同步電動機(jī)勵磁系統(tǒng)維護(hù)及故障處理

鄭廷佳

摘 要：同步電動機(jī)在結(jié)構(gòu)形式上被劃分為兩大類，一類是旋轉(zhuǎn)電樞式，另一類是旋轉(zhuǎn)磁極式，該類型可以按照旋轉(zhuǎn)速度再分為高速型的凸極式、低速型的隱極式）。本次研究以第二類為準(zhǔn)，說明西門子無刷勵磁凸極式類型的基本原理，然后，以此為主要研究對象對其系統(tǒng)的維護(hù)措施、易發(fā)生的故障及故障處理方法等做出具體討論。

關(guān)鍵詞：同步電動機(jī)；勵磁系統(tǒng)；維護(hù)；故障處理

同步電動機(jī)也稱定轉(zhuǎn)子雙邊勵磁交流電動機(jī)，主要以完成電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換為基本任務(wù)，在比較優(yōu)勢方面高于異步電動機(jī)。從特征方面分析，它有超強(qiáng)的抗過載能力，具備恒定的轉(zhuǎn)速，可以根據(jù)需要而調(diào)整功率因數(shù)，在轉(zhuǎn)矩方面較少受到電源電壓之影響。由于同步電動機(jī)采用了無刷勵磁技術(shù)，因此能夠?qū)⒒h(huán)、碳刷、火花等問題加以克服。在石油業(yè)、化工業(yè)、聚烯烴造粒機(jī)組、空分廠壓縮機(jī)組等類似場所及大型機(jī)組中就得到了較好運(yùn)用。

一、勵磁系統(tǒng)的基本原理

同步電動機(jī)中的勵磁系統(tǒng)構(gòu)成有兩大部分，一部分是勵磁控制盤，其功能在于針對同步電動機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行狀態(tài)檢測，并對旋轉(zhuǎn)勵磁機(jī)輔助電流實(shí)施有效控制，以此達(dá)到對于轉(zhuǎn)子電流與電磁力矩的有效控制。另一部分是旋轉(zhuǎn)勵磁部分，其功能在于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子控制，包括勵磁電流、限流電阻投退方面的有效控制等。

勵磁系統(tǒng)相對復(fù)雜，但可以根據(jù)其恒定系統(tǒng)做出基本原理的簡要描述。具體而言勵磁系統(tǒng)中有電源變壓器實(shí)現(xiàn)觸發(fā)脈沖、逆變環(huán)節(jié)、電壓負(fù)反饋、移向給定，投勵環(huán)節(jié)，由此而達(dá)到投全壓環(huán)節(jié)，再以定子、沖擊負(fù)載達(dá)到滅磁環(huán)節(jié)，然后將其與整流變壓器方面的可控硅整流進(jìn)行全面關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的聯(lián)動。比如，在啟動時，電機(jī)的正常起動即依靠滅磁環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)（具體是通過轉(zhuǎn)子感應(yīng)交變電流兩半波通過放電電阻加以完成）；再如，投勵環(huán)節(jié)能夠有效的以其投勵脈沖對S=0.05時速電機(jī)加以脈沖，令其整流電路可控硅獲得脈沖，沖破阻斷，進(jìn)而完成脈沖環(huán)節(jié)作用最終實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)向同步運(yùn)行狀態(tài)的拖入等。

二、維護(hù)措施

在該系統(tǒng)中，維護(hù)措施通常采取“按部就班”的原則對勵磁柜、旋轉(zhuǎn)勵磁部分實(shí)施維護(hù)。

1、勵磁柜維護(hù)

在勵磁柜維護(hù)部分，維護(hù)主要采用檢查方法，具體柜面檢查其是否處于正常狀態(tài)，包括指標(biāo)儀表、信號燈、工作狀況。第二步檢查緊固情況、過熱情況，具體包括接線端子、接地，以及所謂的“三大變壓器”，即整流變壓器、穩(wěn)壓電源變壓器、同步變壓器，以及電抗器等。第三步檢查存在的破損情況，包括對各類開關(guān)，如電源、組合開關(guān)及其操中的靈活程度等。第四部主要檢查插件、電路板等存在的污染情況、線路正常狀況等。歸納起來講，即要求在勵磁柜維護(hù)中對所有部件進(jìn)行檢查，并針對不同的部件可能出現(xiàn)的過熱情況、回路情況、灰塵狀況、緊固狀況等進(jìn)行全面的檢查，以此確保勵磁始終處于正常運(yùn)行狀況。

2、旋轉(zhuǎn)勵磁部分維護(hù)

在旋轉(zhuǎn)勵磁維護(hù)部分，除了按照勵磁柜維護(hù)的檢查方法進(jìn)行各構(gòu)成部件及工況的檢查之外，主要集中于對二極管、晶閘管、觸發(fā)器的測試方面。以二極管為例，在測試中可以采用萬能表實(shí)施測試，具體是抓住其“正向?qū)ǚ聪虿粚?dǎo)通”對其進(jìn)行測試判定。以晶閘管為例，一般也采用萬能表實(shí)施測試，其測試標(biāo)準(zhǔn)即是通過陽極、陰極，即從A-K區(qū)間的正反電阻做出判定。以觸發(fā)器為例，則主要是通過直流能斷測試儀完成測試，具體根據(jù)端子間電阻的測量做出判定。由于三種器件的測試屬于常規(guī)測試，所以不予贅述。

三、故障處理

經(jīng)驗(yàn)表明故障往往出現(xiàn)在勵磁系統(tǒng)停止、電流異常、輔助勵磁輸出電流波動、旋轉(zhuǎn)勵磁裝置內(nèi)部過熱等。

1、勵磁系統(tǒng)故障

同步電動機(jī)勵磁系統(tǒng)中采用PLC控制，因此其本身就有針對同步機(jī)正常停止或故障跳閘方面的問題預(yù)警及自動處理，如逆變狀態(tài)就是為了達(dá)到對異常情況下的能量釋放等。這種停止的表現(xiàn)包括輔助勵磁輸出電流或正常輸出為零、勵磁機(jī)與轉(zhuǎn)子線圈故障、二極管或晶閘管或觸發(fā)器故障、Snubber circuit緩沖電路故障。處理方法以檢查、測試為主，對可修復(fù)的實(shí)施修復(fù)，無法修復(fù)則進(jìn)行器件更換，如二極管、晶閘管、觸發(fā)器故障往往表現(xiàn)為被擊穿現(xiàn)象，因此需要采用更換方法；若是電路故障則需要對線路進(jìn)行測試，將損壞的加以修整，對于中斷的重新接通過等。

2、勵磁電流故障

勵磁電流故障表現(xiàn)為電流異常，如勵磁輸出電流太小或太大均屬異常范圍。比如，電流太大時就會導(dǎo)致勵磁電流增加；其故障原因多由該部分的二極管、晶閘管性能不良或功能異常所致，所以通常的處理方法即是在測試后對于元件進(jìn)行更換處理。再如，在電流太小時，就會造成同步機(jī)失步停機(jī)。通常導(dǎo)致電流太小的原因包括電源、參數(shù)、多功能表、旋轉(zhuǎn)勵磁部分晶體閘管等異常所致，處理方法即是檢測后對發(fā)生異常的部件進(jìn)行更換處理。

3、其它故障

其它故障包括輔助勵磁輸出電流波動、旋轉(zhuǎn)勵磁裝置內(nèi)部過熱等。前者主要是系統(tǒng)供電電壓低、線路受磁場干擾、勵磁線圈短路、電流波動等，所以處理時需要從供電調(diào)整、接地處理、線圈短路情況改善、示波器觀察及脈沖插件更換等為準(zhǔn)。在后者則多為滅磁回路誤導(dǎo)情況下限流阻接入所致，處理方法以觸發(fā)器更換為準(zhǔn)。

結(jié)束語：

綜上所述，在現(xiàn)代石油化工等易燃易爆的工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谕诫妱訖C(jī)的使用日益增多，一些大型機(jī)組的生產(chǎn)制造中也將其作為重要的組成部分。由此同步電動機(jī)越來越受到市場的青睞。然而由于該電動機(jī)存在不同類型、應(yīng)用著不同的系統(tǒng)，所以在實(shí)踐生產(chǎn)中對其進(jìn)行應(yīng)用往往需要明確使用的對象，并采取對應(yīng)的方法對其進(jìn)行管理維護(hù)，確保其能夠正常運(yùn)行并為安全生產(chǎn)提供重要保障。因此建議在當(dāng)前增強(qiáng)對其相關(guān)系統(tǒng)的維護(hù)、故障處理等方面的研究。

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