十字型構件工藝標準

1、PAGE PAGE 25鋼結構十字型鋼構件制作施工工藝標準 ZEJGG/QB-GY0802-20061 總則1.1 在高層民用建筑鋼結構和大型工業(yè)建筑鋼結構工程中，越來越多地采用十字型鋼構件。此類鋼構件在工程主體結構中作為重要受力構件，制造質量要求較高。另外，由于其為十字型焊接結構，結構形狀較復雜，制作工序多，在焊接過程中控制焊縫質量和焊接變形較困難，應在制作過程中嚴格控制工序質量，以保證十字型鋼構件的總體制作質量。為規(guī)范十字形鋼構件的制作工藝，便于制作工序的質量控制和構件質量檢查，制定本工藝標準。1.2本工藝標準適用于十字型鋼構件的制作。2 引用標準（1）鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范 （GB5

2、0205-2001）（2）高層民用建筑鋼結構技術規(guī)范 （JGJ99-1998）（3）建筑鋼結構焊接技術規(guī)程 （JGJ81-2002）（4）鋼結構制作施工工藝標準 （ZEJGG/QB-GY0801-2006）（5）鋼結構手工電弧焊施工工藝標準 （ZEJGG/QB-GY0803-2006）（6）鋼結構埋弧自動焊施工工藝標準 （ZEJGG/QB-GY0804-2006）（7）鋼結構二氧化碳氣體保護焊施工工藝標準 （ZEJGG/QB-GY0805-2006）（8）鋼結構栓釘焊施工工藝標準 （ZEJGG/QB-GY0806-2006）3 名詞術語3.1 十字型鋼構件：由鋼板零件組裝焊接而成，截面形狀近似

3、于十字型的鋼結構構件。3.2 （十字型鋼構件）腹板：組成十字型鋼構件的H型鋼部件及T型鋼部件的腹板，即圖3.2中的件1和件2。3.3 （十字型鋼構件）翼板：組成十字型鋼構件的H型鋼部件及T型鋼部件的翼板，即圖3.2中的件3。 圖3.24 基本規(guī)定4.1 十字型鋼構件制作必須按構件深化設計圖的要求進行制作加工。4.2 十字型鋼構件的鋼板零件材料品種、規(guī)格和性能等應符合現(xiàn)行國家鋼材標準規(guī)定的質量要求和設計要求，其腹板和翼板須經抽樣復驗，其復驗結果符合上述要求后方可使用。4.3 十字型鋼構件采用的焊接材料品種、規(guī)格和性能等應符合現(xiàn)行國家焊接材料標準的質量要求和設計要求。重要鋼結構工程十字型鋼構件（建

4、筑安全等級為一級和大跨度鋼結構中的主要受力構件）采用的焊接材料須經抽樣復驗，其復驗結果符合上述要求后方可使用。4.4 焊接材料根據鋼結構設計說明結構要求選用，設計說明沒有明確時，按以下要求選用：（1）十字型鋼構件材質是Q235B時，手工焊：焊條選用E43XX系列；埋弧焊：焊絲選用H08A，焊劑選用HJ431；CO2氣體保護焊：焊絲選用ER50-6。（2）十字型鋼構件材質是Q345B時，手工焊：焊條選用E50XX系列；埋弧焊：焊絲選用H08MnA，焊劑選用HJ431；CO2氣體保護焊：焊絲選用ER50-6或ER50-3。4.5 十字型鋼構件焊接前必須按照建筑鋼結構焊接技術規(guī)范要求進行焊接工藝評定

5、，并根據構件具體焊接接頭和工廠實際焊接條件和評定合格的焊接工藝，制定具體焊接接頭的焊接工藝指導書，實際操作的焊工必須按焊接工藝指導書規(guī)定的焊接規(guī)范進行操作。4.6 焊條和焊劑應嚴格按焊接材料使用說明書要求烘干后方可使用，烘干后放入保溫筒內隨用隨取。CO2氣體保護焊用的CO2氣體純度必須達到99.5%以上。4.7 十字型鋼構件焊接的其它要求，應符合鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范5.1-5.3條的規(guī)定。5 施工準備5.1 技術準備十字型鋼構件制作前，技術部門必須按設計要求和相關技術標準及規(guī)范，編制完成以下技術文件：十字型鋼構件及組成構件的零部件設計詳圖、技術交底和制作工藝、焊接工藝評定報告和焊接工藝指

6、導書，并下發(fā)至制作車間和質量檢查部門。5.2 材料要求（詳鋼結構制作施工工藝標準（ZEJGG/QB-GY0801-2006）5.3主要施工機具（1）下料設備：數控火焰切割機，直條火焰切割機，半自動火焰切割機。（2）鉆孔和金屬切削加工設備：搖臂鉆床，端面銑床。（3）組裝和焊接設備：直流手工電弧焊機，半自動CO2氣體保護焊機，H型部件和T型部件門式埋弧焊機。（4）防腐涂裝設備：自動拋丸除銹機，高壓無氣噴漆機.（5） 工器具：火焰手工割炬，千斤頂，角向砂輪機，卷尺、角尺和鋼板平尺等。（注：其它施工機具工具、量具參見鋼結構制作施工工藝標準相關內容。）5.4 作業(yè)條件（1）完成施工詳圖，并經原設計人員簽

7、字認可。（2）主要材料已經進場。（3）施工組織設計、施工方案、作業(yè)指導書等各種技術準備工作已經準備就緒。（4）各種工藝評定試驗及工藝性能試驗完成。（5）各種機械設備調試驗收合格。（6）所有生產工人都進行了施工前培訓，取得相應資格的上崗證書。6 制作工藝6.1 工藝流程十字型鋼構件制作工藝流程如圖見6.1。6.2工藝要點6.2.1 放樣、號料、開坡口及邊緣加工（1）按圖紙尺寸并考慮加工余量及焊接收縮余量后放樣、號料，對翼板、腹板和電渣焊用墊板等板料用直條火焰氣割機下料，腹板直接在直條火焰氣割機上開出坡口。（2）熟悉施工圖，認真閱讀技術要求及設計說明，逐個核對圖紙上各零部件的尺寸和方向等，以及各部

8、件之間的安裝尺寸和孔距，特別應注意各部件之間的連接點、連接方式和尺寸是否一一對應。發(fā)現(xiàn)有疑問之處，應及時與有關技術部門聯(lián)系解決。（3）放樣下料用的工具及設備有：劃針、劃規(guī)、樣沖、手錘、粉線、石筆、鐵皮剪、鋼板尺、鋼卷尺、鋼盤尺、鋁合金靠尺、剪板機、折彎機。鋼盤尺應經有資質的計量單位校驗復核，合格后方可使用。（4）型鋼桿件接長時,接長長度不宜1m。桿件長度12m時，接頭不宜多于一處；桿件長度12m時，接頭不宜多于兩處，且接頭位置與節(jié)點邊緣焊縫的距離不應500mm。桿件接頭應避開孔眼位置。（5）號料的一般工作內容包括：檢查核對材料；在材料上劃出切割、銑、刨、彎曲、鉆孔等加工位置；打上樣沖標記；標出

9、零件編號。號料應有利于切割和保證零件質量，零件尺寸有較高要求時，氣割線要劃雙線控制或注明留線割。（6）號料前必須了解原材料的材質及規(guī)格，檢查原材料的質量，如材料上有裂紋、夾層、厚度不足，及較大變形，應及時處理。不同規(guī)格、不同材質的零件應分別號料，并依據先大后小的原則依次號料，相同規(guī)格的零件經統(tǒng)計歸納后同時運用集中號料法、套裁法來最大限度地提高材料利用率并提高生產效率。（7）號料后允許偏差應符合表6.2.1-1： 號料后允許偏差（mm） 表6.2.1-1項目允許偏差零件的外形尺寸1.0孔距0.5（8）十字型鋼構件工廠焊縫主要是四條縱向開坡口角焊縫（9）十字型鋼構件主要零件下料時應需按上述焊接坡口

10、型式，并考慮焊縫收縮余量、端銑加工余量等確定各板料的下料尺寸：6.2.2下料和組對（1）材料堆放必須墊平。（2）下料前所有鋼板在矯正機上校正平整度。（3）板料切割均用多頭切割機進行下料。所有板料的原邊均不保留。以保證板料二側受熱均勻。不產生側彎。 （4）板料下完后，需完全冷卻后方能移動。（5）下好的板料堆放時要墊平，碼放層數不超過10層。（6）氣割余量按表6.2.2-1： 氣割余量表(mm) 表6.2.2-1材料厚度101020204040割縫寬度留量122.53.04.0（7）組對前對所有板料在矯正板機上進行平整，以進一步消除內應力和變形（8）校平后所有板料進行噴砂處理;（9）組對時先按板料

11、長度檢查，要求總長度上側彎2mm，寬度誤差1.5mm；（10）板料對接時，坡口為X型坡口。并在焊縫兩頭各增加與坡口型式相同的引弧板一塊。焊后去掉，并修磨焊道邊緣至平整；（11）板料對接處焊后進行探傷。合格后，對接口處進行調平；（12）組對前先按翼板寬度找出板料中心線，再按此中心線返出腹板邊緣線。并按此線進行組對；（13）對所有影響板料組對的缺陷，如毛刺等進行清理，以保證組對精度；（14）組對完成后，H型、T型和三次接組后焊接前采用加幅時固定筋板方式固定到位以減少焊接變形。筋班板設置：每隔 1.5-2m為一道，構件分別如圖1、圖2、圖3所示; 圖1 圖1 H型鋼加強板1243圖2 半H型鋼加強板

12、2圖2 半H型鋼加強板21圖3 十字柱加強板1圖3 十字柱加強板1243（15）組對完成后，進行檢查，如焊縫間隙過大，則用手弧焊進行修補，以防止埋弧焊時燒穿;對完成后，柱的兩個端頭均要增加引弧板，型式與柱相同。（16） H型鋼焊接時，無特殊情況中途不得停焊，以免受熱不均，產生較大的熱應力發(fā)生變形。焊接參數為：電弧電壓32V35V，焊接電流450A550A，焊接速度032m/min036m/min;（17） 焊劑在焊前150200烘干，隨用隨取;（18）全部焊縫焊完后，要等工件徹底冷卻方可吊走至堆放處。以免產生變形;（19） 在焊接第一道與第二道之間時，用風鎬對柱進行消應，效果明顯。（20）焊后

13、檢查H型柱焊后進行檢查，22m長的H型柱，最大上撓：6mm，角變形：4mm，焊腳尺寸：11mm13mm，無扭曲及旁彎變形。達到了質量要求。十字型鋼構件制作工藝流程如圖見6.1。材料檢驗材料檢驗放樣切割、拼接無損檢測放樣切割、拼接無損檢測矯正矯正H型鋼組立T型鋼組立H型鋼組立T型鋼組立H型鋼焊接T型鋼焊接H型鋼焊接T型鋼焊接T型鋼校正H型鋼校正T型鋼校正H型鋼校正十字型組立十字型組立無損檢測十字型焊接無損檢測十字型焊接端 銑端 銑檢查和檢驗組裝牛腿等部件檢查和檢驗組裝牛腿等部件拋丸除銹涂漆拋丸除銹涂漆清理 編號除銹質量及涂裝質量檢查清理 編號除銹質量及涂裝質量檢查驗 收驗 收6.2.3 組裝和焊

14、接（1）首先，在組裝過程中必須保證其組裝精度。對于工字型和丁字型的部分我們可以采用自動組立機進行組立；對于十字型中心部分，我們人工組裝，制作樣板，組裝后的十字柱必須和樣板相符，保證組裝質量。（2）先劃組裝中心線，工字柱A與兩個T型構件B緊密結合；裝配縫隙不得大于1mm 。用組立機或手工在鋼結構臺上組焊。組裝成工字柱A，并完成焊接工作。組裝成兩個T型構件B，并完成焊接工作。將一個工字型的A和兩個T型的B組裝成為十字柱，并完成焊接工作。6.2.4 焊接變形矯正 對于焊后的變形，翼緣變形可以采用翼緣矯正機進行矯正，而十字相交的腹板無法采用矯正機，所以我們在焊接前在十字柱兩頭用加強筋將十字型腹板連接起

15、來，用外力阻止其變形，焊后去除加強筋，產生的輕度變形用火焰矯正法進行矯正。根據十字型鋼構件焊接變形情況，用火焰和機械矯正兩種工藝方法，對構件焊接變形進行矯正處理。用制作樣板，組裝后的十字柱端部必須和樣板相符，保證組裝質量。對扭曲變形比較嚴重的，可能要采用門式千斤頂，一邊固定，一邊用千斤頂. 也可以增加尺寸控制的辦法，還有加三角板定位，防止焊接變形，每隔2米加角鐵撐住。焊接層數的控制，不能一條焊縫一次性焊完先焊多少，再焊多少，最后蓋面。矯正后構件外形尺寸要求符合設計要求和本標準表規(guī)定要求。6.2.5 端面加工工藝十字型鋼構件矯正完成檢驗合格后，劃出鋼柱中心線，并根據此中心線劃出兩端面垂直加工面的

16、加工線，端部的平面度達到設計要求，控制好總長度在2mm誤差范圍內，垂直度在0.5mm誤差范圍內，用端面銑床加工兩端面。6.2.6 制孔加工工藝十字結構構件上的連接板和與鋼梁連接牛腿上的孔預先用數控平面鉆床和數控三維鉆床孔，孔徑和孔距檢查合格后與十字結構組焊。6.2.7 除銹、和構件編號標識（1）除銹、涂裝工作必須在質檢人員對構件焊縫質量、外形尺寸檢查檢驗合格后進行。（2）除銹拋丸機整體除銹。（3）涂裝采用高壓無氣噴涂工藝方法，局部噴漆無法到位處采用手工涂刷。（4）編號標識用打鋼印和油漆書寫兩種方法并用按圖紙構件編號進行標識。（5）要嚴格控制零件放樣和下料尺寸，放樣（及樣板）和氣割下料的的質量要

17、求應符合表6.2.6-1和6.2.6-2。 放樣(及樣板)的允許偏差 表6.2.6-1項 目允 許 偏 差平行線距離和分段尺寸0.5mm對角線差1.0mm寬度、長度0.5mm孔距0.5mm加工樣板的角度20 氣割的允許偏差（mm） 表6.2.6-2項 目允 許 偏 差（mm）零件寬度、長度3.0切割面平面度0.05t且不大于2.0割紋深度0.2局部缺口深度1.06.2.8 焊接（1）焊工需經技能考試評定合格，持證上崗，焊工焊操作的范圍與技能評定合格的范圍一致，不允許超范圍進行焊接作業(yè)。（2）挑選技術水平高、操作熟練的氣保焊工，定人操作，保證氣保焊的質量。水平高的碳弧氣刨工，定人操作，盡量減少清

18、根過程中的夾渣現(xiàn)象，清根后用手動砂輪、鋼絲刷等工具徹底進行清理。清根時一定到清到位，清根后應對清根質量進行檢查。坡口加工一定要均勻。再進行埋弧焊機、焊絲對準焊縫中心施焊。在焊接時隨時對機頭進行微調，保證焊絲對準焊縫。多層焊時，在每層焊完后要徹底清除焊渣，以清除夾渣缺陷。（3）焊工在操作時必須按焊接工藝指導書選用的焊接工藝方法、焊接工藝參數進行操作，焊接規(guī)范參數（電流、電壓和焊接速度）可以在焊接工藝指導書規(guī)定參數范圍內有10%的波動。（4）焊接操作應按（5）焊接質量的過程控制程序焊接質量的過程控制程序如下：零件尺寸和坡口角度檢查 組裝尺寸和坡口間隙尺寸檢查 焊接材料按規(guī)定烘干領用并記錄 焊工按工

19、藝指導書焊接參數進行操作并作焊接記錄 焊縫外觀尺寸檢查 焊縫無損檢測。 6.2.9 焊接變形控制措施和矯正措施（1）下料根據結構情況、板厚和焊接等因素預放橫向和縱向焊縫收縮余量，消除焊縫收縮對鋼柱截面尺寸的影響并保證長度有合適的加工余量。（2）十字型鋼構件組立完后，在焊接四條主焊縫采用對稱焊接和中間往兩邊焊接順序。改變焊接次序和方向，把兩條相鄰的 焊縫同時向同一方向焊接，可以克服焊接變形。（3）矯正的方法有兩種：一種是機器矯正和火焰加熱矯正利用外力使構件產生與焊接變形方向相反的塑性變形，使兩者互相抵消。用加壓機構來矯正H型焊接變形。還可以用錘擊法來延展焊縫及其周圍壓縮塑性變形區(qū)域的金屬，達到消

20、除焊接變形的目的。經常用來矯正不太厚的板結構。勞動強度大表面質量不好，是錘擊的缺點。利用火焰局部加熱是產生壓縮塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，來達到矯正變形的目的?；鹧娉C正的效果好壞，關鍵在于正確地選擇加熱位置和加熱范圍。（4）另外，在焊后發(fā)生彎曲變形后，由于截面較大，一般只能用火焰法（三角烤加熱方式）對鋼柱進行調形（如圖6.2.9-1）。圖6.2.9-1 十字結構彎曲變形火焰調形方法6.2.10 除銹、涂裝、標記（1）十字型鋼構件拋丸除銹前必須將雜物徹底清除干凈（2）對高強螺栓連接摩擦面應仔細檢查并用膠帶和廢紙粘貼保護，防止因防護不當造成誤涂。（3）現(xiàn)場焊縫坡口處100mm范圍內不應涂漆

21、或涂坡口專用漆。（4）漆膜實干后檢驗員應按10%的比例測量厚度，并填寫干漆膜厚度檢測記錄。涂層厚度應符合設計要求。（5）構件用油漆應作以下標記：構件編號、中心線、水平標高等。6.3 焊縫質量標準6.3.1 腹板和翼板拼接焊縫質量必須達到鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50205-2001）二級焊縫以上的質量要求。6.3.2其它焊縫外觀質量和內部質量的檢查和檢測按設計文件規(guī)定的焊縫等級和GB50205-2001標準節(jié)5.2.4條、5.2.5條和5.2.6條的要求進行。6.4 端面加工后端面質量標準端部銑平面后的構件尺寸要求應符合表6.4-1要求。 端面的允許偏差(mm) 表6.4-1 項 目允許

22、偏差兩端銑平時的構件長度3銑平面的平直度0.3端面傾斜度(正切值)1/1500表面粗糙度0.036.5 螺栓連接孔質量標準（1）十字結構構件上的連接板和與鋼梁連接牛腿上的孔預先用數控平面鉆床和數控三維鉆床孔，孔徑和孔間距要求應符合表6.5-1和表6.5-2中規(guī)定的偏差要求 高強度螺栓孔徑的允許偏差 表6.5-1名 稱允許偏差(mm)螺 栓121620（22）24（27）30孔 徑13.517.522（24）26（30）33不圓度(最大和最小直徑差)1.01.5中心線傾斜不應大于板厚的3%，且單層板不得大于2.0mm，多層板疊組合不得大于3.0mm 孔間距離的允許偏差（mm） 表6.5-2項 目

23、允許偏差(mm)500500-12001200-30003000同一組內相鄰兩孔間0.7同一組內任意兩孔間1.01.2-相鄰兩組的端孔間1.21.52.03.0（2）孔的飛邊、毛刺必須清除干凈。6.7構件除銹、涂裝和磨擦面質量標準（1） 十字型鋼構件拋丸除銹處理后，其表面表面不應有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等，表面要求必須符合涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹GB8923規(guī)定的Sa2.5級要求。（2）磨擦面拋丸除銹處理后 應用加以膠帶和廢紙保護，不得有油污和油漆。（3） 十字型鋼構件涂裝采用涂料、涂裝遍數和涂層厚度必須符合設計要求，其允許偏差為-25m，每遍涂層干膜厚度允許偏差為-5m。（4）

24、 構件表面不應誤涂、漏涂、涂層不應。脫皮和返銹等。涂層應均勻、無明顯皺皮、流墜、針眼和氣泡等。7 成品保護7.1 堆放場地平整，具有良好的排水系統(tǒng)。7.2 堆放場地應鋪設細石，以防止雨水將泥土粘到構件上。7.3 最下一層構件應至少離地300mm。7.4 構件的堆放高度不應大于5層，每層構件擺放的枕木應盡量放置在同一垂直面上，以防止構件變形或倒塌。7.5 對于有預起拱的構件，其堆放時應使起拱方向朝下。7.6 對于有涂裝的構件，在搬運、堆放時，不得在構件上行走或踩踏，以免破壞涂裝質量。8 安全環(huán)保措施 8.1 氣割和焊接作業(yè)按規(guī)定穿戴好勞保用品。8.2 若在十字體內焊接作業(yè)，應注意做好排煙和通風，

25、防止人員一氧化碳中毒，并在外面設專人監(jiān)護。8.3用鋼絲繩吊裝十字型鋼件時，四個直角快口處應用麻布或半圓形鋼管墊入鋼絲繩和直角快口處保護。9 質量記錄9.1 鋼材、焊接材料應有質量合格證明文件、中文標志及檢驗報告等符合現(xiàn)行國家產品標準和設計要求的資料。9.2 工程驗收應有鋼零部件加工、鋼構件組裝、鋼構件預拼裝質量驗評資料。9.3 構件出廠應有的質量資料：（1）構件合格證；（2）材質保證書或試驗報告；（3）焊接工藝評定報告；（4）高強度螺栓連接副預拉值復驗報告；（5）高強度螺栓連接抗滑移系數試驗報告；（6）焊縫無損檢測報告；（7）焊縫外觀檢驗記錄；（8）柱梁外形尺寸檢驗記錄；（9）構件涂層測厚記錄

26、；（10）發(fā)運構件清單。附錄資料：不需要的可以自行刪除 永磁同步電機基礎知識PMSM的數學模型交流電機是一個非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。永磁同步電機的三相繞組分布在定子上，永磁體安裝在轉子上。在永磁同步電機運行過程中，定子與轉子始終處于相對運動狀態(tài)，永磁體與繞組，繞組與繞組之間相互影響，電磁關系十分復雜，再加上磁路飽和等非線性因素，要建立永磁同步電機精確的數學模型是很困難的。為了簡化永磁同步電機的數學模型，我們通常做如下假設：忽略電機的磁路飽和，認為磁路是線性的；不考慮渦流和磁滯損耗；當定子繞組加上三相對稱正弦電流時，氣隙中只產生正弦分布的磁勢，忽略氣隙中的高次諧波；驅動開關管和續(xù)流二極管為理

27、想元件；忽略齒槽、換向過程和電樞反應等影響。永磁同步電機的數學模型由電壓方程、磁鏈方程、轉矩方程和機械運動方程組成，在兩相旋轉坐標系下的數學模型如下：(l)電機在兩相旋轉坐標系中的電壓方程如下式所示:其中，Rs為定子電阻；ud、uq分別為d、q 軸上的兩相電壓；id、iq分別為d、q軸上對應的兩相電流；Ld、Lq分別為直軸電感和交軸電感；c為電角速度；d、q分別為直軸磁鏈和交軸磁鏈。若要獲得三相靜止坐標系下的電壓方程，則需做兩相同步旋轉坐標系到三相靜止坐標系的變換，如下式所示。(2)d/q軸磁鏈方程：其中，f為永磁體產生的磁鏈，為常數，而是機械角速度，p為同步電機的極對數，c為電角速度，e0為

28、空載反電動勢，其值為每項繞組反電動勢的倍。(3)轉矩方程：把它帶入上式可得:對于上式，前一項是定子電流和永磁體產生的轉矩，稱為永磁轉矩；后一項是轉子突極效應引起的轉矩，稱為磁阻轉矩，若Ld=Lq，則不存在磁阻轉矩，此時，轉矩方程為：這里，為轉矩常數，。(4)機械運動方程：其中，是電機轉速，是負載轉矩，是總轉動慣量(包括電機慣量和負載慣量)，是摩擦系數。直線電機原理永磁直線同步電機是旋轉電機在結構上的一種演變，相當于把旋轉電機的定子和動子沿軸向剖開，然后將電機展開成直線，由定子演變而來的一側稱為初級，轉子演變而來的一側稱為次級。由此得到了直線電機的定子和動子，圖1為其轉變過程。直線電機不僅在結構

29、上是旋轉電機的演變，在工作原理上也與旋轉電機類似。在旋轉的三相繞組中通入三相正弦交流電后，在旋轉電機的氣隙中產生旋轉氣隙磁場，旋轉磁場的轉速（又叫同步轉速）為： （1-1）其中，交流電源頻率，電機的極對數。如果用表示氣隙磁場的線速度，則有： （1-2）其中，為極距。當旋轉電機展開成直線電機形式以后，如果不考慮鐵芯兩端開斷引起的縱向邊端效應，此氣隙磁場沿直線運動方向呈正弦分布，當三相交流電隨時間變化時，氣隙磁場由原來的圓周方向運動變?yōu)檠刂本€方向運動，次級產生的磁場和初級的磁場相互作用從而產生電磁推力。在直線電機當中我們把運動的部分稱為動子，對應于旋轉電機的轉子。這個原理和旋轉電機相似，二者的差異

30、是：直線電機的磁場是平移的，而不是旋轉的，因此稱為行波磁場。這時直線電機的同步速度為v=2f,旋轉電機改變電流方向后，電機的旋轉方向發(fā)生改變，同樣的方法可以使得直線電機做往復運動。圖1永磁直線同步電機的演變過程 圖2 直線電機的基本工作原理 對永磁同步直線電機，初級由硅鋼片沿橫向疊壓而成，次級也是由硅鋼片疊壓而成，并且在次級上安裝有永磁體。根據初級，次級長度不同，可以分為短初級-長次級結構和長初級-短次級的結構。對于運動部分可以是電機的初級，也可以是電機的次級，要根據實際的情況來確定?；窘Y構如圖3所示，永磁同步直線電機的速度等于電機的同步速度： （1-3）圖3 PMLSM的基本結構 矢量控制

31、（磁場定向控制技術）矢量控制技術是（磁場定向控制技術）是應用于永磁同步伺服電機的電流（力矩）控制，使得其可以類似于直流電機中的電流（力矩）控制。矢量控制技術是通過坐標變換實現(xiàn)的。坐標變換需要坐標系，變化整個過程給出三個坐標系：靜止坐標系（a，b，c）：定子三相繞組的軸線分別在此坐標系的a，b，c三軸上；靜止坐標系（，）：在（a，b，c）平面上的靜止坐標系，且軸與a軸重合，軸繞軸逆時針旋轉90度；旋轉坐標系（d,q）:以電源角頻率旋轉的坐標系。矢量控制技術對電流的控制實際上是對合成定子電流矢量的控制，但是對合成定子電流矢量的控制的控制存在以下三個方面的問題：是時變量，如何轉換為時不變量？如何保證

32、定子磁勢和轉子磁勢之間始終保持垂直？是虛擬量，力矩T的控制最終還是要落實到三相電流的控制上，如何實現(xiàn)這個轉換？從靜止坐標系（a，b，c）看是以電源角頻率旋轉的，而從旋轉坐標系（d,q）上看是靜止的，也就是從時變量轉化為時不變量，交流量轉化為直流量。所以，通過Clarke和Park坐標變換（即3/2變換），實現(xiàn)了對勵磁電流id和轉矩電流iq的解耦。在旋轉坐標系（d,q）中，已經成為了一個標量。令在q軸上（即讓id=0），使轉子的磁極在d軸上。這樣，在旋轉坐標系（d,q）中，我們就可以象直流電機一樣，通過控制電流來改變電機的轉矩。且解決了以上三個問題中的前兩個。但是，id、iq不是真實的物理量，電

33、機的力矩控制最終還是由定子繞組電流ia、ib、ic（或者定子繞組電壓ua、ub、uc）實現(xiàn)，這就需要進行Clarke和Park坐標逆變換。且解決了以上三個問題中的第三個。力矩回路控制的實現(xiàn)：圖中電流傳感器測量出定子繞組電流ia,ib作為clarke變換的輸入，ic可由三相電流對稱關系ia+ib+ic=0求出。clarke變換的輸出i,i ，與由編碼器測出的轉角作為park變換的輸入，其輸出id與iq作為電流反饋量與指令電流idref及iqref比較，產生的誤差在力矩回路中經PI運算后輸出電壓值ud,uq。再經逆park逆變換將這ud,uq變換成坐標系中的電壓u ,u。SVPWM算法將u,u轉換

34、成逆變器中六個功放管的開關控制信號以產生三相定子繞組電流。電流環(huán)控制交流伺服系統(tǒng)反饋分為電流反饋、速度反饋和位置反饋三個部分。其中電流環(huán)的控制是為了保證定子電流對矢量控制指令的準確快速跟蹤。電流環(huán)是內環(huán)，SVPWM控制算法的實現(xiàn)主要集中在電流環(huán)上，電流環(huán)性能指標的好壞，特別是動態(tài)特性，將全面影響速度、位置環(huán)。PI調節(jié)器不同于P調節(jié)器的特點: P調節(jié)器的輸出量總是正比于其輸入量; 而PI調節(jié)器輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關, 而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調節(jié)器提供多么大的輸出值, 它就能提供多少, 直到飽和為止。電流環(huán)常采用PI控制器，目的是把P控制器不為0 的靜態(tài)偏差變?yōu)?。電流環(huán)控制器的作用有以下幾個方面：內環(huán)；在外環(huán)調速的過程中，它的作用是使電流緊跟其給定電流值（即外環(huán)調節(jié)器的輸出）；對電網電壓波動起及時抗干擾作用；在轉速動態(tài)過程中（起動、升降速）中，保證獲得電機允許的最大電流-即加速了動態(tài)過程；過載或者賭轉時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。電流環(huán)的控制指標主要是以跟隨性能為主的。在穩(wěn)態(tài)上，要求無靜差；在動態(tài)上，不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調，以保證電流電