磁悬浮轴承电磁轴承.ppt

磁悬浮轴承电磁轴承
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一、磁悬浮轴承简介
二、电磁轴承工作原理及数学模型
三、电磁轴承的故障诊断
四、总结及展望
五、参考文献
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所谓的磁悬浮轴承就场强度,应用受到限制，只能在少数仪表中使用。
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电磁轴承的应用
结合电磁轴承的优缺点，电磁轴承已经广泛应用于诸多领域，如超高速列车、超高速离心机、水轮发电机、空间飞行器的角动量飞轮、流量计、密度计、功率表、真空泵、精密稳流器和陀螺仪（利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。）等。
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磁悬浮列车 原理：磁悬浮列车利用“同性相斥，异性相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶.
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高速精密机床
配有数控式磁轴承的铣床主轴，用于高速铣削，转速40000r/min,切削功率40kw
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散热器
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电磁轴承的性能指标
控制器的
带宽
系统的品
质指标
刚度
最高转速
阻尼
承载能力
性能指标
800000r/min
静态品质指标和动态品质指标
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三、电磁轴承的故障诊断
故障诊断本身是一个永无止境的问题，不同的系统和设备各有自己的故障诊断方法，但也有一些共同方法，目前神经网络、模糊技术、遗传算法、粗集理论、专家系统、知识库、冗余与容错技术等。
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与传统机械轴承不同，磁悬浮轴承需要一套电控系统来维持其工作，电控系统主要包括控制器、传感器和驱动器。其中控制器是电磁轴承系统重要的环节，其性能与系统的稳定性及各项技术指标有密切关系。

磁力轴承控制系统数据通道包含:从传感器采集的转子位移数据，直到形成电磁铁线圈的反馈控制电流的整个过程中的数据采集、转换、控制与传输通道。只有数据通道正常工作，才能稳定地控制磁悬浮转子。数据通道故障诊断的主要内容就是对通道中的各个组成部分进行检测、测试与诊断。具体实现过程针对以基于工控机和所采用的PCI一1711工控卡为硬件基础的控制通道。
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PCI-1711数据采集模块
PCI一1711工控卡组成框图
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（1）. 控制系统中A/D转换器的故障诊断方法：输入标准模拟信号，检测转换后的数字信号，与理论上的数字信号进行比较。具体操作过程采用“三点检测法”，所谓“三点检测法”就是输入的模拟信号分别为最大值(sv)、中间值()和最小值(Ov)，检测相应的12位数字信号。
（2）.D/A转换部分的故障诊断方法是:用程序控制12位数字量从全“0”依次均匀增大到全“1”，用示波器观察所产生的模拟信号，应为均匀的锯齿波，从波形不仅可以看出模拟电压的最大值和最小值，而且还能看出锯齿波在一个周期内是否是理想直线。
（ 3）.对功率放大器的测试，可以直接输入标准电压信号检测输出相应的电流信号。
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主动磁悬浮轴承在工作时需要用位移传感器实时检测转子的位置。大多数主动磁悬浮轴承都采用涡流位移传感器。在主动磁悬浮轴承中, 涡流位移传感器的传感头与转子的间隙一般小于1 mm, 传感头在工作过程中要经受振动、高速气流等考验, 工作环境比较恶劣, 是整个传感器中最容易出现故障的环节。主动磁悬浮轴承系统常常采用差动式位移传感器以提高位移检测的性能。
从传感器的功能角度来看，其故障失效形式有两种，一种问完全失效；另一种为部分失效。
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以差动式位移传感器为例
根据差分电路的特点，假设Ks1=Ks2=Ks,则Vd=Ks(d1-d2)
图一
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此特征可以用来检测传感器的故障: 当两个传感器的特性相同时，只要Vd不为零, 就表明某个传感器有故障。而实际应用中，两个位移传感器的特性不可能完全一致，因此须设定一个允许的误差容限Vtol, 如果两个传感器的差值信号满足如下关系式
则可确定两个传感器没有故障。
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基于傅里叶变换的传感器的故障诊断
控制器的输出信号和传感器干扰信号及转子干扰力之间的关系为：
控制器的输出信号包含两部分，一部分和传感器故障有关，一部分和转子所受干扰力有关。令

当传感器1失效时有
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