无刷励磁同步电动机用旋转整流器的研究

O冯乐平（中国石油化工股份有限公司广州分公司 广东广州 510000）

无刷励磁同步电动机用旋转整流器的研究

O冯乐平
（中国石油化工股份有限公司广州分公司 广东广州 510000）

旋转整流器作为无刷励磁同步电机关键构成，其和同步电机同轴在具体的交流动磁机上所输出的三相交流电，且整流为直流，然后当同步电机在励磁电源获取之后，则可在同步电机相应无刷励磁予以实现。本文通过对无刷励磁同步电机用旋转整流器在保护措施及元件参数选取方面给与介绍，探讨旋转整流器具体设计方法。

无刷励磁；同步电机；旋转整流器

旋转整流器作为一种电子器件，其在无刷同步电机当中具有重要地位，其通过安装在电机转轴上，在电机运行时，其就会伴随电机转子同时旋转，因此，其需要对较大的离心力予以承受，且同时还会产生相应机械振动力，此外，对于元件整流所出现的热应力还需给与承受。如若旋转整流器失效，则会造成同步电机难以有效运转，所以，对旋转整流器实施合理设计，且选择更为合宜的整流元件，在无刷同步电机设计中意义重大。

一、选取旋转整流元件参数

针对无刷电机整流元件而言，其不仅要承受强大的机械振动，同时还要承受较强的离心力，并且其在可靠性方面也非常高，在承受机械应力的情况下，能够保持良好的电气性能。此外，选取有关旋转整流元件方面的相应电气参数时，不仅要考虑运行工况的稳定状况，且还要考量各种类型的恶劣瞬间，比如在同步电机中可能瞬时发生的短时过载状况等。

1.耐旋转水平

2.耐振动水平

旋转接流管在动加速度方面的承受状况，通常在电机内≤2g（方均根值）。依据相关标准可知，其固定旋转整流管在处于离心状态的加速度为12250m/s2（恒加速度），其在振动方面加速度则为49m/s2（方均根值），而在二者同时作用下，其能够实施长期性工作。因此，在对上述参数进行选取时，符合相关规定便可。

3.耐压水平

4.额定电流

二、旋转整流元件保护

针对旋转整流器来讲，由于其工作状态不易监视与检测，因此，需要就其相应旋转整流元件施加相应保护，以此保证旋转整流器所具有的可靠性。通常情况下，对其实施保护主要有两种形式。第一为过流保护。可选用相应元件实施保护，诸如快速熔断器等，然而，若无刷同步电机为中型或小型，为达到结构的更为便捷，并提升机械方面的可靠性，在实施过流保护过程中，通常在解决办法上，较常用的方法，则为增大电流容量。其二为过压保护。在无刷励磁同步电机实际运转过程中，随时可能发生过电压尖峰状况，而基于此状况，势必使旋转整流元件承受不住过电压尖峰冲击而损坏，便会造成损坏状况，所以，对过电压保护元件进行合理选用，保护整流元件。日常元件运行保护过程中，其阻值很大，几乎不消耗励磁功率；而在异常情况下，其阻值很小，能迅速吸收过电压尖峰。主要有以下几种过电压保护方法。

1.采用阻容（RC）组成的过电压保护

整流桥可运用RC，保护接流元件，将Rc并联在整流桥直流侧即可。实施阻容保护相应参数见表1。

表1 阻容保护参数

2.硒堆构成方式的过电压保护

将两组串联硒片实施连接操作，完成后，将其接入整流桥相应直流侧或者是交流侧。可依据每片相应承受电压来确定硒片数。

3.压敏电阻构成方式的过电压保护

压敏电阻能够给予更好的过电压保护，且承较大受过电流。如若压敏电阻处于正常工作状况，则不会造成损耗，基于整流器，其在实施过电压保护相应接法方面，相同于硒堆构成接法。选择压敏电阻的方法为：(1)标准电压。≥2～2．5，或者是≥1．8～2，在公式当中，表示为交流电压；表示为直流电压。(2)选择通流容量。在对压敏电阻在相应通流容量一选择过程中，通常可选择为3～5kA。其不仅能够对旋转整流元件给予有效保护，还能够实现压敏电阻予以多次使用。

三、旋转整流器结构设计

当同步电机励磁电压和励磁电流确定后，选定好整流线路，就可以对旋转整流元件和过压保护元件的各项参数进行确定，对旋转整流器的结构进行设计，旋转整流器结构为两种，分别为模块结构和整体式结构，就模块结构而言，其全波整流有三相桥臂，每一相桥臂采用一个模块，因此，其在具体构成上主要有1个过压保护模块，另外还有旋转整流模块3个，通过将这些模块融合，从而形成了三相全波桥式整流器，针对电机转轴相应外圆上，共有4模块予以安装，且实施4个象限予以划分，于轴表面，均对称分布。另一种为整体式结构，三相全波整流在具体的二极管方面为6个，且均在整体模板上予以安装，其包含有集流板、保护用元件及整流元件。上述二种旋转整流器优缺各有，前者可在同步电机和同轴相应交流励磁机间予以布置，便于实施交、直流引线，不需在电机转轴上实施中心孔钻孔，且工艺性好，其缺点乃是对同步电机转子励磁绕组，相应电流相不能实施测量，另外，还不可测量电压参数，此外，还需将维修窗口加工至电机机壳的相应位置上，以此对电机机壳相应强度予以降低；而对于后者而言，安装在电机转子轴端，其不仅具有较小体积，还重量轻，无论是维修还是安装均较为方便，且在电机转轴长度方面也不需要额外增加，缺点为直流引线不方便，在钻中心孔时，需在电机转轴上完成操作，且具有较为复杂的工艺。

四、案例分析

现以一台为国外压缩机配套的TZY W/TAW 7800-18/3 250 WTHF1无刷励磁同步电动机为例，该旋转整流器的结构见图1所示，其主要由覆铜板载盘、整流二极管、过电压保护元件及载流散热板等组成；该旋转整流器结构紧凑．其最大外径260mm，最大厚度40m，重量约1kg，在各种中小型无刷同步电机中均可使用。其额定功率7800kW，依据公式，可得出额定电流为516A，其标准电压经上述公式计算可知，其在2～2．5之内，即为2．3，电阻功率经公式可知，其值为160Ω。此外，该机在结构上采用单轴承结构，现场安装对中更加方便，降低了系统损耗，提高了系统效率，节省材料，环保节能；防爆方面，采用双重防爆型式，克服了单一防爆型式的缺点，提高了产品的安全性和可靠性。

图1 旋转整流器结构

结语

以上通过对无刷励磁同步电机用旋转整流器在具体的设计方法上的简单分析，尽管旋转整流器结构简单，然而，基于旋转整流器而言，乃是整个无刷同步电机当中的核心部位，具有较为恶劣的使用条件，此外，还要求寿命长、直径小、重量轻及体积小等，因此，在实际设计及应用中，应对此给与相应重视。

[1]王悦,王志军,王少荣.基于DSP的无刷同步电机励磁电流测量及旋转整流器故障检测研究[C]//湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集.2004:46-47.

[2]陈维忠.无刷同步电机转子电流测量及旋转整流器故障检测装置的研究[J].自动化与仪表, 2000(2):12-14.

[3]刘念,谢驰.无刷励磁同步发电机旋转整流器故障的模糊神经网络诊断[J].电力系统保护与控制,2003,31(8):8-11.

[4]窦一平,陈海镇.组合励磁稀土永磁同步发电机和旋转整流器无刷交流发电机的比较[J].南京师范大学学报:工程技术版,2001(1):30-35.

Research on Rotating Rectifier of Brushless Excitation Synchronous Machine

Feng Leping
（Guangzhou Branch of China Petroleum and Chemical co., LTD,Guangdong Guangzhou,510000）

Rotating rectif er, as the key constitute of brushless excitation synchronous machine, has same axle with synchronous machine an d it produce three-phase alternating current, which rectif cation is direct current and after synchronous machine getting f eld power supply, it can achieve brushle ss excitation in conrresponding synchronous machine. In this paper, by introducing the rotating rectif er of brushless excitation synchronous machine in protection measures and element parameter choosing to discuss the concrete design method of rotating rectif er.

brushless excitation；synchronous machine；rotating rectif er

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