变动。

2.2电动机维修操作的方法和技巧。对匝数和线径进行增加，在增加之前要对可增加的具体匝数进行测量和计算，从而尽可能的增加。单相电动机一般采用的是启动绕组，主要为电容运转型接线的方式，在进行维修时，可以将电容的运行方式改变为电容起动电容运行型式。

3具体部件的故障原因分析和故障排除方法

3.1定、转子铁芯故障检修。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，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。②拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位。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。

3.2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。②故障修理。轴承外表面上的锈斑可用砂纸擦除，然后放人汽油中清洗；轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时，应更换与原来型号相同的新轴承。

3.3转轴故障检修。①轴弯曲：若弯曲不大，可通过磨光轴径、滑环的方法进行修复；若弯曲超过0.2mm，可将轴放于压力机下，在拍弯曲处加压矫正，矫正后的轴表面用车床切削磨光；如弯曲过大则需另换新轴。②轴颈磨损：轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀一层铬，再磨削至需要尺寸；磨损较多时，可在轴颈上进行堆焊，再到车床上切削磨光；如果轴颈磨损过大时，也在轴颈上车削2~3mm，再车一套筒趁热套在轴颈上，然后车削到所需尺寸。③轴裂纹或断裂：轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10-15，纵向裂纹不超过轴长的10时，可用堆焊法补救，然后再精车至所需尺寸。

4要重视维修后的性能检测和试运行工作电动机在维修完成后，需要进行多项试验，例如绝缘、电压、额定电流等等，这些试验也许会繁琐，耗费时间，但是确实必不可少的，试验是对电动机维修后的一个测试和检验，有利于发现一些细小的问题，以便及时处理，有益于日后的电动机正常使用。

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电机电脑节电无触点软起动器是近年来在国内出现的新技术，具有节电效率高，软起动特性好等特点。对于我公司这样的大型企业，在动力设备中的应用，节能降耗的意义将十分重大。我公司具有中、小型异步电动机600余台，装机容量7000KW。电能消耗是一笔大的数目。例如：一厂区锅炉房使用软起动器后，2台75KW加压水泵，一个采暖期运行4300小时，就可节电79200Kwh；一台37KW的粉碎机，一个采暖期可节电2800Kwh。节约电能的同时维修费用也降低。

一、电动机软起动器的节电原理

在生产实际当中，一些电气设备经常处于空载或轻载状态下运行，轻载或空载的电动机在额定电压的工作条件下，效率和功率因数均很低，造成电能大量浪费。

衡量电动机节电性能的重要指标为电机空载或轻载时最低运行电压的大小，即功率因数CosΦ的大小。为了说明电动机在不同负载的情况下运行，电压U与功率因数CosΦ的关系，以Y132S-4型，5.5KW三相异步电动机为例。

CosΦ的大小反应了负载的变化。软起动器正是利用微机技术，用单片机作CPU，用可控硅作为执行元件，实时检测电流和电压滞后角，即功率因数Φ角，输入给单片机，单片机根据最佳控制算法，输出触发脉冲，调整可控硅的导通角，即可调整可控硅的输出电压，使空载或轻载运行时降低电机的端电压，可使电机的铁损大大减小，同时也可减小电机定子铜损，从而减小电机空载或轻载时的输入功率，也就减小了电机有功和无功损耗，提高了功率因数，实现了节电控制。

二、电动机软起动技术

电动机传统的起动方式有全压起动和将压起动，软起动是一种完全区别于全压和降压起动的新的起动方式，是电子过程控制技术。所谓软起动，是以斜坡控制方式起动，使电动机转速平滑，逐步提高到额定转速。按照电动机起动电流大小进行分类，全压和降压起动属于大电流起动方式，软起动属于小电流起动方式。

全压起动，起动电流是额定电流的4-7倍，起动冲击电流是起动电流的1.5-1.7倍；起动电流大，起动转矩不相应增大，Ts=KtTn＝K(0.9-1.3)Tn。

降压起动，可部分减小起动电流，起动转矩下降到额定电压的K2倍。降压起动是轻载起动，有起动冲击电流、起动电流及二次冲击电流；二次冲击电流同样对配电系统有麻烦。

全压和降压起动的大电流，致使电动机谐波磁势增大，增大后的谐波磁势又加剧了附加转矩，附加转矩是电机起动时产生震动和噪音的原因。

全压和降压起动，都要受单位时间内起动次数的限制。电动机本身的发热主要建立在短时间大电流时。如通过6倍额定电流，温升为8-15℃/S；起动装置的自耦变压器或交流接触器起动引起堆积热；如交流接触器一般要求起动次数每分钟不超过10次。而软起动器可频繁操作，具有①电动机起动电流小，温升低；②软起动器采用的无触点电子元件，除大功率可控硅外，工作时温升很低。

此外，软起动器还具有多种保护功能，配合硬件电路，软件设计有过载、断相、欠压、过压等保护程序，动作可靠程度高。归纳起来，软起动器很好的解决了全压和降压起动电流过大及其派生的许多问题。

三、软起动器在动力设备上的应用

软起动器箱内面板上设有两个速率微动开关，分别对应四种起动速率：重载、次重载、次轻载、轻载，起动时间分别是90S、70S、65S、60S。使用时根据起动负载选相应的起动速率。例如我公司供水泵电动机的起动：供水泵电动机起动的阻转矩，主要由水的静压、惯性、管道阻力、水泵的机械惯性和静动摩擦等构成。水的阻力，水泵的机械惯性、阻力均与水泵的转速，加速度及叶轮的直经有关，速度低时阻力小。水的静压阻力与扬程有关，水泵起动时，由于水管中止回阀的作用，静压与摩擦不同时起作用，有利于起动。供水泵起动阻转矩为额定转矩的30％，属于轻载起动。在实际应用中供水泵电机轻载运行者居多，节电潜力大。

引风机用电动机的起动：其起动转矩与离心式水泵类似，阻转矩都与转速成正比，但是，风机与水泵的结构不同，风机的转动惯量比水泵大的多，空气的流动性比水小，如果风机不关风阀起动，将因空气升能，管道阻力，摩擦阻力等因素，致使风机起动比水泵难，起动加速的时间较长，风机起动属重载起动。

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在使用完农业机械后，要对机械进行清洗，除去机器表面的泥土和其它污染物，如油类、泥土等。在完成擦洗工作后还要整理一些部件，如，对于容易发生氧化的部位要涂上石蜡，在运转中容易发生磨损的部位要涂上油，如果长期存放，油箱内也不要保留机油。认真检查机械的零部件，尤其是容易磨损部位，严重的要进行更换，遇有漆皮脱落时要重新涂抹。

1.2涂抹防锈油

为了防止机械生锈，可以在机械容易发生锈蚀部位涂抹防锈油，同时做好以下工作：涂抹防锈油要充足，要全部涂抹农机容易发生锈蚀的部位；在完成防锈油的涂抹工作后，因为油类容易吸土，所以，还要定期做好农业机械的清洁工作；已经发生破损的农业机械，要修理好后做好保养工作，防止二次生锈；对于露天存放的农业机械要经常进行检查，暴露部位要涂抹防锈油，防止发生氧化现象。要重视机械容易发生磨损和脱落表皮部位，保证机械在修复后高效运转；要经常检查机器的风吹日晒部分，对于容易发生锈蚀部位涂抹防锈油，防止发生氧化现象。

1.3调整农机状态

在农用机械的保养中，还需注意一项重要措施，就是适当调整闲置机械的存放状态，使其做到放松，可以维护机械的性能。如，让发动机低速运转5min，停车后将机油放净，灌上新机油；同时将发动机气缸罩上的加油螺栓拆下，灌上1～2两新机油；按下减压手柄，转动启动柄2～3圈。然后放下减压手柄，使其还原，慢慢转动启动手柄，感觉到压力较大时放开。

1.4柴油过滤处理及油

在购买柴油后，要放置2～4天以上。还有，对机器进行加油时要过滤，可以减轻柴油供给系统在机器运转中的损耗，防止发生意外故障，使农业机械发挥最大效用。在选择油时，要依据柴油机的标准与规格，还要及时清理柴油机的机油滤清器、油底壳、油路等部位，在规定时间内换入纯净机油。如果机械工作超过2500h，或者使用时间超过一年，就要拆下轴承进行清洗，同时灌加新油。

2定期检查并调整

长期不使用农业机械时，要经常检查机械的零部件是否出现变形现象，对于出现故障的零部件要进行更换；使用过程中松动的螺丝要拧紧，防止发生掉落现象。还有，还要定期调整机械的离合器间隙等，保证机器的正常使用。

3注重对电动机的检查

电动机在农业机械的使用中发挥着重要作用，所以要认真做好电动机的维护工作。在规定时间内检查电动机是否出现超负荷现象，可以利用钳形电流表来观察三相电流的强度。假如电动机的负荷过大，或者电压过低，出现机械卡滞现象，都不利于电动机的正常运转。假如电动机在条件不正常情况下长期运转，就会吸收电网中的大量有功功率，使电流迅速升高，同时，温度也会随之升高，机器长期处于高温状态，电动机的绝缘体就会发生老化现象，容易烧毁。

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1电机绕组局部烧毁的原因及对策

1.1由于电机本身密封不良，加之环境跑冒滴漏，使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体，电机绕组绝缘受到浸蚀，最严重部位或绝缘最薄弱点发生一点对地、相间短路或匝间短路现象，从而导致电机绕组局部烧坏。

相应对策：①尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象；②检修时注意搞好电机的每个部位的密封，例如在各法兰涂少量704密封胶，在螺栓上涂抹油脂，必要时在接线盒等处加装防滴溅盒，如电机暴漏在易侵入液体和污物的地方应做保护罩；③对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期，严重时要及时进行中修。

1.2由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦（俗称扫膛）引起铁心温度急剧上升，烧毁槽绝缘、匝间绝缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。轴承损坏一般由下列原因造成：①轴承装配不当，如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损，导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小，出现跑内圈现象，装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁，特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好，允许间断性跑外圈现象存在。②轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。例如轴承保持架内的微小刚性物质未彻底清理干净，运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承。③轴承重新更换加工，电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加，温度急剧上升直至烧毁。④由于定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。⑤由于电机本体运行温升过高，且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁。⑥由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。⑦轴承本身存在制造质量问题，例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。⑧备机长期不运行，油脂变质，轴承生锈而又未进行中修。

相应对策：①卸装轴承时，一般要对轴承加热至80℃~100℃，如采用轴承加热器，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。②安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗，轴承腔内不能留有任何杂质，填加油脂时必须保证洁净。③尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。④组装电机时一定要保证定、转子铁心对中，不得错位。⑤电机外壳洁净见本色，通风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。⑥禁止多种油脂混用。⑦安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。⑧对于长期不用的电机，使用前必须进行必要的解体检查，更新轴承油脂。

1.3由于绕组端部较长或局部受到损伤与端盖或其它附件相磨擦，导致绕组局部烧坏。

相应对策：电机在更新绕组时，必须按原数据嵌线。检修电机时任何刚性物体不准碰及绕组，电机转子抽芯时必须将转子抬起，杜绝定、转子铁芯相互磨擦。动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定距离。电机回装前要对绕组的完好性进行认真仔细的检查确诊。

1.4由于长时间过载或过热运行，绕组绝缘老化加速，绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。

相应对策：①尽量避免电动机过载运行。②保证电动机洁净并通风散热良好。③避免电动机频繁启动，必要时需对电机转子做动平衡试验。

1.5电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，电机转子不平衡等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了绝缘老化，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。

相应对策：①尽可能避免频繁启动，特别是高压电机。②保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内。

2三相异步电动机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因及对策

如果出现电动机一相或两相绕组烧坏（或过热），一般都是因为缺相运行所致。当电机不论何种原因缺相后，电动机虽然尚能继续运行，但转速下降，滑差变大，其中B、C两相变为串联关系后与A相并联，在负荷不变的情况下，A相为三相异步电动机绕组为Y接法的情况：电源缺相后，电动机尚可继续运行，但同样转速明显下降，转差变大，磁场切割导体的速率加大，这时B相绕组被开路，A、C两相绕组变为串联关系且通过电流过大，长时间运行，将导致两相绕组同时烧坏。

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引言

运作中的电动机要严格按照国家相关质量标准进行检查以确保电动机的正常使用，运作的电动机与被拖动的设备位置要恰当，保证运行的稳定性，不能有晃动，保证通风性能良好。有些电动机因为各种原因需要经常的挪动，搬运等，对于这种电动机要加强日常的维护和检查，保证电动机运转的稳定性。

一、电动机电气常见故障的分析和处理

1.1电动机接通电源起动，电动机不转但有嗡嗡声音可能原因：①由于电源的接通问题，造成单相运转；②电动机的运载量超载；③被拖动机械卡住；④绕线式电动机转子回路开路成断线；⑤定子内部首端位置接错，或有断线、短路。处理方法：第一种情况需检查电源线，主要检查电动机的接线与熔断器，是否有线路损坏现象；第二种情况将电机卸载后空载或半载起动；第三种情况估计是由于被拖动器械的故障，卸载被拖动器械，从被拖动器械上找故障；第四种情况检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接合情况；第五种情况需重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有断线和短路。

1.2电动机启动后发热超过温升标准或冒烟可能原因：①电源电压达不到标准，电动机在额定负载下升温过快；②电动机运转环境的影响，如湿度高等原因；③电动机过载或单相运行；④电动机启动故障，正反转过多。处理方法：第一种情况调整电动机电网电压；第二种情况检查风扇运行情况，加强对环境的检查，保证环境的适宜；第三种情况检查电动机启动电流，发现问题及时处理；第四种情况减少电动机正反转的次数，及时更换适应正反转的电动机。

1.3绝缘电阻低可能原因：①电动机内部进水，受潮；②绕组上有杂物，粉尘影响；③电动机内部绕组老化。处理方法：第一种情况电动机内部烘干处理；第二种情况处理电动机内部杂物；第三种情况需检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板；第四种情况及时检查绕组老化情况，及时更换绕组。

1.4电动机外壳带电可能原因：①电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板；②绕组端盖接触电动机机壳；③电动机接地问题。处理方法：第一种情况恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板；第二种情况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；第四种情况按规定重新接地。

1.5电动机运行时声音不正常可能原因：①电动机内部连接错误，造成接地或短路，电流不稳引起噪音；②电动机内部抽成年久失修，或内部有杂物。处理方法：第一种情况需打开进行全面检查；第二种情况可以处理抽成杂物或更换为轴承室的1/2-1/3。

1.6电动机振动可能原因：①电动机安装的地面不平；②电动机内部转子不稳定；③皮带轮或联轴器不平衡；④内部转头的弯曲；⑤电动机风扇问题。处理方法：第一种需将电动机安装平稳底座，保证平衡性；第二种情况需校对转子平衡；第三种情况需进行皮带轮或联轴器校平衡；第四种情况需校直转轴，将皮带轮找正后镶套重车；第五种情况对风扇校静。

二、电动机机械常见故障的分析和处理

2.1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、转子铁芯的故障原因主要有以下几点。①轴承使用时间久，过度的磨损，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，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。②拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。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铁芯与机座之间的固定松动，可重新固定。如果定位螺钉不能再用，就重新进行定位，旋紧定位螺钉。

2.2电机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。

2.2.1故障检查运行中检查：滚动轴承少油时，可根据经验判断声音是否正常，如果声音不正常可能是轴承断裂的原因。如果轴承中存在了沙子等杂物，就会出现杂音的现象。拆卸后检查：检查轴承是否有磨损的痕迹，然后用手捏住轴承内圈，并使轴承摆平，另一只手用力推外钢圈，如果轴承良好，外钢圈应转动平稳，转动中无振动和明显的卡滞现象，在轴承停转后没有倒退的现象，表明轴承已经报废了，需要及时的更换。左手卡住外圈，右手捏住内钢圈，然后推动轴承，如果很轻松就能转动，就是磨损严重。

2.2.2故障修理轴承表面的锈斑用砂布进行处理，然后可以用汽油涂抹；或轴承出现裂痕或者出现过度的磨损的时候，要及时更换新的轴承。更换新轴承时，要确保新的轴承型号符合要求。

2.3转轴故障检修

2.3.1轴弯曲如果弯曲的程度不大，可以采用打磨的办法进行修整；若弯曲超过0.2mm，可以借用压力机进行修整，修正后将表面磨光，恢复原样即可；如果弯曲度过大，无法修整时，要及时更换。

2.3.2轴颈磨损轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀一层铬，然后打磨到需要尺寸；磨损较严重时，可以先采用堆焊，然后再用车窗修整到标准尺寸；当轴颈磨损达到无法修整的地步，则要考虑更换。

2.3.3轴裂纹或断裂轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%~15%，纵向裂纹不超过轴长的10%时，可以先进行堆焊，再进行修整，达到标准。如果断裂和裂纹过于严重，就考虑更换。

2.4机壳和端盖的检修机壳和端盖间的缝隙过大可通过堆焊然后修整的方法，如轴承端盖配合过松，可以使用冲子进行修整，然后将轴承打入端盖，针对大功率的电动机，可以使用电镀等方式进行修整。日常维护对减少和避免电机在运行中发生故障是相当重要的，其中最重要的环节是加强巡回检查和及时排除任何不正常现象的引发根源。出现事故后认真进行事故分析，采取对策，则是减少事故次数降低检修工作量，提高电机运行效率必不可少的技术工作。:

近年来，电动机在工矿企业中被广泛的应用，各企业领导和技术人员也开始认识到电动机的维护和保养的重要性，只有加强电动机的日常维修和保养才能够经济，安全地为企业创造更多的财富。

篇8

引言

运作中的电动机要严格按照国家相关质量标准进行检查以确保电动机的正常使用，运作的电动机与被拖动的设备位置要恰当，保证运行的稳定性，不能有晃动，保证通风性能良好。有些电动机因为各种原因需要经常的挪动，搬运等，对于这种电动机要加强日常的维护和检查，保证电动机运转的稳定性。

一、电动机电气常见故障的分析和处理

1.1电动机接通电源起动，电动机不转但有嗡嗡声音可能原因：①由于电源的接通问题，造成单相运转；②电动机的运载量超载；③被拖动机械卡住；④绕线式电动机转子回路开路成断线；⑤定子内部首端位置接错，或有断线、短路。处理方法：第一种情况需检查电源线，主要检查电动机的接线与熔断器，是否有线路损坏现象；第二种情况将电机卸载后空载或半载起动；第三种情况估计是由于被拖动器械的故障，卸载被拖动器械，从被拖动器械上找故障；第四种情况检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接合情况；第五种情况需重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有断线和短路。

1.2电动机启动后发热超过温升标准或冒烟可能原因：①电源电压达不到标准，电动机在额定负载下升温过快；②电动机运转环境的影响，如湿度高等原因；③电动机过载或单相运行；④电动机启动故障，正反转过多。处理方法：第一种情况调整电动机电网电压；第二种情况检查风扇运行情况，加强对环境的检查，保证环境的适宜；第三种情况检查电动机启动电流，发现问题及时处理；第四种情况减少电动机正反转的次数，及时更换适应正反转的电动机。

1.3绝缘电阻低可能原因：①电动机内部进水，受潮；②绕组上有杂物，粉尘影响；③电动机内部绕组老化。处理方法：第一种情况电动机内部烘干处理；第二种情况处理电动机内部杂物；第三种情况需检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板；第四种情况及时检查绕组老化情况，及时更换绕组。

1.4电动机外壳带电可能原因：①电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板；②绕组端盖接触电动机机壳；③电动机接地问题。处理方法：第一种情况恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板；第二种情况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；第四种情况按规定重新接地。

1.5电动机运行时声音不正常可能原因：①电动机内部连接错误，造成接地或短路，电流不稳引起噪音；②电动机内部抽成年久失修，或内部有杂物。处理方法：第一种情况需打开进行全面检查；第二种情况可以处理抽成杂物或更换为轴承室的1/2-1/3。

1.6电动机振动可能原因：①电动机安装的地面不平；②电动机内部转子不稳定；③皮带轮或联轴器不平衡；④内部转头的弯曲；⑤电动机风扇问题。处理方法：第一种需将电动机安装平稳底座，保证平衡性；第二种情况需校对转子平衡；第三种情况需进行皮带轮或联轴器校平衡；第四种情况需校直转轴，将皮带轮找正后镶套重车；第五种情况对风扇校静。

二、电动机机械常见故障的分析和处理

2.1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、转子铁芯的故障原因主要有以下几点。①轴承使用时间久，过度的磨损，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，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。②拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。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铁芯与机座之间的固定松动，可重新固定。如果定位螺钉不能再用，就重新进行定位，旋紧定位螺钉。

2.2电机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。

2.2.1故障检查运行中检查：滚动轴承少油时，可根据经验判断声音是否正常，如果声音不正常可能是轴承断裂的原因。如果轴承中存在了沙子等杂物，就会出现杂音的现象。拆卸后检查：检查轴承是否有磨损的痕迹，然后用手捏住轴承内圈，并使轴承摆平，另一只手用力推外钢圈，如果轴承良好，外钢圈应转动平稳，转动中无振动和明显的卡滞现象，在轴承停转后没有倒退的现象，表明轴承已经报废了，需要及时的更换。左手卡住外圈，右手捏住内钢圈，然后推动轴承，如果很轻松就能转动，就是磨损严重。

2.2.2故障修理轴承表面的锈斑用砂布进行处理，然后可以用汽油涂抹；或轴承出现裂痕或者出现过度的磨损的时候，要及时更换新的轴承。更换新轴承时，要确保新的轴承型号符合要求。

2.3转轴故障检修

2.3.1轴弯曲如果弯曲的程度不大，可以采用打磨的办法进行修整；若弯曲超过0.2mm，可以借用压力机进行修整，修正后将表面磨光，恢复原样即可；如果弯曲度过大，无法修整时，要及时更换。

2.3.2轴颈磨损轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀一层铬，然后打磨到需要尺寸；磨损较严重时，可以先采用堆焊，然后再用车窗修整到标准尺寸；当轴颈磨损达到无法修整的地步，则要考虑更换。

2.3.3轴裂纹或断裂轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%~15%，纵向裂纹不超过轴长的10%时，可以先进行堆焊，再进行修整，达到标准。如果断裂和裂纹过于严重，就考虑更换。

2.4机壳和端盖的检修机壳和端盖间的缝隙过大可通过堆焊然后修整的方法，如轴承端盖配合过松，可以使用冲子进行修整，然后将轴承打入端盖，针对大功率的电动机，可以使用电镀等方式进行修整。日常维护对减少和避免电机在运行中发生故障是相当重要的，其中最重要的环节是加强巡回检查和及时排除任何不正常现象的引发根源。出现事故后认真进行事故分析，采取对策，则是减少事故次数降低检修工作量，提高电机运行效率必不可少的技术工作。

近年来，电动机在工矿企业中被广泛的应用，各企业领导和技术人员也开始认识到电动机的维护和保养的重要性，只有加强电动机的日常维修和保养才能够经济，安全地为企业创造更多的财富。

篇9

作者：李继忠 单位：安徽阜阳华润电力有限公司

为控制电源，分别取自断路器的Ⅰ路、Ⅱ路电源进线（Ⅰ路电源进线取自400V ACⅠ段，Ⅱ路电源进线取自400V ACⅡ段），断路器的控制过程并不复杂，二次回路简洁明了，各元件的作用和功能一目了然，这就为故障的排除打下了良好的基础。

90％的精力用于原因查找的过程中，一旦查出故障点可能只需几分钟或紧一个螺丝即可解决问题。由于非常直观地显示了每个继电器和连接点的作用，遇到问题通过图纸分析即可大致判断出故障点，处理前已做到有的放矢，为快速处理打下了基础。如，2007年10月，1＃机小修后运行人员进行启机前切换试验时，发现1＃机侧 MCC段电源断路器不能自动切换，其现象如下：转换开关 ZK 分别置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档位时切换动作正常，指示灯正确指示，置在Ⅳ档位时断路器不能自动切换到Ⅰ路电源（Ⅰ路优先，必须自动切换到Ⅰ路）。出现这种故障的原因有3种［3］：① SJ1、SJ2 无 动 作；② SJ2 常 开 接 点 没 有 闭 合；③二次线松动控制回路接触不良或中断。随后进行了逐一排查，检查二次线接触良好，SJ1、SJ2动作正常，于是判断SJ2常开接点有问题，在用电笔稍用力抵一下SJ2辅助接点（外力促使闭合）后，断路器立即自动切换，说明SJ2常开接点确实没有闭合，判断是正确的。再进一步检查后发现，SJ2辅助开关（外置型）固定螺丝松动，位移后不能与SJ2同步动作而难以闭合，在重新定位辅助开关位置并紧固螺丝后，恢复正常，整个处理过程仅用6min，效率比较高，若没有图纸可能需要数小时的时间。控制回路优化中，使用了时间继电器SJ1、SJ2，但延时接点并未使用（常规接点），且从控制原理上讲并不需延时，故时间继电器在此控制回路中无意义。另外，SJ1、SJ2接点为外带型辅助开关，接点容量小（动作时弧光较大），内部推动杆材质为塑料，部分已变黄、变形、动作不可靠，以往出现的异常情况大都；因此，造成。根据“越简单，越可靠”的原则，精简回路可提高可靠性［4］。在不影响性能的前提下，将控制回路优化。优化后，时间继电器SJ1、SJ2取消，中间继电器C1、C2由全封闭式继电器 ZJ1、ZJ2替代，实现自动切换功能的SJ1、SJ2的辅助接点也由ZJ1、ZJ2的主接点替代，触点容量大，减少了中间环节，可靠性提高，但控制原理不变。优化改造后的应用选择了一台备用断路器进行改造，控制回路按照图4进行接线，经过拉开FU1、FU2熔断器、取下LP1、LP2连片，模拟电源失去及切换ZK 不同位置等，反复测试和试验（50次），断路器均能正常动作，数和部件进行了显示。而在主控计算机上简洁地显示了一些主要的控制参数和几个参数实时曲线，使整个控制显得直观明了（图略）。　动画效果包括炉排运动、排渣、炉火、煤闸、送风门、引风门、进水、蒸汽、汽包液面、数显表、水位等。

锅炉作为传统能源转换的一个装置，如何对它进行有效的控制，提高它的安全操作性，降低它的能耗，是专业人员一直研究的课题，自从本系统安装调试完成后，通过原上海第二工业大学电子电气工程系几届学生操作实训，特别是自控专业的学生，取得了比较明显的效果。通过仿真系统操作，他们对闭环控制的理论和 PID 调节器有了比较深刻的理解，对锅炉的控制过程也有了直观的感性认识，为他们从事此类工作奠定了一定的理论基础。但由于学校实验室场地等条件的限制，只能做这些最基本的仿真和模拟操作。随着学校条件的改善，在整个仿真系统中还可以增加诸如烟气、除尘等参数的仿真控制，使整套系统更逼真，更贴近实际，从而更能缩短理论与实际之间的差距。

篇10

引言

本文所设计的全数字电动执行器，是在湘仪电子电器设备厂的9610R系列的全电子式电动执行器的电机驱动电路基础上所做出的进一步的改进。我们将控制部分用基于80C196单片机的数字控制代替原有的模拟控制，以提高具控制的精度与运行的可靠性。同时，为方便调试，增加了红外遥控的功能和基于CAN总线的通信功能，以适应现代工业控制的需要。

1原全电子式电动执行器的特点

原9610R系列的全电子式电动执行器是以220V交流单向电源作为驱动电源，驱动电机采用单向交流电机，位置反馈采用高性能导电塑料电位器。

伺服放大器的原理如图1所示。

①当UY=0时，

K_=Uo/Ux=-[(R4+R5)/R5]×(R6/R1)

②当Ux=0时，

K+=Uo/UY=[R3/(R2+R3)]×[(R4+R5)/R5]×(1+R6/R1)

根据线性叠加原理，Uo=K+UY+K_UX。

由上可知，由于电阻很难做到完全匹配，所以原9610R电动执行器存在着电机正反转不对称的问题。电机驱动电路如图2所示。

图2中，Uo为从伺服放大器来的电压信号，当Uo>0.7V时，电机正转；当Uo<-0.7V时，电机反转。C1为控制电机制动的电容。

重新设计的全数字电动执行器对电机的驱动电路进行了改进，用±12V的开关量信号的时间长短来控制电机的正反转，并实现了电动执行器的制功与反向截止功能。新的电机驱动电路如图3所示。

图3中，Ukp和Ukn分别为80C196的两个高速输出引脚，T2-1/T2-2、T3-1/T3-2、T4-1/T4-2、T5-1/T5-2、T6-1/T6-2、T7-1/T7-2分别为6个光电隔离器。当Uk为+5V高电平时，T2-1/T2-2导通，从而T*-1/T6-2导通使电机正转；当Uk由高电平到低电平的瞬间，T4-1/T4-2瞬间导通，使得T7-1/T7-2瞬间导通，电机瞬间反转，电容放电结束后电机停止；同理，当Uk为0V低电平时，电机反转。这样便实现了电机正反向控制。

图3新设计的电机驱动电路

系统输出与驱动电路之间完全实现了光电隔离，这样可提高系统的抗干扰能力和可靠性。

2控制系统结构

以80C196KC单片机为核心的全数字电动执行器的控制系统结构如图4所示。图4中，除80C196KC单片机外，还选用了X25043实现掉电保护功能，以MAX7219驱动LED数码管显示阀位的给定值与反馈值以及阀位的状态与控制方式；同时，以改进的4～20mA恒流电路直接将阈位反馈信号转换成4～20mA的信号送至室内模拟二次表显示，以保证其模拟与数字控制的兼容性。利用80C196KC内部的A/D转换口，将阀位反馈与阀位模拟给定信号转换成10位的数字信号，用软件判断阀位故障（堵转，超限），进行故障处理（报警或停机），在控制输出端与故障处理端用MOC3061光电隔离将单片机系统与电机驱动电路隔离开来，达到抗干扰的目的。

选用1838红外遥控接收解码一体化集成芯片，接收来自遥控器的红外遥控信号。CAN控制器采用Philips的SJA1000集成芯片，CAN总线驱动选用82C250集成芯片，在SJA1000与CAN总线驱动82C250之间用6N137快速光隔进行光电隔离处理，与单片机接口实现单片机与上位机的通信功能。

各部分的主要硬件电路介绍如下。

（1）改进的4～20mA恒流电路

整个恒流电路，由1片集成的4通道运放LM324和6个精密电阻、1个可调电阻、1个瓷片电容及1个二极管组成，电路结构非常简单，电路如图5所示。图5中，R1=R2=R3=R4=R5=100kΩ,R6=200Ω,R7为0～100Ω可调电阻。

从图5电路可知：在R2、R3、R4、R5这四个电阻匹配得比较好的情况下，U1-U2=U1，通过调节R7使得R6+R7=250Ω,从而Io=U1/250Ω达到使1～5V电压转换成4～20mA的目的，且不论输出端的负载如何变化，这种关系都不会发生变化，达到恒流的目的。为为使该恒流电路可带的负载尽量大，集成运放LM324的电源最好用+18V电源。

（2）红外遥控接收电路

作为电动执行机构，在工业过程控制应用时，常常会遇到安装位置不便于调试的情况。采用红外遥控调可以说是一个很好的解决方案，可以免去常规调试所需要做的一些工作，比如打开控制盒盖进行调试线路更改等等。红外遥控接收芯片采用红外遥控接收解码一体化集成芯片1838。电路如图6所示。

图6中，电阻和电容组成去耦电路，以抑制电源干扰；除此以外不需要任何外接元件，中心频率为38kHz。但是，由于1838集成芯片的增益高且不可调，没有屏蔽，特别容易受到外界的干扰，因此必须采取屏蔽措施。最好的办法就是利用金属材料做一个屏蔽盒，将1838装入，只留红外接口在外。

我们选用一种通用红外遥控器作为电动执行机构的调试装置。80C196KC单片机首先将遥控器各按键的命令码测出，然后对它们分别赋予我们所需要的调试命令，这样就可使开发周期大大缩短。

图7CAN总线通信接口电路

（3）上下位机通信

CAN（CantrolAreaNetwork）是控制局域网络的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，广泛应用在离散控制领域。其信号传输介质为双绞线。通信速率高达1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/5kbps，挂接设备最多可达110个。

CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能，以切断节点与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。CAN总线通信接口电路如图7的示。

80C196KC的AD15端口作为SJA1000的片选信号，故CAN控制器SJA1000所占用的地址为：8000H～80FFH。使用CAN总线收发器PCA82C250目的是进一步提高CAN总线的驱动能力。它的工作模式由RS控制引脚来提供，取决于斜率电阻（200kΩ可调电阻的阻值）。

上位机通过一块华控的公司的HK-CAN30BPCI总线非智能隔离型通信板，可对工业现场具有CAN通信接口的仪表和控制设备进行监控。

（4）掉电保护和抗干扰措施

系统实现现电保护的元件采用Maxim公司的X25043。X25043有三种常用的功能：看门狗定时器、电压监控和E2PROM，组合在单个封装内。X25043对于要求电路板空间尽可能小的该系统来说是非常适用的，电路如图8所示。

X25043的看门狗定时器对微控制器80C196提供了独立的保护系统，可选超时周期有：1.4s、600ms、200ms，也可禁用。当系统故障时，在超出所选的超时周期以后，X25043看门狗将以RESET信号作出反应，使系统复位。利用X25043低VCC检测电路，可以保护系统使之免受低电压情况的影响。当VCC降到最小VCC检测电平时，RESET变为低电平，给系统复位，直到VCC上升到最小VCC检测电平200ms为止。此外，X25043还具有512×8位串行E2PROM，使得本系统无须另外扩展数据存储器RAM。

系统的抗干扰措施包括硬件措施和软件措施。硬件上：①在输入和输出通道采用光电隔离来进行信号传输，电机驱动电路上采用光电隔离器MOC3061，在上下位机通信电路上采用快速光隔6N137；②在每一个集成电路芯片都安置一个0.01μF的陶瓷电容，以消除大部分高频干扰；③模拟地与数字地分开；④在CPU抗干扰措施上，除了配置掉电保护电路外，还配置了人工复位和自动上电复位电路。软件上：①指令冗余，在一些双字节和三字节指令之后插入两条NOP指令，以保证跑飞的程序迅速纳入正确的控制轨道；②利用软件陷阱强行将捕获到的程序引向对程序出错处理的程序；③启用80C196KC内部监视定时器（watchdogtimer）；④对A/D输入信号采取软件数字滤波。

3系统的软件设计

本系统程序框图如图9所示。首先，是程序的初始化，包括对硬件和变量的初始化。然后，程序判断全局变量RUN，若RUN=0，表示程序终止运行，则跳转到程序的末尾复位看门狗，随后再跳转到程序的前面，判断RUN标志，循环执行；若RUN≠0，则程序执行主循环，再复位看门狗。这样，通过设定RUN变量来控制程序的执行。

在中断程序程序中只处理基本的操作，如数据的输入和输出等；一些复杂的数据处理，如输入通道的软件滤波等等，都放在主循环里面处理。在主程序里，给每一个断分配一个全局变量作为中断标志，当有中断发生时，对此标志置1。在主循环里，程序依次判断每个标志位，来决定是否要执行相应的子程序，即过程或函数。在主程序中处理完相应的中断服务后，要对对应的中断标志清零。

篇11

引言

电子系统可视为是种类不同的元件集合，有些元件有着固定的性能指标和耗能，这些元件被称为非电源管理元件；上反，有些元件可以在不同时间工作，并且有多种耗能状态，相应地消耗着不同的系统电能，这些元件称为可电源管理元件。可电源管理元件的有效使用成为节省系统耗能，使整个系统在有限电能下长时间工作的关键所在。

系统元件从一种耗能状态到另一种耗能状态往往需要一段时间，并且在这段时间内会消耗更多的额外能量。状态的改变会影响系统的性能，所以设计者需要在系统节能和系统性能之间找到恰当的折衷切入点。本文介绍了动态电源管理中的一些方法。这些方法将决定元件是否改变耗能状态和何时改变。

1动态电源管理技术

“动态电源管理”是动态地分配系统资源，以最少的元件或元件最小工作量的低耗能状态，来完成系统任务的一种降低功耗的设计方法。对于电源管理实施时间的判断，要用到多种预测方法，根据历史的工作量预测即将到来的工作量，决定是否转换工作状态和何时转换。这就是动态电源管理技术的核心所在——动态电源管理方法。

动态电源管理技术适用的基本前提是，系统元件在工作时间内有着不相同的工作量。大多数的系统都具有此种情况。另一个前提是，可以在一定程度上确信能够预知系统、元件的工作量的波动性。这样才有转换耗能状态的可能，并且在对工作量的观察和预知的时间内，系统不可以消耗过多的能量。

2电源管理

各个系统设备当接到请求时，设备忙；而没有请求时，就进入了空闲状态。设置进入空闲时，可以关闭设备，进入低耗能的休眠状态；当再次接到请求后，设备被唤起。这就是所谓的“电源管理”。然而，耗能状态的改变是需要时间的，也就是关闭时延和唤起时延。唤起休眠状态中的设备需要额外的能量开销，如图1所示。如果没有这项开销，也就用不着电源管理技术了，完全可以只要设备空闲就关闭设备、这种时延和能量开销确定存在，所以必须考虑，只有当设备在休眠状态所节省的能量至少可以抵得上状态转换耗能的情况时，才可以进入休眠状态。

电源管理技术是一个预知性问题。应寻求预知空闲时间是否足够长，以及于能否抵得上状态转换的耗能开销。空闲时间过短时，采用电源管理的方案就得不偿失了。所以事先估计出空闲时间的长短是电源管理技术中的首要问题。定义“恰当的停止时间段”（tBE）：能达到系统节能的最短空闲时间段。此时间与设备元件本身有关，与系统发出的请求无关。假设状态转换延时t0（包括关闭和唤起延时）耗能为E0；工作状态功率Pw，休眠状态功率Ps，可由以下式求出tBE。

Pw×tBE=E0+Ps×(tBE-T0)

等式左边为“适合暂停时间段”内的耗能，也就是系统在这段用于节能的最短空闲时间内继续工作所需能量；右边是状态转换耗能和休眠时间内的系统耗能。tBE换和这段休眠时间内的系统耗能。电源管理技术就是要预知将要发生的休眠时间是否能够大于tBE，只有大于它，设备才有休眠的必要。

3基于先验预知的动态电源管理技术

对于大多数真实系统，即将输入的信号是难以确定的。动态电源管理的决策是基于对未来的不确定预知的基础之上的。所有的基于预知的动态电源管理技术的基本原理是探过去工作量的历史和即将发生的工作量之间的相互关系，来对未来事件进行可靠的预知。对于动态电源管理，我们关心怎样预知足够长的空闲时间进入休眠状态，表达如下：

p={tIDLE>tBE}

我们称预知空闲时间比实际的空闲时间长（短）为“预知过度”（“预知不足”）。预知过度增加了对性能的影响；预知不足虽对性能无影响却造成了能量的浪费。要是能既无预知过度又无预知不足，那就是一个理想的预知。预知的质量取决于对观察样本的选择和对工作量的统计。

3.1静态预知方法

固定超时法：最普遍的电源管理预知法，用过去的空闲时间作为观察校本对象来预知当前空闲时段的总持续时间。此方法总结如下：空闲时钟开始，计时器开始计时，超过固定超时时间tTO系统仍处于空闲，则电源管理使得系统休眠，直到接收到外界请求，标志着空闲状态的结束。能够合理地选择tTO显然是这种方法的关键。通常在要求不高的情况下取tTO=tBE。

固定超时法优点有二：①普遍适用（应用范围仅限决于工作量）；②增加固定超时值可以减少“过度预知”（即预知时间比实际空闲时间长）的可能性。但是其缺点也明显：固定超时过大则将引起预知不足，结果不能有效的节省能量，相当多的能量浪费在等待超时上。

预知关闭法：此方法可以解决固定超时法中等待固定超时而耗费过多能量的问题，即预知到系统的空闲可能性就立即关闭系统，无需等到空闲时间超过超时值。预知方法是对历史工作量的统计上做的有肯定性估计。

Srivastave提出了两种先验关闭的方案。

①非线性衰减方程（φ）。此方程可由过去的历史中得到。

t的上标表示过去空闲和工作时期的序号，n表示当前的空闲时期（其长度有待于预知估计）和最近的工作时段。此方程表明了要估计将发生的空闲时期，要考虑到过去的空闲和工作时期。

如果tpred>tBE，那么系统一空闲就立即关闭。观察样本是

此方法的局限：

*无法自主决定衰减方程的类型；

*要根据收集和分析的分散数据建立衰减模型，并且这些数据适合此衰减模型。

这些数据适合此衰减模型。

②极限方案。此方案基于一个极限。观察样本为紧挨着当前空闲时期之前的工作时期，如果便认为空闲时期比前一个工作时期长，则系统关闭。

注意：统计研究表明，短时间的工作时期后是长时间的空闲期；长时间的工作期后是短时间的空闲期。这样的系统可以用极限法，如图2所示。而短时期的工作期后是短时期的空闲期这种情况下就不能用些极限法。总之，对tthr的选择尤为重要。

预知唤起法：可以解决固定超时方法中唤起时的性能损耗。当预知空闲时间超时后则系统唤起，即使此时没有接收收到任何系统请求。使用此方法应注意的是，如果tidle被“预知不足”，则这种方法增加了能量的消耗，但同时也减少了等待接收第一个系统请求的时间，还是在一定程度上节省了能量，提高了系统性能。

3.2动态预知方法

由于动态电源管理方法的最优化取决于对工作量的统计，当工作量既未知又非静态时，静态预知方法就不是十分有效。因此，就有了动态预知方法。对非静态工作量有几种动态的预知方法。

①设定一套超时值，每个值与一个参数相关。此参数表明超时值选择的准确性。此方法是在每一个空闲时间内，选择这些超时值中最有效的一个值。

②此方法同样有一些供选择的超时值，分配给每个值一个“权”。此“权”是对过去相同要求下，采取此超时值带来的满意度为衡量对象抽象出的参数。实际采用的超时值是取所有被选超时值的权的平均。

③只采用一个超时值，当选择此超时值后会引起许多不尽如人意的“系统关闭”后，再适当增加此值。当更多的“系统关闭”可以被接受了，则适当降低此值。

4总结

篇12

2设计方案

2.1总体方案根据系统要求，所设计的驱动电路应具有将5V电压升至200V的能力，实践中常采用拓扑结构为DC－DC升压变换器的电路以实现升压［9－10］，但对于复杂的数字微流控系统采用该方式会导致驱动电路的体积过于庞大。为缩小电路体积以节省实验空间，提出了使用集成芯片搭建的高度集成化驱动电路，电路结构如图3所示。计算机通过由软件LabVIEW搭建的窗口界面向驱动电路中的单片机发送128路方波输出的电压幅度和频率信息，单片机对计算机发送的指令进行解析，然后以特定时间间隔向32通道D／A芯片发送相应的方波电压信息，进而实现指定频率和幅度的方波输出。

2.2单片机设计的电路中所使用的单片机为PIC24H，该系列单片机是美国微芯科技公司推出的十六位精简指令集微控制器，具有高速度、低工作电压、低功耗等特点，以及较大的输出驱动能力和较强的计算能力。PIC24H的主要任务为：接收由计算机输入的电压幅值与频率信息，根据频率计算出方波周期，然后每半个周期时间向D／A芯片分别发送输出方波最大和最小电压幅值指令，进而实现特定电压幅值和频率的方波输出。电路连接时，将USB芯片输出端口D0～D7，以及RD、WR、TXE和RXF分别与单片机任意I／O口相连接，实现从USB芯片并行I／O接口的数据读取；将D／A芯片输入端口SCLK、DIN、SYNC分别与单片机其他空余I／O口相连接，实现单片机对D／A芯片输出的控制，电路连接原理框图如图4所示。驱动电路使用USB接口芯片可实现完成USB串行总线和8位并行FIFO接口之间的相互协议转换。其优点在于，对于开发者只需熟悉单片机编程及简单的VC编程，而无需考虑固件设计以及驱动程序的编写，从而能大大缩短USB外设产品的开发周期。

2.3USB接口芯片的设计驱动电路中的USB接口芯片选用FT245R，该芯片是由FTDI公司推出的第二代USB接口芯片，与其他芯片相比，应用FT245R芯片进行USB外设开发，只需熟悉单片机编程及简单的VC编程，而无需考虑固件设计以及驱动程序的编写，从而能大大缩短USB外设产品的开发周期。此外，FT245R支持USB2．0规范，满足项目需求。FT245R芯片可实现USB接口与并行I／O接口之间数据的传输。USB收发器从计算机接受USB串行数据后，由串行接口引擎将数据转换成并行数据，储存在FIFO接收缓冲区，当读取信号为低时，就将接收缓冲区的数据送到并行输出数据线上。考虑电磁兼容性设计，在USB接口的电源端连接一个磁珠，以减少设备的噪声和USB电缆辐射对芯片产生的电磁干扰。

2.4D／A的配置及电源设计电路中使用的32通道D／A芯片最高输出电压为200V，精度为14bit，满足每路输出电压幅值和精度的要求。电路的128通道输出可由4片A／D芯片实现。A／D芯片的输出电压由单片机控制，由于单片机PIC24H与A／D芯片都支持SPI协议，因此本电路使用SPI接口传输完成单片机和A／D之间的通信。A／D芯片要实现0～200V范围内的电压输出，需要配置－5V、4．096V、5V和200V，而电路只有5V直流供电，因此需将5V转换为－5V、4．096V和200V。设计的电路中分别选用相应的升压芯片完成电压的转换。

3电路制作

根据上述设计方案，选取合适的芯片，制作完成该驱动电路，电路如图5所示。向该电路输入相应的输出电压指令，测得在0～180V的范围内，实际输出电压和期望输入电压之间的误差基本小于0．1V，满足设计要求。所设计的电路在15V、50V、75V、125V、175V这5个采样点上相应的输入－输出数据如表1所示。在0～180V的输出范围内，等间隔的选择180个点，获得输入指令和输出电压之间的关系曲线如图6所示，电路的输出电压在0～200V范围内均与输入电压指令相符。实验中的数字微流控芯片需要实现对液滴的基本操作，其方法为对液滴移动路线上的电极依次通电，所加电压为交流电压。交流电压可以通过在指定时刻对D／A芯片输入相关输出电压信息，从而获得所需交流电压输出。经过实验验证，所制作的电路可以实现对数字微流控芯片上液滴的控制。液滴移动如图7所示。