趙黨輝

摘 要：陜甘寧鹽環(huán)定揚(yáng)黃工程是高揚(yáng)程揚(yáng)水工程，建設(shè)有泵站12座，110 kV變電所6座，35KV變電所4座，安裝機(jī)組101臺(tái)套，總裝機(jī)容量6.597萬(wàn)kW，其中，二、三、四 泵站各配有4臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)用于調(diào)節(jié)泵站功率因數(shù)，其他泵站配備電容補(bǔ)償柜進(jìn)行調(diào)節(jié)泵站功率因數(shù)。

關(guān)鍵詞：同步電動(dòng)機(jī) 勵(lì)磁裝置 可控硅

中圖分類號(hào)：TM307 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（b）0079-01

1 同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理

當(dāng)定子繞組接通三相交流電時(shí)，定子繞組內(nèi)的電流就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線被鼠籠繞組切割，在鼠籠繞組中又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與定子繞組產(chǎn)生的電流相互作用進(jìn)而使電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)之后，其速度從零慢慢增高到接近于定子繞組內(nèi)的電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，此時(shí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)線圈由直流電來激發(fā)，使轉(zhuǎn)子上面形成磁極，這些磁極為了跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這樣促使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的速率增加，直至與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)。

2 同步電動(dòng)機(jī)失步的危害

同步電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁裝置的故障有很多種，但可大致分為勵(lì)磁欠勵(lì)失步、過勵(lì)失步兩種。欠勵(lì)失步的危害：同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組嚴(yán)重欠勵(lì)磁或失去直流勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)會(huì)跟不上旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使同步電動(dòng)機(jī)喪失靜態(tài)穩(wěn)定，脫離同步，造成電動(dòng)機(jī)冒煙，造成勵(lì)磁裝置的損傷損壞；過勵(lì)失步的危害：是由于勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)不當(dāng)或故障等原因造成勵(lì)磁電流增加，電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)失步時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)雖有直流勵(lì)磁，但勵(lì)磁電流及定子繞組電流都很大并且會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈振，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)會(huì)超前旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)很多，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生電磁共振和機(jī)械共振。過勵(lì)失步多數(shù)會(huì)引起電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生疲勞效應(yīng)，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生暗傷，并逐步積累和發(fā)展，進(jìn)而造成電動(dòng)機(jī)損傷，定子繞組綁線的崩斷，導(dǎo)線變酥，振傷線圈表面絕緣層，使其逐步由過熱至烤焦、燒壞，甚至發(fā)生短路；轉(zhuǎn)子環(huán)連接部分開焊變形；轉(zhuǎn)子磁極的燕尾楔處松動(dòng)。

3 同步電動(dòng)機(jī)一般故障分析

（1）電動(dòng)機(jī)開機(jī)時(shí)勵(lì)磁電壓、電流無(wú)輸出。

分析：勵(lì)磁電壓電流無(wú)輸出，并且無(wú)指示，應(yīng)該是可控硅無(wú)觸發(fā)脈沖信號(hào)，而六組脈沖電路同時(shí)無(wú)觸發(fā)脈沖信號(hào)的情況，很可能是移相插件，全壓插件，同步電源變壓器損壞，或接觸不良造成，移相給定電壓或全壓信號(hào)，沒有加到六組脈沖電路的控制極回路上，從而六組脈沖電路沒有脈沖輸出導(dǎo)致可控硅不導(dǎo)通，無(wú)輸出電壓電流信號(hào)。

（2）磁電壓高而勵(lì)磁電流偏低。

分析：個(gè)別可控硅損壞或個(gè)別觸發(fā)脈沖消失的緣故。個(gè)別觸發(fā)脈沖消失可能是脈沖插件接觸不良。開路或是觸發(fā)脈沖失靈，同樣會(huì)導(dǎo)致輸出勵(lì)磁電流偏低的現(xiàn)象。

（3）運(yùn)行過程中勵(lì)磁電流電壓輸出不穩(wěn)定。

分析：引起勵(lì)磁電流電壓輸出不穩(wěn)定的原因多種多樣，大致分為i 脈沖插件接觸不良，使個(gè)別觸發(fā)脈沖時(shí)有時(shí)無(wú)。ii 脈沖電路的電位器不牢固，使三極管工作不穩(wěn)定，負(fù)反饋出現(xiàn)變化，使放大器工作點(diǎn)不穩(wěn)定，進(jìn)而影響可控硅主回路輸出的穩(wěn)定性。iii 移相電路的電位器不牢固或接觸不良，使移相控制電壓間歇性消失，使勵(lì)磁電流電壓輸出產(chǎn)生大幅度波動(dòng)。

4 LZK-3G同步電機(jī)勵(lì)磁裝置的應(yīng)用

陜甘寧鹽環(huán)定三、四泵站于2010年對(duì)原有同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁裝置進(jìn)行了更換，全部更換為先進(jìn)的數(shù)字化及微電腦控制技術(shù)，操作簡(jiǎn)便，功能完善，性能穩(wěn)定可靠的同步勵(lì)磁裝置。

LZK-3G同步電機(jī)勵(lì)磁裝置可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輕載或重載、全壓或降壓起動(dòng)，并且能滿足失步再整步的要求，投勵(lì)時(shí)采用“準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)整步”的設(shè)計(jì)原則。在滿足整步的同時(shí)（即所謂的“亞同步”），電腦會(huì)自動(dòng)選擇最佳的投勵(lì)角投勵(lì)。

電動(dòng)機(jī)整步時(shí)轉(zhuǎn)子回路電壓、電流暫態(tài)波形。對(duì)電動(dòng)機(jī)滑差大小的檢測(cè)，可以根據(jù)在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)測(cè)取得轉(zhuǎn)子電壓波形，采樣后，通過變換和整形，轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲?，通過光耦隔離，輸入電腦系統(tǒng)。針對(duì)某些轉(zhuǎn)速較低，凸極轉(zhuǎn)矩較強(qiáng)的電動(dòng)機(jī)，在空載起動(dòng)時(shí)，經(jīng)常在尚未投勵(lì)的情況下，自動(dòng)進(jìn)入同步。此時(shí)，將利用凸極性投勵(lì)回路，在電動(dòng)機(jī)到達(dá)同步后的設(shè)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)投勵(lì)。投勵(lì)時(shí)，先按強(qiáng)勵(lì)設(shè)定值投勵(lì)運(yùn)行，之后自動(dòng)恢復(fù)到正常勵(lì)磁設(shè)定值運(yùn)行。

LZK-3G同步電機(jī)勵(lì)磁裝置的失步保護(hù)，他的基本原理是利用同步電動(dòng)機(jī)失步時(shí)，會(huì)在其轉(zhuǎn)子回路上產(chǎn)生不衰減的交變電流分量，利用串接在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路中的分流器對(duì)轉(zhuǎn)子回路交變電流信號(hào)進(jìn)行采樣，同時(shí)根據(jù)采樣信號(hào)的波形特征通過微電腦進(jìn)行計(jì)數(shù)及脈寬分析，快速和準(zhǔn)確的判斷電動(dòng)機(jī)是否失步。對(duì)于各種失步，無(wú)論其滑差大小，該裝置均能準(zhǔn)確動(dòng)作。依據(jù)具體情況動(dòng)作于跳閘。如果電動(dòng)機(jī)未失步，則無(wú)論其振蕩多大，該裝置都不會(huì)誤動(dòng)作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)投勵(lì)后進(jìn)入正常運(yùn)行時(shí)，判斷電動(dòng)機(jī)是否失步的檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)投入。

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路電流的若干特征波形

LZK-3G同步電機(jī)勵(lì)磁裝置失步后帶載再整步過程。正常運(yùn)行中的同步電機(jī)，經(jīng)過裝置的檢測(cè)，判斷，確認(rèn)是否失步，若失步，則立即動(dòng)作滅磁、異步驅(qū)動(dòng)、帶載再整步。LZK-3G型綜合控制器中的滅磁環(huán)節(jié)，當(dāng)主電路采用半控橋式整流電路時(shí)，是采用阻容快速滅磁或斷勵(lì)續(xù)流滅磁（或二者兼有）；當(dāng)主電路采用全控橋式整流電路時(shí)，是采用逆變滅磁或阻容快速滅磁（或二者兼有）。當(dāng)電機(jī)失步時(shí)，動(dòng)作于滅磁，電機(jī)進(jìn)入異步驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行再整步。如果再整步不成功，啟動(dòng)后備保護(hù)環(huán)節(jié)，動(dòng)作于跳閘。

5 結(jié)語(yǔ)

陜甘寧鹽環(huán)定三、四泵站已新更換的同步勵(lì)磁裝置，并具備自動(dòng)化的各種功能，可以和上位機(jī)進(jìn)行通訊。通過上位機(jī)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障現(xiàn)象及原因，保障設(shè)備正?？煽窟\(yùn)行.

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