同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題及解決的措施

1、同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題及解決的技術(shù)措施薛黎明蘇州市友明科技有限公司江蘇省蘇州市國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)濱河路229號(hào)電話:0512-* 傳真:0512-* 郵編:215011 E-mail:xuelm同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題及解決的技術(shù)措施薛黎明摘要:本文闡述同步電動(dòng)機(jī)頻繁損壞的根本原因不在電動(dòng)機(jī)本身,而在老式勵(lì)磁屏技術(shù)性能太差。針對(duì)老式勵(lì)磁屏技術(shù)性能的缺陷,提出切實(shí)可行,已付諸實(shí)施的改造技術(shù)。并產(chǎn)生可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。同步電動(dòng)機(jī),由于其具有一系列優(yōu)點(diǎn),特別是能向電網(wǎng)發(fā)送無(wú)功功率,支持電網(wǎng)電壓,已在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。但是,長(zhǎng)期以來(lái)發(fā)生同步電動(dòng)機(jī)及其勵(lì)磁裝置損壞事故屢見(jiàn)不鮮。由于同

2、步電動(dòng)機(jī)的頻繁損壞,直接影響生產(chǎn)的安全、連續(xù)及穩(wěn)定進(jìn)行,嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,成為一個(gè)十分棘手的問(wèn)題。一、同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的情況同步電動(dòng)機(jī)損壞主要表現(xiàn)在:定子繞組端部綁線崩斷,絕緣蹭壞,連接處開(kāi)焊;導(dǎo)線在槽口處及端點(diǎn)斷裂,進(jìn)而引起短路;轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組接頭處產(chǎn)生裂紋,開(kāi)焊,局部過(guò)熱烤焦絕緣;轉(zhuǎn)子磁級(jí)的燕尾楔松動(dòng),退出;轉(zhuǎn)子線圈絕緣損傷;起動(dòng)繞組籠條斷裂;電刷滑環(huán)松動(dòng);風(fēng)葉裂斷;定子鐵芯松動(dòng),運(yùn)行中噪聲增大等故障。按電機(jī)的正常使用壽命(指線圈應(yīng)在20年左右,若考慮到目前電機(jī)運(yùn)行所帶負(fù)載及溫升等主要技術(shù)指標(biāo)均在額定值以下,電機(jī)的正常使用壽命還應(yīng)更長(zhǎng)些。但統(tǒng)計(jì)所損壞的同步電動(dòng)機(jī),運(yùn)行時(shí)間大多在10

3、年以下,有的僅運(yùn)行23年;有的電動(dòng)機(jī)剛大修好,投入運(yùn)行不到半年又再次嚴(yán)重?fù)p壞。不得不采用增加電機(jī)備品備件(如線圈等的方法,一旦發(fā)生電機(jī)損壞,通過(guò)更換備件趕快修復(fù),但是電機(jī)損壞事故仍不斷發(fā)生。電機(jī)損壞率高,人們一般認(rèn)為是電動(dòng)機(jī)制造質(zhì)量問(wèn)題,把問(wèn)題歸結(jié)到電機(jī)制造廠。為此多家電機(jī)制造廠,在制造工藝中對(duì)某些部位進(jìn)行種種加強(qiáng)措施,但效果并不顯著,電機(jī)損壞事故仍不斷出現(xiàn),原因說(shuō)不清楚。幾年來(lái),我們通過(guò)對(duì)本廠同步電動(dòng)機(jī)及勵(lì)磁裝置運(yùn)行狀況進(jìn)行長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)、分析和研究,到許多廠家了解同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況,對(duì)大量調(diào)查研究數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析;對(duì)電機(jī)損壞現(xiàn)象作技術(shù)分析研究;對(duì)電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程、投勵(lì)過(guò)程、正常運(yùn)行中的各種典型

4、狀態(tài)波形進(jìn)行攝片,對(duì)所攝波形特征進(jìn)行分析;上述各項(xiàng)分析研究結(jié)果表明:導(dǎo)致電機(jī)損壞的原因不在電機(jī)本身,不是電機(jī)制造質(zhì)量問(wèn)題所引起,其根本原因在電機(jī)外部,是電機(jī)所配勵(lì)磁裝置只能滿(mǎn)足基本使用功能,技術(shù)性能不盡完善所致。1、目前所用的可控硅勵(lì)磁裝置,電機(jī)每次起動(dòng)均受損傷對(duì)于主電路為橋式半控勵(lì)磁裝置,其主電路(圖-1所示。 圖1半控橋式勵(lì)磁裝置主電路圖2使用半控橋式勵(lì)磁屏電機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子回路波形電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中,存在滑差,在轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)將感應(yīng)一交變電勢(shì),其正半波通過(guò)Z Q形成回路,產(chǎn)生+if;而其負(fù)半波則通KQ及RF回路,產(chǎn)生-if,如(圖-2所示。由于電路的不對(duì)稱(chēng),形成+if與-if電流不對(duì)稱(chēng),定子電流也

5、因此而強(qiáng)烈脈動(dòng),電機(jī)將遭受脈振轉(zhuǎn)矩強(qiáng)烈振ttU fI f動(dòng),甚至在整個(gè)大廳內(nèi)都可以聽(tīng)到電機(jī)起動(dòng)過(guò)程發(fā)出的強(qiáng)烈振動(dòng)聲。這種聲音一直持續(xù)到電機(jī)起動(dòng)結(jié)束才消失,電機(jī)起動(dòng)過(guò)程所受強(qiáng)烈脈振是電機(jī)損傷的重要原因之一。電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中定子電流及轉(zhuǎn)子電流變化波形如(圖-3及(圖-2所示。 圖3電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中定子電流波形 圖4全控橋式勵(lì)磁裝置主電路對(duì)于全控橋(圖-4,隨著電機(jī)起動(dòng)過(guò)程滑差減小,轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)感應(yīng)電勢(shì)逐步減小,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到50%以上時(shí),勵(lì)磁回路感應(yīng)電流負(fù)半波通路不暢,將處于時(shí)通時(shí)斷,似通非通狀態(tài),同樣形成+if 與-if 電流不對(duì)稱(chēng),由此同樣形成脈振轉(zhuǎn)矩,造成電機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng),損傷電機(jī)。無(wú)論是全控橋,還是

6、半控橋,電機(jī)起動(dòng)過(guò)程投勵(lì)時(shí)往往聽(tīng)到一聲沉悶的沖擊聲,且起動(dòng)投勵(lì)時(shí)投勵(lì)電流越大,聲音越響。一般可用減小勵(lì)磁的方法來(lái)減輕電機(jī)的沖擊,待電機(jī)起動(dòng)結(jié)束后,方將勵(lì)磁調(diào)正常。這是由于目前所用的可控硅勵(lì)磁裝置投勵(lì)時(shí)所選擇的“轉(zhuǎn)子位置角”極不合理。這種沖擊,同樣使電機(jī)遭受損傷。由于可控硅勵(lì)磁裝置本身存在的上述缺陷,使電機(jī)在每次起動(dòng)過(guò)程中均遭受強(qiáng)烈脈振,在投勵(lì)時(shí)遭受沖擊損傷,但并不是一次就使電機(jī)當(dāng)場(chǎng)損壞,而是每次啟動(dòng)都使電機(jī)產(chǎn)生疲勞效應(yīng),造成電機(jī)內(nèi)部暗傷,并逐步累積,發(fā)展成電機(jī)的內(nèi)部故障。上述電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中所出現(xiàn)的脈振,投勵(lì)時(shí)受的沖擊,是由于勵(lì)磁裝置起動(dòng)回路及投勵(lì)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不合理所造成,通過(guò)改善起動(dòng)回路及投勵(lì)時(shí)合

7、理選擇轉(zhuǎn)子位置角,起動(dòng)過(guò)程中的脈振和投勵(lì)沖擊現(xiàn)象完全可以消除。2、傳統(tǒng)可控硅勵(lì)磁裝置無(wú)可靠的失步保護(hù)裝置,使電機(jī)不斷受到失步危害損壞。傳統(tǒng)可控硅勵(lì)磁裝置采用GL 型反時(shí)限繼電器“兼作失步保護(hù)”,而電機(jī)“過(guò)負(fù)荷”與電機(jī)“失步”是完全不同的兩個(gè)概念,通過(guò)分析電機(jī)失步時(shí)的暫態(tài)過(guò)程,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及實(shí)拍電機(jī)失步的暫態(tài)波形,可以充分證明:用過(guò)負(fù)荷繼電器兼作失步保護(hù),當(dāng)電機(jī)失步時(shí),它不能動(dòng)作,有的雖能動(dòng)作,但動(dòng)作時(shí)延大大加長(zhǎng),實(shí)際上起不到保護(hù)作用。同步電機(jī)的失步事故分為三類(lèi):即失勵(lì)失步、帶勵(lì)失步和斷電失步。失勵(lì)失步是由于勵(lì)磁系統(tǒng)的種種原因,使同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組失去直流勵(lì)磁或嚴(yán)重欠勵(lì)磁,使同步電動(dòng)機(jī)失去靜態(tài)穩(wěn)定

8、,滑出同步。電機(jī)發(fā)生失勵(lì)失步時(shí),丟轉(zhuǎn)不明顯,負(fù)載基本不變,定子電流過(guò)流不大,電機(jī)無(wú)異常聲音,GL 型繼電器往往拒動(dòng)或動(dòng)作時(shí)間大大加長(zhǎng)。失勵(lì)失步一般不能被值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn),待發(fā)現(xiàn)電機(jī)冒煙時(shí),電機(jī)已失步了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間,并已造成了電機(jī)或勵(lì)磁裝置的損傷損壞。應(yīng)當(dāng)指出的是,電機(jī)的失勵(lì)失步,大多不當(dāng)場(chǎng)損壞電機(jī),而是造成電機(jī)設(shè)備的內(nèi)部暗傷,經(jīng)常出現(xiàn)電機(jī)冒煙后,停機(jī)檢查,往往又查不出毛病,電機(jī)還能再投入運(yùn)行。失勵(lì)失步主要會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組,尤其是起動(dòng)繞組(阻尼條的過(guò)熱、變形、開(kāi)焊,甚至波及到定子繞組端部。電機(jī)失勵(lì)失步時(shí)在轉(zhuǎn)子回路還會(huì)產(chǎn)生高電壓,造成勵(lì)磁裝置主回路元件損壞,引起滅磁電阻發(fā)熱,嚴(yán)重時(shí)甚至造成整臺(tái)勵(lì)磁

9、裝置燒壞事故。帶勵(lì)失步,是由于供電線路遭受雷擊,避雷器動(dòng)作;大機(jī)組或機(jī)組群起動(dòng),相鄰母線短路等引起母線電壓大幅度波動(dòng);負(fù)載突增(如壓縮機(jī)憋壓,軋鋼機(jī)咬冷鋼;運(yùn)行中,電機(jī)短時(shí)間欠勵(lì)磁或失勵(lì)磁(如接插件接觸不良引起失勵(lì)失步,從失勵(lì)失步過(guò)渡到帶勵(lì)失步,電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)早投勵(lì)等原因所引起。電機(jī)在帶勵(lì)失步時(shí),勵(lì)磁系統(tǒng)雖仍有直流勵(lì)磁,但勵(lì)磁電流及定子電流(包絡(luò)線強(qiáng)烈實(shí)際起動(dòng)電流的包絡(luò)線t脈動(dòng),電機(jī)亦遭受強(qiáng)烈脈振,有時(shí)甚至產(chǎn)生電氣共振和機(jī)械共振。帶勵(lì)失步大多引起電機(jī)產(chǎn)生疲勞效應(yīng),引起電機(jī)內(nèi)部暗傷,并逐步積累和發(fā)展。帶勵(lì)失步所造成電機(jī)損傷主要表現(xiàn)在:定子繞組綁線崩斷,導(dǎo)線變酥,線圈表面絕緣層被振傷(線

10、圈兩面呈不均勻的鋸齒狀,嚴(yán)重時(shí)會(huì)因絕緣損壞而造成定子鋼芯擊穿而新線圈表面是平的,并逐步由過(guò)熱而烤焦、燒壞,甚至發(fā)展成短路;轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組接頭處產(chǎn)生裂紋,出現(xiàn)過(guò)熱、開(kāi)焊、絕緣烤焦;鼠籠條(起動(dòng)繞組斷裂,與端環(huán)連接部位開(kāi)焊變形;轉(zhuǎn)子磁極的燕尾楔松動(dòng),退出;電刷滑環(huán)松動(dòng);定子鐵芯松動(dòng),運(yùn)行中嗓聲增大;嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)斷軸事故。由于電機(jī)和主機(jī)是同軸運(yùn)行,電機(jī)的強(qiáng)烈脈振,同樣會(huì)波及到主機(jī)損傷,如緊固螺絲斷裂等。斷電失步是由于供電系統(tǒng)自動(dòng)重合閘ZCH裝置或備用電源自動(dòng)投入BZT裝置動(dòng)作,及人工切換電源,使交流電機(jī)供電電源輸送渠道短暫中斷而導(dǎo)致。它對(duì)電機(jī)的危害是非同期沖擊。這種沖擊的大小,與系統(tǒng)容量,線路組抗、

11、電源中斷時(shí)間、負(fù)載性質(zhì),特別是與電源重新恢復(fù)瞬間的電氣分離角有關(guān)。所以這種沖擊有可能使電機(jī)當(dāng)場(chǎng)損壞,也有可能根本感覺(jué)不到。對(duì)于380V低壓同步電動(dòng)機(jī),所在電網(wǎng)一般容量不是很大,加上變壓器及線路阻抗相對(duì)較大,所以斷電失步對(duì)電機(jī)的沖擊有限,一般可不加裝斷電失步保護(hù)。3、傳統(tǒng)可控硅勵(lì)磁裝置,控制部分技術(shù)性能太差,同樣影響電機(jī)使用壽命。本廠在使用可控硅勵(lì)磁裝置中感到,勵(lì)磁裝置故障率太高,經(jīng)常出現(xiàn)起動(dòng)可控硅KQ誤導(dǎo)通,接插件接觸不良,脈沖丟失,三相電流丟波缺相,不平衡,勵(lì)磁不穩(wěn)定,甚至直接引起電機(jī)失勵(lì)等故障,這是由于該勵(lì)磁裝置在控制部分存在種種缺陷,電機(jī)運(yùn)行的可靠性也因此得不到保障,它同樣是引起電機(jī)損傷

12、的重要原因。二、提高同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行可靠性所采取的技改措施同步電動(dòng)機(jī)故障率太高,統(tǒng)計(jì)并分析所損壞的同步電動(dòng)機(jī),絕大部分都是勵(lì)磁屏技術(shù)性能太差所導(dǎo)致。要提高同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性,必須對(duì)老式勵(lì)磁屏用較少的投資進(jìn)行適當(dāng)改造,消除電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的脈振、投勵(lì)的沖擊,增裝可靠的失步保護(hù),解決運(yùn)行中原控制插件經(jīng)常出現(xiàn)接插件接觸不良、欠勵(lì)、缺相、丟波、三相不平衡、勵(lì)磁不穩(wěn)定、滅磁性能差等技術(shù)問(wèn)題。鑒于上述情況,我們經(jīng)過(guò)分析、研究、攻關(guān)、針對(duì)造成電機(jī)損壞的根本原因,研制成功LZK-1型同步電動(dòng)機(jī)綜合控制器,并以此作為核心控制部件,成功地對(duì)原勵(lì)磁屏進(jìn)行了技術(shù)改造,同時(shí)在此基礎(chǔ)上,研制成功新一代LZK系列型同步電動(dòng)

13、機(jī)成套勵(lì)磁屏。在制定對(duì)老式勵(lì)磁屏改造的方案時(shí),充分考慮工廠現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況,采用現(xiàn)代控制技術(shù)及理論,吸取國(guó)內(nèi)外勵(lì)磁裝置制作廠商眾家之長(zhǎng),做到設(shè)計(jì)原理新穎成熟、功能齊全、控制手段先進(jìn)、現(xiàn)場(chǎng)改造方便、運(yùn)行可靠、維修簡(jiǎn)便。1、我公司開(kāi)發(fā)的勵(lì)磁屏在技術(shù)上的主要特點(diǎn)我們對(duì)原勵(lì)磁屏進(jìn)行改造時(shí),保留原勵(lì)磁屏上的整流變壓器(部分變壓器需要對(duì)其變比及接法作一些改動(dòng)、二極管、可控硅等元件。而原控制插件由于存在種種缺陷,采用LZK-1型同步電動(dòng)機(jī)綜合控制器替代,該控制器設(shè)計(jì)原理新穎,并采用先進(jìn)的電腦控制技術(shù),功能完善,面板采用新型薄膜按鍵,操作方便,性能穩(wěn)定可靠,壽命長(zhǎng),信號(hào)顯示系統(tǒng)直觀,完善,有利于運(yùn)行操作人員

14、監(jiān)控。其外觀尺寸與原控制插件箱大小相仿,正好安置于原控制插件位置上,安裝接線十分方便。改造后同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁屏在技術(shù)上具有以下特點(diǎn):1改造后電機(jī)在異步驅(qū)動(dòng)過(guò)程中平滑、快速,完全消除采用老式勵(lì)磁屏在電機(jī)異步暫態(tài)過(guò)程中所存在的脈振,滿(mǎn)足帶載起動(dòng)及再整步的要求。2投勵(lì)按照“準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)整步”的原則設(shè)計(jì),并具有強(qiáng)勵(lì)磁整步的功能,電機(jī)拉入同步的過(guò)程平滑、快速、可靠。3具有先進(jìn)完善可靠的帶勵(lì)失步,失勵(lì)失步保護(hù)系統(tǒng),保證電機(jī)發(fā)生帶勵(lì)失步和失勵(lì)失步時(shí),快速動(dòng)作,保護(hù)電機(jī),使電機(jī)免受損傷。4在電機(jī)失步后,具有帶載自動(dòng)再整步的功能,整個(gè)過(guò)程平滑、快速(僅需數(shù)秒種不損傷電機(jī),不必減負(fù)載,并設(shè)有后備保護(hù)環(huán)節(jié),以保證電機(jī)的安

15、全運(yùn)行。5具有獨(dú)立可靠的滅磁系統(tǒng),使電機(jī)在遇到故障被迫跳閘停機(jī)時(shí),明顯減少其損傷程度。6輸出勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)范圍為電動(dòng)機(jī)額定勵(lì)磁電壓和額定勵(lì)磁電流的30%120%,在調(diào)整范圍內(nèi)調(diào)整勵(lì)磁參數(shù),電動(dòng)機(jī)不會(huì)失步,勵(lì)磁裝置不會(huì)失控。7具有三相自動(dòng)平衡系統(tǒng),即在正常勵(lì)磁范圍內(nèi)不需調(diào)試,勵(lì)磁裝置輸出電壓波形始終三相平衡,一旦出于外部原因造成丟波、失控(如斷線、快熔熔斷等,裝置具有自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。8能與防沖擊保護(hù)配合,動(dòng)作于滅磁再整步。9采且新型薄膜按鍵調(diào)整勵(lì)磁電壓,分為上升鍵、下降鍵和快速鍵,改變了原采用電位器調(diào)整勵(lì)磁存在的種種弊端。10所有控制過(guò)程均自動(dòng)處理,且有完整的信號(hào)系統(tǒng),當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)失步,再

16、整步后備保護(hù)跳閘、勵(lì)磁出現(xiàn)失控、裝置是否運(yùn)行正常等均有信號(hào)指示。11采用分級(jí)整定滅磁可控硅的開(kāi)通電壓,投勵(lì)后正常運(yùn)行時(shí)滅磁電阻處于“冷態(tài)”。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電壓情況開(kāi)通,裝置在過(guò)電壓消失后有自動(dòng)關(guān)斷系統(tǒng)。12核心部件同步電動(dòng)機(jī)綜合控制器能指示自身是否發(fā)生故障,且具有不停機(jī)不減載,不損傷電機(jī)的情況下從容在線更換的功能。2、經(jīng)改造后的勵(lì)磁屏工作原理原理方框圖如圖5所示。 圖5原理方框圖(1主電路:改造后的勵(lì)磁屏其主電路采用無(wú)續(xù)流二極管的新型三相橋式半控整流電路(圖6 所示），線路簡(jiǎn)潔、可靠、通過(guò)合理選配滅磁 電阻 RF，分級(jí)整定 KQ 的開(kāi)通電壓，當(dāng)電機(jī)在 異步驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，使 KQ 在較低電壓下便開(kāi)通，

17、電動(dòng)機(jī)具有良好的異步驅(qū)動(dòng)特性，有效地消除了 原勵(lì)磁屏在電機(jī)異步暫態(tài)過(guò)程中所存在的脈振， 滿(mǎn)足帶載起動(dòng)及再整步的要求；而當(dāng)電機(jī)在同步 運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，KQ 在過(guò)電壓情況下才開(kāi)通，既起 KQ RF ZQ 電機(jī) 轉(zhuǎn)子 圖 6 改造后的勵(lì)磁屏主電路 到保護(hù)元器件的作用，又使電機(jī)在正常同步運(yùn)行 時(shí)，KQ 不易誤導(dǎo)通。 （2） 投勵(lì)方式：電機(jī)在起動(dòng)及再整步過(guò)程中，按照“準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)整步”的原則設(shè)計(jì)。所謂 準(zhǔn)角投勵(lì)，就物理概念而言，系指電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入臨界滑差（即原來(lái)所謂的“亞同步”），按 照電機(jī)投勵(lì)瞬間在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生的磁場(chǎng)與定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相吸引力最大（即定子磁 場(chǎng)的 N 極與投勵(lì)后轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的 S 極相吸，

18、 定子磁場(chǎng)的 S 極與投勵(lì)后轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的 N 極 相吸）。在準(zhǔn)角時(shí)投入強(qiáng)勵(lì)，使吸力進(jìn)一步加大，這樣電機(jī)進(jìn)入同步便輕松、快速、平滑、 無(wú)沖擊。投勵(lì)時(shí)的滑差大小，可通過(guò)數(shù)字式功能開(kāi)關(guān) 5K 設(shè)定，改造后電機(jī)起動(dòng)及投勵(lì)過(guò)程 的波形見(jiàn)圖 7。 對(duì)于某些轉(zhuǎn)速較低，凸極轉(zhuǎn)矩較強(qiáng)的電機(jī)空載或特輕載起動(dòng)時(shí)，往往在尚未投勵(lì)的情況 下便自動(dòng)進(jìn)入同步，裝置內(nèi)具有凸極性投勵(lì)回路，在電機(jī)進(jìn)入同步后的 1-2 秒內(nèi)自動(dòng)投勵(lì)。 電機(jī)進(jìn)入同步后，電腦系統(tǒng)自動(dòng)控制勵(lì)磁電壓由強(qiáng)勵(lì)恢復(fù)到正常勵(lì)磁。 Uf 0 If 0 t t 圖7 電機(jī)整步時(shí)轉(zhuǎn)子回路電壓、電流暫態(tài)波形 （3） 觸發(fā)脈沖輸出： 脈沖輸出是根據(jù)移相角 的換算值（即觸

19、發(fā)數(shù)字表）所確定的，當(dāng)同步信號(hào)回路出現(xiàn)上 升過(guò)零時(shí)，采用延時(shí)結(jié)束立即由硬件輸出脈沖的方式，以提高輸出脈沖的精度和可靠性。當(dāng) 滿(mǎn)足投勵(lì)條件后，電腦發(fā)出觸發(fā)脈沖指令，經(jīng)專(zhuān)用集成塊功放由脈沖變壓器輸出一寬脈沖， 觸發(fā)可控硅。 電路設(shè)計(jì)時(shí)， 選用了 8253 專(zhuān)用定時(shí)器,使觸發(fā)脈沖信號(hào)的精度大大提高。在同步信號(hào)及主 回路處于正常情況下，電腦系統(tǒng)能保證主電路三相電壓波形平衡，具有自動(dòng)平衡系統(tǒng)。 為使電機(jī)運(yùn)行中勵(lì)磁電壓不致過(guò)高、過(guò)低或失控，在控制電路中設(shè)有 1K、2K、3K 功能 開(kāi)關(guān)。其中 1K 用來(lái)設(shè)定勵(lì)磁電壓的上限，它既作為設(shè)定勵(lì)磁屏輸出直流電壓的上限，又作 為電機(jī)起動(dòng)及再整步投強(qiáng)勵(lì)的設(shè)定值；2K

20、用來(lái)設(shè)定電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電壓；3K 用來(lái)設(shè) 定勵(lì)磁電壓的下限。投勵(lì)時(shí)，首先按 1K 強(qiáng)勵(lì)設(shè)定值運(yùn)行 1 秒鐘，然后自動(dòng)移至正常勵(lì)磁所 設(shè)定的位置上。LZK1 型裝置面板上有薄膜面板開(kāi)關(guān)，按動(dòng)上升鍵或下降鍵，可以在 1K 及 3K 所設(shè)定范圍內(nèi)調(diào)整勵(lì)磁電壓大小。 由于全部采用數(shù)字化開(kāi)關(guān)及電腦控制，使裝置性能穩(wěn)定。完全消除采用電位器控制時(shí)存 在的諸多弊端。 （4）失步保護(hù)裝置用于對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的失步保護(hù)，其基本原理是利用同步電機(jī)失步時(shí)， 具有會(huì)在其轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生不衰減交變電流分量的特征， 通過(guò)測(cè)取轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路交變電流信號(hào)， 并對(duì)其波形特征進(jìn)行智能分析，快速、準(zhǔn)確判斷電機(jī)是否失步。對(duì)于各類(lèi)失步，不管

21、其滑差 大小，裝置均能準(zhǔn)確動(dòng)作。根據(jù)具體情況，動(dòng)作于滅磁再整步，或啟動(dòng)后備保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作 于跳閘。而電機(jī)未失步，則不管其振蕩多大，裝置均不誤動(dòng)作。圖 8 是同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路 6 的幾種典型波形。其中圖 8（a）、（b）、（c）勵(lì)磁回路已出現(xiàn)不衰減的交變電流信號(hào)，電 機(jī)已失步，失步保護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)快速及時(shí)動(dòng)作；圖 8（d）是同步振蕩，電機(jī)未失步，失步保護(hù)環(huán) 節(jié)應(yīng)不誤動(dòng)作。對(duì)某些舊電機(jī)或已受暗傷的電機(jī)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子回路開(kāi)路，此時(shí)勵(lì)磁回路 電流突然下降至零，失步保護(hù)環(huán)節(jié)也應(yīng)快速動(dòng)作。本系統(tǒng)能根據(jù)勵(lì)磁回路電流波形準(zhǔn)確快速 地分析電機(jī)已否失步。 失步保護(hù)所取信號(hào)，是從串接在勵(lì)磁回路中的分流器上測(cè)取不失真的毫

22、伏信號(hào)。圖 5 所 示，此信號(hào)經(jīng)放大變換后輸入電腦系統(tǒng)，由電腦系統(tǒng)直接分析。 If t (a帶勵(lì)失步 If If If t (b帶勵(lì)失步 t (c失勵(lì)失步 t (d同步振蕩 圖8 轉(zhuǎn)子回路電流的幾種特征波形 （5） 失步后帶載自動(dòng)再整步過(guò)程：正常運(yùn)行中的同步電動(dòng)機(jī)，經(jīng)裝置檢測(cè)，判斷確認(rèn)已 失步后，立即動(dòng)作于滅磁異步驅(qū)動(dòng)帶載再整步。 LZK-1 型綜合控制器中的滅磁環(huán)節(jié)，是采用斷勵(lì)續(xù)流滅磁，即電機(jī)失步后，立即停發(fā)觸 發(fā)脈沖，勵(lì)磁控制繼電器 LCJ 吸合，斷開(kāi)勵(lì)磁接觸器控制回路及勵(lì)磁主回路。待整流主橋路 可控硅關(guān)斷后，LCJ 釋放，電機(jī)進(jìn)入異步驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。 電機(jī)一旦失步進(jìn)入異步運(yùn)行，必須改善電機(jī)的異

23、步驅(qū)動(dòng)特性。在電機(jī)處于異步運(yùn)行狀態(tài) 情況下，裝置自動(dòng)使 KQJ 繼電器處于釋放狀態(tài)，通過(guò) KQJ 的常閉接點(diǎn)，使 KQ 可控硅在很低 電壓下便開(kāi)通，以改善電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性（圖 9 所示）。 ZQ RF 10 5 2 8 D1 R4 DW2 R3 DW1 R2 R6 R5 R1 KQ 1 KC6(RFJ KC6(RFJ DW3 R8 R7 6 LZJ U 4 9 7 KQJ f SA 圖9 KQ 控制及誤導(dǎo)通檢測(cè)、勵(lì)磁電壓信號(hào)變換 由于合理選配滅磁電阻 RF，使電機(jī)異步驅(qū)動(dòng)特性得到改善，電機(jī)轉(zhuǎn)速將上升，待進(jìn)入臨 界滑差后，裝置自動(dòng)控制勵(lì)磁系統(tǒng)，按準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)磁對(duì)電機(jī)實(shí)施整步，使電機(jī)恢復(fù)到同步狀態(tài)。

24、 7 當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)“自動(dòng)重合閘”、“備用電源自切”、或“人工切換電源”時(shí)，將出現(xiàn) 電能輸送渠道的短暫中斷。為防止電源恢復(fù)瞬間可能造成的“非同期沖擊”，由防沖擊檢測(cè) 環(huán)節(jié)送給本裝置一對(duì)接點(diǎn) FCJ。 電腦接收到 FCJ 接點(diǎn)信號(hào)后， 將同樣動(dòng)作于滅磁異步驅(qū)動(dòng) 再整步。 （6） 后備保護(hù)環(huán)節(jié)：在同步電機(jī)或勵(lì)磁裝置出現(xiàn)下列故障，使電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，為保 證電機(jī)及勵(lì)磁裝置安全，裝置中特設(shè)一后備保護(hù)環(huán)節(jié)，動(dòng)作于跳閘停機(jī)： （a） 再整步不成功； （b） 電機(jī)起動(dòng)后或失步后長(zhǎng)時(shí)間不投勵(lì)； （c） 電機(jī)在投勵(lì)后拉不進(jìn)同步； （d） 起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)； （e） 勵(lì)磁裝置存在直接影響電機(jī)正常運(yùn)行的永久性故障，如：

25、熔斷器、可控硅、二極管、 整流變壓器損壞 后備保護(hù)動(dòng)作跳閘后，控制面板上留有“后備保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)，便于分析和記錄。 （7） KQ 可控硅誤導(dǎo)通檢測(cè)： 本裝置設(shè)計(jì)時(shí)采取對(duì) KQ 可控硅的開(kāi)通電壓實(shí)行分級(jí)整定， 即電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程及失步后的異步驅(qū)動(dòng)暫態(tài)過(guò)程中，為改善電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性，使 KQ 在 很低電壓下便開(kāi)通；而當(dāng)電機(jī)進(jìn)入同步后，KQ 開(kāi)通電壓設(shè)定值較高，設(shè)計(jì)原則是為了保護(hù) 電機(jī)，保護(hù)可控硅、二極管，防止過(guò)電壓，因此，僅在出現(xiàn)過(guò)電壓情況下方開(kāi)通。 由于采取對(duì) KQ 可控硅實(shí)施開(kāi)通電壓分級(jí)整定，當(dāng)電機(jī)進(jìn)入同步后，KQ 可控硅便處于阻 斷狀態(tài)，RF 上無(wú)電流流過(guò)，處于冷態(tài)；而當(dāng)勵(lì)磁回路出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)

26、，為保護(hù)電機(jī)及勵(lì)磁屏上 元件安全，KQ 可控硅又將及時(shí)開(kāi)通。 為避免 KQ 可控硅，因過(guò)電壓設(shè)定值太低，或開(kāi)通后關(guān)不斷，造成滅磁電阻 RF 長(zhǎng)時(shí)間通 電而過(guò)熱，裝置內(nèi)設(shè)有 KQ 誤導(dǎo)通檢測(cè)裝置，若 KQ 未導(dǎo)通，在 KQ 與 RF 回路，直流勵(lì)磁電 壓全部降落在 KQ 上，在滅磁電阻 RF 二端無(wú)電壓，滅磁電阻 RF 處于冷態(tài)；一旦出現(xiàn) KQ 導(dǎo) 通后，直流電壓降落在滅磁電阻上，裝置內(nèi)繼電器 RFJ 線圈得電吸合（見(jiàn)圖 9），其接點(diǎn)信 號(hào)輸入電腦系統(tǒng)，電腦接收到 KQ 導(dǎo)通信號(hào)（即 RFJ 接點(diǎn)信號(hào)）后，對(duì)于因過(guò)電壓引起的導(dǎo) 通，電腦系統(tǒng)指令其過(guò)電壓消失后自動(dòng)關(guān)斷。對(duì)因電壓設(shè)定值太低造成的 K

27、Q 誤導(dǎo)通，或?qū)?通后關(guān)不斷，電腦指令控制報(bào)警繼電器 BXJ 閉合，通過(guò)其接點(diǎn)接通報(bào)警回路，并控制面板上 “KQ 誤導(dǎo)通”信號(hào)指示燈亮，發(fā)出聲光信號(hào)提請(qǐng)操作人員檢查處理。 （8） 失控檢測(cè)：經(jīng)采用 LZK1 型同步電動(dòng)機(jī)綜合控制器改造后的勵(lì)磁屏，正常運(yùn)行 中三相可控硅具有自動(dòng)平衡系統(tǒng)，不須任何調(diào)試，三相可控硅導(dǎo)通角一致。 由于外部因素，如觸發(fā)脈沖回路斷線或接觸不良，造成脈沖丟失，控制回路同步電源缺 相或消失，主回路元件損壞（如熔斷器熔斷）造成主回路三相不平衡、缺相運(yùn)行，但未造成 電機(jī)失步（若失步，則由失步再整步回路或后備保護(hù)環(huán)節(jié)處理），裝置能及時(shí)檢測(cè)到，若 10 秒鐘后故障仍未消除，裝置就控制

28、報(bào)警繼電器 BXJ 閉合，通過(guò)其接點(diǎn)，接通報(bào)警回路，并控 制面板上的“失控”信號(hào)指示燈亮，發(fā)出聲光信號(hào)。 失控或缺相檢測(cè)，基本原理是利用電機(jī)進(jìn)入同步后的正常運(yùn)行情況下，對(duì)直流勵(lì)磁電壓 波形特征進(jìn)行分析，圖 10 是幾種典型的勵(lì)磁電壓波形，圖 10（a）、（b）為正常運(yùn)行，圖 10（c）為缺相運(yùn)行，圖 10（d）為失控運(yùn)行。 8 Uf Uf t ( a 正常 Uf t ( b 正常 Uf t ( c 缺相 t 圖 10 勵(lì)磁電壓波形 ( d 失控 （9） 信號(hào)系統(tǒng)說(shuō)明：裝置具有完善直觀的信號(hào)系統(tǒng)。 （a） 電腦系統(tǒng)有自動(dòng)診斷系統(tǒng)，能自動(dòng)判斷電腦系統(tǒng)的好壞，控制器通電后，運(yùn)行指示 燈將每秒閃一次，表示電腦系統(tǒng)運(yùn)行正常 （b） A、B、C 三相觸發(fā)脈沖在面板上有指示燈指示。 （c） 當(dāng)控制器檢測(cè)到電機(jī)出現(xiàn)失步、勵(lì)磁裝置出現(xiàn) KQ 可控硅誤導(dǎo)通、失控或由控制