同步電動機無刷勵磁原理及故障分析

同步電動機無刷勵磁原理及故障分析大電機作業(yè)區(qū)第1頁，共15頁。同步電動機起動原理同步電機異步起動特點同步電動機無刷勵磁故障案例分析第2頁，共15頁。一、同步電動機起動原理同步電動機只有在定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子勵磁磁場相對靜止時，才能得到平均電磁轉(zhuǎn)矩。如將靜止的同步電動機勵磁后直接投入電網(wǎng)，這時定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場間以同步轉(zhuǎn)速n1作相對運動，轉(zhuǎn)子受到交變的脈動轉(zhuǎn)矩，其平均值為零，電機不能起動。所以必須借助其他方式來起動。第3頁，共15頁。1.

輔助電機起動

通常選用和同步電動機極數(shù)相同的感應電動機（容量為主機的5%～15%）作為輔助電動機。先用輔助電動機將主機拖到接近同步轉(zhuǎn)速，然后用自整步法將其投入電網(wǎng)，再切斷輔助電動機電源。這種方法只適用于空載起動，而且所需設備多，操作復雜。第4頁，共15頁。2.

變頻起動此法實質(zhì)上是改變定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速利用同步轉(zhuǎn)矩來起動。在起動開始時，轉(zhuǎn)子加上勵磁，定子電源的頻率調(diào)得很低，然后逐步增加到額定頻率，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨著定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速而同步上升，直到額定轉(zhuǎn)速。采用此法須有變頻電源，而且勵磁機與電動機必須是非同軸的，否則在最初轉(zhuǎn)速很低時無法產(chǎn)生所需的勵磁電壓。第5頁，共15頁。3、

異步起動同步電動機多數(shù)在轉(zhuǎn)子上裝有類似于感應電動機的籠型起動繞組（即阻尼繞組）。同步電動機異步起動的原理接線如下圖所示。起動時，先把勵磁繞組接到約為勵磁繞組電阻值10倍的附加電阻，然后用感應電動機起動方法，將定子投入電網(wǎng)使之依靠異步轉(zhuǎn)矩起動。當轉(zhuǎn)速上升到接近同步轉(zhuǎn)速時，再加入勵磁電流，依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子牽入同步。第6頁，共15頁。

二、異步啟動方式原特點

1、無刷同步電動機勵磁系統(tǒng)結(jié)構無刷同步電動機勵磁系統(tǒng)結(jié)構如圖所示，其中勵磁發(fā)電機與同步電動機同軸轉(zhuǎn)動。

第7頁，共15頁。無刷勵磁結(jié)構將永磁發(fā)電機、交流勵磁機、三相橋式整流裝置及放電電阻等均安裝在同步電機的轉(zhuǎn)子同一軸上，勵磁電流可以直接供給同步電動機的勵磁繞組，不必通過電刷、滑環(huán)等部件，體積小，防爆性能可靠，運行穩(wěn)定，維護方便。2、無刷勵磁特點第8頁，共15頁。3、制氧2號空分13700同步電機勵磁原理

第9頁，共15頁。三、故障案例分析該電機起動方式為自耦變壓2級降壓異步起動，第一級為55%，加速時間42s；第二級為75%，加速時間5s。由于同步電機異步起動時，起動瞬間定子產(chǎn)生三相對稱旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)速度為同步速，轉(zhuǎn)子由于慣性作用速度為0，因此起動瞬間電機的轉(zhuǎn)差為1。根據(jù)電磁感應原理，轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電壓。其大小為：第10頁，共15頁。第11頁，共15頁。N2〉N1，在啟動瞬間，s=1。因此同步電動機異步動時，轉(zhuǎn)子勵磁繞組中感應一個很高的電壓，大小一般為定子電壓的3~5倍。所以同步電動機異步起動時必須通過放電電阻將勵磁回路短接，待電機轉(zhuǎn)速接近同步速后切斷電阻，投入勵磁。同理，在電機切斷電源停機時勵磁繞組中也會產(chǎn)生較高的電壓。由（1），（2）得：第12頁，共15頁。2#空分主電機定子額定電壓10KV，第一級起動電壓55%額定電壓，根據(jù)上述分析，電機起、停瞬間，每個電阻都要承受幾千伏電壓沖擊。為避免該電壓對付勵磁及整流裝置的沖擊，制造時在主勵磁繞組兩端并聯(lián)一組放電電阻，共六個串聯(lián)。又由于放電電阻與勵磁繞組同軸，運轉(zhuǎn)時受到離心力、振動力作用，長期運行后放電電阻絕緣損壞，電阻開路。放電電阻開路后對電機危害極大，第13頁，共15頁。謝謝！第14頁，共15頁。內(nèi)容梗概同步電動機無刷勵磁原理。運動，轉(zhuǎn)子受到交變的脈動轉(zhuǎn)矩，其平均值為零，電機不能起動。1.

輔助電機起動。通常選用和同步電動機極數(shù)相同的感應電動機（容量為主機的5%～15%）作為輔助電動機。先用輔助電動機將主機拖到接近同步轉(zhuǎn)速，然后用自整步法將其投入電網(wǎng)，再切斷輔助電動機電源。這種方法只適用于空載起動，而且所需設備多，操作復雜。2.

變頻起動。采用此法須有變頻電源，而且勵磁機與電動機必須是非同軸的，否則在最初轉(zhuǎn)速很低時無法產(chǎn)生所需的勵磁電壓。3、

異步起動。同步電動機多數(shù)在轉(zhuǎn)子上裝有類似于感應電動機的籠型起動繞組（即阻尼繞組）。該電機起動方式為自耦變壓2級降壓異步起動，第一級為55%，加速時間42s。N2〉N1，在啟動瞬間，s=1。因此同步電動機異步動時，轉(zhuǎn)子勵磁繞組中感應一個很高的電壓，大小一般為定子電壓的3~5倍。由（1），（2）得：。為避免該電壓