同步电动机励磁系统常见故障分析
同步电动机励磁自动控制不稳定的原因分析与解决
１ ６ ０ ４ ３ ０ ４ ２ ０ ０ ｌ ２ ０ ０ １ ｌ ９
１ ５ ０ ４ ３ ０ ４ ２ ０ ０ ｌ ５ ｏ ｏ １ ２ １ １ ５ ０ ４ ５ ０ ４ ２ ０ ０ １ ７ ０ ０ １ ２ １
根据 存在 的故 障现象 ， 手 动操 控励 磁基 本无 异
励磁电 流 ｌ ３ 采 用 的超前 自动 控制 励 磁 方式 ，一 般运 行 较 为 正 增 １ Ｏ Ａ ５
．
６ ． ９ ０ ． ８ ３
０ ＿ ８ ５
２ ５ ０ ５ ０ ０ ４ ３ ０ ０ ２ ７ ０ ０ １ ０ ３
增 励磁电 流
２ ０ Ａ
１ ２ ． ９ ６ ． ６ ０ ． ７ ７
第２ ６卷 ２ ０ １ ５年第 １ 期（ 总第 １ １ １ 期）
重 钢 机 动 能 源
同步电动机励磁 自动控制不稳定的原因分析与解决
陈 彦
（ 重 庆钢 铁股 份有 限公 司能控 中心 ）
摘
要
通 过对 同步 电动机 励磁 控 制 回路 的检 查 、 分析 ， 测试发 现 原 励磁 回路 中的功 率
同步 电动机 的运行 功率 因数可 以调节 ， 在不 要 求 调 速 的场 合 ，应 用 同 步 电动机 可 以提 高运 行 效
率。 大 型 同步 电动 机在 电 网 中的稳 定 运行 ， 特 别 是
异常 ， 应考 虑 自动控 制部 分 的检测 判断 输 出功 率 因数检 测
因数 变送 器施 工接 线和 ＤＣ Ｓ相 应 配置存 在 问题 。 经过 原 因分析 查找 ， 解 决 了励磁 自动 控制 极
为不稳异常现象， 满足 了设备正常运行 需要 。
关键 词 励磁 功 率 因数 变送 器 自动控 制
同步电动机及励磁装置故障分析处理方法
・ ２ ７・
同步 电动机及 励磁 装置 故源自障分析处理 方法 孙 立 民
（ 中煤龙化哈 尔滨煤化 工有限公 司， 黑龙 江 依兰 １ ５ ４ ８ ５ ４ ） 摘 要 ： 列举 了同步电机不能启动运行、 集电环磨损及电机扫堂的原因和处理 ； ｗＫ Ｌ Ｆ型同步电动机励磁装置的常见故障分析和处理方法。 关键词 ： 同步电机 ； 集 电环 ； 励磁装置故 障； 处理方法 中煤哈尔滨煤化工有限公司是国家大 Ｉ 型化工企业，共有同步电动 ２ ． １ ． ２起动回路开通后无法自动断开 机 １ ８台（ 其中 ５ ４ ０ ０ Ｋ Ｗ 同步动机 ２台， ３ ７ ０ ０ Ｋ Ｗ 同步电机 １ 台） 。同步 起动电阻分抽头选择不当， 电动机作为大型动力设备， 由于转速不随负载变化而变化 ， 功率 因数可以 ２ ． １ ３同步电机起动时无法自动投励或投励失败 调节， 以改善电网的功率因数 ， 及运行的稳定性和较高的效率 ， 被广泛应 同步电机起动日 寸 无 法自动投励 原因主要有 以下几ｌ 方面的原因： 用于大功率的拖动负载中，在连续 性比较强的化工生产过程中起着非常 第一 ， 高压断路器上的节点之间未能比和好造成的， 需要采取的措施 重要的作用。同步电机通常采用异步启动的方法 ，当转速接近同步转速 就是在高压断路器关闸之后，仔细检查所有的接点之间是否都已经闭合 （ 亚同步转速 ） 时， 励磁装置将直流电加入转子绕组进行励磁 ， 同步电机即 完全。第二， 前置变压插件励磁电流不能够调零造成的， 这时候就需要在 可牵入 同步运行。同步电动机能否稳定运行 ，将直接影响我厂的经济效 变压之前对于变换插件励磁 电流是否能够调零进行检查 ，杜绝此类问题 益，然而作为同步电动机工作的重要组成部分——励磁装置运行状况也 的出现。第三 ， 压缩机负载趔重导致的， 电柳在泊 动时拖动压缩机 的压力 是同步电机能否稳定运行的关键决定ｆ 生因素。如何合理使用和维护 洼能 过大 ， 就不能保证电机在力 Ⅱ 速过程中达到亚同步的状态， 需要采 取的力 去 优越的 ＷＫ Ｌ Ｆ 一 １ １型励磁装置， 正确分析和处理该同步电动机励磁装置 就是在 电机启动之前凋鹚 圣 压力。 第四， 配置参数中ｉ 十 日 殳 励和投励渭差定 滑差和计旧 蚰蹦 的设定 的—些常见故障， 确保全厂 １ ８ 台同步电动机安全稳危 垂 行就 显得尤为重 值位置错误造成的，需要采取的措施提对 于投 『 要。 值进行全面的检查。 １同步￣ ｇ ｔ ／ ｔ 的故障分析 与处理 ２ ２励磁 野 撇 障及 张夹 措施 ２ ． ２ ． １凤 故障 １ ． １ 同步电机不能启动运行 造成同步电机不能启动运行的原因有很多，其中最常见的主要有电 风机故障出现时的表现是 ： 风机停故障指示灯亮， 风机停转 ， 风机箱保 机本身问题、 控制装置故障以及拖动机械故障等原因， 具体如下： 险熔断 ， 励磁输出不受影响。需要采取的措施是： 短时间完成处理则无需 第一 ， 电机本身的故障问题所造成的不能启动。 由于电机轴瓦的端盖 停机， 更踟 寸 应拧开风机箱 匕 航空招 Ｂ 头， 抽出风箱进 ｆ ＝ 更换。 ２ ２ ２快熔熔断 螺丝松动或者其他原因导致机座和端盖分离 ，此时转子下沉和定子铁 摩擦导致电机不能正常启动 ， 需要通过更换电机轴 瓦或者是分别加固对 快熔熔断故障出现时的表现是： 快熔断故障指示灯点亮， 快速熔断器 角端盖的螺丝， 保持电机和转子问均匀的气隙。 单相或多相熔断 ， 与之并联的指示熔芯弹出。机组因励磁故障跳闸停机。 第二， 控制装置出现的故障导致的不能启动。 控制装置中的励磁部分 需要采取的摧 ： 第一， 测试可控硅元件是否有损坏现象； 第二 ， 测试主 直流输出电压的不稳定造成定子的电流不稳 ， 从而引起装置跳闸或者是 回路是否有多点对地绝缘损坏； 第三 ， 测试励磁绕组是否存在短路现象 ； 电机失碰 奎 『 下 砗专 。 查明事故原因， 再更换损坏元器件。 第三， 拖动机械故障造成的不能启动， 拖动机械转轴在运转中被卡住 ２ ． ２ ３空气开关跳闸故障 或 出现其他故障，造成电机转轴的负荷增大，这时需要在启动前转动转 空气开关跳闸故障出现时的表现是 ： 空开跳故障指示灯 亮 ， 空气开 轴， 如果发现转轴不能转动或者是转动不灵活必须要及时 检 验， 保证 关在“ 分” 位， 电机联锁跳闸。 需要采取的措施是 ： 第一， 检查励磁变压器 转轴正常运转后再启动电机。 是否有过热或烧痕 ； 第二， 检查空开至变压器一次的连接电缆是否有过热 或烧痕。 １ ２同步电机集电环异常磨损 同步电机集电环的主要功能就是 嗽 电流，但是在电机滑动接 ２ ２ ４交流电源故障 触的过程中集电环的表层会产生—层薄薄的水膜 ，会造成集电环和电刷 交流电源故障故障出现时的表现是： 交流电源指示灯熄灭， 交流开关 斤 有指示灯熄灭。 需要采取的措施是： 要求严格的场所可采 用带备 ｆ 翁差 电流的过程 之中出现电解的隋况， 进而出现腐蚀。如果集电 常破 电源 匕 用电源 自动投 人的双路电源供电， 来提高励磁供电的可靠性。 损是由腐蚀造成的， 就应该对集电环进行清扫。 除了腐蚀之外， 滑动接触状况的不合理也会造成集电环的异常损坏 ， ２ ３软件故障及其解决措施 经常出现的有：电刷压力过大、电刷活动受阻以及集电环表面存在垃圾 软件故障利用 ＷＫ Ｌ Ｆ 一 １ １ Ｄ型励磁装置读写控制器显示 的故障代码 结合改励磁装置使用说明书的故障代码表 ， 等。这时候—般财务的应对措施有： 第一， 调整弹簧压力到 １ ． ０ — ２ ． ８ Ｎ ／ ｃ ｍ ， 来判别故障类型及故障名称 ， 而且—定要保持所有电刷压力的均衡；第二 ，选择和电机型号一致的电 来判定故障名称并进行相应的处理。 刷， 不能出现电刷和电机型号不一致的隋况； 第三， 保证集电环表面的粗 ３． ２ １ Ａ ／ Ｄ 采集故 障 糙程度不超过 ３ １ ｘ ｍ； 第四， 适时调整集电环的正负极， 使电刷的正负极之 Ａ ／ Ｄ采集故障出现时的表现是： 通道故障知识灯亮， 读写器读出故障 间受到的腐蚀程度的相同。 类型为信号采集故障。 需要采取的措施是：主机板 匕 的Ａ ／ Ｄ转换器故 １ ３同步机起动时声普异常或转子扫堂 障， 更换主机 板就可 以了。 同步机在运行多年之后 ， 机器的定子均会出现不同程度的移位现象 ， ３． ２ ２ Ａ —Ｂ套通ｊ 百 ｌ ｆ ［ 障 而且 也会 因为同步机启动时的冲击造成同步机定子和转子 之间的空隙不 Ａ —Ｂ套通道通信故障出现时的表现是 ： Ａ Ｂ两套的主机故障灯 ， 通道 均匀 ， 使其局部部位之间出现摩擦。这时需要采取的解决措施是： 按照要 故障Ｈ及脉冲故障灯全部点亮 ， 励磁输出正常， 用读写器读出故障类型为 Ｂ通信故障。 需要采取的措施是： 选择同步电动机停机时， 励磁装置完全 求合理调整同步机转子和传动轴的平衡度和同心度 ，达到规定的要求之 Ａ 后将定子器密封盖打开， 测量同步机定子和转子之间的四周气隙， 进一步 退出运行后进行切换换板的更换。 调整二者之间的气隙的均匀和平衡度。但是如果是由于同步机安装基础 ２ ３ ３通道板故障 发生变化所导致的声音异常或转子扫堂的现象 ，就要采取重新浇筑基础 通道板故障出现时的表现是： 通道故障指示灯亮， 读写器检查故障类 之后再采取重新安装的办法来彻底解决这一问题。 型为通道板故障。需要采取的撵 是： 通道板 匕 触发脉冲形成回路故障、 ２ ＷＫ Ｌ Ｆ 一 １ １ Ｄ型微机励磁装置常见故障处理方法 导致脉冲信号丢失， 处理方法为更换通道板。 ２ １ 励磁输出不正常的可能原因 结束语 ２ １ ． １ 励磁装置不能正常工作 本文中对于同步机中主要出现的集中故障的现象和应该采取的相应 检查励磁控制系统的工作电源 ，包括 Ａ、 Ｂ套 ＋ ５ Ｖ，＋ ２ ４ Ｖ、 ＋ １ ５ Ｖ， 措施进行了简单的介绍 ， 除此之外其中存在的问题还有许多， 在具体运行 过程中根据实际问题灵活运用， 以便更好的解决。 １ ５ Ｖ输出是否正常
高压防爆同步电动机转子励磁绕组的故障处理
高压防爆同步电动机转子励磁绕组的故障处理
1. 高压防爆同步电动机转子励磁绕组故障的分类
(1) 绝缘故障：转子绝缘的老化、损坏，或绝缘层反馈给空开绝缘，从而引起短
路电流。
(2) 漏电故障：转矩构件和搜索传感器出现绝缘故障，接地线或屏蔽层出现缺口，燃烧热源产生的热量等，都会引起漏电故障。
(3) 电路故障：主要是因调节系统电路缺陷引起的，如调节电阻滑片未调到零位置，调节电阻被焊接位置出现短路，继电器接头等。
2. 高压防爆同步电动机转子励磁绕组故障处理
(1) 绝缘故障：应采取更为彻底的爆破处理，检查底座绝缘电气，使金属与金属
之间避免熔接，更换热敏保险丝，确保用电设备的安全。
(2) 漏电故障：应检查甚至更换检漏管，清理接地线的接头，不留空洞。
(3) 电路故障：检查调节电阻滑片或继电器接头，有必要时，应更换新电阻器或
继电器接头。
3. 高压防爆同步电动机转子励磁绕组故障处理措施
(1) 更换热敏保险丝：将电机的热敏保险丝定期更换，以减少缺陷发生的可能性。
(2) 清洁接线母：应定期检查电机接线母，清除油渍、灰尘等积聚物，以减少电
机绕组的损坏。
(3)更换调节系统的元件：如调节电阻滑片、继电器等，定期检查和更换他们，
确保调节系统能正常工作并减少出现故障的可能性。
4. 总结
高压防爆同步电动机转子励磁绕组故障处理要根据不同的故障类型，从绝缘故障、漏电故障和电路故障出发，采取适当措施，如更换热敏保险丝、清洁接线母、更
换调节系统的元件等，从而保证电机的正常运行，延长其使用寿命。
排烟机同步电机励磁系统常见故障及其检修
磁信号的目 的。
障。 可以按以下方式检查 ： 首先检查 电源板上的发 光二极管是否亮， 若是正常， 可用万用表测量主板
上芯 片７ Ｌ￥ ４ 的２ 一０ 间 的 电压 应 为 ５ 否 则 ４ ２ ５ ０ １之 Ｖ，
２ 励磁系统的工作
滑环 供 给 电机 转 子。 磁 模 块 采用三 相 全控 桥式 励 整流 电路 ， 其触 发 电路 为数 字触发 器 。 直流 电路 在 侧有 灭 磁 回路 ， 磁 回路 由一 个 晶闸管 和一 个 续 灭 流 二级 管反并联 ， 与灭 磁 电阻串联 组 成 。 正常 再 在
出现 的常见故 障 ， 着重 分析 了故 障产 生的原因， 提 出了 并
情况下＇ 灭磁电路不工作， 只有在同步电机起动和
停 机 过 程中灭 磁 回路工 作 。 同步 电机 起 动 时， 在 灭
同步 电动机 是一种将 电能转换 为机 械能 的
定 、 子双 边 励磁 的交流 电动 机 。 转 与三 相异 步 电动
磁 回路将 同步 电机异步起 动时产生的感应电动势 释放； 在同步电机停机时， 整流电路工作在逆变状 ， 当强磁时间到时， 励磁状态自动退 出。 当
同步电机正常运行时， 主板Ｖ 通过电流 （ Ｃ 电压 ） 反 馈实时检测励磁信号， 当励磁信号发生变化时， 主
板 及 时发 出信 号 调 整脉 冲 输 出， 而达 到稳 定励 从
３ 同步电机励磁 系统故 障诊断
（） １ 励磁 投 入后 ， 行指示灯 有规 律 的闪 运
相应的检修方 法。
关键词： 同步电机
励磁
故障
检修
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｇ ｉ ｓ ｏ ｍｏ ｌｕ ｃ ｉ ｎ ｏ ｘ ｉ ｔｏ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｎ ｔｃ ｍ ｎ ｍａ ｆ ｎ ｔｏ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉｎ ａ ｏ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒ ｅ ｕｉ ｐ ｄ ｉ ｈ ｎ ｕ ｅ ｒ ｆ ａ ｆｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｍｏ ｏ ｑ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｄ ｃ ｄ ｄ ａ ｔｆ ｎ ｄ ｒｎ ｐ ｒ ｔｏ ， ｈ ａ ｌ ｃ ｕ ｅ ｉ ｔ ｏ ｏ ｇ ｌ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｕ ｉｇｏ ｅａｉｎ ｔｅｆｕｔ ａ ｓ ｒｕ ｈｙ ａ ａｙ ｅ ｎ ｓｈ ｍｅ ｎ ｏｓ ｌ ｅｔ ｅｍａ ｆ ｎ ｔｏ ｕ ｇ ｓ ｅ ． ａ ｓｔ ｏ ｖ ｌｕ ｃ ｉ ｎ ｉ ｓ ｇ ｅ ｔ ｄ ｈ ｓ Ｋｅ ｗｏ ｄｓ Ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｍｏ ｏ Ｅｘ ｉａ ｉ ｎ Ｍ ａ — ｙ ｒ ： ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｔｒ ｃ ｔ ｔｏ ｌ ｆ ｎ ｔ ｎ Ｒｅ ａ ｒｎ ｕ ｃｉ ｏ ｐ ｉｉ ｇ
同步电动机励磁系统故障排查及处理
同步电动机励磁系统故障排查及处理作者：***来源：《机电信息》2020年第15期摘要：对同步电动机励磁系统原理和常见故障分析及处理进行了叙述，并指出了励磁系统运行维护应注意的事项。
关键词：同步电动机;励磁;故障0 引言励磁系统是同步电动机的重要组成部分，其对于同步电动机的运行起着极其重要的作用。
某石化企业加氢装置现有7台大型压缩机组，配套的同步电动机均选用了WKLF-400系列微机控制无刷同步电动机励磁系统。
1 同步电动机励磁系统工作原理整套励磁系统由旋转励磁和静态励磁两部分组成。
旋转励磁部分安装在主电机轴上，每套旋转励磁包括1个控制模块、3个整流模块、1个启动模块和8个电阻模块，其电气原理图如图1所示。
静态励磁部分主要是由励磁调节器、励磁变压器、功率单元、电源系统和测量元件、显示面板组成的静态励磁柜，安装在非防爆场所。
其核心控制单元为微机控制同步电动机励磁调节器，具有双套调节器自动跟踪和故障自动切换（调节器双冗余）的技术性能。
静态励磁装置的功率单元采用IGBT斩波方式，并配置有IGBT控制电阻灭磁电路。
其电气原理图如图2所示。
2 静态励磁系统故障排查及处理2.1 案例分析（1）故障现象：2013-03-08T07：59，新氢压缩机108-K-101B电机开关故障跳闸，现场6 kV开关柜综保显示“过负荷反时限跳闸”，动作电流为580 A（额定电流290 A，保护定值348 A）;励磁柜控制面板“励磁故障”指示灯亮，故障录波显示电机定子电流增至580 A，延时65 s 后跳闸，跳闸前电机电流呈现周期性波动波形。
（2）故障排查处理：检查同步电动机和励磁输出电缆的绝缘电阻均合格;对6 kV馈电柜模拟“过电流保护动作”试验，动作情况与故障录波一致;检查励磁柜励磁回路接线，发现励磁正极输出接线端子有松动现象，同时全面检查和紧固励磁回路接线;对励磁系统进行调试试验、检查均正常;检查励磁机本体及本体接线端子正常。
同步电动机励磁系统缺陷及改善措施
２ ． １投励方式、投励时刻选择不当 对电机的影响
如果励磁系统有缺陷，同步 电动机启动过 程 中在 并 车 投 励 瞬 间 经 常 发 出沉 闷 的 冲 击 声 ，
电机 遭 受 冲 击 。
开通值一般 １ ０～ ３ ６ Ｖ，便可解 决上述 问题 。 ２ ． ３启动灭磁 电组不正常发 热
在 同步 电动 机 “ 异 步启 动 ”过程 中，启 动灭磁 电阻通过可控硅 电路接入转子 回路 ，以 减小启动 电流 ， 增大启动转矩 ， 加速 电机启动； 投励后通过相应的可控硅控制 电路使启动灭磁 电组退 出。但是如果控制 电路异常或故障导致 启动灭磁 电组不能及时退 出而长期带 电，容 易 发热烧毁，对 电机正常工作极其不利 。因此应 提高可控硅控制回路的可靠性 ，保证启动灭磁 电组 的 正 确 投 退 。
异步启动状态 ，此时 电机为 “ 异步 电动机 ”状 态 ，随着转子转速上升 ，转差率下 降，定子 电 流随着转子 电流下降而降到某一数值 ，加上一 定的时 限延迟 ，由静态励磁柜进行投励 ，旋转
１励磁系统缺陷所造成的主要危 害
整流盘便将励磁 电流送入励磁绕组 ，没有检测 参考文献 转速、转差率和投励瞬间转子空间角度选择合 ［ １ ］ 王正茂 ，阎治安 ， 崔新艺等 ．电机 学 【 Ｍ ］ 供给 同步 电动机 励 磁 电流 的 电源及 其附 适与否 ，就盲 目投励并车 。此时，励磁绕组外 西安 ：西安 交通大学 出版社 ， ２ ０ ０ ０ ． 属设备统称为励磁系统 。同步 电动机励磁系统 部通入 的直流励磁 电流与转子绕组 自身感应的 主 要 由励 磁 功 率 单 元 、励 磁 控 制 单 元 两 部 分 构 交变 电流方 向相反，在此瞬间，励磁绕组总的合 作者简介 成。励磁系统 的技术性能对 同步 电动机的安全 成电流很小，导致励磁系统并车投励性能存在缺 曹国慧 （ １ ９ ６ ７ － ） ，男，河南省 南阳市人 。 大学 可靠稳定运行息息相关。 憾，使电机遭受这种损伤。另外，这种投励方式 本科学历。工 学硕士 学位 ，高级讲 师，现在 国 １ ． １对 电网所造成的危 害 由于励磁电流整定值是经验值，有一定的误差， 网河 南省 电力公 司技 能培 训 中心 南阳校 区工
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 。
同步电动机运行过程中常见故障分析及改进办法
１ 同步 电动 机 在 运 行 中 出现 的 问题
我 单位 浮法 玻璃 生 产线所 使 用 的 ３台高压 同步 电动机 型号 为 Ｔ ８ —４ ｌ ８ Ｇ， １ ９ Ｋ２ ０ １ ／１ ０ 从 ９ ５年 ８月 投 入 生产 运行 至今 ， 出现 过数次 故 障 。
较 多 ， 易造成 电网功 率 因数 降 低 。为 此 ， 容 同样采 用 同步电动 机作 为动 力 装 置 ， 将 直 流励 磁 电流 适 当 并 调 节 ， 同步 电动机 稍微 过励 ， 子 电流 超前 于 电网 使 定
ｉ ｇ ｉ ｅ ａ ｒ ｂｅ ｆｓ ｎ ｈ ｏ ０ ｓｍｏ ｏ ｎ ｘ ｉ ｔ ｎ ｒ ｇ ｌｔ ｇ ｓ ｓｅ ｄ ｒ ｌ ｏ ｅ ａ ｉｎ．Ｉ ｅ ｓｏ ｓｄ ｆ ｃ ｅ ｈ ｎ ｄ ｔ ｎ ｐ ｄ ｌｍｓｏ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒａ ｄ ｅ ｃ ａ ｉ ｅ ｕａ ｉ ｙ ｔｍ ｕ ｉ ｇ ｐ ｒ ｔ ｎ ｔ ｏ ｎ ｒ ｏ ｎ ｔｍ ｆｉ ｅｅ ｔｉ ｔｃ － ｔ ｎ ｎ ｃ ｌ ｒ ｐ ｎｙ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ｒ ｃ ｉａ ｎ ｍｐ ｉ ０ ｅ ，ｔ ｉ ａ ｅ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｐ ａ ｔ ｌ ｄ ｉ ｋｍｅ ｔｄ ｕ ｇ ａ ｇ ｔ ｃ ｒ ｌｇ ｎ ｔ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｅｃ ｉ ｅ ｈ ａｐ ｃ ａ ｎ ｅ ｐ ｒ 出ｎ ｅ ｈｌ ｏ ｙ ａ ｄ ａ ｈ ａ ｉ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｔ ｅ ０ ｍｅ ｗｏ ｋｒ ｐ ｉ ｃ ｌ ｎ ｔ ｒ ｃ ｉａ ｉ Ｉ ｆ ａ ｃ ｆＳ Ｒ ｘ ｉａｉｎ ∞ ｍｐ ｅ ｅ Ｓｖ ｏ ｔ０ ｌｒ ｒｉ 培 ｒ ｉ ｅａ ｄ ｉ ｐ ａ ｔ Ｉ ｇ ｌ ｉ ｎ ｅ ｏ Ｃ ｅ ｃ ｔ ｎ ｐ ｓ ｃ ｓ ｉｃ ｔ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ｃ ｎ ｒ Ｉ ． ｅ
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同步电动机励磁系统常见故障分析作者：陆业志本文结合KGLF11型励磁装置，对其在运行中的常见故障进行分析。
1 常见故障分析(1)开机时调节6W，励磁电流电压无输出。
原因分析：励磁电流电压无输出，肯定是晶闸管无触发脉冲信号，而六组脉冲电路同时无触发脉冲很可能是移相插件接触不良，或者同步电源变压器4T损坏，造成没有移相给定电压加到六组脉冲电路的1V1基极回路上，从而六组脉冲电路无脉冲输出导致晶闸管不导通。
(2)励磁电压高而励磁电流偏低。
原因分析：这是个别触发脉冲消失或是个别晶闸管损坏的缘故。
个别触发脉冲消失可能是脉冲插件接触不良。
另外图1中三极管1V1、单极晶体管2VU及小晶闸管9VT损坏，或者是电容2C严重漏电或开路。
如果主回路中晶闸管1VT～6VT中有某一个开路或是触发极失灵，同样会导致输出励磁电流偏低的现象。
(3)合励磁电路主开关时，励磁电流即有输出。
原因分析：这是由于图1所示脉冲电路中的三极管1V1集电极-发射极之间漏电，即使移相电路还未送来正确的控制电压，也会导致1C充电到2VU导通的程度。
2VU即输出触发使小晶闸管9VT导通，2C经9VT放电而发出脉冲令1VT、3VT、6VT之一触发导通，使转子励磁电路中流过直流电流。
(4)同步电动机起动时，励磁不能自行投入。
原因分析：励磁不能自行投入。
肯定是自动投励通道电路中断或工作不正常，因此可能是投励插件与插座间接触不良，或是图2所示投励电路中的三极管3V1、单结晶体管4VU工作不正常，电容5C漏电、电位器W′损坏。
另外是移相插件同样有接触不良现象，或者是图3所示移相电路的小晶闸管10VT损坏等等。
(5)运行过程中励磁电流电压上下波动。
原因分析：引起励磁电流电压输出不稳的原因很多，主要有1)脉冲插件可能存在接触不良，造成个别触发脉冲时有时无。
2)图1所示脉冲电路的电位器4W松动，使三极管1V1电流负反馈发生变化，造成放大器工作点不稳定，从而影响晶闸管主回路输出的稳定性。
另外，如果电容2C漏电或单结晶体管2VU及三极管1V1性能不良，也会引起触发脉冲相位移动。
3)图3所示移相电路的电位器6W松动或接触不良，将会使移相控制电压Ed间歇性消失，引起励磁电流电压输出大幅度波动。
另外，如果稳压管7VS、8VS损坏，都会使Ey随电网电压波动而波动，使Ed输出波动，造成晶闸管主回路直流输出不稳。
(6)励磁装置输出电压调不到零位。
原因分析：图3所示移相电路中电阻18R虚焊，阻值增大或减少，会引起Ed-Ec≠0，使励磁输出电压无法调到零位。
总之，同步电动机晶闸管励磁装置的故障虽然多种多样，但大致可分为励磁不稳、励磁大幅度下降甚至失电压。
这些故障大部分是由于插件引起的。
2 日常维修中注意事项(1)由于励磁装置采用强迫风冷，电柜内灰尘必须经常清除，以防止灰尘积附过多造成短路。
清扫灰尘一般采用吸尘或吹拭的方法，而对吹不掉的附着物可用干净的油刷扫去，但切勿碰坏元件、线路或使元件互碰。
清尘工作一般由上而下进行。
(2)插件松动会严重影响励磁装置的正常工作，处理方法是：一般可在励磁装置通电预试时用手轻敲插件拉手，一旦插件有松动，必然会引起输出上下波动。
如果是元件虚焊引起的松动，当然要加焊牢固。
而对于插件插座引起的松动，我们可以在插件的插入部分铜箔上拉一层薄锡，这样既可防止铜箔氧化，又可增加插件与插座接触的紧固程度。
(3)对于元件损坏的更换，新元件原则上要符合原设计的元件参数要求。
但对于某些元件，如电容元件，可用电容容量相同而耐压高一些的电容更换，又如稳压二极管，亦可用功率稍大而稳压值相同的稳压二极管更换。
这样可降低元件的损坏频率，减少故障的出现。
(4)对于难以判断的故障，我们采用示波器来检查各脉冲波形与直流输出情况。
这样可较为准确地检查出故障部位。
另外，我们还可以采用同规格插件替换验证的检查方法进行检修。
同步发电机是电力系统以及工业生产中的重要元件其励磁装置的性能直接影响同步发电机运行的可靠性和稳定性目前国内生产的同步电动机励磁装置大多数采用模拟控制电路这种控制电路存在硬件多控制板数量多接线复杂可靠性差等缺点对于现场人员使用和维护都造成了一定困难微机控制技术的发展为解决以上问题提供了技术支持我公司从80 年代起研制并生产了大量的微机控制整流设备特别是在晶闸管的控制技术上有比较丰富的经验针对励磁装置中存在的一些问题我公司采取微机控制技术并且吸取了现有励磁设备的精华其中包括1972 年原机械工业部电器工业管理局的统一设计的技术关键和同步发电机失步保护和带载自动再整步技术精华研制出了新型微机控制同步发电机晶闸管励磁装置该装置具有控制集成度高控制精度高运行可靠性高稳定性好现场使用和维护方便等优点微机控制同步发电机励磁装置分为HRKLF11 和HRKLF12 两个系列11系列供拖动非冲击性负载的同步发电机恒定励磁用12 系列供有冲击性负载的同步发电机按负荷自动调节励磁维持无功电流恒定之用该装置均具有失步保护和带载自动再整步功能适用于200-10000KW 同步发电机配套1 控制电路采用MCS-89C51 系列单片微机控制控制板集成度高,软件中有丰富的设备自检功能2 具有良好的失步保护功能和带载自动再整步功能3 全压起动时起动至亚同步转速顺极性投入励磁使电机牵入同步运行4 同步发电机起动和停车时自动灭磁以免感应过电压击穿设备5 可手动调节励磁电流电压进行功率因数调整6 本设备所带放电电阻RF 阻值为所配用的同步发电机转子励磁绕组直流电阻的10 倍其长期允许电流为同步发电机额定励磁电流的按负荷自动调整励磁基本保持同步发电机无功电流恒定2 具有零励磁保护功能本装置的主电路包括整流变压器三相半控整流桥阻容灭磁环节和起动环节等控制电路主要由单片机MCS-8751 励磁电流调节器电流给定与反馈环节投全压和投励环节失步检测环节强励环节无功补偿环节微机触发环节和自检环节等组成以上控制电路主要集成到一块控制板上具有同步发电机的起动正常励磁失步检测和保护强励自动关桥以及无功补偿等功能下面分别介绍各部分组成和原理1 三相半控整流电路整流变压器将交流380V 电源电压降至励磁所需的电压其二次输出线电压为U21每个主桥晶闸管及整流二极管在一个电周期360 度内轮流导通120 度晶闸管由其相应的触发插件提供的触发脉冲开通整流二极管为自然换流整流桥直流输出电压为Ud 1.35 U21(1+cos )/2式中U21 整流变压器二次侧线电压V晶闸管的控制角Ud 0.3-1.2UfeUfe 电机额定满载励磁电压2 阻容灭磁环节阻容灭磁的任务是关断主桥晶闸管停止主桥向电机输出励磁电压和电流输出励磁电压和电流采用阻容灭磁不仅灭磁速度快而且关桥可靠下列情况下阻容灭磁动作1 电机发生带励失励失步时阻容灭磁动作关断主桥使电机转入异步运行失步源消失后实现带载自动再整步2 当电机发生断电失步时阻容灭磁动作关断主桥电机励磁绕组储存的磁场能量经附加电阻RF 及电容C10 和C11 衰减当励磁电流lf 由额定值Ife 衰减到0.368Ife 时实现断电失步再整步3 当电机正常或事故停机时阻容灭磁动作关断主桥避免在下一次开机时因主桥未关断而误投励电容C10 由交流26OV 电源经单相全波整流充电至34OV 左右当灭磁插件发出灭磁脉冲后灭磁晶闸管KP4 开通C10 上予充电压反向加于主桥两端为保证主桥可靠关断CM1 容量的选择应保证施加反压的时间大于主桥晶闸管的热态关断时间在施加反压的同时C10 经电机励磁绕组向C11 放电当Vc10 Vc11 时流过KP4 的电流近似为零KP4 自动关断3 起动环节主要技术要求l 在电机投励前的整个异步起动过程中当励磁绕组有正向感应电压时起动晶闸管 KP5 应可靠开通以便附加电阻 RF 在有正负半周感应电压时均能接入励磁绕组使电机获得良好的对称起动特性而投入正常励磁后KP5应可靠关断并转入高开通值高开通值应保证电机在正常励磁强励及灭磁时不误开通以避免长期接入附加电阻而烧毁在电机励磁绕组出现过电压时KP5 应开通对励磁绕组起过电压保护作用2 起动控制回路中的R21 选择满足高开通值外并应满足正常运行时的热稳定要求工作原理在电机半压起动油开关闭合后J1-2 闭合此时WHK2 4 闭合在未投励时此时R21 与R22 并联并联后阻值较低R23//RW21 回路可分得较高电压因R21 阻值较高R23//RW21 分得电压就低KP5 就需在较高主桥电压下开通改变R21 R22阻值可获得所需的KP5 高低开通值4 励磁电流调节器电流调节器由运算放大器U302B 组成的比例积分放大器和二极管限幅环节组成电流给定由电位器POT 构成电流反馈由ID 输入电流调节器的输出值经过电阻R235 和R236 分压后送给模数转换器A/D0804 经过转换后的数字量输入到微机去控制晶闸管的触发角为了把电流限制在某个最大允许值电流调节器具有限流功能即电流截止功能调节电位器RW35 可以调节限流值调节电位器RW37 R334 和C311 可以改变电流调节环的比例积分参数调节环的输出电压与移相角之间存在着非线性关系为了使得操作人员调节方便使励磁电压或电流能够线性跟踪电位器的给定变化在单片机控制程序中设置了非线性校正环节5 投全压和投励环节同步发电机在整个起动过程中其转子感应交变电压的频率是随着转子的加速而变化的转速越高感应交变电压的频率就越低电机刚起动瞬间转子感应电压频率与定子回路频率f1 相同为50HZ 而达到任一转差S 时的转子感应电压频率f 为 f=fl S=50S当同步发电机加速至同步转速的90 时转差s 0.1 投入全压当同步发电机加速至亚同步时同步转速的95 转差S 0.05 顺极性投励此时转子感应电压频率为f=50 0.05=2.5 周一个周期时间为T l/f=l/2.5 0.4 秒电机进入亚同步转速时投励环节接收到频率为2.5Hz 的转子感应电压信号后顺极性感应电流方向与励磁电流方向相同发出脉冲去触发主回路晶闸管从而投入励磁将同步发电机牵入同步运行6 触发脉冲形成与放大环节触发脉冲的形成与放大电路的原理为由单片机P1 口发出120 度电角度方波送入与门74LS08 的一个输入端与门另一端输入高频的脉冲列FO 其输出端即输出120 度的宽脉冲列然后经过上拉电阻加以放大输出此信号接入脉冲变压器的原边脉冲变压器的副边接入晶闸管的门极和阴极7 强励环节当定子回路三相交流电压降至某一百分比如80 时进行突出强励强励时间为10 秒8 无功补偿环节仅HRKLF12 型用拖动冲击负载的同步发电机当负载增加仍为恒定励磁时其输出无功电流减少超过额定负载时减少得更为严重甚至变为从电网吸取感性无功电流这不利于电机运行和电网电压的稳定冲击负载的大型同步电动机对电网影响大需要按照电机负载的大小自动调节励磁HRKLF12 型设备用无功补偿插件检测同步发电机定子回路有功电流信号用来在负载增加时实现自动增磁使冲击负载的同步发电机以输出较稳定的无功电流运行此环节由二极管开关式相敏桥和双T 滤波器组成9 装置运行状况检测与显示该装置具有微机自动检测功能且有数字显示各种状态在设备启动和运行过程中微机能自动检测设备状况当有故障出现时会自动停机且显示表示故障种类代码如快熔熔断器熔断后显示7 数字显示如表5.1 所示。