电机电轴同步在水利工程的应用

叶建琴 袁长治

(江苏省江都水利工程管理处，江苏 江都 225200)

宜陵船闸、五里窑船闸是南水北调江都水利枢纽的重要组成部分，始建于1965年，通过宜陵船闸、五里窑船闸两个工程电气改造、管理，对电轴同步电机的应用有以下体会。

一 电机电轴同步的工作原理

图1 一次主接线图

主机1M辅机2M机械同轴，辅机2M3M电气同轴，主辅机1M2M3M同步。(见图1一次主接线图)。

1.开机辅机2M、3M经接触器1KM/2KM得电整步，根据整步力矩需求分合5KM，整步时为包闸整步，即6KM不吸合，1YB、2YB处于制动状态;辅机同步后主机1M经3KM/4KM得电进入正常运行状态，同时5KM、6KM吸合;停机 先断接触器6KM、3KM/4KM停主机1M;整步后再断1KM/2KM停辅机2M、3M。

2.二次动作顺序(见图2二次原理图)

图2 二次原理图

上升:①按下1SB→1KAM合闸②1KAM→1KM合闸→2M3M辅机得电整步 ③1KM→1KT延时④1KT→3KM→5KM→1M主机运行6KM→1YB2YB松刹。

下降:①按下4SB→4KAM合闸②4KAM→2KM合闸→2M3M辅机得电整步③2KM→2KT延时 ④2KT→4KM→5KM→1M主机运行6KM→1YB2YB松刹。

停机:①按5SB或5…8KAM限位→9KAM动作②3KM/4KM→1M停主机 9KAM→3KT停机整步延时 5KM6KM→1YB2YB③3KT→1KM/2KM→2M3M停辅机。

3.位置1、2、3、4等等上升下降控制原理相同;只要将相应位置开关和中间继电器并入相应升降回路。

4.电轴同步主电机有单台电机驱动和双电机驱动两种方式，五里窑船闸和宜陵船闸采用单主机驱动。

5.五里窑船闸采用三相整步;宜陵船闸采用开机两相整步，停机三相整步。

6.两辅机制动器1YB、2YB并联接同一接触器6KM。

7.通过短接139#-151#线和139#-153#线，选择制动方式1KM/2KM(→3KM/4KM)→6KM和整步方式1KM/2KM(→3KM/4KM)→5KM。

二 设计、运行管理需注意的方面

1.整步方式

电机电轴同步的整步方式根据整步力矩一般分两相和三相两种(通过5KM实现)，按照整步时序分开机整步(1KM-1KT/2KM-2KT→2M3M→1M)和停机整步(9KAM-3KT→1M→2M3M)两种。因闸门重力影响，所以在制动器制动状态下整步，若水平驱动(行车)可以松刹整步。

2.主辅机磁场方向

安装、检修过程中要注意主辅机磁场方向，主辅机顺磁场起动力矩比逆磁场大，主辅机逆磁场制动力矩比顺磁场大。起动力矩不足，主机无法正常运转;制动力矩不足，电机容易飞车;应根据电机功率和负载情况确定磁场方向。重新调整磁场方向通过调整1KM/2KM主接线。

五里窑船闸电气改造前上升下降都是使用顺磁场，电阻起动;改造后采用频敏变阻器起动，上升下降都使用顺磁场，运行正常。改造后无失步，闸门自重26T。

宜陵船闸电气改造时遇到这种情况:改造前控制线路、电机功率与五里窑船闸相同，闸门自重30T。改造前上升下降都是使用顺磁场，电阻起动;改造后采用频敏变阻器起动，试车时升降仍采用顺磁场，上升时主辅机电流、转速正常，下降时辅机整步正常主机投运后转速由额定转速702r/min突增至1100r/min以上，主电机制动力矩不足，出现飞车;将顺磁场改为逆磁场，上升时辅机整步正常，但主机起动力矩不足，主机始终过电流动作，无法运行，下降时主辅机电流转速正常。经反复重载试验并分别对上升下降开机整步、起动、运行、停机整步全过程进行电压、电流、转速测试，最后确定上升采用顺磁场，下降采用逆磁场(这种控制方式1KM/2KM可以用一只接触器)，运行正常，无失步现象。

3.起动方式

建闸初期采用的电阻起动，改造后采用频敏变阻器起动，频敏变阻器控制方式简单，要用频敏变阻器方式应考虑起动时功率因素较电阻方式低，起动力矩没有电阻方式大，选型时不能忽视;旧工程改造时不能直接替代，应验算起动力矩是否足够，我们认为在闸门(重型机械)控制中最好用电阻式，电阻起动还可以根据需求控制不同的运行速度。

4.时间整定

辅机的整步时间的整定很重要，应根据负载、整步功率、制动器和电机工况确定，一般开机整步(1KT/2KT)时间为2.5s秒，停机整步(3KT)时间为3.5s。过电流保护应避开电机起动电流，4KT时间整定值4s。

电流整定:五里窑船闸采用热继电器，整定值 1.00Ie;宜陵船闸采用电流继电器和热继电器，整定值分别为1.10Ie、1.00Ie。

5.对制动器的要求

制动器的选型、控制方式、维护保养对电机电轴同步非常重要。(1)两侧制动器制动力矩相等;(2)两侧制动器同期;(3)制动器选型，制动力矩并非越大越好，制动力矩只要能满足制动要求就行，因为制动力矩太大，在失步时整步力矩小于制动力矩，辅机无法整步，达不到电同步目的。(4)制动器制动间隙、弹簧工作长度调整很重要，太松电机打滑，太紧制动器包死，同样不能整步;(5)制动器定期维护保养很重要，工作环境湿度大、灰尘多易锈蚀卡死，频繁动作，固定螺丝易松动。

6.失步处理

(1)手动。需要有一定经验的人员操作，松开一侧刹车，使电机旋转(根据电机极对数确定旋转角度)一定机械角度，从而使两边辅机电气角同步。

(2)电动。(两辅机失步后电气角相差越大整步力矩越大)按下起动按纽后接着按停止按纽(点动)。①按1SB/4SB后，整步时整步电流在两倍以下额定电流，可直接由起动整步后进入正常运行状态;②若超过两倍额定整步电流，立即按下停止按纽5SB，5s以后就可重复步骤①，经实际操作总结一般不超过二次就能同步。

失步后应检查闸门两侧钢丝绳是否有松有紧，若有松紧及时调整。

7.对两辅机的要求

在实际使用中维修或更换辅机时，一定要保证两台电机参数一致。

8.电源质量

电机对电源质量要求严格。例如无锡某船闸电轴同步电机在安装时，由于长距离低压输电，线路压降较大，电机难以进入同步。

三 结语

通过施工管理，笔者认为良好的设计、高质量的安装等环节对电机电轴同步很重要，使用环境、检查保养、运行管理等环节同样重要。