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离心机电气控制技术和最新发展方向

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离心机电气控制技术和最新发展方向

发布日期:2016-01-16 17:36 来源:http://xankim.com 点击:

目前国外一些先进的离心机实际上已成为一种高科技的综合技术产品。 国内在这方面还有很大差距, 必须提高国内生产的离心机的技术含量, 努力开发具有自主知识产权的产品,在这方面有大量工作需要完成。离心机作为一种机电一体化设备已在医院检验、生物实验室、生物制药、污水处理、中药制药及饮料生产等方面得到大量应用, 它已渗透到科研、生产等领域。
    驱动电动机的选型
    电动机一般常用的有直流电动机和交流电动机。直流电动机与交流电动机的特点如下。
    1) 直流电动机特点。结构复杂,成本高,需经常维护保养(调换电刷),由于在电刷处有火花, 一般不能在要求有防爆的场合使用。 但直流电动机调速控制电路简单,成本低,调速性能优越,目前无刷直流电动机的性能已经成熟, 在小功率直流电动机中已经广泛采用无刷直流电动机来代替普通直流电动机。
    2) 交流变频电动机特点。 结构简单, 成本低, 工作可靠,噪声低,要获得优良的控制性能,必须采用变频调速,调速控制器复杂,成本高。由于离心机可配置各种不同转速的转子,针对驱动离心机的变频电动机设计应考虑对低速大容量的转子,使电动机工作在恒转矩工作区,对小容量高速转子可设计在变频电动机的恒功率工作区,这样可以减小变频电动机的设计功率,节约成本。
    由于直流调速控制电路简单,控制性能优越,在小功率系统中使用直流调速成本相对比较低,因此在小功率简易型的离心机中直流调速仍广泛采用。为了提高离心机传动的可靠性,应尽量采用电动机主轴直接驱动离心机转子,同时离心机安装的特殊要求及考虑整机阻尼系统,离心机的电动机一般在主轴形式和外壳造型等方面要求特殊设计,以满足离心机传动的特殊要求。如果用带传动或其他变速传动机械,则可选用一般标准系列的电动机,但传动的可靠性相对降低。
    转速控制系统
    1. 直流调速
    (1)  主回路
    直流调速主要有两种:①晶闸管整流电路调压调速。②直流脉宽调制调压调速。下面将两种直流调速电路的特点比较如下。
    1) 脉宽调制调速。 输入直流采用二极管桥式整流,功率因数高,调制频率高,一般工作频率设置在20 kHz左右, 由于频率高, 在人的听力范围之外,不但可降低噪声,而且可减小滤波电感的体积。目前已有多种脉宽调制波形发生器集成电路可供选用,控制电路简单。但由于功率器件采用可控型电子器件,如GTR、MOSFET 和IGBT 等。这些器件过载能力相对比较低,对触发驱动电路要求高,触发脉冲前后沿要陡,同时要有快速过电流保护电路,目前已有多种智能型专用驱动集成电路问世,它具有多种自动保护功能,这给直流脉宽调速系统的广泛应用创造了有利条件。
    2) 晶闸管整流调速。晶闸管过载能力很强,工作可靠。 这是晶闸管直流调速仍具有生命力的原因之一。 晶闸管导通角的变化形成的波形畸变使得整流的功率因数降低,特别是在导通角较小时,高次谐波分量大,电流脉动分量大,需较大的平波电抗器。在用三相可控整流时,需三相变压器移相同步,和三路触发脉冲形成电路,控制电路复杂。目前在国内外已有多种集成移相触发器可供选用, 使电路可靠性得到提高。采用全控桥式整流可改善换向器火花。
    (2) 控制系统
    要想获得好的调速性能,一般采用具有转速反馈和电流反馈的双闭环控制系统。双闭环控制系统有模拟控制方式和数字控制方式

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