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【摘 要】根据同步电动机励磁装置的原理，参照其特点，分析了几种常见故障。并提出了解决办法，为同步电动机长期稳定运行提供了可靠保证。
【关键词】励磁装置、晶闸管、励磁绕组
Synchronous motor excitation device debugging should pay attention to the problem
Gao Dong-ming
(Shaanxi joint Energy and Chemical Technology Co., Ltd Xi'an Shaanxi 710054)
【Abstract】According to the principle of synchronous motor excitation device, with reference to its characteristics, analysis of several common problems. And proposed solutions for the long-term stable operation of the synchronous motor provide a reliable guarantee.
【Key words】Excitation devices,Thyristors,Field winding
1. 引言
随着工业生产的飞速发展，同步电动机得到了广泛的应用。其励磁装置的性能直接影响电动机运行可靠性和稳定性。无论它的控制装置是单元插件，还是比较先进的微机控制技术，其励磁主回路基本相
同。现将励磁柜的基础知识及调试时应注意的几个问题做一介绍。
2. 励磁装置的特点
2.1 转子励磁采用三相全控整流回路。
2.2 与同步电动机定子回路没有直接的电气联系。
2.3 实现了按同步电动机转子滑差，顺极性自动投励，按到达亚同步转速(95%)时投入励磁，使同步电动机拖入同步运行。
2.4 据有电压负反馈自动保持恒定励磁。
2.5 启动与停车时自动灭磁，并在同步电动机异步运行时具有灭磁保护。
2.6 可以手动调节励磁电流、电压进行攻率因数调整。整流电压可以从额定值的10%至125%连续调节。
2.7 交流输入电源与同步电动机定子回路来自同一段母线。
2.8 同步电动机正常停车5秒钟之内，设备整流电路和触发电路的同步电源不允许断电。
2.9 灭磁电阻的阻值为所配的转子励磁绕组直流电阻的5倍，其长期允许电流为同步电动机额定励磁电流的15%倍。
2.10 当同步机失步运行时，可以发出失步信号，用于报警或跳闸。
2.11 励磁装置输入电源为380V。
3. 保护电路
3.1 过压保护；
（1）同步电动机异步运行时，转子感应过电压由灭磁环节将放电电阻接入，消除开路过电压。
（2）主电路可控硅元件的换相过电压由并接于元件两端的阻容电路吸收。
（3）整流变压器一次侧分、合闸引起的操作过电压由整流变一次侧的阻容吸收装置来抑制。
（4）为使同相两桥臂上可控硅元件合理的分担直流侧的过电压，设置了均压电阻来保护。
3.2 过电流保护；
（1）与可控硅串联的快速熔断器是作为直流侧短路保护用，快熔熔断时，
（2）短路电流发生在整流变压器二次侧时，其一次侧空气开关脱扣器
瞬动，切断电源。
（3）直流侧过负荷时，空气开关脱扣器或热继电器动作。但整定值应保证强励磁30秒内不动作。
4. 励磁线路各环节的工作电压均由同步电源变压器供给，其工作原理如下：
同步电动机起动过程中，灭磁环节工作，使转子感应交变电流两半波都通过放电电阻，保证电机的正常起动。起动过程中，整流电路可控硅处于阻断状态。当电机起动到亚同步转速时，投励环节自动发出投励脉冲，使移相给定电压加到触发环节，触发回路发出脉冲到主回路可控硅上，于是投入励磁，同步电动机拖入同步运行。
电压负反馈环节将设备电源侧引入的电压信号反极性与给定信号综合，保证电网电压波动时，整流输出励磁电流保持不变，以实现对电动机的恒定励磁。
逆变环节的作用是当设备正常停车时，向触发环节加入控制信号，使主回路可控硅从整流状态立即转入逆变状态，以保证电机转子的顺利灭磁。
5. 励磁绕组
同步电动机的励磁绕组是一个大电感加电阻的负载，当整流电压脉动时转子电感通过三相全控桥。整流桥可控硅1～6Kp（导通工作的那两个可控硅）及整流变压器二次侧绕组放电，这样就产生了连续的励磁电流。
6. 灭磁线的工作原理
同步电动机起动结束，投入同步运行，如果灭磁可控硅没有关断，这时三相全控桥交流侧电源出现A相为正，B或C相为负时，那么放电电阻FRD1和可控硅7KP被熄灭线短接，可控硅7KP没有电流通过就自动关闭。等到三相全控整流桥交流侧电源换相，即A相交流电源由正到负，流经可控硅8KP和放电电阻FRD2的电流也由正到负。当电流减小到可控硅8KP的维持电流以下时的瞬间，可控硅8KP没有电流也自动关闭。这样就保证了在投励后同步电动机拖入同步运行的一个周波内，灭磁可控硅能准确的自动关闭。之后，虽然三相全控整流桥整流电压分别加在灭磁可控硅7～8KP上，但电位器所分到的电压不足以使可控硅7～8KP触发导通，所以两个放电电阻被切除。
7. 常见故障
7.1 励磁电流电压无输出。
分析：出现此问题是晶闸管无触发脉冲信号。应检查插头接触的问题或微机控制输出插头。另外同步电源变压器也应检查是否损坏。
7.2 励磁电压高而励磁电流偏低。
分析：这是个别触发脉冲消失或是个别晶闸管损坏。
7.3 合励磁回路主开关时，励磁电流即有输出、
分析：晶闸管误导通，应检查晶闸管和控制脉冲是否正常。
7.4 电机起动时，励磁不能自行投入。
分析：是自动投励环节电路中断或工作不正常。应检查接触点或环节中的元器件是否有损坏的现象。
7.5 运行过程中励磁电流电压上下波动。
分析：这种现象原因很多。主要有（1）温度的影响。个别原件在温度升高后，工作不稳定，影响到脉冲波动。（2）接触不良，造成个别脉冲时有时无，使励磁波动。
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。
综上所述，我们日常维护励磁装置时，应注意检查风冷装置是否完好。灰尘应经常清扫，同时应检查各连接处是否良好。更换元件时，原则上要符合原设计的参数要求。对于难以判断的故障，可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。
参考文献
［1］ 李宏.电力电子设备用器件与集成电路引用指南 第一分册
北京 机械工业出版社.
［2］ 张明勋.电力电子设备设计手册 北京 机械工业出版社.
［3］ 黄俊.半导体变流技术 北京 机械工业出版社.
［文章编号］1006-7619（2011）09-24-934
【关键词】励磁装置、晶闸管、励磁绕组
Synchronous motor excitation device debugging should pay attention to the problem
Gao Dong-ming
(Shaanxi joint Energy and Chemical Technology Co., Ltd Xi'an Shaanxi 710054)
【Abstract】According to the principle of synchronous motor excitation device, with reference to its characteristics, analysis of several common problems. And proposed solutions for the long-term stable operation of the synchronous motor provide a reliable guarantee.
【Key words】Excitation devices,Thyristors,Field winding
1. 引言
随着工业生产的飞速发展，同步电动机得到了广泛的应用。其励磁装置的性能直接影响电动机运行可靠性和稳定性。无论它的控制装置是单元插件，还是比较先进的微机控制技术，其励磁主回路基本相
同。现将励磁柜的基础知识及调试时应注意的几个问题做一介绍。
2. 励磁装置的特点
2.1 转子励磁采用三相全控整流回路。
2.2 与同步电动机定子回路没有直接的电气联系。
2.3 实现了按同步电动机转子滑差，顺极性自动投励，按到达亚同步转速(95%)时投入励磁，使同步电动机拖入同步运行。
2.4 据有电压负反馈自动保持恒定励磁。
2.5 启动与停车时自动灭磁，并在同步电动机异步运行时具有灭磁保护。
2.6 可以手动调节励磁电流、电压进行攻率因数调整。整流电压可以从额定值的10%至125%连续调节。
2.7 交流输入电源与同步电动机定子回路来自同一段母线。
2.8 同步电动机正常停车5秒钟之内，设备整流电路和触发电路的同步电源不允许断电。
2.9 灭磁电阻的阻值为所配的转子励磁绕组直流电阻的5倍，其长期允许电流为同步电动机额定励磁电流的15%倍。
2.10 当同步机失步运行时，可以发出失步信号，用于报警或跳闸。
2.11 励磁装置输入电源为380V。
3. 保护电路
3.1 过压保护；
（1）同步电动机异步运行时，转子感应过电压由灭磁环节将放电电阻接入，消除开路过电压。
（2）主电路可控硅元件的换相过电压由并接于元件两端的阻容电路吸收。
（3）整流变压器一次侧分、合闸引起的操作过电压由整流变一次侧的阻容吸收装置来抑制。
（4）为使同相两桥臂上可控硅元件合理的分担直流侧的过电压，设置了均压电阻来保护。
3.2 过电流保护；
（1）与可控硅串联的快速熔断器是作为直流侧短路保护用，快熔熔断时，
（2）短路电流发生在整流变压器二次侧时，其一次侧空气开关脱扣器
瞬动，切断电源。
（3）直流侧过负荷时，空气开关脱扣器或热继电器动作。但整定值应保证强励磁30秒内不动作。
4. 励磁线路各环节的工作电压均由同步电源变压器供给，其工作原理如下：
同步电动机起动过程中，灭磁环节工作，使转子感应交变电流两半波都通过放电电阻，保证电机的正常起动。起动过程中，整流电路可控硅处于阻断状态。当电机起动到亚同步转速时，投励环节自动发出投励脉冲，使移相给定电压加到触发环节，触发回路发出脉冲到主回路可控硅上，于是投入励磁，同步电动机拖入同步运行。
电压负反馈环节将设备电源侧引入的电压信号反极性与给定信号综合，保证电网电压波动时，整流输出励磁电流保持不变，以实现对电动机的恒定励磁。
逆变环节的作用是当设备正常停车时，向触发环节加入控制信号，使主回路可控硅从整流状态立即转入逆变状态，以保证电机转子的顺利灭磁。
5. 励磁绕组
同步电动机的励磁绕组是一个大电感加电阻的负载，当整流电压脉动时转子电感通过三相全控桥。整流桥可控硅1～6Kp（导通工作的那两个可控硅）及整流变压器二次侧绕组放电，这样就产生了连续的励磁电流。
6. 灭磁线的工作原理
同步电动机起动结束，投入同步运行，如果灭磁可控硅没有关断，这时三相全控桥交流侧电源出现A相为正，B或C相为负时，那么放电电阻FRD1和可控硅7KP被熄灭线短接，可控硅7KP没有电流通过就自动关闭。等到三相全控整流桥交流侧电源换相，即A相交流电源由正到负，流经可控硅8KP和放电电阻FRD2的电流也由正到负。当电流减小到可控硅8KP的维持电流以下时的瞬间，可控硅8KP没有电流也自动关闭。这样就保证了在投励后同步电动机拖入同步运行的一个周波内，灭磁可控硅能准确的自动关闭。之后，虽然三相全控整流桥整流电压分别加在灭磁可控硅7～8KP上，但电位器所分到的电压不足以使可控硅7～8KP触发导通，所以两个放电电阻被切除。
7. 常见故障
7.1 励磁电流电压无输出。
分析：出现此问题是晶闸管无触发脉冲信号。应检查插头接触的问题或微机控制输出插头。另外同步电源变压器也应检查是否损坏。
7.2 励磁电压高而励磁电流偏低。
分析：这是个别触发脉冲消失或是个别晶闸管损坏。
7.3 合励磁回路主开关时，励磁电流即有输出、
分析：晶闸管误导通，应检查晶闸管和控制脉冲是否正常。
7.4 电机起动时，励磁不能自行投入。
分析：是自动投励环节电路中断或工作不正常。应检查接触点或环节中的元器件是否有损坏的现象。
7.5 运行过程中励磁电流电压上下波动。
分析：这种现象原因很多。主要有（1）温度的影响。个别原件在温度升高后，工作不稳定，影响到脉冲波动。（2）接触不良，造成个别脉冲时有时无，使励磁波动。
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。
综上所述，我们日常维护励磁装置时，应注意检查风冷装置是否完好。灰尘应经常清扫，同时应检查各连接处是否良好。更换元件时，原则上要符合原设计的参数要求。对于难以判断的故障，可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。
参考文献
［1］ 李宏.电力电子设备用器件与集成电路引用指南 第一分册
北京 机械工业出版社.
［2］ 张明勋.电力电子设备设计手册 北京 机械工业出版社.
［3］ 黄俊.半导体变流技术 北京 机械工业出版社.
［文章编号］1006-7619（2011）09-24-934