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碎纸机堵转保护方法

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2024年10月17日发(作者:翟凯捷)

第1期(总第176期) 

2O13年2月 

机械工程与自动化 

MECHANICAL ENGINEERING&AUT()MATION 

No.1 

Feb. 

文章编号:1672—64l3(2O13)O1—0203—02 

碎纸机堵转保护方法 

张晓涛 

(广州城建职业学院机电工程系,广东 广州 510925) 

摘要:针对碎纸机交流异步电动机的堵转问题,研究了交流异步电机在启动过程中的状态方程及其发生堵转 

时的特性,在此基础上提出了适用于碎纸机堵转保护的方法,并进行了仿真研究及实验测试研究以验证其有 

效性。实践证明此方法简单、易行。 

关键词:碎纸机;电机堵转;交流异步电机 

中图分类号:TP317.1 文献标识码:B 

0 引言 

碎纸机是广泛使用的办公自动化设备,采用交流 

堵转及人口纸过多指示灯、垃圾桶满指示灯、电机过热 

(TC0)指示灯等。 

电源按键 

异步电动机作为动力机构。异步电动机在全压启动过 

程中,有时不能在设计的启动时间内迅速达到额定转 

速,甚至会出现堵转或在低转速下运行的现象。目前 

常用的电动机防堵转方法是采用过电流采样方 

法[ 。过电流采样,即通过采样电阻形成采样电压, 

将此采样电压与预设的电压值进行比较,如果超出预 

电机反转按键 

电机正转按键 

急停按键 

cPu 

启动按键 

I! 堡壁堡卜_- 主控板 

电源指示灯 

堵转指示灯 

纸张类型传感器H 

门开指示灯 

垃圾桶满指示灯 

交流异步电机 

电机过热指示灯 

设值则认为发生堵转。此方法的缺陷是:当电机产生 

过电流时。电机定子、转子绕组温升也迅速增加,即使 

及时地停止启动过程,过电流对电机性能的影响也是 

存在的。本文基于交流异步电动机的动态特性来判断 

电机启动过程是否发生堵转。此方法既可以在转速发 

生变化时及时停止电机,避免出现因纸张过多将电机 

图l典型的碎纸机系统结构 

2动态方程及其数值解法 

2.1 动态方程 

轴卡死难以取出的问题,同时也避免因堵转产生过流 

而导致的上述一系列问题。 

1典型碎纸机系统结构 

交流异步电动机的电压方程和转矩方程 为: 

[R][ ]+ [L][ ]一[u]。 ………………(1) 

d ̄2

L ] r ]

十j< 十』Ⅵ -LP z.] a[

…・

碎纸机包括机械和电子两大系统。机械系统包括 

两大主要部件,即切纸刀和电动马达,它们之间通过齿 

轮紧密地连接在一起,马达带动齿轮,把能量传送给切 

纸刀,而切纸刀通过转动,用锋利的金属角把纸、CD 

切碎。 

(2) 

其中:i为电流;R为电阻;U为电压;L为电感; 为角 

速度; 为转子位置角;P为极对数;J为转动惯量;R 

为阻尼系数;Mc为负载转矩。 

典型的碎纸机电子系统结构如图l所示。主 

CPU通过纸传感器和CD传感器来检测纸张和CD信 

电压方程和转矩方程选择转子电流、转子角速度 

和转角作为方程变量,采用基尔霍夫定律和达朗贝儿 

原理,经推导可得出电机的状态方程为: 

号,并根据光电传感器判断纸张类型。控制面板上按 

键包括电源开关、电机正/反转按键、紧急停止按键、启 

动按键等;指示灯包括电源指示灯、门开指示灯、电机 

收稿【{期:2012-06—25;修回日期:2012—09—23 

[X]一JAIl-X]+[B][u ]。 ………………(3) 

其中: 

作者简介:张晓涛(1973一),男,辽宁辽阳人,讲师,硕士,研究方向:i1‘算机测控与网络技术。 

2013年第1期 机械工程与自动化 

污和连续排污;⑩为了防止加药管堵塞,可在加药前先 

通热水至溶药罐,将热水经加药管加入汽包,将药品在 

溶药罐里加热水充分搅动至溶解再加入炉内.并控制 

磷酸盐浓度。 

4 结束语 

龚洵洁,曾武.国内外锅炉汽包腐蚀问题的研究状况[J]. 

长沙电力学院学报.1995,10(4):413—416. 

蒋佳楠,张瑾,林兴华.锅炉汽包的低周疲劳寿命分析 

[J].机械强度,1993,15(2):41—45. 

赵志宏,杨春龙,薛锋.2008 t/h锅炉汽包疲劳寿命分析 

到目前为止,我国在汽包各类失效方面的研究已 

取得满意的结果,主要包括疲劳起源与机理、断口金相 

学与失效分析、汽包热应力的控制与低周疲劳分析、优 

化设计、材质控制、制造安装工艺的改进、运行与维护 

EJ3.华北电力技术,2007(9):9-11. 

郭帅,段鹏.电站锅炉汽包的安全性评定和剩余寿命评估 

口].华东电力,2005,33(10):63—65. 

梁艳明,沈月芬,梅清理.锅炉汽包下降管区域三维有限元 

应力集中分析[J].西安交通大学学报,1999,33(7):41—45. 

江爱林.300MW锅炉汽包应力分析与裂纹计算[D].武 

情况等。这些都为控制汽包热应力提供了理论支撑, 

在此研究的基础上,再加上相关操作标准的不断完善, 

汉:武汉理工大学。2005:77—78. 

将会使我国电站汽包运行的可靠性和服役寿命得到不 

纪象民,刘波,任德强.电站锅炉汽包在启停过程中的应 

断提高,带来更大的经济效益。 

力分析[J].中国特种设备安全,2007,23(6):2-6. 

参考文献: 

谭蓬,陈明.电站锅炉汽包缺陷检验案例及原因分析[J]. 

E13金健,张斌,李海山.锅炉锅简底部鼓包裂纹原因分析 

中国特种设备安全,2008,24(7);49—50. 

EJ3.石油与化工设备,20I“14):

] ] ]

L=I

 

 

] 

46—

48.

 

 

] ] ] 

Failure and Prevention of Boiler Drum 

TIAN Qian ,DING Ke-qin。,CHEN Ping 

(1.College of Mechanical and Electrical Engineering,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China;2.Special Equipment 

Inspectio ̄1 and Research Institute,Beijing 100013,China) 

Abstract:This article gives a brief introduction tO the material choice of boiler drum,discusses the different reasons and forms of 

drum failure.At the same time,it proposes the ways tO prevent the boiler drums from failure in the aspects of drum design,material 

selection,machining,assembly,operation and maintenance. 

Key words:drum;failure;preventive measures;doiler 

(上接第204页) 

5 结论 

技信息。2011(21):94. 

本文分析了异步电动机速度上升过程的动态方 

[23 李松涛,李俊,林锦国.基于I IC单片机为内核的电机保 

程,得出了堵转保护的方法,将此电机堵转保护方法应 

护器的研制[J].机床与液压。2009(6):238—240. 

用于碎纸机,达到了预期的试验效果。 

[33 

冯崇智.基于DSP的异步电动机保护装置的研制与开发 

参考文献: 

[D].天津:天津大学,2004:8-14. 

[1]刘民富.异步电机智能综合保护器的设计[J].黑龙江科 

A New Protection Method of Motor Stall for Paper Sh redder 

ZHANG Xiao-tao 

(Department of Mechanical&Electrical Engineering,Guangzhou City Construction College,Guangzhou 510925,China) 

Abstract:Against tO AC asynchronous motor stall of paper shredder。this article studied the state equation during the starting 

process of motor and the characters when motor stall happens.On this basis,a method used for the protection of motor stall of 

shredder is introduced.Simulation study and experiment test show the method is feasible. 

Key words:paper shredder;motor stall;AC asynchronous motor 

2024年10月17日发(作者:翟凯捷)

第1期(总第176期) 

2O13年2月 

机械工程与自动化 

MECHANICAL ENGINEERING&AUT()MATION 

No.1 

Feb. 

文章编号:1672—64l3(2O13)O1—0203—02 

碎纸机堵转保护方法 

张晓涛 

(广州城建职业学院机电工程系,广东 广州 510925) 

摘要:针对碎纸机交流异步电动机的堵转问题,研究了交流异步电机在启动过程中的状态方程及其发生堵转 

时的特性,在此基础上提出了适用于碎纸机堵转保护的方法,并进行了仿真研究及实验测试研究以验证其有 

效性。实践证明此方法简单、易行。 

关键词:碎纸机;电机堵转;交流异步电机 

中图分类号:TP317.1 文献标识码:B 

0 引言 

碎纸机是广泛使用的办公自动化设备,采用交流 

堵转及人口纸过多指示灯、垃圾桶满指示灯、电机过热 

(TC0)指示灯等。 

电源按键 

异步电动机作为动力机构。异步电动机在全压启动过 

程中,有时不能在设计的启动时间内迅速达到额定转 

速,甚至会出现堵转或在低转速下运行的现象。目前 

常用的电动机防堵转方法是采用过电流采样方 

法[ 。过电流采样,即通过采样电阻形成采样电压, 

将此采样电压与预设的电压值进行比较,如果超出预 

电机反转按键 

电机正转按键 

急停按键 

cPu 

启动按键 

I! 堡壁堡卜_- 主控板 

电源指示灯 

堵转指示灯 

纸张类型传感器H 

门开指示灯 

垃圾桶满指示灯 

交流异步电机 

电机过热指示灯 

设值则认为发生堵转。此方法的缺陷是:当电机产生 

过电流时。电机定子、转子绕组温升也迅速增加,即使 

及时地停止启动过程,过电流对电机性能的影响也是 

存在的。本文基于交流异步电动机的动态特性来判断 

电机启动过程是否发生堵转。此方法既可以在转速发 

生变化时及时停止电机,避免出现因纸张过多将电机 

图l典型的碎纸机系统结构 

2动态方程及其数值解法 

2.1 动态方程 

轴卡死难以取出的问题,同时也避免因堵转产生过流 

而导致的上述一系列问题。 

1典型碎纸机系统结构 

交流异步电动机的电压方程和转矩方程 为: 

[R][ ]+ [L][ ]一[u]。 ………………(1) 

d ̄2

L ] r ]

十j< 十』Ⅵ -LP z.] a[

…・

碎纸机包括机械和电子两大系统。机械系统包括 

两大主要部件,即切纸刀和电动马达,它们之间通过齿 

轮紧密地连接在一起,马达带动齿轮,把能量传送给切 

纸刀,而切纸刀通过转动,用锋利的金属角把纸、CD 

切碎。 

(2) 

其中:i为电流;R为电阻;U为电压;L为电感; 为角 

速度; 为转子位置角;P为极对数;J为转动惯量;R 

为阻尼系数;Mc为负载转矩。 

典型的碎纸机电子系统结构如图l所示。主 

CPU通过纸传感器和CD传感器来检测纸张和CD信 

电压方程和转矩方程选择转子电流、转子角速度 

和转角作为方程变量,采用基尔霍夫定律和达朗贝儿 

原理,经推导可得出电机的状态方程为: 

号,并根据光电传感器判断纸张类型。控制面板上按 

键包括电源开关、电机正/反转按键、紧急停止按键、启 

动按键等;指示灯包括电源指示灯、门开指示灯、电机 

收稿【{期:2012-06—25;修回日期:2012—09—23 

[X]一JAIl-X]+[B][u ]。 ………………(3) 

其中: 

作者简介:张晓涛(1973一),男,辽宁辽阳人,讲师,硕士,研究方向:i1‘算机测控与网络技术。 

2013年第1期 机械工程与自动化 

污和连续排污;⑩为了防止加药管堵塞,可在加药前先 

通热水至溶药罐,将热水经加药管加入汽包,将药品在 

溶药罐里加热水充分搅动至溶解再加入炉内.并控制 

磷酸盐浓度。 

4 结束语 

龚洵洁,曾武.国内外锅炉汽包腐蚀问题的研究状况[J]. 

长沙电力学院学报.1995,10(4):413—416. 

蒋佳楠,张瑾,林兴华.锅炉汽包的低周疲劳寿命分析 

[J].机械强度,1993,15(2):41—45. 

赵志宏,杨春龙,薛锋.2008 t/h锅炉汽包疲劳寿命分析 

到目前为止,我国在汽包各类失效方面的研究已 

取得满意的结果,主要包括疲劳起源与机理、断口金相 

学与失效分析、汽包热应力的控制与低周疲劳分析、优 

化设计、材质控制、制造安装工艺的改进、运行与维护 

EJ3.华北电力技术,2007(9):9-11. 

郭帅,段鹏.电站锅炉汽包的安全性评定和剩余寿命评估 

口].华东电力,2005,33(10):63—65. 

梁艳明,沈月芬,梅清理.锅炉汽包下降管区域三维有限元 

应力集中分析[J].西安交通大学学报,1999,33(7):41—45. 

江爱林.300MW锅炉汽包应力分析与裂纹计算[D].武 

情况等。这些都为控制汽包热应力提供了理论支撑, 

在此研究的基础上,再加上相关操作标准的不断完善, 

汉:武汉理工大学。2005:77—78. 

将会使我国电站汽包运行的可靠性和服役寿命得到不 

纪象民,刘波,任德强.电站锅炉汽包在启停过程中的应 

断提高,带来更大的经济效益。 

力分析[J].中国特种设备安全,2007,23(6):2-6. 

参考文献: 

谭蓬,陈明.电站锅炉汽包缺陷检验案例及原因分析[J]. 

E13金健,张斌,李海山.锅炉锅简底部鼓包裂纹原因分析 

中国特种设备安全,2008,24(7);49—50. 

EJ3.石油与化工设备,20I“14):

] ] ]

L=I

 

 

] 

46—

48.

 

 

] ] ] 

Failure and Prevention of Boiler Drum 

TIAN Qian ,DING Ke-qin。,CHEN Ping 

(1.College of Mechanical and Electrical Engineering,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China;2.Special Equipment 

Inspectio ̄1 and Research Institute,Beijing 100013,China) 

Abstract:This article gives a brief introduction tO the material choice of boiler drum,discusses the different reasons and forms of 

drum failure.At the same time,it proposes the ways tO prevent the boiler drums from failure in the aspects of drum design,material 

selection,machining,assembly,operation and maintenance. 

Key words:drum;failure;preventive measures;doiler 

(上接第204页) 

5 结论 

技信息。2011(21):94. 

本文分析了异步电动机速度上升过程的动态方 

[23 李松涛,李俊,林锦国.基于I IC单片机为内核的电机保 

程,得出了堵转保护的方法,将此电机堵转保护方法应 

护器的研制[J].机床与液压。2009(6):238—240. 

用于碎纸机,达到了预期的试验效果。 

[33 

冯崇智.基于DSP的异步电动机保护装置的研制与开发 

参考文献: 

[D].天津:天津大学,2004:8-14. 

[1]刘民富.异步电机智能综合保护器的设计[J].黑龙江科 

A New Protection Method of Motor Stall for Paper Sh redder 

ZHANG Xiao-tao 

(Department of Mechanical&Electrical Engineering,Guangzhou City Construction College,Guangzhou 510925,China) 

Abstract:Against tO AC asynchronous motor stall of paper shredder。this article studied the state equation during the starting 

process of motor and the characters when motor stall happens.On this basis,a method used for the protection of motor stall of 

shredder is introduced.Simulation study and experiment test show the method is feasible. 

Key words:paper shredder;motor stall;AC asynchronous motor 

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