淺談多電機同步方法

● 長治市鉅星鍛壓機械設備制造有限公司 馬春平

在工業環境下，經常出現設備的一個動作需要多個電機驅動的場合，有時是出于結構安裝的需要，有時是動力分配的需要，有時是電機本身的需要，等等不一而足。下面筆者就幾種情況提出自己的看法。

工頻下兩個電機各自獨立工頻運行

兩個相同的電機，即額定電壓相同、功率相同、級數相同和生產廠家相同的電機，在同一環境下同時運行時，它們的速度差是在標準范圍內的，在一些精度要求不高的場合是可以使用的。

如某公司生產的九輥校平機，主傳動采用兩臺75 kW的三相380V50Hz異步電機，通過兩臺獨立的減速箱驅動主傳動輥，一臺電機驅動前部的5根主傳動輥，而另一臺電機則驅動剩余的4根主傳動輥。我們知道，由于結構需要，校平機主傳動的輥子根數都是奇數，這樣兩臺電機驅動的輥子數總是不能相等的，就會出現一臺電機出力大而另一臺出力小的情況；另外由于運行的需要，校平機總是處于入口略小而出口略大的狀態，在入口附近由于板料變形大于出口，這樣此處的主傳動輥子相應受到了很大的反作用力，對電機來說阻力也大了許多，此時會第2次出現一臺電機出力大而另一臺出力小的情況。

也許有人會認為，這不是正好嗎？讓受力小的5根輥子由一臺電機驅動，而受力大的4根輥子由另一臺電機驅動。但在實際中，由于板料的材質厚度及屈服極限的不同，很難做到讓兩個電機的負荷相同，而這還不是最主要的。最主要的問題是校平機是可以雙向運行的，當它反向運行時，就會雪上加霜，一臺電機受力更大，另一臺則受力更小，這樣，電機功率就需要選得更大一點，主傳動電機總功率要大于總負荷。

工頻下兩個電機同時驅動一個部件

如另一公司生產的同規格的九輥校平機，兩臺電機通過一臺共用的減速箱，有9個輸出軸，再通過1根萬向軸，各自驅動一根主傳動輥子。此時兩臺電機的受力基本相同，即輸出功率接近，但由于減速箱增大，生產成本有一定的增加。

有時在起吊比較長的輥子或其他較長的重物時，會采用2臺行車或1臺行車的2個鉤子對兩端同時起吊的方式，但一般來說，很難達到水平狀態，經常要一端停下來等待另一端。對于一些對水平狀態要求較高的場合，則采用加裝傾斜角度的傳感器或在兩端加裝高度測量的傳感器的方法，以控制傾斜的程度。

由兩個或以上變頻器(或直流調速器)同時驅動同一個部件，各電機同步

如為某軍工企業生產的特大型校平機80X 4000，主驅動采用兩臺900 kW的直流電機，各用一臺直流調速器驅動，將其中一臺作為主動，進行速度控制，另一臺作為從動，和主動進行力矩跟隨，兩臺直流調整器之間采用Ethetnet進行通訊和同步控制。該產品達到了設計目的和用戶要求，取得了良好的經濟效益和社會效益。

為我國西部某鐵路工程生產的φ11.38 m特大型隧道掘進機(TBM)，主驅動刀盤采用14臺190 kW的交流電機進行驅動，此時需要14臺電機同時出力工作，為達此目的，在控制時采用14臺變頻器，各控制一臺電機，其中一臺電機作為主動，進行速度調節和控制，其余13臺作為從動，和主動進行力矩跟隨，所有變頻器和用于主控的大型PLC采用Profibus現場總線進行連接和控制，由PLC來統一調速。該方法在適應了隧道內惡劣的自然和電氣環境的同時，也達到了實時控制的目的，在最順利的時候，一天的進度為100 m以上，大大節省了工期，取得了非常好的效益。

為某公司生產的卷板機，主驅動(即上輥卷板)采用兩臺45 kW的電機，各采用一臺變頻器進行控制，將其中一臺作為主動，進行速度控制，另一臺作為從動，和主動進行力矩跟隨。因只有兩臺變頻器，故采用硬接線的方式，用PLC的4 mA～20 mA電流輸出對主動電機變頻器進行速度調節，該主變頻器的力矩輸出作為從動變頻器的力矩控制輸入。這樣既達到了目的，又簡化了控制和維護，節省了成本。

由兩個或以上變頻器同時驅動一個部件，各電機不同速

許多人都有乘坐飛機的經歷，但不是所有的人都會關心從候機樓到飛機上的通道，也就是旅客登機橋(PBB)，它的升降卷簾門處，是如何與不同型號的飛機艙門進行對接的？飛機在候機樓前停下時，艙門的角度位置和高度是有差異的。其實秘密就在于登機橋的最前端是有3個維度可以運行的，即上下、左右和伸縮。現在的問題是，登機橋的尾部是固定的，和候機樓連接的“左右”是如何運行的？其實嚴格說來，它并不能真正地左右行走，只能是左右旋轉，也就是走弧線。這時，內側的電機速度略低于外側電機的速度，以達到轉彎的目的，這是由PLC根據橋的實時長度(激光測距)，對兩臺變頻器進行差異化速度控制進行的。

近年來，由于特大型飛機的使用，如空客A380，有時會采用更復雜的雙頭橋或四輪橋，對安全和防撞的要求更高了，但萬變不離其宗，轉彎時的控制方式還是相同的。

兩個伺服同步驅動一個負載，各電機同速

我們知道，不管是電伺服還是液伺服均可實時精確地控制速度和位移，在精度要求高的場合，如機器人、數控機床等行業，伺服成為人們共同的不二選擇。隨著交流伺服技術的成熟，成本大大下降，在許多行業和場合交流伺服逐步取代了直流伺服。

如為某航空公司生產的三模數控彎管機，在機頭部分切換模具后，需平移管件來適應不同的彎曲半徑，但管件同時固定在送料小車和尾座上，這時采用了兩臺0.75 kW的交流伺服通過導軌和絲杠來同時驅動這兩個部件，以達到管件水平移動的目的。在實際使用中，運行平穩、運動迅速、精度很高，達到了設計和使用目的。

兩臺電機驅動同一負載，一主一備

在一些重要場合，由于不能停機，故經常采用冗余的方式。

某煤礦提升機使用兩臺電機，通常一臺運行，另一臺停機備用。當一臺電機出現故障時，可采用人工或自動方式在很短的時間內切換到另一臺電機，這樣既不耽誤生產，又可同時進行維修或更換故障電機。

某太陽能玻璃生產線，由于玻璃的牽引一秒都不能停，故采用兩臺電機同時運行的方式，通過超越減速器來切換兩臺電機，其中一臺比另一臺略快5%，但兩臺電機都由變頻器控制，都能滿足速度要求。我們知道，超越減速器運行時，只有速度較快的那臺電機起作用，這樣當較快的電機發生故障時，無縫切換到較慢電機，一秒不停，保證了生產。

對于各種應用場合，精度要求越高，響應要求越快，成本就會越高，我們可以根據具體的應用場合，選擇最合適、最經濟的控制方式。