劉宏菊（中國石油天然氣股份有限公司遼陽石化分公司，遼寧遼陽111003）

關(guān)于無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁系統(tǒng)改造

劉宏菊（中國石油天然氣股份有限公司遼陽石化分公司，遼寧遼陽111003）

針對無刷勵(lì)磁同步機(jī)組旋轉(zhuǎn)整流環(huán)控制系統(tǒng)存在的隱患，從工作原理進(jìn)行了分析，制訂了技術(shù)改造方案，并實(shí)施。

同步電動(dòng)機(jī)；無刷勵(lì)磁；旋轉(zhuǎn)整流器

由于無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)有可調(diào)功率因數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)恒定、輸出轉(zhuǎn)矩對電網(wǎng)電壓波動(dòng)不敏感等良好的運(yùn)行性能，在有防爆、防塵、防腐蝕等要求的石油、化工等特殊場合得到了廣泛的應(yīng)用。

自2007年將無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)行以來，電機(jī)及控制系統(tǒng)故障率低，運(yùn)行安全穩(wěn)定，并能解決內(nèi)部電網(wǎng)無功平衡，為企業(yè)創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟(jì)效益。

1　無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的構(gòu)成

圖1為無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成，其中旋轉(zhuǎn)整流器是和交流勵(lì)磁機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的裝置，它的主要用處是將交流勵(lì)磁機(jī)電樞輸出的三相交流勵(lì)磁電流，通過整流器上的二極管轉(zhuǎn)換成直流電流，供給轉(zhuǎn)子繞組作為提供勵(lì)磁電流的電源。圖2是旋轉(zhuǎn)整流器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)主電機(jī)定子繞組通電后，電機(jī)開始加速運(yùn)行，同時(shí)旋轉(zhuǎn)整流器滅磁可控硅T4將滅磁電阻連接至無刷同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組上，提供了較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也使勵(lì)磁繞組的端電壓降低，使整流可控硅T1，T2，T3不再導(dǎo)通；當(dāng)電機(jī)達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速并且準(zhǔn)角條件滿足時(shí)，控制器觸發(fā)可控硅T1，T2，T3，將勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的電樞電壓整流后加在同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組上，為同步電機(jī)提供持續(xù)的勵(lì)磁電流，同時(shí)使滅磁可控硅T4關(guān)斷。實(shí)際使用中，控制功率大大減小，精簡了控制步驟，保護(hù)線路，同時(shí)減小了占地空間。沒有整流器、沒有滑環(huán)和碳刷，就沒有了碳粉和銅粉，不會污染電機(jī)線圈，相當(dāng)于零維護(hù)量，大大延長了使用壽命。

圖1　

圖2　

2　存在的問題

在裝置建設(shè)階段，由于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)水平，材料供應(yīng)，及加工制造工藝等方面的制約，壓縮機(jī)組在當(dāng)今技術(shù)快速發(fā)展及加工工藝提升相比當(dāng)今產(chǎn)品，存在著功耗高，技術(shù)落后，設(shè)備老化等問題。故障率越來越高，維修及備品備件成本不斷提高，資金和人力投入巨大，很可能突發(fā)停車事故，使生產(chǎn)不能夠平穩(wěn)運(yùn)行，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。

3　問題原因的分析

原來勵(lì)磁裝置所用的旋轉(zhuǎn)整流環(huán)采用的是三相全控橋整流，但是在這種控制方式存在著一定的問題，首先全控橋當(dāng)觸發(fā)脈沖消失時(shí)，整流橋?qū)⑻庮嵏补r而被迫停機(jī)。目前市場為了解決全控橋因控制插件故障停機(jī)的問題，采用的是全控橋雙微機(jī)熱備勵(lì)磁裝置，可以使同步信號消失，同時(shí)電路的復(fù)雜性也使故障機(jī)會加大和維護(hù)的困難，而且這個(gè)雙套系統(tǒng)也不能解決所有的故障。雙機(jī)熱備是指兩個(gè)系統(tǒng)始終都在工作狀態(tài)，如果說要是同時(shí)出現(xiàn)故障，這個(gè)系統(tǒng)也是不能排除的，也不能使系統(tǒng)成功的切換。

在全控橋運(yùn)行時(shí)，α角會受到限制，是因?yàn)楫?dāng)α＞60°時(shí)，負(fù)相勵(lì)磁電壓給滅磁電阻帶電，非正常工況下會使滅磁電阻燒毀。這樣事故在以往的運(yùn)行中屢屢出現(xiàn)，而半控橋就不會有這樣的限制條件。

4　問題的解決

針對上述問題，在充分論證的基礎(chǔ)上，選用WLK～03SC型微機(jī)勵(lì)磁控制裝置的無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)，對原有的勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行了全面的改造。微機(jī)勵(lì)磁裝置為中國核工業(yè)電機(jī)運(yùn)行技術(shù)開發(fā)公司設(shè)計(jì)研制的高可靠、高性能無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。

5　采用無刷勵(lì)磁系統(tǒng)與靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析與結(jié)論

由于無刷勵(lì)磁對旋轉(zhuǎn)二極管的要求很高，目前能夠提供用于大型電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)二極管廠家世界上屈指可數(shù)，所以無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的成本遠(yuǎn)高于靜止勵(lì)磁，現(xiàn)在針對無刷勵(lì)磁機(jī)與靜止勵(lì)磁機(jī)的成本做一下對比，如表1

表1　

通過長期運(yùn)行，證明這種裝置具有調(diào)節(jié)特性好、易于調(diào)整、維護(hù)簡單、操作簡單等一系列優(yōu)點(diǎn)，大大提高了運(yùn)行可靠性，投運(yùn)幾年來性能穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)任何故障，達(dá)到令人滿意的運(yùn)行效果。看來，微機(jī)勵(lì)磁方式是今后勵(lì)磁的發(fā)展趨勢。

［1］李幼倩.現(xiàn)代新型無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.

劉宏菊（1983-），女遼寧遼陽人助理工程師本科主要從事電氣維修管理