謝娓俠，岳 強(qiáng)

（臨汾熱電有限公司，山西 臨汾 041000）

1 同步電機(jī)在起動過程中需解決的問題

（1）同步電機(jī)在起動時可控硅整流橋沒有導(dǎo)通，此時，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于開路，同步電機(jī)定子投入電源時，在勵磁繞組中會產(chǎn)生過電壓，其值可能達(dá)到額定勵磁電壓的十幾倍，嚴(yán)重時會損壞轉(zhuǎn)子絕緣，燒毀電機(jī)，為此必須解決電機(jī)在啟動過程中所遇到的轉(zhuǎn)子過壓、轉(zhuǎn)子繞阻開路問題。

（2）同步電機(jī)在起動時不能過早加入勵磁電流，否則，電機(jī)在啟動過程中會產(chǎn)生“堵轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。同步電機(jī)不僅不能啟動，還會引起同步電機(jī)定子電流急劇增加，對電網(wǎng)電壓造成很大沖擊，嚴(yán)重時會燒毀電機(jī)，為此，必須解決電機(jī)在啟動過程中轉(zhuǎn)子何時投勵的問題。

（3）同步電機(jī)異步起動時，起勵電阻的大小直接影響著電機(jī)的起動。起勵電阻過大，起動時，轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流小，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的起動力矩小，拉入同步時間長，定子過流時間長，容易損壞定子。起勵電阻過小，電機(jī)起動時轉(zhuǎn)子電流過大，容易損壞轉(zhuǎn)子。經(jīng)實驗，起勵電阻一般為電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的6~8倍。

2 SAVR-2000型微機(jī)勵磁的邏輯功能

2.1 同步電機(jī)的啟動過程

見圖1，同步電機(jī)啟動時，首先給定子投入電源，在保證轉(zhuǎn)子不開路時，同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出交流電壓，此電壓在轉(zhuǎn)子內(nèi)部產(chǎn)生交流電流，其電流在定子旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，產(chǎn)生力矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。同步電機(jī)異步起動接近同步轉(zhuǎn)速后，勵磁裝置投入方向一定的勵磁電流，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩，將電機(jī)牽入同步轉(zhuǎn)速。同步電機(jī)起動至投入勵磁前的這段時間內(nèi)，三相可控硅整流橋沒有觸發(fā)脈沖，處于阻斷狀態(tài)。同步電機(jī)起動過程中，轉(zhuǎn)子勵磁繞組感應(yīng)出交流電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)子電壓為正半波，開始時，感應(yīng)交流電壓未到起勵過電壓控制板整定電壓值,可控硅SCR7和SCR8沒有導(dǎo)通，感應(yīng)電流是通過電阻Rfd1，R1，R2可變電阻W1及電阻R4，R5，可變電阻W2和放電電阻Rfd2回路，這樣外接電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子勵磁繞組的直流電阻，勵磁繞組相當(dāng)于開路起動，感應(yīng)電壓急劇上升，當(dāng)感應(yīng)電壓瞬時值上升至起動過電壓起動控制板整定值時，此時可調(diào)電阻W1和W2的電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值和逆止二極管正向壓降及可控硅的控制極和陰極間的壓降，可控硅SCR7和SCR8就觸發(fā)導(dǎo)通，短接了電阻 R1，R2，R4，R5和可變電阻 W1，W2，同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁繞組從相當(dāng)于開路變?yōu)橹唤尤敕烹婋娮鑂f1，Rf2，此時，感應(yīng)電壓峰值大大減弱，電動機(jī)起動力矩增大，直至此半波結(jié)束，當(dāng)轉(zhuǎn)子電壓負(fù)半波時，可控硅 SCR7，SCR8由于反向電壓而自動關(guān)閉，續(xù)流二極管D2導(dǎo)通，電動機(jī)轉(zhuǎn)子只接入放電電阻 Rf1，Rf2起動，這樣周而復(fù)始，電動機(jī)在起動力矩作用下，轉(zhuǎn)速慢慢增加，直至亞同步轉(zhuǎn)速，勵磁電流投入后，電動機(jī)起動過程結(jié)束。

同步電機(jī)起動完結(jié)后，可控硅 SCR7，SCR8沒有關(guān)斷而這時三相可控整流橋交流側(cè)電源出現(xiàn)B相為正，A相或C相為負(fù)時，放電電阻Rfd1和可控硅SCR7被熄滅線短接。可控硅SCR7沒有電流流過而自動關(guān)閉。等到三相可控橋交流側(cè)電源換相，即B相交流電源從正變到負(fù)，流經(jīng)可控硅SCR8和放電電阻Rfd2的電流也從正轉(zhuǎn)到負(fù)，當(dāng)電流減少到可控硅SCR8維持電流以下，可控硅SCR8自動關(guān)閉。圖1中從B相SCR7-K的連線稱為熄滅線。

圖1 同步電機(jī)的啟動過程

圖1中按鈕為起動過電壓控制板的測試按鈕，按下AN5，電阻R1，R2與R3并聯(lián)；R4，R5與R6并聯(lián)。由于R3和R6阻值較小，相對增加了可變電阻W1和W2的壓降，測試時，調(diào)節(jié)裝置在較低的整流電壓下，可控硅SCR7，SCR8導(dǎo)通，電壓表指示值為零。松開AN5，熄滅線將可控硅SCR7和SCR8關(guān)閉，電壓表回到原來的整流值。

結(jié)合以上分析，同步電機(jī)的起動過程同異步電機(jī)啟動一樣，但其轉(zhuǎn)子內(nèi)電流的變化同異步電機(jī)不一樣。也就是說，同步電機(jī)啟動時，在勵磁電流到來之前，轉(zhuǎn)子速度變化是由慢—快—慢—快的過程，轉(zhuǎn)子速度變化的快慢取決于轉(zhuǎn)子內(nèi)電流正負(fù)半波電流的大小變化，如果在異步加速過程中因機(jī)械過重或啟動回路電阻增大等原因，會引起同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)不到亞同步，投不進(jìn)勵磁，造成定子過流，則啟勵失敗。

2.2 SAVR-2000裝置勵磁控制邏輯

同步電機(jī)勵磁控制邏輯主要包括：電動機(jī)的啟動條件、投入勵磁電流的條件、停機(jī)滅磁條件、啟動失敗條件和勵磁電流失控保護(hù)條件。

（1）電動機(jī)的啟動條件是電動機(jī)定子開關(guān)閉合、6 kV開關(guān)閉合、電動機(jī)開始啟動，勵磁裝置開始進(jìn)入開機(jī)流程，同時在勵磁裝置面板上還有現(xiàn)地開機(jī)和現(xiàn)地停機(jī)操作按鈕，在勵磁裝置軟件內(nèi)，將開機(jī)令和現(xiàn)地開機(jī)信號，停機(jī)令和現(xiàn)地停機(jī)信號并聯(lián)使用。

（2）同步電機(jī)勵磁裝置投入勵磁條件有兩個：一個條件是滑差（同步電機(jī)的滑差就是同步電機(jī)啟動時，轉(zhuǎn)子的頻率與定子中旋轉(zhuǎn)磁場頻率差）小于2.5Hz，同時滿足順極性條件；另一個是定子電流小于整定值，同時定子電源投入后延時5 s。該裝置投入勵磁條件通過面板把手可以選擇。

（3）同步電壓停機(jī)滅磁邏輯為電動機(jī)定子電源分開。對于勵磁裝置而言，其遠(yuǎn)方開機(jī)令或現(xiàn)地開機(jī)令為0，其遠(yuǎn)方停機(jī)令或現(xiàn)地停機(jī)令為1，勵磁裝置投入逆變滅磁，勵磁電流衰減為0，勵磁裝置回到等待狀態(tài)，為電動機(jī)下一次啟動作準(zhǔn)備。

（4）啟動失敗保護(hù)邏輯為電動機(jī)定子電源開關(guān)閉合后，延時10 s后，勵磁裝置輸出勵磁電流仍然小于30 A，電動機(jī)仍處于異步運(yùn)行狀態(tài)，勵磁裝置輸出勵磁保護(hù)信號，作用于跳開電動機(jī)定子電源開關(guān)，電動機(jī)運(yùn)行中止。

（5）勵磁電流失控保護(hù)邏輯為當(dāng)勵磁裝置作為勵磁電流閉環(huán)調(diào)節(jié)時，勵磁電流測量值和給定值之間差值大于30 A，且其時間超過2 s，勵磁裝置即判斷勵磁電流失控，電動機(jī)處于失磁狀態(tài)或勵磁過流狀態(tài)，勵磁裝置輸出勵磁保護(hù)信號，作用于跳開電動機(jī)電源開關(guān)，電動機(jī)運(yùn)行中止。

3 常見異常及故障處理

3.1 電動機(jī)失去勵磁電流

現(xiàn)象：勵磁裝置輸出電流到零。

在正常條件下，功率橋的輸出電流維持在給定值不變。如果電流值低于額定值10%（30 A）就作為故障對待。

勵磁裝置失磁可能有兩種原因：一是由功率柜元件損壞或快熔熔斷；二是勵磁電流丟失。

處理方法：電動機(jī)停機(jī)后，檢查勵磁裝置功率橋輸出信號及勵磁電源，必要時做勵磁裝置小電流試驗。

3.2 勵磁裝置過流

現(xiàn)象：勵磁裝置輸出電流失控。

在正常條件下，功率橋的輸出電流維持在給定值不變。如果電流值長時間超過勵磁電流整定值10%（30 A），就作為故障對待。

勵磁裝置過流原因可能為：一是功率柜元件發(fā)生擊穿；二是勵磁主回路發(fā)生短路。

處理方法：電動機(jī)停機(jī)后，檢查勵磁裝置功率橋輸出信號及勵磁電源，必要時做勵磁裝置小電流試驗。

3.3 電動機(jī)無法啟動

現(xiàn)象：正常開機(jī)時，勵磁裝置沒有輸出電流。

處理方法：應(yīng)重點檢查下列項目：①6 kV開關(guān)觸點信號是否正確送給勵磁裝置？②啟動過程中，勵磁裝置是否有滑差信號輸出？③改變投勵方式，重新啟動電動機(jī)，是否成功？④功率橋交直流開關(guān)是否投入？⑤勵磁變壓器工作電源是否投入？

隨著計算機(jī)技術(shù)的成熟，防磁、抗振、容錯、高速、準(zhǔn)確、大內(nèi)存、多接口、可靠等多功能的實現(xiàn)，微機(jī)勵磁系統(tǒng)越來越顯示出它的實力。加之電子工業(yè)的發(fā)展，可控硅整流元器件的功率越來越大，解決發(fā)熱問題指日可待，微機(jī)勵磁前景廣闊。