同步机励磁装置运行状况分析

撰文/周其林

■617063 攀钢集团矿业公司新白马选矿厂 四川 攀枝花



同步机励磁装置运行状况分析

撰文/周其林

■617063 攀钢集团矿业公司新白马选矿厂 四川 攀枝花

本文通过对同步电动机及励磁装置原理的阐述，并结合我车间具体投运的TDK-3P励磁装置，分析了该装置特点，得出了励磁装置在我车间使用的优缺性能的结论。关键词：同步电动机励磁；整流；励磁控制与保护

同步电动机由于具有过负荷能力强且可以向电网发送无功功率等优点，而被广泛应用在矿山、冶金等领域，其中励磁系统对保证同步电动机连续性生产起着至关重要的作用，因此，使用先进可靠并且稳定的励磁控制装置，是保证这些关键设备的安全而高效地运行的前提。

同步机运行原理

同步电机定子A、B、C端接入三相交流电以后，就会在电机定子铁芯内产生一个同步转速为（f：电网频率，p：电机对极数）的旋转磁场F，同步机因为励磁电流使得转子具有恒定方向和恒定大小的N极和S极，所以转子会跟定子旋转磁场同步旋转，从而拖动负载做功。

由上得知，同步机转子必须提供直流电源让转子保持一定的磁性才能和定子铁芯内的旋转磁场保持同步旋转，这个直流电源就是由励磁装置提供。

励磁系统原理及功能概述

励磁主回路主要包括励磁变压器，6个可控硅或二极管组成的整流组件以及由KQ、ZQ和RF组成的灭磁回路。低压三相380V交流电源经过励磁变压器隔离并降压，通过全波半控桥整流后变成直流电源，再由正母线及负母线经过碳刷和滑环供给电机转子提供励磁电流。

其他保护功能：

a顺极性投励及自动切除降压装置功能。

电机起动时，励磁控制器应实时监测转子与同步转速的滑差（等同于异步电机的转差），当滑差小于5%左右时应投入顺极性励磁电流。如果电机需要降压起动，励磁装置还要在滑差小于15%左右时给出短接降压装置的信号，让电机进入全压起动阶段。

b灭磁功能。

电机起动时由于定子侧6KV高压会通过磁场耦合到转子回路，并产生上千伏感应电压，必须要求转子回路有可靠吸收装置，否则感应能量可能会击穿此回路相关器件，此时防止网络高电压或其他不可预期的因素使励磁电压过高对转子回路造成伤害，所以当检测到励磁电压高于一定值后必须要开通灭磁，所以合理选配灭磁电阻能显著改变电机的起动转矩特性。

c功率因数调节功能

同步机功率因数成V形曲线，功率因数调节遵循以下调节规律：

①增加励磁电流，电机运行在过励状态将向电网输出超前无功，提高电网功率因数。

②减小励磁电流，电机运行在欠励状态将从电网吸取超前无功，电机将作为感性负载运行降低电网功率因数。

③当电机运行在功率因数为1时定子电流最小，无论增加或减小励磁电流，都将使定子电流增大。

因此，为防止定子电流太大导致电机过热损伤，励磁控制器必须把励磁电流控制在合适的范围内。

磨选车间励磁装置使用运行状况

我车间现使用成都凌川科技有限公司生产的TDK-3P型控制器，以下结合我车间具体使用情况进行分析。

a TDK-3P以32位微处理器为控制核心，具备256KE2ROM，具有更快的运算速度，IO接口数量多， 每一个电量采集都有独立的硬件通道，经过双重隔离后采样更加实时和可靠。

b 在成套励磁柜装置中一些控制器配合使用的是西门子LOGO！，我车间曾出现过励磁接触器主触头烧坏而励磁控制器并无报警或保护动作的现象，致使电机无法正常起动。

转子回路的波形大致分为三种，A、是正常整流波形图，B、是缺相波形图，C、失控波形图，通过对比分析，不管是缺相还是失控，在转子波形的每个周期（20ms）中总会有三分之一波形缺少正电压，这才是缺相的最本质的特征。

cTDK-3P由于进行了软件优化，不再对三相相序提出要求，可按任意顺序接线，另外TDK增加了液晶背光，可以在环境光线不足时能清晰看清楚其显示内容也使得该产品在细节上更加人性化。TDK-3P能完全兼容现有市场上控制器端子接线，可以提高备件通用性，降低运行维护成本。

d TDK-3P励磁装置在整个设计上采用一个柜子安装所有原件，虽然解决了现场用地少的问题，但比较大的变压器造成柜内原件排列拥挤，散热不良好的问题，整个空间设计还需改进。

结论及建议

同步机励磁装置在同步机可靠性和安全稳定运行中起动举足轻重的作用，一但励磁装置出现故障，带故障运行，将会给整个设备安全带来潜在的危险，本文通过对励磁装置原理，特性，保护功能分析及运行情况阐述，得出一些经验，为现场解决析同步机故障提供了借鉴和参考。

参考：

［1］成都凌川科技公司主编.TDMK-3型说明书.

［2］莫正康.主编.晶闸管技术.北京机械工业出版社.

［3］姚为正，涴喜明.主编.电力电子.北京高等教育出版社.

［4］马雯梅.主编.电工手册.上海科学技术出版社.