同步機勵磁裝置運行狀況分析

撰文/周其林

■617063 攀鋼集團礦業公司新白馬選礦廠 四川 攀枝花

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同步機勵磁裝置運行狀況分析

撰文/周其林

■617063 攀鋼集團礦業公司新白馬選礦廠 四川 攀枝花

本文通過對同步電動機及勵磁裝置原理的闡述，并結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缺性能的結論。關鍵詞：同步電動機勵磁；整流；勵磁控制與保護

同步電動機由于具有過負荷能力強且可以向電網發送無功功率等優點，而被廣泛應用在礦山、冶金等領域，其中勵磁系統對保證同步電動機連續性生產起著至關重要的作用，因此，使用先進可靠并且穩定的勵磁控制裝置，是保證這些關鍵設備的安全而高效地運行的前提。

同步機運行原理

同步電機定子A、B、C端接入三相交流電以后，就會在電機定子鐵芯內產生一個同步轉速為（f：電網頻率，p：電機對極數）的旋轉磁場F，同步機因為勵磁電流使得轉子具有恒定方向和恒定大小的N極和S極，所以轉子會跟定子旋轉磁場同步旋轉，從而拖動負載做功。

由上得知，同步機轉子必須提供直流電源讓轉子保持一定的磁性才能和定子鐵芯內的旋轉磁場保持同步旋轉，這個直流電源就是由勵磁裝置提供。

勵磁系統原理及功能概述

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，再由正母線及負母線經過碳刷和滑環供給電機轉子提供勵磁電流。

其他保護功能：

a順極性投勵及自動切除降壓裝置功能。

電機起動時，勵磁控制器應實時監測轉子與同步轉速的滑差（等同于異步電機的轉差），當滑差小于5%左右時應投入順極性勵磁電流。如果電機需要降壓起動，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，讓電機進入全壓起動階段。

b滅磁功能。

電機起動時由于定子側6KV高壓會通過磁場耦合到轉子回路，并產生上千伏感應電壓，必須要求轉子回路有可靠吸收裝置，否則感應能量可能會擊穿此回路相關器件，此時防止網絡高電壓或其他不可預期的因素使勵磁電壓過高對轉子回路造成傷害，所以當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的起動轉矩特性。

c功率因數調節功能

同步機功率因數成V形曲線，功率因數調節遵循以下調節規律：

①增加勵磁電流，電機運行在過勵狀態將向電網輸出超前無功，提高電網功率因數。

②減小勵磁電流，電機運行在欠勵狀態將從電網吸取超前無功，電機將作為感性負載運行降低電網功率因數。

③當電機運行在功率因數為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致電機過熱損傷，勵磁控制器必須把勵磁電流控制在合適的范圍內。

磨選車間勵磁裝置使用運行狀況

我車間現使用成都凌川科技有限公司生產的TDK-3P型控制器，以下結合我車間具體使用情況進行分析。

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接口數量多， 每一個電量采集都有獨立的硬件通道，經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！，我車間曾出現過勵磁接觸器主觸頭燒壞而勵磁控制器并無報警或保護動作的現象，致使電機無法正常起動。

轉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的特征。

cTDK-3P由于進行了軟件優化，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，可以在環境光線不足時能清晰看清楚其顯示內容也使得該產品在細節上更加人性化。TDK-3P能完全兼容現有市場上控制器端子接線，可以提高備件通用性，降低運行維護成本。

d TDK-3P勵磁裝置在整個設計上采用一個柜子安裝所有原件，雖然解決了現場用地少的問題，但比較大的變壓器造成柜內原件排列擁擠，散熱不良好的問題，整個空間設計還需改進。

結論及建議

同步機勵磁裝置在同步機可靠性和安全穩定運行中起動舉足輕重的作用，一但勵磁裝置出現故障，帶故障運行，將會給整個設備安全帶來潛在的危險，本文通過對勵磁裝置原理，特性，保護功能分析及運行情況闡述，得出一些經驗，為現場解決析同步機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.北京機械工業出版社.

［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.上海科學技術出版社.