同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及運(yùn)行

1、同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及運(yùn)行武漢市排水泵站管理處常青排水站：耿金枝、姜學(xué)力關(guān)鍵詞：同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)一樣，是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，同步電動(dòng)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速始終與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同的一類交流電機(jī)。按照功率轉(zhuǎn)換方式，同步電機(jī)可分為同步電動(dòng)機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)三類。同步電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，由于同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，適宜于要求轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的場(chǎng)所，目前大多數(shù)大中型排灌站采用的同步電動(dòng)機(jī)； 同步發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由于交流電在輸送和使用方面的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在全世界發(fā)電量幾乎全部都是同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的； 同步調(diào)相機(jī)實(shí)際上就是一臺(tái)空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，專門用來(lái)調(diào)

2、節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)。1、 同步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造同步電動(dòng)機(jī)按機(jī)構(gòu)形式不同，可分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。 旋轉(zhuǎn)電樞式電機(jī)僅僅只適用于小容量的同步電動(dòng)機(jī)；而旋轉(zhuǎn)磁極式電機(jī)按照磁極形式又可分為凸極式和隱極式，隱極式轉(zhuǎn)子做成圓柱形，轉(zhuǎn)子上無(wú)凸出的磁極，氣隙是均勻的，勵(lì)磁繞組為分布繞組，一般用于兩極電機(jī)；而凸極式轉(zhuǎn)子有明顯的凸出的磁極，氣隙不均勻，極靴下的氣隙小，極間部分的氣隙較大，勵(lì)磁繞組為集中繞組，一般用于四級(jí)以上的電機(jī)。從總體結(jié)構(gòu)上看，常見的同步電動(dòng)機(jī)都是由建立磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子和產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的定子兩大部分組成。轉(zhuǎn)子和定子之間沒有機(jī)械的和電的聯(lián)系，他們是依靠氣隙磁場(chǎng)聯(lián)系起來(lái)的，依靠磁場(chǎng)進(jìn)行能量的傳遞和轉(zhuǎn)換。定

3、子部分是由定子鐵芯和定子繞組組成。機(jī)座、 端蓋和風(fēng)道等也屬于定子部分。定子鐵芯是磁場(chǎng)通過(guò)的部分，一般由 0.35mm或 0.5mm 厚的硅鋼片沖成有開口槽的扇形片迭成。每迭厚約46mm,迭與迭之間留有1mm寬的通風(fēng)溝，鐵芯槽中線圈按一定規(guī)律連接構(gòu)成空間互成 120o的三相對(duì)稱線組。轉(zhuǎn)子的主要作用就是產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)在定子線圈中感應(yīng)出交流電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)把軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電磁功率。因此轉(zhuǎn)子主要是由導(dǎo)電的勵(lì)磁繞組和導(dǎo)磁的鐵芯兩部分組成。上下機(jī)架和軸承。同步電動(dòng)機(jī)的軸承有導(dǎo)軸承和推力軸承兩種，在上下機(jī)架中均裝有導(dǎo)軸承，主要作用是防止軸的擺動(dòng)。推力軸承承受轉(zhuǎn)子重量、水泵轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量和水流產(chǎn)

4、生的軸向推力。2、 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理當(dāng)三相交流電源加在三相同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組時(shí)，便有三項(xiàng)對(duì)稱電流流過(guò)定子的三相對(duì)稱繞組，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這時(shí)如果在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通以直流電，由于電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子便會(huì)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以相同的轉(zhuǎn)速一起旋轉(zhuǎn)。故稱之為同步電動(dòng)機(jī)。 由于電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)總存在阻力，因此轉(zhuǎn)子磁極的軸線總要滯后旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線一個(gè)很小的角度，以增大電磁轉(zhuǎn)矩，角度越大， 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩越大，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍保持同步狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)同步轉(zhuǎn)矩時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就無(wú)法拖著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為失步，同步電動(dòng)機(jī)不能正常工作。3、 同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)因本身沒有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以同步電機(jī)自

5、身是不能啟動(dòng)的， 這是它的一大缺點(diǎn)。因?yàn)榘淹诫妱?dòng)機(jī)的定子直接投入電網(wǎng)，則定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為同步轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)子不動(dòng)，定子、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不能產(chǎn)生平均的同步電磁轉(zhuǎn)矩，從而電機(jī)將不能轉(zhuǎn)動(dòng)。同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法一般有三種：輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)法；調(diào)頻啟動(dòng)法；異步啟動(dòng)法。輔助電動(dòng)機(jī)法不宜用來(lái)啟動(dòng)帶有負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)，而采用大容量的輔助電動(dòng)機(jī)又顯得很不經(jīng)濟(jì)； 調(diào)頻啟動(dòng)法則需要有一個(gè)變頻電源，使得設(shè)備的投資費(fèi)用高。這兩種方法均在特殊情況下采用，最常用的啟動(dòng)方法是異步啟動(dòng)法。許多大、 中型的同步電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)子磁極表面上裝有類似異步電動(dòng)機(jī)鼠籠轉(zhuǎn)子的短路繞組，稱為啟動(dòng)繞組，其結(jié)構(gòu)和同步發(fā)電機(jī)的阻尼繞組一樣。同步

6、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程分為兩個(gè)階段：當(dāng)定子繞組接入電網(wǎng)后， 在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并在轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流， 此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，這一過(guò)程稱為異步啟動(dòng)階段；當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，即亞同步轉(zhuǎn)速（95%同步轉(zhuǎn)速），將勵(lì)磁繞組通入直流勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生直流磁場(chǎng)， 此時(shí)定子、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)間具有相互吸引力而產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即稱為拉入同步階段。在異步啟動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組切忌開路，否則啟動(dòng)時(shí)勵(lì)磁繞組內(nèi)將感應(yīng)危險(xiǎn)的高壓，將繞組絕緣擊穿并可能引起人身事故。而把勵(lì)磁繞組短路則會(huì)產(chǎn)生較大的單軸轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)點(diǎn)流也很大，所以啟動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組通常通過(guò)電阻短接，其阻值約為勵(lì)磁繞組

7、的510 倍左右。4、 同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行及故障1、溫度過(guò)高同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，如定子和轉(zhuǎn)子電流、定子電壓、功率因數(shù)等都在正常允許的范圍內(nèi)，定子線圈或定子鐵芯的溫度升高，超過(guò)正常運(yùn)行的數(shù)值時(shí)，就應(yīng)判斷電動(dòng)機(jī)發(fā)生了異常情況，首先應(yīng)對(duì)各個(gè)測(cè)量?jī)x表的指示進(jìn)行分析，找出原因，進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼＃?1）定子溫度異常升高它可能是定子溫度表失靈。測(cè)量定子溫度用的電阻測(cè)溫元件的電阻值有的會(huì)在運(yùn)行中逐步增大，甚至開路，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)某一點(diǎn)溫度突然上升的現(xiàn)象。（ 2）負(fù)載不正常同步電動(dòng)機(jī)如果沒有按照規(guī)定的條件運(yùn)行，造成電壓、電流、功率因數(shù)及轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)與銘牌值有較大的差異。就會(huì)造成鐵損、銅損的增加，使定子、轉(zhuǎn)子線圈的溫度升

8、高。（ 3）電動(dòng)機(jī)通風(fēng)不良當(dāng)風(fēng)道被堵塞，如電機(jī)的氣隙、徑向風(fēng)道及進(jìn)口處的過(guò)濾器等處被灰、飛絮等堵塞，造成通風(fēng)效果不良，即會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的溫度升高。（ 4）電機(jī)內(nèi)部積塵在工作條件較差的場(chǎng)所，粉、飛絮等進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，堆積在散熱表面上使電機(jī)散熱困難，引起溫度升高。如果發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)溫度升高，應(yīng)首先檢查電機(jī)的負(fù)載情況是否正常，其次需要檢查電機(jī)是否在正常范圍內(nèi)運(yùn)行。2、定子繞組損壞電動(dòng)機(jī)由于定子線圈絕緣擊穿、接頭開焊等情況會(huì)引起接地或相間故障。造成電壓下降、波動(dòng)，同時(shí)可以聽到強(qiáng)烈的響聲，并在觀察窗口可以看見電弧的火花。此時(shí)應(yīng)緊急停機(jī)，組織滅火，進(jìn)行事故處理。3、同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子接地大型同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子接地是轉(zhuǎn)子線圈

9、直接與磁極鐵芯之間的絕緣有損壞造成線圈直接與鐵芯相碰或局部絕緣電阻降到相當(dāng)?shù)偷某潭龋@時(shí)會(huì)發(fā)生同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障。轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，因無(wú)法構(gòu)成回路，電機(jī)仍可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦發(fā)生兩點(diǎn)接地，就有可能燒毀轉(zhuǎn)子線圈。一般在轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，都有接地保護(hù)，此時(shí)應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行事故處理，防止事故的擴(kuò)大。4、同步電動(dòng)機(jī)的失磁在運(yùn)行中，由于勵(lì)磁系統(tǒng)故障，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路斷線或勵(lì)磁變阻器接觸不良，使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)消失，這種現(xiàn)象叫做失磁。失磁后電機(jī)不能長(zhǎng)期運(yùn)行，否則燒毀繞組，因此失磁后必須馬上停機(jī)，檢察原因并排除故障。同步電機(jī)失磁主要表現(xiàn)為：轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流突然下降到零或接近于零， 勵(lì)磁電壓也接近于零，定子電流增加并出現(xiàn)指示表針擺動(dòng)。失磁故障一般有以下幾個(gè)方面的原因：1、 勵(lì)磁繞組斷線。2、勵(lì)磁系統(tǒng)故障。3、電刷接觸不良，彈簧失去壓力。5、 結(jié)束語(yǔ)限于作者水平，只是對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及其運(yùn)行故障作了初步的闡述，其中的錯(cuò)誤和缺