同步機(jī)勵磁裝置運行狀況分析

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

?

同步機(jī)勵磁裝置運行狀況分析

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

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

同步電動機(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，而被廣泛應(yīng)用在礦山、冶金等領(lǐng)域，其中勵磁系統(tǒng)對保證同步電動機(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)定的勵磁控制裝置，是保證這些關(guān)鍵設(shè)備的安全而高效地運行的前提。

同步機(jī)運行原理

同步電機(jī)定子A、B、C端接入三相交流電以后，就會在電機(jī)定子鐵芯內(nèi)產(chǎn)生一個同步轉(zhuǎn)速為（f：電網(wǎng)頻率，p：電機(jī)對極數(shù)）的旋轉(zhuǎn)磁場F，同步機(jī)因為勵磁電流使得轉(zhuǎn)子具有恒定方向和恒定大小的N極和S極，所以轉(zhuǎn)子會跟定子旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，從而拖動負(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)，這個直流電源就是由勵磁裝置提供。

勵磁系統(tǒng)原理及功能概述

勵磁主回路主要包括勵磁變壓器，6個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)子提供勵磁電流。

其他保護(hù)功能：

a順極性投勵及自動切除降壓裝置功能。

電機(jī)起動時，勵磁控制器應(yīng)實時監(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%左右時應(yīng)投入順極性勵磁電流。如果電機(jī)需要降壓起動，勵磁裝置還要在滑差小于15%左右時給出短接降壓裝置的信號，讓電機(jī)進(jìn)入全壓起動階段。

b滅磁功能。

電機(jī)起動時由于定子側(cè)6KV高壓會通過磁場耦合到轉(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)能量可能會擊穿此回路相關(guān)器件，此時防止網(wǎng)絡(luò)高電壓或其他不可預(yù)期的因素使勵磁電壓過高對轉(zhuǎn)子回路造成傷害，所以當(dāng)檢測到勵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增加勵磁電流，電機(jī)運行在過勵狀態(tài)將向電網(wǎng)輸出超前無功，提高電網(wǎng)功率因數(shù)。

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

③當(dāng)電機(jī)運行在功率因數(shù)為1時定子電流最小，無論增加或減小勵磁電流，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，勵磁控制器必須把勵磁電流控制在合適的范圍內(nèi)。

磨選車間勵磁裝置使用運行狀況

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，具有更快的運算速度，IO接口數(shù)量多， 每一個電量采集都有獨立的硬件通道，經(jīng)過雙重隔離后采樣更加實時和可靠。

b 在成套勵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)過勵磁接觸器主觸頭燒壞而勵磁控制器并無報警或保護(hù)動作的現(xiàn)象，致使電機(jī)無法正常起動。

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，通過對比分析，不管是缺相還是失控，在轉(zhuǎn)子波形的每個周期（20ms）中總會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，降低運行維護(hù)成本。

d TDK-3P勵磁裝置在整個設(shè)計上采用一個柜子安裝所有原件，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，整個空間設(shè)計還需改進(jìn)。

結(jié)論及建議

同步機(jī)勵磁裝置在同步機(jī)可靠性和安全穩(wěn)定運行中起動舉足輕重的作用，一但勵磁裝置出現(xiàn)故障，帶故障運行，將會給整個設(shè)備安全帶來潛在的危險，本文通過對勵磁裝置原理，特性，保護(hù)功能分析及運行情況闡述，得出一些經(jīng)驗，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.