浅析印刷设备中电机的应用

李　健

[摘要]印刷设备的管理对于每一个印刷厂来说，都是十分重要而又不可缺少的一项工作，它是使印厂能正常生产的有力保障。电动机为印刷机各系统的机械运动提供动力。印刷设备中的电动机有其一定的特殊性，电动机的变频调速是较理想的和应用广泛的调速方法。

[关键词]电机 故障 调速

中图分类号：TM3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0120106－01

随着自动控制技术、计算机技术、微电子技术和电力电子技术的不断发展，现代包装印刷机正朝着高质量、高精度、高速度和高自动化方向发展。包装印刷机中的自动化水平越来越高，控制系统可以实现从纸张（板）搬运到印刷结束整个印刷机运行及操作过程的全自动化。如新型的印刷开槽模切机采用微电脑控制技术，所有印刷操作都由中央控制器进行同步控制。可以说微电机是当今高性能包装印刷机中不可缺少的执行元件和驱动元件，从一台包装印刷机上使用电机数量的多少，就可以衡量出该设备的技术含量有多高。电机包括电动机和发电机，电动机的功能是把电能转变成机械能，为印刷机各系统的机械运动提供动力。在现代化印刷机中，除主机驱动、纸台升降、油泵、水泵和气泵外，甚至水、墨量的调节也以电动机为动力源。

一、印刷机中的电动机的特点

印刷机的型式很多，总体来看电动机在印刷机上的应用情况，具有以下四大特点：

1．数量大。如J1201印刷机单机应用电动机的数量高达26台。

2．类别多。

3．调速电机比例高。现时应用于印刷机的交流电动机90%属于调速电机。此外，还有大量水、墨量调节等无级变速直流伺服电机在印刷机中使用。

4．鼠笼式异步电动机应用量大。约占电机总量的九成以上。这一方面是由于印刷机工艺结构的需要，另一方面则是由于此类电动机具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、维护方便以及成本较低等优点，配以变频调速设备几乎可以在印刷机的任何部位使用。

以上四个特点，在一定程度上既反映出印刷机的电气化、电子化、高速化与自动化的水平，又能反映出印刷机的制造与控制精度。

二、交流/直流电动机常见故障

直流电动机运行时常见故障有机械和电气两个方面。机械故障主要表现为轴承发热、电机振动、电枢与定子铁芯相碰以及发出不正常的噪音等。一般是由于电枢转动所引起的，在检查时，用手工转动电枢，观察电枢是否与定子相碰，判断振动是电机本身引起的还是由于传动装置不良而造成。电机因自身动平衡不好引起的振动可能性较小，经常发生的是传动装置的同心度不好而引起振动，此种现象发生后容易引起电机轴承损坏，甚至导致电枢输出轴变形。

直流电机电气故障最为普遍的是电刷与换向器之间的火花，正常运行时，电刷与换向器之间的火花呈淡兰色，微弱而细密，电刷的接触表面平滑光亮，换向器表面会形成一层红褐色的氧化层薄膜。电机不正常运行时，火花大小和颜色均会发生变化，故障轻微时，火花呈现黄红色，较明亮，换向器表面发黑，出现烧痕。若火花严重，则会大量喷射红绿色火星，并夹杂着闪火，还会伴有嘎嘎响声，如不及时停机检查，很快会将换向器和电刷、电刷座烧坏。当电刷位置偏离几何中心线，电枢绕组内部开路、短路时都有可能出现严重的火花。此外，电刷牌号、性能不符，电刷压力过大、过小，电刷研磨不好、接触面积太少等原因，都会引起故障。

交流三相异步电动机的机械故障基本与直流电动机相同。这里针对常见的电气故障做简要介绍，一是单相运转故障，即电机三相绕组中有一相绕组断开，这时电机转矩显著减小，转速变慢，声音异常，时间稍长电机会因发热严重而烧坏；二是电机严重发热，甚至发出糊臭味，这种故障可能是因负载太重，也可能是电源电压过低、过高引起的。

三、印刷机械中电动机的变频调速

（一）交流变频调速

电力拖动系统中主要采用直流电动机和交流电动机，由于直流电动机调速性能好，因此直流电动机在调速领域一直占据首位。但是直流电动机比交流电动机价格高、尺寸大，且直流电动机结构中存在机械换向器和电刷使电动机维修困难，不适合易燃易爆的场合使用。

随着大功率电力半导体元器件的出现，如可控硅元件等，交流电动机调速技术飞速发展，尤其是交流变频技术得到了很大的发展。目前，交流电动机调速可以与直流电动机调速性能相媲美，并有压倒直流电动机调速的趋势。交流电动机调速包括变极调速、变频调速、变转差率调速，其中变频调速方式越来越被广泛采用。

变频调速即将交流电动机的供电电压大小和频率进行改变从而使电动机的转速发生变化。变频调速具有可与直流电动机相比的调速性能，调速范围宽、调速精度高、具有非常显著的节能效果，变频调速是一种比较理想的调速方法。

（二）交流变频调速的发展与现状

变频技术开展较早，但是直到20世纪50年代晶闸管的出现，使变频技术进入实用化的阶段。70年代以后更是发展迅速。80年代以后，已经被广泛用于拖动系统中。交流变频器的价格也在逐步下降。有相当多的印刷机中正采用交流变频调速系统。

目前，国外发达国家和地区交流变频调速的使用已经超过了直流调速系统。变频器第一大生产国日本有富士、东芝、三菱、日立等产品，德国有西门子变频产品等。

我国改革开放以后，国外变频器及技术不断引入，最初，我国的各种印刷系统中采用变频调速系统的并不多，但随着市场对产品可靠性、质量价格要求的不断提高，特别是国产变频器进入市场竞争，变频调速系统的在印刷机中的应用现已经十分普遍。

（三）变频调速技术在印刷机中的应用

目前，市场上无论是什么形式的印刷机，也不论是首次推出的新产品还是不断进行技术改造的老产品，在自动化水平和可靠性方面都有了很大的提高。电动机的调速方式也是印刷机制造者非常重视的技术方面，由于变频调速可以获得良好的调速特性和明显的节能效果以及变频器价格的不断降低，采用变频调速的印刷机越来越多。

参考文献：

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[2]高信旺、张瑞枝编著，印刷机电气原理与维修，印刷工业出版社，1999.

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[5]李生亮、王青、万臣，2д4200kW直流电动机轴瓦发热问题的解决[J].包钢科技，2005，(01).