同步电动机无刷励磁原理及故障分析
同步电动机无刷励磁系统的应用
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｍｏ ｄ ｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ． Ｈｏ ｗ ｔ ｏ ｃ ｈ ｏ ｏ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｕｌ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｋ ｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｓ ｙ ｎｃ ｒｏ ｈ ｎ ｏ ｕ ｓｍｏ ｔ ｏ ｒ ； ｂ ｒ ｕ ｓ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｍｏ ｄ ｅ
可 控 硅 整 流器 即 电 压 调 节 器 ． 包 括 一 个 相 角 控 制
统： 另一种是静态励磁系统。对 于四极 的电动机 ． 大多
数 采用 无 刷 励 磁 系 统 ．静 态励 磁 系统 主要 用 于要 求 快 速 准确 控 制 的 场 合 ． 常见于 ３ ０ ０ Ｍ Ｗ 以 上 的发 电机 组
旋 转 二极 管 整流 器安 装 在励 磁 机 的转轴 上 ． 包
含： ６ 支 二极 管 三相 全 波 六 脉 冲整 流 器 、 为 整 流器 提 供 保护 的 Ｒ Ｃ回路 、用 于 磁 场 过 电压 保 护 和 电动 机 异 步 起 动 期 间起 旁 路 作 用 的可 控 硅 触 发 元 件 。
一起6kv无刷励磁同步电动机故障跳闸分析
《。
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签凰一起6K V无刷励磁同步电动机故障跳闸分析王宝晟肖永明(中国石油兰州石化公司建设分公司，甘肃兰州730060)【摘要]针对6K v无刷励磁同步电动机试车过程中出现的故障跳闸现象，通过检查高压柜和励磁柜的二次回路以及高压柜综保的故障告警信息，分析高压电动机跳闸原因。
找出症结所在，并提出了解决方案。
泼÷键词]高压电动机；无$m劢磁；故障跳闸；断路器1事故简介2010年2月6日14点25分，兰州石化公司炼油厂PSA装置C0102／2压缩机带载试车过程中，操作工现场启动高压同步电动机，电动机启动运转，当电动机运转2分钟左右突然停车，工作人员立即对设备进行检查，发现励磁柜和高压柜均在跳闸状态，电动机综保只显示过流动作故障。
由于装置未开工，因此未对生产造成大的负面影响。
2跳闸原因分析及故障查找在此次故障跳闸前两天，工作人员对C0102／2压缩机进行童一次带载试车，电动机带载运行1小时后正常停车，未出现故障跳闸现象。
根据电动机综保的故障信息，可知电动机是由于过载运行，当达到过流动作的设定值发生跳闸。
因此可以排除电动机保护定值设定错误或者高压电缆存在故障，但造成i妨咧l闸的原因却不清楚。
机泵专业人员对电动机本体进行了检查，未发现异常。
电气专业人员对高压柜、励磁柜和现场操作住的二次回路接线进行了检查，接线位置正确，目励磁柜无告警信号显示。
由于检查结果均正常，经与生产车间联系征得．m l-方同意后，电气专业人员决定再次启动电动机，以便迸—步查找故障。
当电动机启动后，经延时发现励磁柜没有投励，电动机电流值接近额定值，由于上述情况的出现，工作人员立即停止高压机，开始对励磁柜不投励的原因进行更加细致的分析。
C0102／2压缩机采用的是无刷静态励磁装置，柜内具有完善的保护和故障告警功能，但励磁柜并没有故障告警信号，因此工作人员对励磁柜的电气原理图进行详细的分析，见图1励磁柜投励单元电气原理图。
注1．由同步电动机高压断路器辅助开关引来注2：由控制竹0qI I单元引带圈1励磁柏投劢单元电气原理图正常工作过程：高压电动机启动后，高压柜断路器辅助开关D L闭合，合闸位置继电器D L J线圈通电，D U的一对辅助动合触点引入励磁柜控制单元(图中未显示)，控制单元采集到高压电动机启动信号后，经延时后微机发出H J触点闭合命令，投励继电器H C J线圈通电，其一对辅助动合触点H C J(3，5}闭合，励磁继电器L C线圈通电，励磁柜开始投励，输出励磁电流。
无刷励磁同步电机原理
无刷励磁同步电机原理一、工作原理无刷励磁同步电机是一种先进的电机，其工作原理主要基于磁场与电流的相互作用。
电机的转子上安装有励磁绕组，通过向励磁绕组提供直流电流来产生恒定的磁场。
定子绕组在气隙中产生旋转磁场，当电机转动时，转子上的永磁体产生的磁场与定子绕组产生的旋转磁场相互作用，产生转矩，驱动电机旋转。
二、励磁系统无刷励磁同步电机的励磁系统主要包括励磁电源和控制系统。
励磁电源负责提供直流电流，控制系统则负责控制励磁电流的大小和方向，以实现电机的正常运行和调速控制。
三、控制方式无刷励磁同步电机的控制方式主要包括开环控制和闭环控制。
开环控制基于电机的工作原理，通过改变励磁电流的大小和方向来控制电机的输出转矩和转速。
闭环控制则引入了反馈环节，通过比较实际转速与设定转速的差异，调整励磁电流的大小和方向，以达到更高的控制精度和稳定性。
四、运行特性无刷励磁同步电机具有高效、节能、高精度和高可靠性的特点。
由于其励磁系统采用直流电源，可以方便地进行调速控制，同时减小了电机内部的损耗和温升，提高了电机的效率。
此外，由于无刷励磁同步电机采用永磁体产生磁场，其结构简单、维护方便，且具有较高的动态响应性能。
五、优点与缺点优点：1.效率高：由于采用永磁体产生磁场，电机的损耗和温升较低，因此效率更高。
2.结构简单：电机结构简单、紧凑，维护方便。
3.调速性能好：通过调整励磁电流的大小和方向，可以实现电机的平滑调速。
4.可靠性高：电机具有较高的稳定性和可靠性，能够适应恶劣的工作环境。
5.高响应性能：具有较高的动态响应性能，能够快速响应控制信号的变化。
缺点：1.成本较高：由于采用永磁体等高成本材料，电机的制造成本较高。
2.弱磁场能力较低：对于较大的磁场变化和较大的转矩输出，无刷励磁同步电机的性能可能不如其他类型的电机。
同步发电机励磁控制系统及特性分析
第二节 同步发电机的励磁控制系统
三、静止励磁系统（发电机自并励系统）
300MW及以上机组励磁系统一般采用
发电机
无刷励磁和自并励方式。
TA
IEF
G ~
静止励磁系统(发电机自并励系统)中
一、直流励磁机系统
采用同轴的直流发电机作为励磁机，通过励磁调节器改变直流励磁机电 流，从而改变供给发电机转子的励磁电流，达到调节发电机电压和无功 的目的。
主要问题： （1）直流励磁机受换向器所限，其制造容量不大。 （2）整流子、电刷及滑环磨损，降低绝缘水平，运行维护麻烦。 （3）励磁调节速度慢，可靠性低。 按照励磁机励磁绕组的供电方式不同，可分为自励式和他励式两种。
负荷的无功电流是造成 E 与U 数值差的主要原因，
q
G
发电机的无功电流越大 ，差值越大。
第一节 概述
同步发电机的外特性必然是下降的，当励磁电流一定时，发电机端电压随无 功负荷增大而下降，必须通过不断的调节励磁电流来维持机端电压维持在给 定水平。
第一节 概述
(二)控制无功功率的分配
1.同步发电机与无穷大系统母线并联运行问题
第二节 同步发电机的励磁控制系统
同步发电机励磁控制系统的分类：
（1）直流励磁机系统：自励式直流励磁机系统、他励式直 流励磁机系统。 （2）交流励磁机系统：他励可控整流式交流励磁机系统、 自励式交流励磁机系统、具有副励磁机交流励磁机系统、 无刷励磁系统； （3）静止励磁系统
第二节 同步发电机的励磁控制系统
第四章 同步发电机励磁控制系统及特性分析
第一节：概 述:励磁控制系统的作用（重点） 第二节：同步发电机的励磁控制系统 第三节：励磁调节器 第四节：同步发电转子磁场的强励与灭磁
无刷励磁三相同步电动机能效限定值及能效等级_概述及解释说明
无刷励磁三相同步电动机能效限定值及能效等级概述及解释说明1. 引言1.1 概述无刷励磁三相同步电动机作为一种高效节能的电动机，通过引领新一代电动机发展方向，具有广泛应用前景。
能效限定值及能效等级是评估无刷励磁三相同步电动机性能的重要指标，对于推动电动机领域的技术创新和节能减排具有至关重要的意义。
1.2 文章结构本文主要围绕无刷励磁三相同步电动机的能效限定值及能效等级进行概述和解释说明，并探讨了确定这些数值的方法和指标选取原则。
随后介绍了无刷励磁三相同步电动机能效等级评定流程及标准解读，并分析了实例结果。
最后，我们给出结论与展望，评估实施本文所提出方法带来的潜在影响与效果，并对未来无刷励磁三相同步电动机能效提升进行展望。
1.3 目的本文旨在全面阐述无刷励磁三相同步电动机能效限定值及其对应的能效等级理论知识，并解释了确定这些数值的方法和指标选取原则。
通过评定流程和实例分析，我们将为读者提供对该领域的深入理解和思考。
同时，本文也旨在探讨未来无刷励磁三相同步电动机能效提升的方向，并指出当前研究工作存在的不足点及改进方向。
通过阅读本文，读者将获得关于无刷励磁三相同步电动机能效限定值及能效等级相关概念的全面了解，并为今后相关研究和实践提供指导和借鉴。
2. 无刷励磁三相同步电动机能效限定值及能效等级解释说明2.1 无刷励磁三相同步电动机定义与原理无刷励磁三相同步电动机是一种通过异步转子绕组和永磁体，实现励磁子系统和主要场定子系统的分离，并利用控制算法将控制信号转换为定子电流来驱动转子旋转的电机。
其工作原理基于电流反馈和传感器技术，可以实现高效的能量传输。
2.2 能效限定值的概念与意义能效限定值是指对于无刷励磁三相同步电动机在特定条件下所允许的最低能源消耗水平。
设立能效限定值有助于评估和比较不同厂家生产的无刷励磁三相同步电动机的能源利用效率，促进技术进步和提高整体行业水平。
2.3 能效等级标准及分类根据有关国际标准和规范，无刷励磁三相同步电动机被分为多个不同的能效等级。
两种交流无刷励磁机原理及应用
两种交流无刷励磁机原理及应用摘要：交流无刷励磁系统随着自身技术的不断成熟，成本的不断降低，能降低用户运行维护需求，提高生产线自动化程度，能够大规模的推广应用到现代大型同步发电机和同步电动机当中。
关键词：无刷励磁；同步式；异步式；永磁副励磁机；静态励磁柜〇、引言现代大型同步发电机和同步电动机对运行维护的要求日益提高，节能环保和智慧化运行也成为当前发展主流方向。
同步电机中的滑环和碳刷是用户日常运行维护的主要对象，产生的碳粉也是用户厂房污染的重要源头。
交流无刷励磁系统无需滑环和碳刷，从根本上解决了这两方面的难题。
同时随着国内半导体器件的发展，半导体器件的容量大幅度提高，稳定性、可靠性也随之增加，半导体器件的成本也由不同程度的降低，彻底解决了用户对使用交流无刷励磁系统的后顾之忧，交流无刷励磁系统的推广应用迎来了巨大的机遇。
一、交流无刷励磁系统的结构特点同步电机的励磁方式根据同步电机转子上是否配置滑环和碳刷分为有刷励磁和无刷励磁。
交流无刷励磁系统一般由主电机、交流励磁机、旋转整流装置、永磁副励磁机或小功率静态励磁柜、自动电压调节器（AVR）构成。
无刷励磁系统相对于有刷励磁系统的主要优点有：(1).没有滑环与碳刷，在运行时不会产生碳粉的污染，极大的减少了日常运行维护工作量，能节省维护人员的时间与精力，同时提高厂房内的环境清洁度。
(2).没有旋转导电部件摩擦，不会出现电火花，能够在易燃易爆等环境条件较差的环境中安全运作，是大型防爆同步电机的首选励磁方式。
(3).交流励磁机的励磁功率相对较小，自动电压调节器（AVR）的设计具备较高的可靠性和可控性。
(4).自动化程度高，整个机组运行过程可远程控制，可以实现无人值守运行。
(5).配套电机容量范围广泛，有刷励磁受限于滑环材质、冷却条件以及碳刷均流等因素，在励磁电流大于8000A的大型汽轮发电机中优先选用无刷励磁。
交流无刷励磁系统中交流无刷励磁机的交流电枢绕组安装在与主电机同轴旋转的转子上，定子侧安装有固定直流励磁绕组或固定三相交流绕组，根据定子绕组的不同，交流无刷励磁机分为同步式交流无刷励磁机和异步式交流无刷励磁机。
某厂同步机励磁装置故障分析及应对措施
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１ 某厂同步 电动机无刷励磁系统 的组成
某厂制 氢车 间有 同步 电机 ６台， 励磁系 统属于 无刷励磁 装 置， 该励磁系统 由静态励磁装 置， 旋转励磁装置 ， 失步检测装置三 部分组成 。 静态励磁 装置安装在 配 电室 ， 旋转励 磁装置 由功率模 块， 控 制模 块， 附加 电阻模块 三部 分组 成， 均 安装 在旋 转整流 盘 上， 失 步检测探 头安装在旋转 整流盘 附近 ， 通过 电机接线 盒引至 静态励磁 装置。
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磁 电源， 与主轴一起 旋转 的转 子绕组发 出三 相交流 电， 并经硅 整 流管Ｄ Ｉ － Ｄ ６接流后供给 同步 电动机转子绕组 Ｌ励磁 电流 ， 旋转整 流装 置 中的控制模块 检测 电机 转子频率 为 ｓ ｆ 的感应 电压正半 周脉宽 ， 当脉宽达 到投励定值 并过零 时， 控制模 块发 出触 发脉冲 《 开通 晶闸管， 同步机 由顺极性准角投励平稳牵入 同步 。 调节交 流发 电机 定子励 磁绕组 的励磁 电流， 就可 以调 整励 丫 磁发 电 机 的转子所发出 的三相交流 电压 ， 从 而改变同步 电动机转 子励磁绕 组 Ｌ的励 磁 电流。 同步机启动或停止 时的的灭磁 环节和 同步机 的投励 环节都 安装在转子上 ， 均在 旋转状态 下工作 。 这种 由励磁 发 电机 从转子发 电， 整流器在旋 转状 态下进行整流供给 同 步机转子励磁 方式， 就不需要有静止部分和 旋转 部分之间的相互 接触 导电， 完全省去 了电刷和滑环 的接触 。
无刷电机的工作原理图解
⽆刷电机的⼯作原理图解励磁⽆刷电机结构原理不过显然模界中的⽆刷电机与这个励磁电机并不是同⼀个东西，那么我们常⽤的⽆刷电机⾥⾯究竟有些什么技术、如何解释那些专业名词、以及各种参数和设备之间究竟有什么区别和联系呢？今天就带⼤家全⾯了解⼀下模界常⽤的⽆刷电机。
⽆刷电机的基本概念根据电机的结构和⼯作原理，我们可以将电机分为有刷电机、内转⼦⽆刷电机和外转⼦⽆刷电机。
有刷电机：我们也称为直流电机或者碳刷电机，是历史最悠久的电机类型，也是⽬前数量最多的电机类型。
电机⼯作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流⽅向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。
这种电机具有造价相对较低、扭⼒⾼、结构简单、易维护等优点。
不过由于结构限制，所以缺点也⽐较明显：1、机械换向产⽣的⽕花引起换向器和电刷摩擦、电磁⼲扰、噪声⼤、寿命短。
2、结构复杂、可靠性差、故障多，需要经常维护。
3、由于换向器存在，限制了转⼦惯量的进⼀步下降，影响了动态性能。
所以在模界主要应⽤于速度较慢和对震动不敏感的车模、船模上⾯，航模很少采⽤有刷电机。
⽆刷电机：这是模界中除了有刷电机以外⽤的最多的⼀种电机，⽆刷直流电机不使⽤机械的电刷装置，采⽤⽅⽆刷电机波⾃控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转⼦的永磁材料，性能上相较⼀般的传统直流电机有很⼤优势。
具有⾼效率、低能耗、低噪⾳、超长寿命、⾼可靠性、可伺服控制、⽆级变频调速等优点，⾄于缺点嘛……就是⽐有刷的贵、不好维护，⼴泛应⽤于航模、⾼速车模和船模。
不过，单个的⽆刷电机不是⼀套完整的动⼒系统，⽆刷基本必须通过⽆刷控制器也就是电调的控制才能实现连续不断的运转。
普通的碳刷电机旋转的是绕组，⽽⽆刷电机不论是外转⼦结构还是内转⼦结构旋转的都是磁铁。
所以任何⼀个电机都是由定⼦和转⼦共同构成的。
⽆刷电机的定⼦是产⽣旋转磁场的部分，能够⽀撑转⼦进⾏旋转，主要由硅钢⽚、漆包线、轴承、⽀撑件构成；⽽转⼦则是黏贴钕铁硼磁铁，在定⼦旋转磁场的作⽤进⾏旋转的部件，主要由转轴、磁铁、⽀持件构成。
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2#空分主电机定子额定电压10KV，第一级起动电压55%额定 电压，根据上述分析，电机起、停瞬间，每个电阻都要承受 几千伏电压冲击。为避免该电压对付励磁及整流装置的冲击， 制造时在主励磁绕组两端并联一组放电电阻，共六个串联。 又由于放电电阻与励磁绕组同轴，运转时受到离心力、振动 力作用，长期运行后放电电阻绝缘损坏，电阻开路。放电电 阻开路后对电机危害极大，
3、 异步起动
同步电动机多数在转子上装有类似于感应电动机的笼型起动绕 组（即阻尼绕组）。同步电动机异步起动的原理接线如下图 所示。起动时，先把励磁绕组接到约为励磁绕组电阻值10倍 的附加电阻，然后用感应电动机起动方法，将定子投入电网 使之依靠异步转矩起动。当转速上升到接近同步转速时，再 加入励磁电流，依靠同步电磁转矩将转子牵入同步。
3、制氧2号空分13700同步电机励磁原理
三、故障案例分析
该电机起动方式为自耦变压2级降压异步起动，第一级为 55%，加速时间42s；第二级为75%，加速时间5s。由于同 步电机异步起动时，起动瞬间定子产生三相对称旋转磁场， 旋转速度为同步速，转子由于惯性作用速度为0，因此起动 瞬间电机的转差为1。根据电磁感应原理Βιβλιοθήκη 转子绕组中产生 感应电压。其大小为：
二、异步启动方式原特点
1、无刷同步电动机励磁系统结构 无刷同步电动机励磁系统结构如图所示，其中励磁发电机与同步电 动机同轴转动。
2、无刷励磁特点
无刷励磁结构将永磁发电机、交流励磁机、三相桥式整流装置 及放电电阻等均安装在同步电机的转子同一轴上，励磁电流 可以直接供给同步电动机的励磁绕组，不必通过电刷、滑环 等部件，体积小，防爆性能可靠，运行稳定，维护方便。
同步电动机无刷励磁原理 及故障分析
大电机作业区
1. 同步电动机起动原理 2. 同步电机异步起动特点 3. 同步电动机无刷励磁故障案例分析
一、同步电动机起动原理
同步电动机只有在定子旋转磁场与转子励磁磁场相对静止 时，才能得到平均电磁转矩。如将静止的同步电动机励磁后直接 投入电网，这时定子旋转磁场与转子磁场间以同步转速n1作相
对 运动，转子受到交变的脉动转矩，其平均值为零，电机不能起动 。所以必须借助其他方式来起动。
1. 辅助电机起动
通常选用和同步电动机极数相同的感应电动机（容量为主机的 5%～15%）作为辅助电动机。先用辅助电动机将主机拖到接近同步 转速，然后用自整步法将其投入电网，再切断辅助电动机电源。这 种方法只适用于空载起动，而且所需设备多，操作复杂。
由（1），（2）得：
N2〉N1，在启动瞬间，s=1。因此同步电动机异步动时，转 子励磁绕组中感应一个很高的电压，大小一般为定子电压的 3~5倍。所以同步电动机异步起动时必须通过放电电阻将励 磁回路短接，待电机转速接近同步速后切断电阻，投入励磁。 同理，在电机切断电源停机时励磁绕组中也会产生较高的电 压。
2. 变频起动
此法实质上是改变定子旋转磁场转速利用同步转矩来起动。在 起动开始时，转子加上励磁，定子电源的频率调得很低，然 后逐步增加到额定频率，使转子的转速随着定子旋转磁场的 转速而同步上升，直到额定转速。采用此法须有变频电源， 而且励磁机与电动机必须是非同轴的，否则在最初转速很低 时无法产生所需的励磁电压。