關于無刷勵磁同步電動機旋轉勵磁系統(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）

關于無刷勵磁同步電動機旋轉勵磁系統(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）

針對無刷勵磁同步機組旋轉整流環(huán)控制系統(tǒng)存在的隱患，從工作原理進行了分析，制訂了技術改造方案，并實施。

同步電動機；無刷勵磁；旋轉整流器

由于無刷勵磁同步電動機有可調(diào)功率因數(shù)、轉數(shù)恒定、輸出轉矩對電網(wǎng)電壓波動不敏感等良好的運行性能，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用。

自2007年將無刷勵磁同步電動機投入運行以來，電機及控制系統(tǒng)故障率低，運行安全穩(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)濟效益。

1　無刷勵磁系統(tǒng)的構成

圖1為無刷勵磁同步電動機的構成，其中旋轉整流器是和交流勵磁機同軸旋轉的裝置，它的主要用處是將交流勵磁機電樞輸出的三相交流勵磁電流，通過整流器上的二極管轉換成直流電流，供給轉子繞組作為提供勵磁電流的電源。圖2是旋轉整流器的內(nèi)部結構圖。當主電機定子繞組通電后，電機開始加速運行，同時旋轉整流器滅磁可控硅T4將滅磁電阻連接至無刷同步電動機的轉子勵磁繞組上，提供了較大的起動轉矩，同時也使勵磁繞組的端電壓降低，使整流可控硅T1，T2，T3不再導通；當電機達到亞同步轉速并且準角條件滿足時，控制器觸發(fā)可控硅T1，T2，T3，將勵磁發(fā)電機的電樞電壓整流后加在同步電動機的勵磁繞組上，為同步電機提供持續(xù)的勵磁電流，同時使滅磁可控硅T4關斷。實際使用中，控制功率大大減小，精簡了控制步驟，保護線路，同時減小了占地空間。沒有整流器、沒有滑環(huán)和碳刷，就沒有了碳粉和銅粉，不會污染電機線圈，相當于零維護量，大大延長了使用壽命。

圖1　

圖2　

2　存在的問題

在裝置建設階段，由于當時的設計水平，材料供應，及加工制造工藝等方面的制約，壓縮機組在當今技術快速發(fā)展及加工工藝提升相比當今產(chǎn)品，存在著功耗高，技術落后，設備老化等問題。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)運行，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。

3　問題原因的分析

原來勵磁裝置所用的旋轉整流環(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，首先全控橋當觸發(fā)脈沖消失時，整流橋?qū)⑻庮嵏补r而被迫停機。目前市場為了解決全控橋因控制插件故障停機的問題，采用的是全控橋雙微機熱備勵磁裝置，可以使同步信號消失，同時電路的復雜性也使故障機會加大和維護的困難，而且這個雙套系統(tǒng)也不能解決所有的故障。雙機熱備是指兩個系統(tǒng)始終都在工作狀態(tài)，如果說要是同時出現(xiàn)故障，這個系統(tǒng)也是不能排除的，也不能使系統(tǒng)成功的切換。

在全控橋運行時，α角會受到限制，是因為當α＞60°時，負相勵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，在充分論證的基礎上，選用WLK～03SC型微機勵磁控制裝置的無刷勵磁同步電動機，對原有的勵磁系統(tǒng)進行了全面的改造。微機勵磁裝置為中國核工業(yè)電機運行技術開發(fā)公司設計研制的高可靠、高性能無刷勵磁系統(tǒng)。

5　采用無刷勵磁系統(tǒng)與靜止勵磁系統(tǒng)的經(jīng)濟分析與結論

由于無刷勵磁對旋轉二極管的要求很高，目前能夠提供用于大型電動機的旋轉二極管廠家世界上屈指可數(shù)，所以無刷勵磁系統(tǒng)的成本遠高于靜止勵磁，現(xiàn)在針對無刷勵磁機與靜止勵磁機的成本做一下對比，如表1

表1　

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

［1］李幼倩.現(xiàn)代新型無刷勵磁同步電動機的設計及應用［M］.北京：機械工業(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