电机堵转及其测试方法
缺相运行是电机的头号杀手，然而，电机堵转对电机造成的危害却也不容忽视。对于流水线，一旦电机长时间堵转，将烧坏电机乃至损坏设备，造成不可挽回的损失。因此，电机的堵转保护很有必要，而保护的整定则要从电机的堵转测试开始。
电机堵转即电机在零转速时依然输出扭矩的一种状态，一般都是异物，机械损伤或者人为造成的。当电机负载过大、异物卡死、拖动设备机械故障、轴承损伤等，都会造成电机无法启动或者停止转动。
电机正常转动时，定子产生的旋转磁场带动着转子跟随磁场旋转方向转动，转子转动过程中，切割磁感线而产生感应电流，感应电流产生的磁场随着转子转动，也在定子中产生反向的感应电流，从而抑制定子绕组的电流。
若电机堵转，定子中无法产生反向的感应电流，即作用于绕组线圈中的电压大大增加，为输入电压，因此，绕组中的电流大大增加。此时，电机的功率因数极小，堵转电流迅速增加，根据电机的容量和加工工艺的不同，堵转电流可达额定电流的5~12倍，因此，堵转时间稍长便会烧毁电机。
为了防止堵转造成严重危害，电机一般应装设过流保护装置，当电机合闸启动后长时间不能转动，电流不能降下来，过流保护装置应能及时跳开电机的电源开关，保护电机，防止过热。而电流的整定则需要借助测试来完成，对于研发新型电机，这一过程必不可少，而对于电机的出厂测试，堵转测试尤为重要。
堵转测试是为了测取额定电压时的堵转电流Ik和堵转转矩Tk以及堵转损耗Pk。而对于三相异步电机还可以同时测取堵转电流，堵转转矩，堵转输入功率与输入电压的关系曲线，即为堵转特性曲线，通过对堵转电流大小和三相平衡情况的分析，能反映出电机定、转子绕组及定，转子所组成磁路的合理性和一些质量问题。能为改进设计和工艺提供有关实测数据，
为故障电机查找原因和确定修理内容提供帮助。
MPT1000电机测试平台对于堵转电流测试，有一套完整的方案。堵转测试分为常规堵转测试和国标堵转测试。常规堵转测试，是经市场检验的易于使用和愿意接受的方案，过程简单，成本较低。当设备准备就绪后，给被测电机以额定电压，使其运行在空载状态下，运行稳定后给电机加载并逐渐增加负载，直至被测电机转速降低并堵转；或者采用MPT电机测试系统为客户定制的堵转件直接将电机堵转，再给电机施加额定电压。在电机停转的短时间内，利用高速、高精度数据采集系统采集被测电机的扭矩、电压、电流等数据并计算得出关于电机的测量参数和计算参数，并通过功率分析仪和工控机显示在屏幕上并储存下来，所存储的数据均可方便导出和打印，大大方便电机堵转数据的分析。由于采用了高速高准确性的数据采集模块，整个堵转测试过程所需时间可以很短，完美地保护电机，以防止电机烧毁。
国标堵转测试，是指按国标《GB/T 1032-2012 三相异步电动机试验方法》第9章“堵转电流和堵转转矩的测定”中规定的测试方法进行的测试，而这一方法，仅仅是针对三相电动机而言的。国标堵转测试与常规堵转测试主要区别在于适用类型和是否需要增加额外的调压设备，如果采用程控可调的三相交流电源，则整个国标堵转测试亦可实现自动化。
无论是常规堵转测试或者是国标堵转测试，均可为电机的堵转研究提供真实可靠的数据，为电机的设计提供依据，同样通过测试，也可检验电机的堵转性能。有了这些数据，电机的堵转保护将有所依据，也为电机的故障诊断变得更加方便。所以电机的堵转测试对于电机生产和设计来说，是很有必要的。
1 引言 直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便、调速范围广，过载能力强，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转，能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求，因此在工业控制领域，直流电机得到了广泛的应用。 许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电机，对于大功率直流电机的驱动，其集成芯片价格昂贵。基于此，本文详细分析和探讨了较大功率直流电机驱动电路设计中可能出现的各种问题，有针对性设计和实现了一款基于25D60-24A 的直流电机驱动电路。该电路驱动功率大，抗干扰能力强，具有广泛的应用前景。 2 H 桥功率驱动电路的设计 在直流电机中，可以采用GTR 集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动，但是它们都属于不可逆变速控制，其电流不能反向，无制动能力，也不能反向驱动，电机只能单方向旋转，因此这种驱动电路受到了很大的限制。对于可逆变速控制， H 桥型互补对称式驱动电路使用最为广泛。可逆驱动允许电流反向，可以实现直流电机的四象限运行，有效实现电机的正、反转控制。而电机速度的控制主要有三种，调节电枢电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。三种方法各有优缺点，改变电枢回路电阻只能实现有级调速，减弱磁通虽然能实现平滑调速，但这种方法的调速范围不大，一般都是配合变压调速使用。因此在直流调速系统中，都是以变压调速为主，通过PWM(Pulse Width Mo dulation)信号占空比的调节改变电枢电压的大小，从而实现电机的平滑调速。 2.1 H 桥驱动原理 要控制电机的正反转，需要给电机提供正反向电压，这就需要四路开关去控制电机两个输入端的电压。当开关S1 和S4 闭合时，电流从电机左端流向电机的右端，电机沿一个方向旋转;当开关S2 和S3 闭合时，电流从电机右端流向电机左端，电机沿另一个方向旋转， H 桥驱动原理等效电路图如图1 所示。
直流电机电压问题及处理方法 来源：湘潭电机集团有限公司 https://www.doczj.com/doc/f417102897.html,/ 直流电机是把机械能转化为直流电压电能的机器。它主要作为直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电机的励磁等所需的直流电机。 直流电机堵转时的电压： 直流电机, 时间用MOS管组成H桥驱动直流电机，当堵转时间慢慢增加，MOS管开始冒烟，但是MOS管没有坏，电源电流才1.6A(MOS管电流有10A)，为什么MOS管冒烟，是不是直流电机堵转时电压降低、电流增大所致。 电机堵转时的电流当然很大了，这时没有反电动势，而电机线包的直流电阻又不高。不过电源电流小于MOS管的电流肯定不对，二者应该相同，除非后级有开关电源变换电路，那此时的电源电流要测变换后的电流。电机堵转时电压会不会降低, 电源电流是1.6A，电源功率为P=UI=24VX1.6A=38.4W。如果电机堵转时电压会降低,那么流过电机的电流可以根据电机两端的电压算出，电机电流：I1=P/U1，假如电机电压降为12V，那么电机电流为:I1=P/U1=38.4W/12V=3.2A 。电动机堵转时电流很大，两端电压因供电电源内阻的影响会降低，降低多少由电源内阻和电动机直流电阻决定。但堵转持续一段时间，因电动机绕组温度升高，直流电阻变大，两端电压未必越来越低，电流也未必是越来越大。 电压不稳定的解决办法主要有三点： （1）磁极垫片：在直流电机的磁极极靴下垫入良性导磁材料，减小励磁磁场间隙，可以使直流电机在较小的励磁电流时就使输出特性饱和，从而使直流电机的输出电压达到稳定。
（2）在励磁回路的磁场调节电阻两端并联一个合适的阻性负载如白炽灯泡，利用阻性负载在发热后的阻值变得到非线性的电阻特性，使场阻线与励磁特性起始段有较大的交角，得到一个与空载特性曲线明显的交点，从而使直流电机在较低电压时也会有稳定的工作点。 （3）采用发电机自动励磁调节装置：发电机自动励磁调节装置具有良好的励磁特性，具有恒无功、恒功率因数等多种调节方式，对提高系统的稳定和暂态反应能力非常有效，同时能解决因直流电机输出电压不稳及系统电压波动造成的发电机无功摆动问题。 直流电机工作电压比额定电压高： 一台220V直流电机,起动时,整流子打火,开关跳闸.检查供电电压为230V，如果供电电压超过额定电压，也会出现这种情况吗？供电电压应该在什么范围合适呢？ 启动电压太高了，因为启动电机时的启动电流本来就很大，所以突然加230V电压直接启动的话，当然会出现火花和跳闸，这很正常。启动后，稳定工作电压为230V的话电机应该没问题，关键是启动时的电流过大，把这解决掉应该可以了。 直流电动机的电压、电流之间的关系： 直流电动机的电压、电流与功率问题，一直是高中物理“电功与电功率”这节内容教学中的难点。因为电动机电路属于非纯电阻电路，欧姆定律并不适用，而学生往往没真真理解欧姆定律的使用条件，常常也用欧姆定律来解直流电动机的电压、电流与功率问题，导致这类题目错误率很高。接下来笔者结合自己的实践经验来谈谈对这部分内容的教学体会。 直流电动机是根据通电线圈在磁场中转动的原理制成的，其线圈的等效电路如图1所示（即可等效为一个定值电阻与一个无阻值的理想线圈串联而成）。当给电动机通上电，线圈在磁
有刷直流马达驱动电路MX612 有刷直流马达驱动电路 MX612 概述 该产品为电池供电的玩具、低压或者电池供电的运动控制应用提供了一种集成的有刷直流马达驱动解决方案。电路内部集成了采用N沟和P沟功率MOSFET设计的H桥驱动电路，适合于驱动有刷直流马达或者驱动步进马达的一个绕组。该电路具备较宽的工作电压范围（从2V到10V），最大持续输出电流达到1.2A，最大峰值输出电流达到2.5A。 该驱动电路内置过热保护电路。通过驱动电路的负载电流远大于电路的最大持续电流时，受封装散热能力限制，电路内部芯片的结温将会迅速升高，一旦超过设定值(典型值150℃)，内部电路将立即关断输出功率管，切断负载电流，避免温度持续升高造成塑料封装冒烟、起火等安全隐患。内置的温度迟滞电路，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对电路进行控制。 特性 ●低待机电流(小于0.1uA)； ●低静态工作电流； ●集成的H桥驱动电路； ●内置防共态导通电路； ●低导通内阻的功率MOSFET管； ●内置带迟滞效应的过热保护电路(TSD)； ●抗静电等级：3KV (HBM)。 典型应用 ● 2-6节AA/AAA干电池供电的玩具马达驱动； ● 2-6节镍-氢/镍-镉充电电池供电的玩具马达驱动； ● 1-2节锂电池供电的马达驱动
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注：D A JA T A表示电路工作的环境温度，θJA为封装的热阻。150℃表示电路的最高工作结温。 (2)、电路功耗的计算方法: P =I2*R 其中P为电路功耗，I为持续输出电流，R为电路的导通内阻。电路功耗P必须小于最大功耗P D (3)、人体模型，100pF电容通过1.5KΩ 电阻放电。 注：(1)、逻辑控制电源VCC与功率电源VDD内部完全独立，可分别供电。当逻辑控制电源VCC掉电之后，电路将进入待机模式。 (2)、持续输出电流测试条件为：电路贴装在PCB上测试，SOP8封装的测试PCB板尺寸为25mm*15mm。
作为堵转电机，其特性是以电流控制其扭矩，当线路出现线性降压或者触点接触不良时，扭矩会随之下降，此时，用万能表检查电路或电机，没有任何异常，但是，扭矩就是不够，此时应检查线路或更换线路，并检查交流接触器和触点。一般情况下，电机不会有太大问题。线性降压，是指线路在使用过程中，线路老化，或触点接触不良，而使电流在传送过程中出现电流下降。一般直流电源遇到较多。在不负载情况下，电流传送正常，负载起动会出现电流下降或死机。此时应考虑电流下降问题。 电缆卷筒装置 JDO系列长期堵转力矩电动机式电缆卷筒，可传输动力电源、控制电源或控制信号、视频信号。该系列电缆卷筒属于独立系统，与设备大车行走部分的机械、传动电气控制系统不发生联系。所以用户可根据设备与现场的情况，自行选择安装位置。长期堵转力矩电动机式电缆卷筒是目前卷绕装置中，结构最简单的理想卷绕设备。 1. 型号说明 2. 使用环境 允许户外工作，周围环境温度-40~45℃。 3. 分类 按卷盘容量分：50、150、300、650、1250、1500、﹥2000（kg） 按传输电压分：
高压：3KV、6KV、10KV 低压：380V、220V 按用途分：动力卷筒、控制或通讯用卷筒、及其它专用电缆卷筒。 4. JDO-系列电缆卷筒参数表 JDO-系列电缆卷筒参数表
（表内卷盘容缆量及电缆截面尺寸系典型应用值，故仅供选型参考）根据用户需要，可设计，生产不同于上述表格所列的其它卷筒。（如视频信号卷筒、无动力电缆卷筒、输水、油、气体用软管卷筒、光纤通讯用卷筒等。）用户要求卷绕速度大于表列0~30 m/min时，可为用户单独设计生产高卷绕速度的电缆卷筒。 5. 订货须知 订货时请按下述表格提供技术参数。 电缆卷筒选型参数表
简易带过流保护直流电机电源设计引言 目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳压电路，同样能满足产品的要求。过流保护电路作为电源电路中不可缺少的一个组成部分，根据其控制方法大致可以分为关断方式和限流方式，而直流电机电源较宜采用关断方式。 过流保护电路首先要有一个电流取样环节，常用做法是串联一个小电阻或者是霍尔元件来获得电流信号。由于霍尔元件体积比较大，价格昂贵，因而考虑采用串联一个小电阻的方法。 1 工作原理 带过流保护功能的LM317稳压电路如图1所示，集成稳压电路一般分为5部分，即交流降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路、保护电路。交流220V电压经电源变压器降压整流得到直流电压Vin，此电压通过滤波电路输入到集成稳压器输入端，在集成稳压器输出端可得到1.25～37V直流电压。工作原理图及各部分电压波形如图2所示。
下面分析保护电路的工作过程。 1.1 集成稳压器的保护
为获得较高的输出电压值，LM317稳压器的调节端与地之间的电阻R2值及其压降往往较大，在R2两端并接一个小于10μF的电容C3，可有效地抑制输出端的纹波。当输入端或输出端发生短路时，电容C3的放电将在R1上产生冲击电压，会危及稳压器的基准电压电路，因此需在R1两端并二极管D3以保护稳压器。 稳压器的输出端不加电容亦能工作，由于稳压器在1∶1的深度负反馈下工作，当输出端负载为容性的某一值时，稳压器有可能出现自激现象。因此，在稳压器的输入端接入0.1μF的电容C1，输出端接入1000μF的电解电容C5，提供足够的电流供给，同时可以防止可能发生的自激振荡以及减小高频噪声和改善负载的瞬态响应。当输入端发生短路时，C5通过稳压器的调整管放电，C5值较大，则放电时的冲击电流很大，电压会通过稳压器内部的输出晶体管放电，可能造成输出晶体管发射结反向击穿。为此，在稳压器两端并接二极管D2，输入端短路时C5通过D2放电，保护稳压器。 1.2过流保护 过流保护电路原理见图3，R5为取样小电阻。当电源工作时，稳压器输出端输出正向直流电压，电机开始启动。由于直流电机启动瞬时电流iout 较大(约为额定电流的8～10倍)，iout流过小电阻R5，并经R4对C4充电。通过设定R4、C4的值，使充电时间Υ大于电机启动时间δ，V2(9013)处于截止状态，电机启动到稳定状态后，电流恢复到工作电流。一旦电机发生短路或堵转，使电容C4两端电压达到V2的导通电压，则V2导通，强制稳压器的输出电压降为基准电压1.25V。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 直流电动机调速系统设计 初始条件： 采用MC787组成触发系统，对三相全控桥式整流电路进行触发，通过改变直流电动机电压来调节转速。 要求完成的主要任务: （1）设计出三相全控桥式整流电路拓扑结构； （2）设计出触发系统和功率放大电路； （3）采用开环控制、转速单闭环控制、转速外环+电流内环控制。 (4) 器件选择：晶闸管选择、晶闸管串联、并联参数选择、平波和均衡电抗器选择、晶闸管保护设计 参考文献： [1] 周渊深.《电力电子技术与MATLAB仿真》.北京：中国电力出版 社，2005:41-49、105-114 时间安排： 2011年12月5日至2011年12月14日，历时一周半，具体进度安排见下表 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1概述 (1) 2转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性 (1) 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 (1) 稳态结构框图和静特性 (2) 3双闭环直流调速系统的数学模型与动态过程分析 (3) 双闭环直流调速系统的动态数学模型 (3) 双闭环直流调速系统的动态过程分析 (4) 4转速电流双闭环直流调速系统调节器的工程设计 (6) 转速和电流两个调节器的作用 (6) 调节器的工程设计方法 (6) 设计的基本思路 (7) 触发电路及晶闸管整流保护电路设计 (7) 触发电路 (7) 整流保护电路 (8) 过电压保护和du/dt限制 (8) 过电流保护和di/dt限制 (9) 器件选择与计算 (9) 5心得体会 (14) 参考文献 (15) 附录：电路原理图 (16)
有刷直流马达驱动电路 有刷直流马达驱动电路 +0 概述 该产品为电池供电的玩具、低压或者电池供电的运动控制应用提供了一种集成的有刷直流马达驱动解决方案。电路内部集成了采用N 沟和P 沟功率MOSFET 设计的H 桥驱动电路，适合于驱动有刷直流马达或者驱动步进马达的一个绕组。该电路具备较宽的工作电压范围（从2V 到10V ），最大持续输出电流达到1.2A ，最大峰值输出电流达到2.5A 。 该驱动电路内置过热保护电路。通过驱动电路的负载电流远大于电路的最大持续电流时，受封装散热能力限制，电路内部芯片的结温将会迅速升高，一旦超过设定值 (典型值150℃)，内部电路将立即关断输出功率管，切断负载电流，避免温度持续升高造成塑料封装冒烟、起火等安全隐患。内置的温度迟滞电路，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对电路进行控制。 特性 ● 低待机电流 (小于0.1uA)； ● 低静态工作电流； ● 集成的H 桥驱动电路； ● 内置防共态导通电路； ● 低导通内阻的功率MOSFET 管； ● 内置带迟滞效应的过热保护电路 (TSD)； ● 抗静电等级：3KV (HBM)。 典型应用 ● 2-6节AA/AAA 干电池供电的玩具马达驱动； ● 2-6节镍-氢/镍-镉充电电池供电的玩具马达驱动； ● 1-2节锂电池供电的马达驱动 HM2512
引脚排列 引脚定义 C N N D 功能框图 输入信号 马达两端电压(V OUTA -V OUTB ) HM2512
注：D A JA T A 表示电路工作的环境温度，θJA 为封装的热阻。150℃表示电路的最高工作结温。 (2)、电路功耗的计算方法: P =I 2*R 其中P 为电路功耗，I 为持续输出电流，R 为电路的导通内阻。电路功耗P 必须小于最大功耗P D (3)、人体模型，100pF 电容通过1.5KΩ 电阻放电。 注：(1)、逻辑控制电源VCC 与功率电源VDD 内部完全独立，可分别供电。当逻辑控制电源VCC 掉电之后，电路将进入待机模式。 (2)、持续输出电流测试条件为：电路贴装在PCB 上测试，SOP8封装的测试PCB 板尺寸为 25mm*15mm 。 HM2512
电机堵转及其测试方法 缺相运行是电机的头号杀手，然而，电机堵转对电机造成的危害却也不容忽视。对于流水线，一旦电机长时间堵转，将烧坏电机乃至损坏设备，造成不可挽回的损失。因此，电机的堵转保护很有必要，而保护的整定则要从电机的堵转测试开始。 电机堵转即电机在零转速时依然输出扭矩的一种状态，一般都是异物，机械损伤或者人为造成的。当电机负载过大、异物卡死、拖动设备机械故障、轴承损伤等，都会造成电机无法启动或者停止转动。 电机正常转动时，定子产生的旋转磁场带动着转子跟随磁场旋转方向转动，转子转动过程中，切割磁感线而产生感应电流，感应电流产生的磁场随着转子转动，也在定子中产生反向的感应电流，从而抑制定子绕组的电流。 若电机堵转，定子中无法产生反向的感应电流，即作用于绕组线圈中的电压大大增加，为输入电压，因此，绕组中的电流大大增加。此时，电机的功率因数极小，堵转电流迅速增加，根据电机的容量和加工工艺的不同，堵转电流可达额定电流的5~12倍，因此，堵转时间稍长便会烧毁电机。 为了防止堵转造成严重危害，电机一般应装设过流保护装置，当电机合闸启动后长时间不能转动，电流不能降下来，过流保护装置应能及时跳开电机的电源开关，保护电机，防止过热。而电流的整定则需要借助测试来完成，对于研发新型电机，这一过程必不可少，而对于电机的出厂测试，堵转测试尤为重要。 堵转测试是为了测取额定电压时的堵转电流Ik和堵转转矩Tk以及堵转损耗Pk。而对于三相异步电机还可以同时测取堵转电流，堵转转矩，堵转输入功率与输入电压的关系曲线，即为堵转特性曲线，通过对堵转电流大小和三相平衡情况的分析，能反映出电机定、转子绕组及定，转子所组成磁路的合理性和一些质量问题。能为改进设计和工艺提供有关实测数据，