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1 前言
电缆夹层是发电厂、变电所电缆最密集的地方之一,一旦发生火灾,后果则不堪设想。因此,电缆夹层是电缆防火的重点部位之一。
在SDJ278-90《水利水电工程设计规范》:电缆室动力电缆上下电缆层之间,应装设耐火隔板。:大型电缆室宜装设固定式水喷雾等灭火系统。
在GB50229-96《火力发电厂与变电所设计防火规范》:变电所电缆夹层宜设立悬挂式气体自动灭火装置。
2 设计与施工的类型
目前,我区电缆夹层电缆防火设计和施工有各式各样,归纳起来有下述三种类型。
第一种类型
除对电缆穿越楼板和墙壁孔洞进行阻火封堵外,夹层中的电缆所有涂刷防火涂料。这种类型既考虑了电缆沿水平走向的防火阻燃问题,又考虑了电缆层间垂直方向阻火分隔问题。其特点是:工程造价低,但施工工作量大,对施工工艺规定较高。最大的缺陷是防火材料耐火性能分为三类:不燃性、难燃性、耐延燃性。我区普遍使用的是二级防火涂料,其耐燃时间≥10min,属于耐火性能最差的耐延燃性这一类;因防火涂料的使用寿命较短,仅为2~3年,因此,每隔2~3年又要涂刷一次防火涂料。
第二种类型
除对电缆穿越楼板和墙壁孔洞进行阻火封堵外,夹层中的电缆在水平方向上每始终线段两端安装一套2m长防火槽盒,防火槽盒的两端用耐火柔性堵料严密封堵,作为阻火区段,以实行电缆沿水平走向的阻火延燃。对自盘柜贯穿过楼板下来的竖向电缆涂刷防火涂料,以增长该处阻火区段的长度,减少火灾发生时对主控室盘柜电缆和电器热量的辐射。这种类型只考虑了电缆水平走向的防火阻燃问题,其特点是:工程造价较第一种类型高,但施工工作量较小,对施工工艺规定不是很高,防火槽盒寿命长(不小于)。其最大缺陷是没有考虑电缆夹层垂直方向阻火分隔问题。
第三种类型
除对电缆穿越楼板和墙壁孔洞进行阻火封堵外,夹层中电缆支架上的每一层电缆都装入耐火托盘上。同步,每层电缆在水平方向上每始终线段两端安装一套2 m长防火槽盒(防火槽盒的两端用耐火柔性堵料严密封堵),以增长电缆水平走向阻火延燃的效果。对自盘柜贯穿过楼板下来的竖向电缆涂刷防火涂料,以增强该处阻火区段的长度,减少火灾发生时对主控室盘柜电缆和电器热量的辐射,如恶滩水力发电厂……等,就属于这种类型。这种类型全面地考虑了电缆沿水平走向的着火延燃问题和电缆层间垂直方向阻火分隔问题。其特点是:工程造价较高,施工工作量较大,使用寿命长(不小于)。
3 设计与施工方案
根据现行的电缆防火规程规范和广西区内电缆夹层电缆防火设计和施工的几种类型以及总结笔者几年来参与电缆防火工程设计、防火材料的生产和现场实际施工的经验,提出如下电缆夹层电缆防火设计和施工的方案。
在电缆夹层内,对所有电缆穿越楼板和墙壁孔洞进行严密的阴火封堵。阻火封堵由防火隔板、耐火柔性堵料和速固堵料构成,柔性堵料包在电缆周边厚度不得不不小于3 cm,以便将来维修更换电缆以便。在楼板竖井阻火封堵处,应能承受巡视人员的荷载。
对自盘柜穿过楼板下来的竖向电缆涂刷防火涂料,以增长该处阻火区段的长度,减少火灾发生时对主控室盘柜电缆和电器热量的辐射。这部分的电缆也设想过装入防火槽盒,但由于自盘柜穿过楼板下来的电缆较为凌乱,不易装入防火槽盒内,并且,虽然有的勉强装入防火槽盒,防火槽盒自身也无法固定。因此否认了这种设想。
电缆夹层内电缆支架或桥架上的电缆,有关资料曾简介过,在多次的电缆实体模氦燃烧实验中证明,当电缆绝缘层——即可燃体重量超过15kg/m时,其着火燃烧发热量就可以产生热汇集而引起电缆沿走向延燃。由于电缆的规格型号不同样,电缆外径粗细也不同样,据记录,~。实验表白,在30根电缆()的状况下,如发生电缆引燃事故,在4分钟以内即可形成500
℃高温热汇集而导致电缆沿走向进行延燃。因此,电缆支架或桥架上的电缆,如相邻两层电缆根数超过30根时,则电缆层间要用防火隔板(即防火托盘或防火盖板)进行阻火分隔。如果觉得这样做造价过高时,也可采用每隔两层电缆装设防火隔板(即防火托盘或防火盖板)。此外,夹层中的电缆在水平方向上每始终线段的两端装设一套2m长防火槽盒(防火槽盒的两端用柔性堵料严密封堵)。作为防火区段,这种防火措施较全面地考虑了电缆沿水平走向的着火延燃问题和电缆层间垂直方向阻火分隔问题。必须阐明一种问题:有人,特别是初涉电缆防火的人觉得,电缆层间设立防火隔板(即防火托盘或防火盖板)没有用,一旦电缆发生火灾时,裸露的电缆还是沿着水平走向延燃,这种观点是错误的,她们忽视了电缆沿水平走向延燃的必须条件是电缆的可燃体超过一定数量(如15 kg/m)时,才也许发生电缆延燃现象。用防火隔板(防火托盘或防火盖板)将电缆分隔,其目的就是分割电缆可燃体的重量,使在分隔空间的电缆可燃体重量达不到电缆沿水平走向延燃的重量,从而避免了电缆沿水平走向延燃。同步,还实现了电缆层间垂直方向阻火分隔,是一举两得的事情。
在条件许可时,也可以在电缆夹层设立固定式灭火系统或悬挂式气体自动灭火装置或火灾自动探测报警装置。但由于这些装置的可靠问题,紧张设立时间长了,一旦发生火灾,这些装置回绝动作。因此这些灭火装置仅能作为电缆夹层电缆防火的后备措施。
永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式
-11-07 来源:internet 浏览:504
主流的伺服电机位置反馈元件涉及增量式编码器,绝对式编码器,正余弦编码器,旋转变压器等。为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制,这些位置反馈元件就必须可觉得伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位,或曰电机电角度信息,为此当位置反馈元件与电机完毕定位安装时,就有必要调节好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的互相关系,这种调节可以称作电角度相位初始化,也可以称作编码器零位调节或对齐。下面列出了采用增量式编码器,绝对式编码器,正余弦编码器,旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。
 
增量式编码器的相位对齐方式
 
在此讨论中,增量式编码器的输出信号为方波信号,又可以分为带换相信号的增量式编码器和一般的增量式编码器,一般的增量式编码器具有两相正交方波脉冲输出信号A和B,以及零位信号Z;带换相信号的增量式编码器除具有ABZ输出信号外,还具有互差120度的电子换相信号UVW,UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位,或曰电角度相位之间的对齐措施如下: 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
; 
; 
,一边观测编码器U相信号跳变沿,和Z信号,直到Z信号稳定在高电平上(在此默认Z信号的常态为低电平),锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,Z信号都能稳定在高电平上,则对齐有效。
 撤掉直流电源后,验证如下: 
; 
,编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重叠,编码器的Z信号也出目前这个过零点上。 
上述验证措施,也可以用作对齐措施。 
需要注意的是,此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐,由于电机的U相反电势,与UV线反电势之间相差30度,因而这样对齐后,增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐,而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致,因此此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 
有些伺服公司****惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐,为达到此目的,可以: 
,然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 
,就可以近似得到电机的U相反电势波形; 
,调节编码器转轴与电机轴的相对位置,或者编码器外壳与电机外壳的相对位置; 
,一边观测编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点,最后使上升沿和过零点重叠,锁定编码器与电机的相对位置关系,完毕对齐。 
由于一般增量式编码器不具有UVW相位信息,而Z信号也只能反映一圈内的一种点位,不具有直接的相位对齐潜力,因而不作为本讨论的话题。 
绝对式编码器的相位对齐方式 
绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言,差别不大,其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。初期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平,运用此电平的
0和1的翻转,也可以实现编码器和电机的相位对齐,措施如下:
 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
; 
; 
,一边观测最高计数位信号的跳变沿,直到跳变沿精确出目前电机轴的定向平衡位置处,锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,跳变沿都能精确复现,则对齐有效。 
此类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT,BiSS,Hyperface等串行合同,以及日系专用串行合同的新型绝对式编码器广泛取代,因而最高位信号就不符存在了,此时对齐编码器和电机相位的措施也有所变化,其中一种非常实用的措施是运用编码器内部的EEPROM,存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位,具体措施如下: 
,即固结编码器转轴与电机轴,以及编码器外壳与电机外壳; 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
,并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中; 
。 
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向,因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就相应电机电角度的-30度相位。此后,驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差,并根据电机极对数进行必要的换算,再加上
-30度,就可以得到该时刻的电机电角度相位。 
这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现,日系伺服的编码器相位之因此不便于最后顾客直接调节的主线因素就在于不肯向顾客提供这种对齐方式的功能界面和操作措施。这种对齐措施的一大好处是,只需向电机绕组提供拟定相序和方向的转子定向电流,无需调节编码器和电机轴之间的角度关系,因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上,且无需精细,甚至简朴的调节过程,操作简朴,工艺性好。 
如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM,又没有可供检测的最高计数位引脚,则对齐措施会相对复杂。如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示,则可以考虑: 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
; 
; 
,使显示的单圈绝对位置值充足接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应相应的单圈绝对位置点,锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,上述折算位置点都能精确复现,则对齐有效。 
如果顾客连绝对值信息都无法获得,那么就只能借助原厂的专用工装,一边检测绝对位置检测值,一边检测电机电角度相位,运用工装,调节编码器和电机的相对角位置关系,将编码器相位与电机电角度相位互相对齐,然后再锁定。这样一来,顾客就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。 
个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的措施,简朴,实用,适应性好,便于向顾客开放,以便顾客自行安装编码器,并完毕电机电角度的相位整定。 
正余弦编码器的相位对齐方式 
一般的正余弦编码器具有一对正交的sin,cos1Vp-p信号,相称于方波信号的增量式编码器的AB正交信号,每圈会反复许许多多种信号周期,例如2048等;以及一种窄幅的对称三角波Index信号,相称于增量式编码器的Z信号,一圈一般浮现一种;这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。另一种正余弦编码器除了具有上述正交的sin、cos信号外,还具有一对一圈只浮现一种信号周期的互相正交的1Vp-p的正弦型C、D信号,如果以C信号为sin,则D信号为cos,通过sin、cos信号的高倍率细分技术,不仅可以使正余弦编码器获得比原始信号周期更为细密的名义检测辨别率,例如2048线的正余弦编码器经2048细分后,就可以达到每转400多万线的名义检测辨别率,目前诸多欧美伺服厂家都提供此类高辨别率的伺服系统,而国内厂家尚不多见;此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号通过细分后,还可以提供较高的每转绝对位置信息,例如每转2048个绝对位置,因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。 
采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下: 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
; 
; 
,一边观测C信号波形,直到由低到高的过零点精确出目前电机轴的定向平衡位置处,锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,过零点都能精确复现,则对齐有效。 
撤掉直流电源后,验证如下: 
; 
,编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重叠。 
这种验证措施,也可以用作对齐措施。 
此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 
如果想直接和电机电角度的0度点对齐,可以考虑: 
,然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 
,就可以近似得到电机的U相反电势波形; 
; 
,一边观测编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点,最后使2个过零点重叠,锁定编码器与电机的相对位置关系,完毕对齐。 
由于一般正余弦编码器不具有一圈之内的相位信息,而Index信号也只能反映一圈内的一种点位,不具有直接的相位对齐潜力,因而在此也不作为讨论的话题。 
如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器可觉得顾客提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息,则可以考虑: 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
、D信号中获取的单圈绝对位置信息;
 ; 
,使显示的绝对位置值充足接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应相应的绝对位置点,锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,上述折算绝对位置点都能精确复现,则对齐有效。 
此后可以在撤掉直流电源后,得到与前面基本相似的对齐验证效果:
 ;
 ,验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重叠。