同步电动机无刷励磁原理及故障分析

《。

塑。

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。

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。

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。

无刷励磁发电机原理无刷励磁发电机是一种利用磁场和电流相互作用产生电能的装置。

它的工作原理是基于电磁感应和磁场的相互作用，通过转动发电机的转子来产生电能。

无刷励磁发电机相比传统的励磁发电机具有结构简单、维护方便、效率高等优点，因此在现代发电领域得到了广泛的应用。

首先，无刷励磁发电机的核心部件是转子和定子。

转子上安装有永磁体，当转子转动时，永磁体会产生磁场。

定子上安装有线圈，当转子转动时，磁场会穿过定子线圈，产生感应电动势。

这是基本的电磁感应原理，也是无刷励磁发电机工作的基础。

其次，无刷励磁发电机的励磁原理是通过电子器件来实现的。

在传统的励磁发电机中，需要使用刷子和集电环来给转子通电，以产生磁场。

而无刷励磁发电机则通过电子器件来实现转子的励磁，不需要使用刷子和集电环，因此减少了摩擦和磨损，提高了发电机的可靠性和使用寿命。

另外，无刷励磁发电机的工作原理还涉及到电子调节技术。

通过电子器件控制转子的励磁电流，可以实现对发电机输出电压和频率的精确调节，从而满足不同负载条件下的电能需求。

这种电子调节技术使得无刷励磁发电机在电力系统中具有更好的稳定性和可控性。

总的来说，无刷励磁发电机的工作原理是基于电磁感应和电子调节技术的相互作用。

通过转子的旋转产生磁场，再通过电子器件实现对转子的励磁，最终将机械能转化为电能输出。

这种发电机具有结构简单、维护方便、效率高等优点，因此在风力发电、水力发电、汽车发电等领域得到了广泛的应用。

在实际应用中，无刷励磁发电机的原理和技术还在不断地发展和完善，以满足不同领域对电能的需求。

未来随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，无刷励磁发电机将会更加高效、稳定和可靠，为人类的生产生活提供更加可靠的电能支持。