设定停机励磁 延长直流电机使用寿命

       四、设定停机励磁及发热计算
       停机励磁即电机暂停时励磁回路的电流值，这时电气控制系统工作复位状态（若系统停，则不必讨论）。常规的直流电动机控制系统中，暂停是通过控制电路将电枢电路切断，而励磁电路仍然接通工作，其电流值为额定恒磁电流。众所周知，由电能转变为热能时电流以平方倍增加，因此电机温度累积增高。如果将励磁电流在停机时减少，就会使电机发热量大大降低。
       在焊管生产线直流电控系统改造中，我们设定了停机励磁，使磁场电流自动减弱。驱动系统在停车时，按照以下顺序：
      （1） 通过启/停端子37输入“停车”命令。
      （2） 系统达到07.0或更高工作状态。
      （3） 经延时使磁场电流减小到参数设定的停机励磁值，从而达到在电机静止时减小温升的目的。
       由表1可知：电机停转时旋转部分与电枢回路均不产生热量，主要发热部分是励磁回路。笔者参与的焊管生产线直流电控系统改造中进行参数设定时，满足以下要求：
     （1） 停车时自动减小励磁电流，改善电机发热情况。
     （2） 保证系统在误动作时不致产生失磁而引起失磁保护继电器动作。
      我们在实际调试时将停机励磁电流设定为额定励磁电流的30%，其热量计算如下：
      热量计算公式：

                                Q = 0.24 I2 R T

           式中：Q ―― 热量（卡）     I ―― 电流（安培）
                     R ―― 电阻（欧姆）   T ―― 时间（秒）

额定励磁电流时，励磁绕组的发热量    Q = 0.24 Ie2 R T
30%额定励磁电流时，励磁绕组的发热量

                               Q＇= 0.24（0.3Ie）2 RT

降低发热量的百分率为：

                        Q ― Q＇

                      ――――― × 100% = 91%

                             Q

通过理论计算可以看出，当励磁电流降低为30%额定电流时，励磁绕组产生的热量可降低为原来的 1 ― 91% = 9%，以6KW直流电机为例，现场跟踪检测结果见表2。

                                   表2   现场温升检测结果对比  （ 环境温度：25℃）

电机容量
 励磁电流
 温升
 外壳温度
 
6KW
 额定
 2.04A
 60℃
 85℃
 
30%额定
 0.61A
 5.4℃
 31℃
 

五、发热、绝缘与电机寿命的关系
         电气产品（如电机、变压器等）发热量过大会破坏绝缘，而绝缘的破坏直接标志着该产品使用寿命的终结。对电机而言，绝缘的主体是线圈。电机线圈（绕组）在长期运行之后，因绝缘中部分电能转化为热能，绝缘介质变性老化使其电气强度下降，绝缘组织发生脆化，组织内部出现气隙，也将导致线圈机械强度的下降。根据有关资料统计，因绝缘损坏造成的故障占整个电气设备故障的84.8%。由此可见，保护绝缘和延长老化过程就等同于保护电气设备和延长其使用寿命，对于直流电机亦是如此。绝缘材料寿命与发热量累积（温升）有直接关系，即绝缘材料寿命的自然对数与绝缘温度的倒数成线性关系。公式如下：
                                                                                        L = A + E / RT
           式中： L ――  绝缘材料寿命           E ―― 材料活化能
                          A ――  常数                   R ―― 普通气体常数
                          T ――  绝对温度

六、结论
         通过理论计算和实际应用效果表明：直流电机在停机时，采用设定停机励磁可以大大降低电机发热，从而达到延长使用寿命的目的。

           参考文献