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同步电动机励磁系统维护及故障处理
作者：郑廷佳
来源：《科学与财富》2017年第24期
摘 要：同步电动机在结构形式上被划分为两大类，一类是旋转电枢式，另一类是旋转磁极式，该类型可以按照旋转速度再分为高速型的凸极式、低速型的隐极式）。本次研究以第二类为准，说明西门子无刷励磁凸极式类型的基本原理，然后，以此为主要研究对象对其系统的维护措施、易发生的故障及故障处理方法等做出具体讨论。
关键词：同步电动机；励磁系统；维护；故障处理
同步电动机也称定转子双边励磁交流电动机，主要以完成电能向机械能的转换为基本任务，在比较优势方面高于异步电动机。从特征方面分析，它有超强的抗过载能力，具备恒定的转速，可以根据需要而调整功率因数，在转矩方面较少受到电源电压之影响。由于同步电动机采用了无刷励磁技术，因此能够将滑环、碳刷、火花等问题加以克服。在石油业、化工业、聚烯烃造粒机组、空分厂压缩机组等类似场所及大型机组中就得到了较好运用。
一、励磁系统的基本原理
同步电动机中的励磁系统构成有两大部分，一部分是励磁控制盘，其功能在于针对同步电动机的运行进行状态检测，并对旋转励磁机辅助电流实施有效控制，以此达到对于转子电流与电磁力矩的有效控制。另一部分是旋转励磁部分，其功能在于实现转子控制，包括励磁电流、限流电阻投退方面的有效控制等。
励磁系统相对复杂，但可以根据其恒定系统做出基本原理的简要描述。具体而言励磁系统中有电源变压器实现触发脉冲、逆变环节、电压负反馈、移向给定，投励环节，由此而达到投全压环节，再以定子、冲击负载达到灭磁环节，然后将其与整流变压器方面的可控硅整流进行全面关联，实现整个系统的联动。比如，在启动时，电机的正常起动即依靠灭磁环节实现（具体是通过转子感应交变电流两半波通过放电电阻加以完成）；再如，投励环节能够有效的以其投励脉冲对S=0.05时速电机加以脉冲，令其整流电路可控硅获得脉冲，冲破阻断，进而完成脉冲环节作用最终实现同步电机向同步运行状态的拖入等。
系统解决方案
同步电动机无刷励磁系统的应用
李召前
（云南铜业股份有限公司冶炼加工总厂设备管理部，昆明６５０１０２）
摘 要：介绍同步电动机的励磁系统及其组成、工作原理，重点阐述励磁控制系统调节模式，提出在实际应用中如
何选择调节模式。 关键词：同步电动机；无刷励磁系统；励磁控制系统；调节模式
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ
ＬＩ Ｚｈａｏ—ｑｉａｎ
（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＹｕｎｎａｎ Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｙｕｎｎａｎ ６５０１０２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅ ｏｆ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｈｏｗ ｔｏ ｃｈｏｏｓｅ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ
Ｏ引言
随着工业的迅速发展．一些生产机械要求的功率
越来越大．如空压机、送风机、球磨机等，采用同步电
动机拖动更为合适 因为大功率同步电动机与同容量
的异步电动机比较．有明显的优点：同步电动机的功
率因数较高．在运行时，能够改善电网的功率因数．这
点是异步电动机做不到的：对于大功率低转速的电动
机．同步电动机的体积比异步电动机的要小些…。
近年来云南铜业股份有限公司冶炼加工总厂在
励磁柜
介绍一些同步电动机励磁柜的基本知识，希望大家能了解并多交流一下同步电动机励磁柜的基本知识。
一.KJLF11 具有以下特点： 1.转子励磁采用三相全控整流固接励磁线路； 2.与同步电动机定子回路没有直接的电气联系； 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； 4.具有电压负反馈自动保持恒定励磁； 5.起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； 6.可以手动调节励磁电流，电压进行功率因数调整，整流电压可以从额定值的10%至125%连续调节； 7.交流输入电源与同步电动机定子回路来自同一段母线； 8.同步电动机正常停车5 秒钟之内，本设备整流电路和触发电路的同步电源不容许断电； 9.灭磁电阻RFD1 和RFD2
的阻值为所配的转子励磁绕组直流电阻的5 倍，其长期容许电流为同步电动机额定励磁电流的15%； 10.当同步机矢步运行时，可以发出矢步信号，用于报警或跳闸； 11.输入电源为380V.
二.保护电路： （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RFD1-2 接入，消除开路过电压。 2.主电路可控硅元件的换向过电压由并接于元件两端的阻容电路吸收。（RC4-9) 3.整流变压器一次侧分，合闸引起的操作过电压由RC1-3 组成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自直流侧的过电压，设置了R10-15 均压电阻来保护。 （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，保护环节可发出声响报警信号，跳开同步电动机定子侧电源开关，切断励磁。 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顺动，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。
三. 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。
