淺析印刷設(shè)備中電機的應(yīng)用

李　健

[摘要]印刷設(shè)備的管理對于每一個印刷廠來說，都是十分重要而又不可缺少的一項工作，它是使印廠能正常生產(chǎn)的有力保障。電動機為印刷機各系統(tǒng)的機械運動提供動力。印刷設(shè)備中的電動機有其一定的特殊性，電動機的變頻調(diào)速是較理想的和應(yīng)用廣泛的調(diào)速方法。

[關(guān)鍵詞]電機 故障 調(diào)速

中圖分類號：TM3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0120106－01

隨著自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代包裝印刷機正朝著高質(zhì)量、高精度、高速度和高自動化方向發(fā)展。包裝印刷機中的自動化水平越來越高，控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)從紙張（板）搬運到印刷結(jié)束整個印刷機運行及操作過程的全自動化。如新型的印刷開槽模切機采用微電腦控制技術(shù)，所有印刷操作都由中央控制器進行同步控制。可以說微電機是當今高性能包裝印刷機中不可缺少的執(zhí)行元件和驅(qū)動元件，從一臺包裝印刷機上使用電機數(shù)量的多少，就可以衡量出該設(shè)備的技術(shù)含量有多高。電機包括電動機和發(fā)電機，電動機的功能是把電能轉(zhuǎn)變成機械能，為印刷機各系統(tǒng)的機械運動提供動力。在現(xiàn)代化印刷機中，除主機驅(qū)動、紙臺升降、油泵、水泵和氣泵外，甚至水、墨量的調(diào)節(jié)也以電動機為動力源。

一、印刷機中的電動機的特點

印刷機的型式很多，總體來看電動機在印刷機上的應(yīng)用情況，具有以下四大特點：

1．數(shù)量大。如J1201印刷機單機應(yīng)用電動機的數(shù)量高達26臺。

2．類別多。

3．調(diào)速電機比例高?，F(xiàn)時應(yīng)用于印刷機的交流電動機90%屬于調(diào)速電機。此外，還有大量水、墨量調(diào)節(jié)等無級變速直流伺服電機在印刷機中使用。

4．鼠籠式異步電動機應(yīng)用量大。約占電機總量的九成以上。這一方面是由于印刷機工藝結(jié)構(gòu)的需要，另一方面則是由于此類電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運行可靠、維護方便以及成本較低等優(yōu)點，配以變頻調(diào)速設(shè)備幾乎可以在印刷機的任何部位使用。

以上四個特點，在一定程度上既反映出印刷機的電氣化、電子化、高速化與自動化的水平，又能反映出印刷機的制造與控制精度。

二、交流/直流電動機常見故障

直流電動機運行時常見故障有機械和電氣兩個方面。機械故障主要表現(xiàn)為軸承發(fā)熱、電機振動、電樞與定子鐵芯相碰以及發(fā)出不正常的噪音等。一般是由于電樞轉(zhuǎn)動所引起的，在檢查時，用手工轉(zhuǎn)動電樞，觀察電樞是否與定子相碰，判斷振動是電機本身引起的還是由于傳動裝置不良而造成。電機因自身動平衡不好引起的振動可能性較小，經(jīng)常發(fā)生的是傳動裝置的同心度不好而引起振動，此種現(xiàn)象發(fā)生后容易引起電機軸承損壞，甚至導(dǎo)致電樞輸出軸變形。

直流電機電氣故障最為普遍的是電刷與換向器之間的火花，正常運行時，電刷與換向器之間的火花呈淡蘭色，微弱而細密，電刷的接觸表面平滑光亮，換向器表面會形成一層紅褐色的氧化層薄膜。電機不正常運行時，火花大小和顏色均會發(fā)生變化，故障輕微時，火花呈現(xiàn)黃紅色，較明亮，換向器表面發(fā)黑，出現(xiàn)燒痕。若火花嚴重，則會大量噴射紅綠色火星，并夾雜著閃火，還會伴有嘎嘎響聲，如不及時停機檢查，很快會將換向器和電刷、電刷座燒壞。當電刷位置偏離幾何中心線，電樞繞組內(nèi)部開路、短路時都有可能出現(xiàn)嚴重的火花。此外，電刷牌號、性能不符，電刷壓力過大、過小，電刷研磨不好、接觸面積太少等原因，都會引起故障。

交流三相異步電動機的機械故障基本與直流電動機相同。這里針對常見的電氣故障做簡要介紹，一是單相運轉(zhuǎn)故障，即電機三相繞組中有一相繞組斷開，這時電機轉(zhuǎn)矩顯著減小，轉(zhuǎn)速變慢，聲音異常，時間稍長電機會因發(fā)熱嚴重而燒壞；二是電機嚴重發(fā)熱，甚至發(fā)出糊臭味，這種故障可能是因負載太重，也可能是電源電壓過低、過高引起的。

三、印刷機械中電動機的變頻調(diào)速

（一）交流變頻調(diào)速

電力拖動系統(tǒng)中主要采用直流電動機和交流電動機，由于直流電動機調(diào)速性能好，因此直流電動機在調(diào)速領(lǐng)域一直占據(jù)首位。但是直流電動機比交流電動機價格高、尺寸大，且直流電動機結(jié)構(gòu)中存在機械換向器和電刷使電動機維修困難，不適合易燃易爆的場合使用。

隨著大功率電力半導(dǎo)體元器件的出現(xiàn)，如可控硅元件等，交流電動機調(diào)速技術(shù)飛速發(fā)展，尤其是交流變頻技術(shù)得到了很大的發(fā)展。目前，交流電動機調(diào)速可以與直流電動機調(diào)速性能相媲美，并有壓倒直流電動機調(diào)速的趨勢。交流電動機調(diào)速包括變極調(diào)速、變頻調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，其中變頻調(diào)速方式越來越被廣泛采用。

變頻調(diào)速即將交流電動機的供電電壓大小和頻率進行改變從而使電動機的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。變頻調(diào)速具有可與直流電動機相比的調(diào)速性能，調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、具有非常顯著的節(jié)能效果，變頻調(diào)速是一種比較理想的調(diào)速方法。

（二）交流變頻調(diào)速的發(fā)展與現(xiàn)狀

變頻技術(shù)開展較早，但是直到20世紀50年代晶閘管的出現(xiàn)，使變頻技術(shù)進入實用化的階段。70年代以后更是發(fā)展迅速。80年代以后，已經(jīng)被廣泛用于拖動系統(tǒng)中。交流變頻器的價格也在逐步下降。有相當多的印刷機中正采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。

目前，國外發(fā)達國家和地區(qū)交流變頻調(diào)速的使用已經(jīng)超過了直流調(diào)速系統(tǒng)。變頻器第一大生產(chǎn)國日本有富士、東芝、三菱、日立等產(chǎn)品，德國有西門子變頻產(chǎn)品等。

我國改革開放以后，國外變頻器及技術(shù)不斷引入，最初，我國的各種印刷系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的并不多，但隨著市場對產(chǎn)品可靠性、質(zhì)量價格要求的不斷提高，特別是國產(chǎn)變頻器進入市場競爭，變頻調(diào)速系統(tǒng)的在印刷機中的應(yīng)用現(xiàn)已經(jīng)十分普遍。

（三）變頻調(diào)速技術(shù)在印刷機中的應(yīng)用

目前，市場上無論是什么形式的印刷機，也不論是首次推出的新產(chǎn)品還是不斷進行技術(shù)改造的老產(chǎn)品，在自動化水平和可靠性方面都有了很大的提高。電動機的調(diào)速方式也是印刷機制造者非常重視的技術(shù)方面，由于變頻調(diào)速可以獲得良好的調(diào)速特性和明顯的節(jié)能效果以及變頻器價格的不斷降低，采用變頻調(diào)速的印刷機越來越多。

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