撰文/周其林

■617063 攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司新白馬選礦廠 四川 攀枝花

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同步機(jī)勵(lì)磁裝置運(yùn)行狀況分析

撰文/周其林

■617063 攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司新白馬選礦廠 四川 攀枝花

本文通過對(duì)同步電動(dòng)機(jī)及勵(lì)磁裝置原理的闡述，并結(jié)合我車間具體投運(yùn)的TDK-3P勵(lì)磁裝置，分析了該裝置特點(diǎn)，得出了勵(lì)磁裝置在我車間使用的優(yōu)缺性能的結(jié)論。關(guān)鍵詞：同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁；整流；勵(lì)磁控制與保護(hù)

同步電動(dòng)機(jī)由于具有過負(fù)荷能力強(qiáng)且可以向電網(wǎng)發(fā)送無功功率等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用在礦山、冶金等領(lǐng)域，其中勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)保證同步電動(dòng)機(jī)連續(xù)性生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，因此，使用先進(jìn)可靠并且穩(wěn)定的勵(lì)磁控制裝置，是保證這些關(guān)鍵設(shè)備的安全而高效地運(yùn)行的前提。

同步機(jī)運(yùn)行原理

同步電機(jī)定子A、B、C端接入三相交流電以后，就會(huì)在電機(jī)定子鐵芯內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)同步轉(zhuǎn)速為（f：電網(wǎng)頻率，p：電機(jī)對(duì)極數(shù)）的旋轉(zhuǎn)磁場F，同步機(jī)因?yàn)閯?lì)磁電流使得轉(zhuǎn)子具有恒定方向和恒定大小的N極和S極，所以轉(zhuǎn)子會(huì)跟定子旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，從而拖動(dòng)負(fù)載做功。

由上得知，同步機(jī)轉(zhuǎn)子必須提供直流電源讓轉(zhuǎn)子保持一定的磁性才能和定子鐵芯內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場保持同步旋轉(zhuǎn)，這個(gè)直流電源就是由勵(lì)磁裝置提供。

勵(lì)磁系統(tǒng)原理及功能概述

勵(lì)磁主回路主要包括勵(lì)磁變壓器，6個(gè)可控硅或二極管組成的整流組件以及由KQ、ZQ和RF組成的滅磁回路。低壓三相380V交流電源經(jīng)過勵(lì)磁變壓器隔離并降壓，通過全波半控橋整流后變成直流電源，再由正母線及負(fù)母線經(jīng)過碳刷和滑環(huán)供給電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流。

其他保護(hù)功能：

a順極性投勵(lì)及自動(dòng)切除降壓裝置功能。

電機(jī)起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁控制器應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測轉(zhuǎn)子與同步轉(zhuǎn)速的滑差（等同于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差），當(dāng)滑差小于5%左右時(shí)應(yīng)投入順極性勵(lì)磁電流。如果電機(jī)需要降壓起動(dòng)，勵(lì)磁裝置還要在滑差小于15%左右時(shí)給出短接降壓裝置的信號(hào)，讓電機(jī)進(jìn)入全壓起動(dòng)階段。

b滅磁功能。

電機(jī)起動(dòng)時(shí)由于定子側(cè)6KV高壓會(huì)通過磁場耦合到轉(zhuǎn)子回路，并產(chǎn)生上千伏感應(yīng)電壓，必須要求轉(zhuǎn)子回路有可靠吸收裝置，否則感應(yīng)能量可能會(huì)擊穿此回路相關(guān)器件，此時(shí)防止網(wǎng)絡(luò)高電壓或其他不可預(yù)期的因素使勵(lì)磁電壓過高對(duì)轉(zhuǎn)子回路造成傷害，所以當(dāng)檢測到勵(lì)磁電壓高于一定值后必須要開通滅磁，所以合理選配滅磁電阻能顯著改變電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性。

c功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能

同步機(jī)功率因數(shù)成V形曲線，功率因數(shù)調(diào)節(jié)遵循以下調(diào)節(jié)規(guī)律：

①增加勵(lì)磁電流，電機(jī)運(yùn)行在過勵(lì)狀態(tài)將向電網(wǎng)輸出超前無功，提高電網(wǎng)功率因數(shù)。

②減小勵(lì)磁電流，電機(jī)運(yùn)行在欠勵(lì)狀態(tài)將從電網(wǎng)吸取超前無功，電機(jī)將作為感性負(fù)載運(yùn)行降低電網(wǎng)功率因數(shù)。

③當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在功率因數(shù)為1時(shí)定子電流最小，無論增加或減小勵(lì)磁電流，都將使定子電流增大。

因此，為防止定子電流太大導(dǎo)致電機(jī)過熱損傷，勵(lì)磁控制器必須把勵(lì)磁電流控制在合適的范圍內(nèi)。

磨選車間勵(lì)磁裝置使用運(yùn)行狀況

我車間現(xiàn)使用成都凌川科技有限公司生產(chǎn)的TDK-3P型控制器，以下結(jié)合我車間具體使用情況進(jìn)行分析。

a TDK-3P以32位微處理器為控制核心，具備256KE2ROM，具有更快的運(yùn)算速度，IO接口數(shù)量多， 每一個(gè)電量采集都有獨(dú)立的硬件通道，經(jīng)過雙重隔離后采樣更加實(shí)時(shí)和可靠。

b 在成套勵(lì)磁柜裝置中一些控制器配合使用的是西門子LOGO！，我車間曾出現(xiàn)過勵(lì)磁接觸器主觸頭燒壞而勵(lì)磁控制器并無報(bào)警或保護(hù)動(dòng)作的現(xiàn)象，致使電機(jī)無法正常起動(dòng)。

轉(zhuǎn)子回路的波形大致分為三種，A、是正常整流波形圖，B、是缺相波形圖，C、失控波形圖，通過對(duì)比分析，不管是缺相還是失控，在轉(zhuǎn)子波形的每個(gè)周期（20ms）中總會(huì)有三分之一波形缺少正電壓，這才是缺相的最本質(zhì)的特征。

cTDK-3P由于進(jìn)行了軟件優(yōu)化，不再對(duì)三相相序提出要求，可按任意順序接線，另外TDK增加了液晶背光，可以在環(huán)境光線不足時(shí)能清晰看清楚其顯示內(nèi)容也使得該產(chǎn)品在細(xì)節(jié)上更加人性化。TDK-3P能完全兼容現(xiàn)有市場上控制器端子接線，可以提高備件通用性，降低運(yùn)行維護(hù)成本。

d TDK-3P勵(lì)磁裝置在整個(gè)設(shè)計(jì)上采用一個(gè)柜子安裝所有原件，雖然解決了現(xiàn)場用地少的問題，但比較大的變壓器造成柜內(nèi)原件排列擁擠，散熱不良好的問題，整個(gè)空間設(shè)計(jì)還需改進(jìn)。

結(jié)論及建議

同步機(jī)勵(lì)磁裝置在同步機(jī)可靠性和安全穩(wěn)定運(yùn)行中起動(dòng)舉足輕重的作用，一但勵(lì)磁裝置出現(xiàn)故障，帶故障運(yùn)行，將會(huì)給整個(gè)設(shè)備安全帶來潛在的危險(xiǎn)，本文通過對(duì)勵(lì)磁裝置原理，特性，保護(hù)功能分析及運(yùn)行情況闡述，得出一些經(jīng)驗(yàn)，為現(xiàn)場解決析同步機(jī)故障提供了借鑒和參考。

參考：

［1］成都凌川科技公司主編.TDMK-3型說明書.

［2］莫正康.主編.晶閘管技術(shù).北京機(jī)械工業(yè)出版社.

［3］姚為正，涴喜明.主編.電力電子.北京高等教育出版社.

［4］馬雯梅.主編.電工手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.