同步电动机励磁系统维护及故障处理

郑廷佳

摘 要：同步电动机在结构形式上被划分为两大类，一类是旋转电枢式，另一类是旋转磁极式，该类型可以按照旋转速度再分为高速型的凸极式、低速型的隐极式）。本次研究以第二类为准，说明西門子无刷励磁凸极式类型的基本原理，然后，以此为主要研究对象对其系统的维护措施、易发生的故障及故障处理方法等做出具体讨论。

关键词：同步电动机；励磁系统；维护；故障处理

同步电动机也称定转子双边励磁交流电动机，主要以完成电能向机械能的转换为基本任务，在比较优势方面高于异步电动机。从特征方面分析，它有超强的抗过载能力，具备恒定的转速，可以根据需要而调整功率因数，在转矩方面较少受到电源电压之影响。由于同步电动机采用了无刷励磁技术，因此能够将滑环、碳刷、火花等问题加以克服。在石油业、化工业、聚烯烃造粒机组、空分厂压缩机组等类似场所及大型机组中就得到了较好运用。

一、励磁系统的基本原理

同步电动机中的励磁系统构成有两大部分，一部分是励磁控制盘，其功能在于针对同步电动机的运行进行状态检测，并对旋转励磁机辅助电流实施有效控制，以此达到对于转子电流与电磁力矩的有效控制。另一部分是旋转励磁部分，其功能在于实现转子控制，包括励磁电流、限流电阻投退方面的有效控制等。

励磁系统相对复杂，但可以根据其恒定系统做出基本原理的简要描述。具体而言励磁系统中有电源变压器实现触发脉冲、逆变环节、电压负反馈、移向给定，投励环节，由此而达到投全压环节，再以定子、冲击负载达到灭磁环节，然后将其与整流变压器方面的可控硅整流进行全面关联，实现整个系统的联动。比如，在启动时，电机的正常起动即依靠灭磁环节实现（具体是通过转子感应交变电流两半波通过放电电阻加以完成）；再如，投励环节能够有效的以其投励脉冲对S=0.05时速电机加以脉冲，令其整流电路可控硅获得脉冲，冲破阻断，进而完成脉冲环节作用最终实现同步电机向同步运行状态的拖入等。

二、维护措施

在该系统中，维护措施通常采取“按部就班”的原则对励磁柜、旋转励磁部分实施维护。

1、励磁柜维护

在励磁柜维护部分，维护主要采用检查方法，具体柜面检查其是否处于正常状态，包括指标仪表、信号灯、工作状况。第二步检查紧固情况、过热情况，具体包括接线端子、接地，以及所谓的“三大变压器”，即整流变压器、稳压电源变压器、同步变压器，以及电抗器等。第三步检查存在的破损情况，包括对各类开关，如电源、组合开关及其操中的灵活程度等。第四部主要检查插件、电路板等存在的污染情况、线路正常状况等。归纳起来讲，即要求在励磁柜维护中对所有部件进行检查，并针对不同的部件可能出现的过热情况、回路情况、灰尘状况、紧固状况等进行全面的检查，以此确保励磁始终处于正常运行状况。

2、旋转励磁部分维护

在旋转励磁维护部分，除了按照励磁柜维护的检查方法进行各构成部件及工况的检查之外，主要集中于对二极管、晶闸管、触发器的测试方面。以二极管为例，在测试中可以采用万能表实施测试，具体是抓住其“正向导通反向不导通”对其进行测试判定。以晶闸管为例，一般也采用万能表实施测试，其测试标准即是通过阳极、阴极，即从A-K区间的正反电阻做出判定。以触发器为例，则主要是通过直流能断测试仪完成测试，具体根据端子间电阻的测量做出判定。由于三种器件的测试属于常规测试，所以不予赘述。

三、故障处理

经验表明故障往往出现在励磁系统停止、电流异常、辅助励磁输出电流波动、旋转励磁装置内部过热等。

1、励磁系统故障

同步电动机励磁系统中采用PLC控制，因此其本身就有针对同步机正常停止或故障跳闸方面的问题预警及自动处理，如逆变状态就是为了达到对异常情况下的能量释放等。这种停止的表现包括辅助励磁输出电流或正常输出为零、励磁机与转子线圈故障、二极管或晶闸管或触发器故障、Snubber circuit缓冲电路故障。处理方法以检查、测试为主，对可修复的实施修复，无法修复则进行器件更换，如二极管、晶闸管、触发器故障往往表现为被击穿现象，因此需要采用更换方法；若是电路故障则需要对线路进行测试，将损坏的加以修整，对于中断的重新接通过等。

2、励磁电流故障

励磁电流故障表现为电流异常，如励磁输出电流太小或太大均属异常范围。比如，电流太大时就会导致励磁电流增加；其故障原因多由该部分的二极管、晶闸管性能不良或功能异常所致，所以通常的处理方法即是在测试后对于元件进行更换处理。再如，在电流太小时，就会造成同步机失步停机。通常导致电流太小的原因包括电源、参数、多功能表、旋转励磁部分晶体闸管等异常所致，处理方法即是检测后对发生异常的部件进行更换处理。

3、其它故障

其它故障包括辅助励磁输出电流波动、旋转励磁装置内部过热等。前者主要是系统供电电压低、线路受磁场干扰、励磁线圈短路、电流波动等，所以处理时需要从供电调整、接地处理、线圈短路情况改善、示波器观察及脉冲插件更换等为准。在后者则多为灭磁回路误导情况下限流阻接入所致，处理方法以触发器更换为准。

结束语：

综上所述，在现代石油化工等易燃易爆的工业领域对于同步电动机的使用日益增多，一些大型机组的生产制造中也将其作为重要的组成部分。由此同步电动机越来越受到市场的青睐。然而由于该电动机存在不同类型、应用着不同的系统，所以在实践生产中对其进行应用往往需要明确使用的对象，并采取对应的方法对其进行管理维护，确保其能够正常运行并为安全生产提供重要保障。因此建议在当前增强对其相关系统的维护、故障处理等方面的研究。

参考文献：

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