同步电动机经常出现的故障与原因分析报告
同步电动机经常出现的故障及原因分析
经常发现的故障现象有:①定子铁芯松动，运行中噪声大。②定子绕阻端部绑线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊，导线在槽口处端点断裂引起短路。③转子励磁绕组接头处产生裂纹、开焊绝缘局部烧焦。④转子线圈绝缘损伤，起动绕组笼条断裂。⑤转子磁极的燕尾楔松动、退出。⑥电刷滑环松动，风叶断裂等故障。
以上故障现象有的出现在同步电动机仅运行2—3年，甚至半年。一般认为是电动机制造质量问题。但许多电机制造厂，虽对制造工艺中的关键部位加强措施，但没有明显效果，故障现象仍然屡屡发生。
通过对同步电动机及励磁装置运行数据进行数理统计分析，对电动机起动，投励运行中的各种典型状态波形摄片，研究分析表明，同步电动机出现上述故障，不是制造问题，而是传统励磁技术存在缺陷。
2 传统励磁技术存在的缺陷
2.1 励磁装置起动回路及环节设计不合理
同步电动机励磁装置主回路中的主桥分为:全控桥式和半控桥式，下面分别以这两种方式分析。
①半控桥式励磁装置:由三只大功率晶闸管和一只大功率二极管组成，如图1所示。电动机在起动过程中，存在滑差，在转子线圈将感应-交变电势，其正半波通过ZQ形成回路，产生+if，其负半波则通过KQ，RF形成回路，产生-if，如图2所示，由于回路不对称，则形成的-if与+if也不对称，致使定子电流强烈脉动，波形如图3所示。使电动机因此而强烈振动，直到起动结束才消失。
②全控桥工励磁装置:由6只大功率晶闸管组成，如图4所示。
在起动过程中，随着滑差减小，当转速达到50%以上时，励磁感应电流负半波通路时通时断，同样形成+if与-if电流不对称从而形成脉振转矩，造成电动机强烈振动。
③投励时“转子位置角”不合理。无论是全控桥还是半控桥，电动机起动过程投励时，都产生
沉闷的冲击，这种冲击，同样会造成电机损害，这是“转子位置角”不合理所致。
以上所出现的脉振、投励时的冲击，并不一定一次性使电机损坏，但每次起动都会使电机产生疲劳，造成电机部损害，积而久之，必然造成电机部故障。
2.2 将GL型反时限继电器兼做失步保护
传流动磁装置将GL型继电器兼做失步保护，当电机失步时，它不能动作(如带风机类负载)或不及时动作(如带往复式压缩机类负载)，使电动机或励磁装置损坏。
①失励失步:是指同步电动机励磁绕组失去直流励磁或严重欠励磁，使同步电动机失去静态稳定，滑出同步，此时丢转不明显，负载基本不变，定子电流过流不大，电机无异常声音，GL型继电器往往拒动或动作时限加长，且失励失步值班人员-不易发现，待电动机冒烟时，已失步较长时间，已造成了电机或励磁装置损害。但不一定当场损坏电机，而是造成电机部暗伤，经常出现电机冒烟后，停机检查又查不出毛病，电机还可以再投入运行。
失励失步往往造成:起动绕组(阻尼条)过热，变形、开焊、甚至波及定子绕组端部。在转子回路还会产生高电压，造成励磁装置主回路元件损坏，引起灭磁电阻发热，严重时甚至造成整台励磁装置损坏。
②带励失步:周围大负荷起动，相邻母线短路等原因引起母线电压大幅度波动;或负载突增(如压缩机弊压、轧钢机咬冷钢);以上原因引起电动机短时间欠励磁或失励磁(如插接件接触不良)，引起失励失步，又过渡到带励失步，或在起动过程中过早投励等原因引起。
电动机带励失步，励磁系统虽仍有直流励磁，但励磁电流及定子电流强烈脉振，脉振频率随电机滑差而变化，使电动机遭受强烈脉振，有时产生电气共振和机械共振。定子电流脉振包络线的高峰值一般为电机额定电流Ie幅值的2~3倍，但其低谷值小于Ie，甚至可能接近为零，使GL型继电器“启动”又马上“返回”，如此反复，最终GL虽能动作，但长达几十秒，起不到保护作用。
带励失步造成:定子绕组绑线崩断，导线变酥，线圈表面绝缘层被振伤，继而过热，烧焦、烧环，甚至引起短路。转子励磁绕组接头处产生裂纹，出现过热、开焊、绝缘层烤焦:鼠笼条(直动绕组)断裂，与端环连接部位开焊变形，转子磁极的燕尾楔松动，退出;电刷滑环松动，定子铁芯松动噪声大，严重时出现断轴事故。 ③断电失步:是由于供电系统的自动重合闸ZCH装置，备用电源自动投入BZT装置动作或人工切换电源，使电动机暂时失去电源而导致的。它对电动机的危害是非同期冲击(包括非同期电流和转矩冲击)。这种冲击的大小与系统容量、线路阻抗、电源中断时间、负载性质，特别是与电源瞬停后又重新恢复瞬间的投入分离角θT密切相关。非同期冲击电流的最大值出现在θT=180+2nq时，一般高达电机出口三相短路冲击电流的1.4~1.8倍。非同期冲击转矩的最大值对于凸极式同步电动机，将出现在θT=(1300~1350)+2nπ时，对隐极式高速高步电动机，则出现在θT=(1200~1250)+2nπ时，一般可高达电机出口三相短路时量大瞬时短路冲击转矩的3倍左右，即为电机额定转矩的20-30倍左右。它将引起电机定子，转子绕组崩裂、绝缘、挤坏;大轴、轴销和连轴器扭坏，进而引起电机部短路，起火等事故。但当θT=2nπ+△θ时，非同期冲击小于电机出口三相短路冲击，不会引起电机损坏。
对于380V低压同步电动机，所在电网一般容量不大，加上变压器及线路阴抗相对较大。断电失步对电机冲击有限，一般不加断电失步保护。
④励磁装置的控制部分存在设计不合理环节。
控制部分经常出现晶闸管误导通、脉冲丢失、三相电流丢波缺相、不平衡、励磁不稳定，引起电机失励。同时插接件接触不良。
3 同步电动机采用的励磁新技术
对同步电动机传流励磁装置进行技术改进，采用电脑、数字技术研制成综合控制器，代替原 控制插件，面板采用薄膜按键。性能稳定、信号显示直观，便于值班人员监控。综合控制器采用了下列新技术。
3.1 主电路的改进
改进后的励磁主电路采用无续流二极管新型半控桥式整流电路，如图5所示。合理选配灭磁电阻RF，分极稳定KQ的开通电压，当电动机在异步驱动状态时，使KQ在较低电压下便开通，电动机具有良好的异步驱动状态，有效消除了传统励磁装置在电动机异步暂态过程中所存在脉振，满足带载起动及再整步的要求;而当电动机在同步运行状态时，KQ在通过电压情况下才开通。既保护元器件，又在正常同步运行时，KQ不误导通。
3.2 电机在起动及再整步过程中
按照“准角强励磁整步”的原则设计。准角强励磁系指电机转速进入临界滑差，按照电动机投励瞬间在转子回路中产生的磁场与定子绕组产生的磁场互相吸引力最大(即定子磁场的N、S极分别与转子绕组产生的S、N极相吸)。在准角时投入强励，使吸引力进一步加大，这样电机进入同步便轻松、快速、平滑、无冲击。投励时的滑差大小，可通过数字式功能开关设定，改造后的电动机起动及投励过程的波形见图6 所示。
对于某些转速较低、凸极转矩较强的电机空载或特轻载起动时，往往在尚未投励的情况下便进入同步，装置具有凸极投励回路，在电机进入同步后1~2秒自动投磁电机进入同步后，电脑系统自动控制励磁电压由强磁恢复到正常励磁。 3.3 选用数字触发器，提高触发脉冲的精度
选用数字触发器8253，提高了触发脉冲信号的精确度。当同步信号回路出现上升过零时，采用延时结束立即由硬件输出脉冲的方式，当满足投励条件后，电脑发出触发脉冲指令，经专用集成块功放由脉冲变压器输出——宽脉冲，触发可控硅。
在同步信号及主回路处于正常的情况下，电脑系统能保证主电路三相电压波形平衡，具有自动平衡系统。
为使电动机中励磁电压不致过高、过低或失控，在控制电路中设有1K、2K、3K功能开关，其中:1K用来设定励磁电压的上限;2K用来设定电机正常运行时的励磁电压;3K用来设定励磁电压的下限。投励时，首先按1K强励设定值运行1秒，然后自动移至正常励磁所设定的位置上。
采用数字化薄膜面板开关，按动上升键或下降键，可在1K及3K所设定的围调整励磁电压大小。采用电脑控制及数字开关，使装置性能稳定，完全消除了电位器调节所带来的温漂、跳跃、卡死及易受干扰的弊端。
3.4 电脑系统智能分析失步信号，准确可靠地动作
当同步电动机失步时，在其转子回路产生不衰减的交变电流分量，通过测取转子励磁回路分流器上的交变电流毫伏信号，经放大变换后输入电脑系统，对其波形进行智能分析，准确、快速地判断电动机是否同步，对于各类失步，不论其滑差大小、装置均能准确动作。 根据其具体情况动作于灭磁一再整步，或启动后备保护环节动作跳闸。如电机未失步，则不论其如何振荡，装置均不动作。图7是同步电动机转子回路的几种典型波形，图中(a)、(b)、(c)为电动机已失步，励磁回路出现了不衰减不交变电流信号，失步保护快速准确动作，(d)是同步振荡，电动机未失步，失步保护应不误动作。对旧电机或已受暗伤的电动机，有时会出现转子回路开路，此时励磁回路电流突然下降为零。失步保护也快速动作。
3.5 失步自动再整步
电动机失步后，立即停发触发脉冲，励磁控制继电器LCJ吸合(如图8所示)，断开励磁接触器控制回路及励磁主回路，待整流主桥路晶闸管关断后，LCJ释放，电机进入异步驱动状态，装置自动使KQJ继电器入于释放状态，通过KQJ的常闭接点，使晶闸管KQ在很低电压下便开通，以改善电动机异步驱动特性。
合理选择灭磁电阻RF，使电动机异步驱动特性得到改善，电机转速上升，电机转速上升，待进入临界差后，装置自动励磁系统，按准角强励磁对电动机实施整步，使其恢复到同步状态。
当时电动机短时失去电源，在恢复电源的瞬间可能造成非同期冲击，由防冲击检测环节送给综合控制器一对FCJ接点，电脑接收到FCJ接点传递来的信号后，将同样动作于灭磁—异步驱动—再整步。
3.6 失控检测
如触发脉冲回路断线或接触不良，造成脉冲丢失，控制回路同步电源缺相，主回路元件损坏(如熔断器熔断)，造成主回路三相不平衡，缺相运行，但未造成电机失步，装置能及时检测到，若10秒后故障仍未消除，装置就控制报警继电器BXJ闭合，通过其接点，接通报警回路，并使面板上“失控”信号指示灯亮，发出声光报警信号。
失控及缺相测，是利用电动机进入同步后的直流励磁电压波形，通过对其智能分析，图9是几种典型的励磁电压波形，(a)、(b)均为正常运行，图(c)为缺相运行，图(d)为失控运行。
3.7 晶闸管KQ误导通检测
综合控制器设计时，采取对FQ的开通电压实行分级整定，即电动机在起动过程及失步后的异步驱动暂态过程中，为改善电机的异步驱动特性，使KQ在很低电压下开通;在电机进入同步后，KQ开通电压设定值较高，处于阻断状态，RF无电流通过，是为了保护电机、晶闸管、二极管、防上过电压，只有在过电压情况下方可开通。
为避免KQ因过压设定值太低，或开通后关不断，造成灭磁电阻RF长时间通过电流而过热，装置设有KQ误导通检测装置。若KQ未导通，在KQ与RF回路，直流励磁电压全部降在KQ上，在灭磁电阻RF上无电压，处于冷态;一旦KQ导通，直流电压降落在RF上，装置继电器RFJ线圈吸合(见图8)，其接点信号输入电脑系统，电脑接收到KQ导通信号(即RFJ接点信号)后，对于因过压引起的导通，电脑会指令其过压消失后自动关断。对因电压设定值太低造成的KQ误导通，或导通后关不断，电脑会指令报警继电器BXJ闭合，通过其接点接通报警回路，并控制面板上“KQ误导通”信号灯亮，发出声光信号提请操作人员检查处理。
一起6kv无刷励磁同步电动机故障跳闸分析
《。塑。签凰
一起6KV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6Kv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．ml-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0qII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DL闭合，合闸位置继电器DLJ线圈通电，DU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HJ触点闭合命令，投励继电器HCJ线圈通电，其一对辅助动合触点HCJ(3，5}闭合，励磁继电器LC线圈通电，励磁柜开始投励，输出励磁电流。结合原理图纸和实际情况，工作人员归纳出造成励磁柜不投励的几种原因：1)励磁接触器LC存在故障，造成LC线圈不吸合或者LC辅助接点不保持。2)引入励磁柜内的高压柜断路器辅助开关DL没有闭合，造成励磁接触器LC没有通电，线圈无法吸合。3)励磁框控制单元内部存在故障，没有发出投励信号。首先，工作人员用万用表对励磁接触器LC进行了检查，线圈和辅助触点的接线位置正确，线圈阻值和辅助触点动作正常，因此排除了第一种原因。于是工作人员将高压柜断路器小车摇至试验位置，对断路器进行分合闸试验，发现断路器无论处于合闸或者分闸状态，高压柜给励磁柜提供电动机状态信号的断路器辅助开关DL始终处于断开状态，造成励磁柜没有接收到电动机运行信号，励磁柜认为电动机没有启动，因此没有发出投励信号，励磁接触器LC不吸合，励磁柜也就无法输出励磁电流。工作人员进一步对该联络电缆和断路器辅助开关进行检查，发现辅助开关DL在高压柜端子排处的接线松动，造成断路器辅助开关DL拒动。对于前期试车没有出现DL拒动现象，经过调查，主要由于工作人员在柜内施工时不注意保护原有的二次线，可能使某些二次线受到外力拉扯，使辅助开关DL接线发生松动，接触不良，加之前期的几次试车，断路器的分合闸产生的振动造成接线松动现象严重，最终致使DL拒动现象发生。3整改措施及反恩工作人员针对故障症结，将断路器辅助开关DL的接线重新进行了连接，并进行了测试，当高压电动t几启动后，经延时励磁柜投励，输出励磁电流，高压电动机运转持续了1小时，运转状态正常，未再出现任何故障现象。总结此次故障的出现，原因一是工作人员的工作责任心不够强，对原有二次线路未做好保护性隔离措施。原因二是工作人员的故障查找存在死角，当故障出现时，工作人员第一次对二次线路的检查做的不够细致，使故障没有及时发现。为了降低由于人为原因造成的故障，今后我方将重点加强员工企业文化教育和专业技能水平方面的培训，更好的服务于石化行业。
同步电动机转子失磁及定子频率变化对运行的影响
工作研究
—52
—同步电动机转子失磁及定子频率变化对运行的影响
姜巍
（佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002）
摘要：同步电动机转子的励磁方式通常采用电励磁的方式，由于整流桥故障或电机转子断线，就会导致转子失磁，另外电网频率
的变化也会对正常带载运行的电机产生非常大的影响，下面对在这两种常见情况分别发生时在电机内部产生的影响进行分
析，以便读者对这一现象有更直观的了解，有一定的实际使用指导意义。
关键词：频率变化；转子失磁；附加转矩；过电流
引言
由于电力系统波动，会导致作用于电机端的频率发生变化，
另外励磁系统中带有无刷励磁结构，旋转整流模块安装在电机转
子上，散热变差，这就导致额定运行时对电机的各项性能产生非
常重要的影响，严重时可能导致停机事故的发生，影响实际的生
产，下面我们具体分析这两种情况对电机性能的影响情况，频率
在哪些范围内可以短暂运行、哪些情况必须停机排除故障。
1转子失磁对同步电动机的影响
同步电动机正常运行时，定子旋转磁场拉着转子磁场以同步
转速运转，这种驱动性质的同步电磁转矩与转子轴上的机械负载
转矩相平衡。失磁时，转子磁场衰减，同步电磁转矩减小，由于
负载转矩不变，转子开始减速，出现失步，此时转子就和定子旋
转磁场有了相对运动，在阻尼绕阻和励磁绕组(不开路时)以及转子
表面感应出交流电流，这个电流与定子旋转磁场相互作用产生异
步电磁转矩，异步电磁转矩为驱动转矩，拖动转子以低于同步转
速的速度旋转，进入异步运行状态。
定子电流升高并出现波动
定子电流升高可以这样理解:电动机失磁后，由于它所拖动的
机械负载不变，定子电流中的有功分量几乎不变；而同步电动机
的气隙较大，异步运行时，需从电网吸取大量的无功电流来励磁，
因此，定子电流可能超过额定值。定子过电流一般不会很大，约
为额定电流的1.2倍左右。
定子电流波动的原因是由于转子中的交流电流以及转子的直
轴、交轴磁路不对称所引起。异步运行时，转子励磁绕组中感应
出一个频率为sf1的单相交流电流，这个电流产生脉动磁场，该磁
电动机在运行中振动的原因及故障处理
工业技术2007NO.07SCI〔NCE&丁〔0翎NO()3丫IN「以刁MA刊ON
电动机在运行中振动的原因及故障处理
朱贺(莱钢集团有限公司动力部山东271104)
摘要:振动是电动机在运行中的主要故障现象，本文就电机振动的诊断过程及电机在运行中异常振动的常见原因及处理措施进行了
探讨。关键词:电动机振动原因处理中图分类号:TM32文献标识码:A文章编号:1672一3791(2007)03(a卜0029一01
各类生产厂风机、泵、压缩机等转动机
械大都用电动机拖动，电动机一旦发生故
障，不仅破坏生产的连续性，而且还将造成
设备损坏，经济损失，甚至人身伤亡，而
振动是电动机在运行中的主要故障现象，因
此研究电动机振动原因，掌握发生振动的规
律并有针对性采取对策是防范事故于未然的
重要课题。
1振动的诊断过程
电机和其他所有机器设备一样，在运行
过程中有能量、热量、磨损、振动等各种
物理和化学参数的传递和变化，这些信息变
化直接和间接地反映出电机的运行状态，而
振动信息(位移、速度、加速度)能够敏感地
反映电机的运行状态，利用振动诊断法可以
有效地诊断出电机的故障。其诊断过程主要
有异常巡检、故障状态和部位诊断、故障类
型和原因分析三个部分。
(1)异常巡检主要是对电机进行简易诊断，采用便携
式振动测试仪对电机的状态迅速而有效地做
出概括性评价，以对电机进行旱期故障诊断
和趋势控制。若异常巡检后发现电机运行正
常，则无需进一步诊断。反之则应对电机进
行精密诊断。
(2)故障状态和部位诊断
此为精密诊断，一般采用振动传感器拾
取电机运行状态的振动信息，用频谱分析对
这些信息进行分析和处理，通过状态信息中
分离出与故障直接有关的信息，以确定电机
故障的状态和部位。
(3)故障类型和原因分析
这是对电机故障的振动特征分析之后形
成典型故障特征库或专家系统，从而对电机
状态进行识别，以确定故障类型和部位。①电动机安装的基础不平，可通过加垫
子来调整，或刚度不够，可重新做基础，加
强其坚固性。②电动机转子不平衡及转轴弯曲，可将
同步电动机启动原理与励磁系统分析
同步电动机启动原理与励磁系统分析
摘要：对于同步电动机而言，它的起动方法有好几种，例如：辅助电动机起动法、变频起动法和异步起动法。而异步起动法就是同步电动机在转子上装有类似感应电动机笼型绕组的起动绕组（即阻尼绕组），电动机转子由磁极冲片叠片而成的磁极、圆筒磁轭等组成，磁极设有横、纵阻尼绕组。当电动机接通电源后，便能产生异步转矩起动电动机到接近同步转速，然后设法将电动机牵入同步。大多数同步电动机都是采用此方法起动的。本文对同步电动机启动原理与励磁系统进行分析，以供参考。
关键词：同步机；启运原理；励磁分析
引言
压缩空气储能（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ-Ａｉｒ-Ｅｎｅｒｇｙ-Ｓｔｏｒａｇｅ，ＣＡＥＳ）是一种具有储能容量大、使用周期长、响应速度快等优点的大规模储能技术方案，同时较电池储能更加安全可靠，较抽水蓄能不那么依赖于地理环境，近年来引起国内外大型企业及研究机构的高度关注，国内也相继建成多个集成示范项目。其中压缩空气储能环节，因为压缩机空气流量及出口压力一般都比常规压缩机要大很多，及在项目装机容量和建设规模的要求，所以一般选择大型同步电动机作为压缩机的驱动。同时，同步电动机也以其优异的功角特性及良好的性能在动力拖动中有着广泛的应用。
1永磁同步电动机控制方法简述
永磁同步电动机控制方法主要采用变频调速方法。交流电动机的变频调速系统主要控制形式分为开环控制和闭环控制。比较2种控制方式，因永磁同步电动机在开环控制方式下无法将电机转子位置信号和电机运行的实际速度信号作为实时反馈信号，易出现电机运行失步和突然停车等问题，从而造成永磁同步电动机退磁故障，所以开环控制的变频调速系统并不适用于永磁同步电动机。为精确得到电机的转子位置信息和电机运行速度信息，实现永磁同步电动机的闭环控制，目前主要采用的方法是在电机的转轴上安装高精度的传感器。其中，电梯行业常见的传感器主要为光电编码器来检测电机的转子位置信息和电机转速。FOC控制是一种使用变频器来控制三相交流电机的技术。该方法通过调整输出频率、输出电压和变频器的角度来实现对电机功率的控制。其主要特点与直流电机相似,可以分别控制电机的磁场和扭矩。由于在控制操作中,三相输出电流和电压表示为矢量,因此称为矢量控制。矢量控制技术是电梯电机驱动领域的主要控制技术,该技术相对成熟。DTC控制方法是继矢量控制方法之后开发的交流电压和变频器的另一种高动态功率方法。永磁同步电机的DTC控制基于异步电机的DCT控制,逐步转向弱磁控制和同步电机控制。与矢量控制技术相比,直接转矩控制不需要转换坐标系,不需要对定子电流的磁场和转矩分量进行闭环控制,也不需要脉冲宽度调制单元，但该控制技术稳态转矩脉动较大，暂时不适用于电梯转矩平稳度要求较高的电梯主机控制领域，但若突破这一难题后，DTC控制技术将是电梯领域永磁同步主机控制技术的未来发展方向。
同步电动机励磁故障分析与仿真研究
第２２卷第３期 湖南科技大学学报（自然科学版） ２００７年 ９月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．２２ Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ．２００７
同步电动机励磁故障分析与仿真研究
潘湘高，李建英，李晓峰
（湖南文理学院电气工程系。湖南常德４１５０００）
摘要：同步电动机励磁故障是影响其运行品质和造成其失步事故的主要原因，为解决其故障实验造成对电机和励磁装置损害 的问题，研究了基于ＭＡＴＬＡＢ／ｓＩＭｕＬＩＫ的励磁电路和同步电动机动静特性仿真模型，进行了同步电机在励磁正常和故障情况下 的仿真实验并给出了仿真波形．仿真结果表明，仿真波形和同步电机运行的实际情况是相吻合的，证明仿真模型是准确有效的．只 要简单地改变仿真模型极少的几根连线或改变某些参数设置就可以方便地对同步电机其它多种不同的故障进行仿真实验，避免对 同步电机和励磁装置进行有损害性的实验，能极大地节约实验成本费用并提高实验效率．图８，参８． 关键词：同步电动机；励磁故障；动静特性；仿真 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—９１０２（２００７）０３－００３５－０５
由于同步电动机具有转速不变等许多优点，特别
是它能为电网提供无功补偿功率，对提高电网的功率
因数具有重要的作用，所以在工矿企业得到了广泛的
应用，特别是大功率风机、空压机、球磨机一般都采用 同步电动机拖动．其特点是功率大，其稳定可靠运行
对企业的生产安全和经济效益有着极大的影响．
但是在实际的使用过程中，常常会碰到这样一些
故障：定子绕组端部绑线崩断绝缘蹭坏，连接处开焊，
导线在槽口处及端点断裂，转子励磁绕组接头处产生
裂纹、开焊，局部过热烤焦绝缘纸，转子磁极的燕尾楔
松动、退出，转子绕组绝缘损伤，起动绕组笼条断裂， 电刷滑环松动，风叶裂断，定子铁心松动、运行中噪声
五相永磁同步电动机缺相故障下的磁动势分析
…一堕 熏 ……２０１２．． 兰＿４０鲎塑塑…………………………………………… … 五相永磁同步电动机缺相故障下的磁动势分析 上官璇峰，孟凡胜 （河南理工大学，河南焦作４５４０００） 摘要：通过分析五相永磁同步电动机正常与缺相下的磁动势，试图找到一种电流控制策略来调整电机缺相 情况下的磁动势波形。包括一相开路、相邻两相开路和不相邻两相开路三种情况。所提及的控制方法能够保证该 五相电机在缺相故障下仍然能够安全运行。为了证明该电流控制方法具有可行性，每一种故障都进行了仿真分 析，仿真结果验证了理论分析的正确性。 关键词：五相永磁同步电动机；缺相；电流控制；磁动势 中图分类号：ＴＭ３５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－７０１８（２０１２）０３－０００１—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ ｏｆ Ｆｉｖｅ Ｐｈａｓｅ ＰＭＳＭ ｗｉｔｈ Ｐｈａｓｅ Ｌｏｓｓ ＳＨＡＮＧＧＵＡＮＸｕａｎ－ｆｅｎｇ，ＭＥＮＧ Ｆａｎ－ｓｈｅｎｇ （Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ＭＭＦ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）ｕｎｄｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ＭＭＦ ｏｆ ｆｉｖｅ ｐｈａｓｅ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｌｏｓｓ ｃｏｎｄｉ－ ｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｏｎｅ ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｔｗｏ ａｄｊａｃｅｎｔ ｐｈａｓｅｓ ａｎｄ ｔｗｏ ｎｏｎａｄｊａｃｅｎｔ ｐｈａｓｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｄｒｉｖｅ ｓａｆｅｔｙ ａｆｔｅｒ ｐｈａｓｅ ｌｏｓｓ ｗａｓ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｅａｃｈ ｋｉｎｄ ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｖｅ ｐｈａｓｅ ＰＭＳＭ；ｐｈａｓｅ ｌｏｓｓ；ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＭＦ ０引 言 电机的容错能力在汽车、航空以及其他领域具 有十分重要的作用。五相永磁同步电动机（以下简 称ＰＭＳＭ）既可以减少故障的发生，又可以使电机在 未知故障下安全运行，因此它具有比较高的容错能 力 。 与普通三相交流电机相比，该五相永磁电机中 每一相的电流更小，因为电机输入端的电源通过逆 变器，分到逆变器的５个桥臂上，然后产生出五相交 流电 ｊ。因为这５个独立相的存在，当电机的一 相或多相出现问题时，其余正常的相仍然可以维持 电机的基本运行。 针对电机故障后的运行情况，我们提出了一个 合理的电流控制方法。该方法使得电机在面对故障 的情况下依然能够稳定的运行，同时尽可能使电机 在转矩、噪声和损耗方面的影响最小 ｊ。 本文分析了五相ＰＭＳＭ在一些常见故障情况 下定子线圈中的磁动势的变化情况，例如一相开路、 相邻两相开路，不相邻两相开路。我们试图去找到 一种控制方法，使得电机在一相或两相故障的情况 下，定子线圈中的磁动势相比于正常情况下电机线 收稿日期：２０１１—１１—２１ 圈中的磁动势，基本保持不变。对于分析多相 ＰＭＳＭ磁动势这一问题，美国德克萨斯Ａ＆Ｍ大学的 Ｌｅｉｌａ Ｐａｒｓａ博士曾做过比较深入的研究，针对两相 开路的情况，Ｌｅｉｌａ Ｐａｒｓａ博士只分析了相邻两相开 路时的情况 』，本文增加了对不相邻两相开路故障 的分析，并且与Ｌｅｉｌａ Ｐａｒｓａ博士分析的结果所不同 的是，本文对缺相故障下的电流控制策略作了更进 一步的改进。 本文的目的是通过分析电机的模型来找出一种 合适的电流控制策略，使得该五相ＰＭＳＭ在不增加 任何硬件设备的情况下，仅需调整控制算法，就能使 该电机在一相或两相故障的情况下稳定、持续地运 行。仿真结果证实了这种控制策略的可行性。 １五相ＰＭＳＭ的磁动势数学模型 本文采用一个１５槽４极的五相ＰＭＳＭ模型，定 子外径为１５５ ｍｍ，定子叠厚为１０５ ｍｍ。 在本文中，该五相容错电机采用正弦绕组分布， 定子线圈中通入正弦电流。我们知道，若只考虑基 波的情况，一个整距线圈构成的绕组磁势表达 式 ： ，０）＝Ｆ ＣＯＳ￣ｐｃｏｓ ０ （１） 式中：
可控硅励磁装置故障分析与处理
可控硅励磁装置故障分析与处理
可控硅励磁装置是一个可自动调节的励磁系统，它把电力系统信号经过一定的变换后，作为调节器的输入信号，并与给定信号相比较，产生相应的脉冲信号去控制功率单元的输出，达到自动调节系统无功功率的目的。它是水轮发电机组和汽轮发电机组的重要组成部分，其可靠性能的好坏，直接影响机组的并网发电。目前，大部分小型水轮发电机均采用可控硅励磁系统，但往往因为励磁故障使发电机不能发电。特别是在汛期，有水不能发电，给电站造成一定的经济损失。下面结合应用实例，对发生的故障进行简要的分析与处理。
1.基本情况
1.1 设备基本情况
某水电站可控硅励磁装置。以1套空压机系统為例，其中同步电动机供电额定电压是6kV、额定功率是550kW的；其转子电阻为0.1378，包括联接导线和滑环电阻时转子电阻为0.1618；额定励磁电压为50V，电流238A。配套的可控硅励磁装置是KGLF11-300/75型三相桥式全控整流固接励磁电路，双可控硅灭磁，直流输出电压75V，电流300A，整流变压器为Δ/Y-11接法。
1.2 故障情况
可控硅励磁装置中可控硅元件温度过热，多次发生可控硅元件、控制及触发电路损坏现象。同步电动机向电网输送无功（即功率因数超前）运行时，同步电动机也严重发热，迫使同步电动机长期在欠励磁情况下运行。
2.同步电动机经常出现的故障及原因分析
经常出现的故障现象有： 1、定子铁芯松动、运行中噪声大； 2、定子绕组端部绑线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊，导线在槽口处端点断裂，引起短路； 3、转子励磁绕组接头处产生裂纹、开焊，绝缘局部烧焦； 4、转子线圈绝缘损伤，起动绕组笼条断裂； 5、转子磁板的燕尾楔松动、退出； 6、电刷滑环松动，风叶断裂等故障。
以上故障现象有的出现在存在于同步电动机仅运行2-3年内，甚至半年内。一般认为是电动机制造质量问题，但许多电机制造厂，虽对制造工艺中的关键部位加强措施，但没有明显效果，故障现象仍然屡屡发生。 3.判断整流变压器二次电压过高的方法
浅析大型同步电动机的软启动控制系统及典型故障分析
２０１０年第３期 南钢科技与管理 ４５
浅析大型同步电动机的软启动控制系统及典型故障分析
白国利
（炼铁新厂）
摘 要：结合炼铁新厂高炉风机拖动系统的安装调试运行情况，介绍了ＬＣＩ电流源型变频器的系统组成和工
作原理，重点分析了高压变频调速技术在风机负载控制系统中的应用，及其典型故障分析和调试、使用中应注 意的事项。
关键词：高压变频调速技术高炉鼓风机拖动系统ＬＣＩ电流源型变频器 同步电动机
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｓｏｆｔ Ｓｔａｒｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ ａｎｄ Ｔｙｐｉｃａｌ Ｆａｕｌｔｓ
Ｂａｉ Ｇｕｏｌｉ （Ｎｅｗ Ｉｒｏｎ－ｍａｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ＬＣＩ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｍａｉｎｌｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｅｅｄ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｂｌｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｙｐｉｃａｌ ｆａｉｌｕｒｅｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｓｏｍｅ ｃａｕｔｉｏｎｓ ｉｎ ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｆｏｒ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＢＦ ｂｌｏｗｅｒ ａｔ Ｎｅｗ Ｉｒｏｎ—ｍａｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ—ｖｏｈａｇｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｅｅｄ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｂｌｏｗｅｒ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ；ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ；ＬＣＩ ｃｕｒ— ｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ
驱动电机异响故障诊断与排除
《驱动电机及控制系统检修》
项目六：驱动电机及控制系统故障诊断与排除
任务6.2：驱动电机异响故障诊断与排除
02查阅资料
一、故障原因分析
北汽纯电动汽车装备的是三相交流水磁同步电机，转子是永磁体，需要定子产生旋转磁场，牵引转子转动。电机定子三相绕组中需要通入三相交流电，如电机定子输入缺少一相，就无法形成定子旋转磁场，无法牵引电机起步。剩余两相定子绕组交替产生定子磁场，对转子产生吸引，引起转子振动及定子绕组与铁心的振动，产生异响。
导致电机异响故障的原因在机械方面主要有转子扫膛、转子轴承磨损、转子轴承过松或过紧、转子动不平衡、紧固件松动；在电气方面的故障主要有电机缺相运行、绕组短路造成的电流不平衡、相绕组断路等，如图1所示。
图1 电机异响故障原因
二、故障诊断流程
电机异响的故障诊断流程如图2所示，应严格按照图2所示流程进行电机异响故障的排除。
图2 电机异响的故障诊断流程
三、故障诊断与修复
利用上述诊断流程，完成任务导入中电机异响现象故障的检测、诊断与修复。
1.故障验证
经过试车，故障现象与客户描述一致。经初步检查并分析，驱动电机可能存在断相运行，导致驱动电机转子及定子绕组及铁芯振动，产生异响。
2.检查组合仪表故障提示
根据客户描述故障现象检查组合仪表的故障提示。发现组合仪表显示READY，组合仪表无任何故障显示（图3），起动后挂入D位，电机不运转并传来隆隆的响声。
图3 仪表显示
3.车辆基本检查
1）举升车辆，用手触摸电机轴承处，没有温度过高现象。
2）异响的声音来自驱动电机内部，如图4所示。
图4 检查异响来源
4.连接诊断仪检查
1）将北汽专用诊断仪连接至车辆诊断接口，诊断仪显示驱动电机系统无故障码。 2）运行电机，使用电流钳检查三相动力线是否有电流，经检查其中一相无电流。
3）检查电机控制器至驱动电机的三相动力线，经检查线束插头牢固，未出现松动及破损，如图5所示。
煤矿电动机常见故障诊断及维修探讨
科技信窟
煤矿电动和常见故障ｉ坌断及维修搽讨
大同煤矿集团公司煤气厂表检站李敏
［摘要］煤矿电动机作为煤矿重要生产设备，其正常运行和维护关系着煤矿的安全生产和经济效益。本文针对煤矿直流电动机、煤
矿异步电动机、煤矿同步电动机在煤矿生产中经常出现的故障进行了分析，并提出了相应的技术措施。
［关键词］煤矿电动机 直流电动机异步电动机 同步电动机故障分析 维修策略
Ｏ．引言
作为机电能量转换的电磁机械装置，电动机的安全运行关系着煤 矿的安全生产，目前煤矿机电事故中，电动机故障是最主要的问题，因
此有效维护运行中的电机，妥善处理电机故障，是一件至关重要的工
作。 １．煤矿直流电动机的常见故障及维修措施
矿用提升机、电机车往往采用直流电动机拖动。直流电动机最常
见的故障就是换向故障，其显著标志是换向时电刷下的火花大。引起 火花过大的原因很多，主要包括：
（１）换向器和电刷滑动接触时的缺陷。如换向器表面不整洁、有灰
尘和油腻；换向片松动，有凸片、片问云母凸出；换向器磨损严重、不圆
或偏心以及电刷接触表面研磨不好、接触不严、电刷有振动；电刷选型 不合适，同一电机上选用不同牌号的电刷；电刷压力过大或过小，被卡
住不动等。
（２）电机磁路的缺陷。如电枢绕组、主磁极绕组、换向极绕组、补偿
绕组等断路、短路或接错；主磁极、换向极间距不均匀；换向极补偿过强
或过弱以及电刷不在几何中性线上等。 （３）电机工作条件及周围环境不良。如电机过负载或冲击负载过
大，周嗣环境的灰尘过多或存在有害气体。 另外，由于煤矿直流电动机ｔ作环境恶劣，同时受到各种来自环
境、机械等方面应力的直接作用，使得电机绝缘老化，运行中可能因高
电压击穿绝缘造成接地故障。因此，需要定期检查绝缘电阻，同时要定
期检查电动机的轴承，防止电机抱死，使机车途停。 ２．煤矿异步电动机的常见故障及维修措施
异步电动机有结构简单、制造容易、价格便宜、坚同耐用、维护方便