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同步电机功率因数
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各位朋友，我这里有个问题，我同步电机励磁柜上的功率因数表坏了 ，设备还在正常运行，我怎么来断定功率因数是超前还是滞后，柜子上还有励磁电流表和定子电流表。
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楼主，你们公司用得是哪家的励磁柜？一般励磁调节器也会显示功率因素的（只可查看、不可修改）。像我们公司的励磁装置采用双闭环调节，内环是恒电流、外环就是恒功率因素或恒无功运行方式，如果功率因素检测不出来，设备没有办法恒功率因素运行的！
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调功柜励磁柜 发表于
楼主，你们公司用得是哪家的励磁柜？一般励磁调节器也会显示功率因素的（只可查看、不可修改）。像我们公司 ...
励磁柜是上海启力的 ，他这个功率因素表采集的是两项电压，C相电流。
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应该是B、A相电压，C相电流。注意电流也是有方向的，与电压相序都不能接反，否则功率因素必然不正确！
启力的柜子只有一个非常小的液晶屏，查看相当来说非常不方便，你可以看看厂家的说明书，应该通过菜单能查找得到吧？！
现在的励磁，一般功率因素都在液晶触摸屏的首页显示出来，如图所示：
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考虑注意电流也是有方向的，与电压相序都不能接反跟关键！！！
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高压同步电动机运行特点及故障处理方法。
内容简介：由于同步电机的无功电流仅在电机和变频器间流动，不进入电网，因而无须对电机的励磁电流进行精确的控制。高压同步电动机以其功率因数高、运行转速稳定、低转速设计简单等优点在高压大功率电气驱动领域有着大量的应用，如大功率风机、水泵、油泵等。对于大功率低速负载，如磨机、往复式压缩机等，使用多极同步电动机不仅可以提高系统功率因数，更可以省去变速机构，如齿轮变速箱，降低系统故障率，简化系统维护。
　　同步电动机和感应电动机一样是一种常用的交流电动机,但同步电动机转速恒定并具有补偿功率因素,能向电网发送无功功率,可以有效的改善电网质量,在我国各行各业得到了广泛的应用。但相较于异步电动机,同步电动机的故障率更高,尤其是转子回路中的可控励磁装置在使用一段时间后电子元件老化会使性能降低,极容易发生各类故障,影响生产和设备的安全稳定。我们就九曲河枢纽管理处所使用的电动机是额定电压6000V,功率1000千瓦,150转每分钟,在实际运行中也经常发生故障。下面,本文结合多年来的使用经验,针对高压同步电动机常见故障,就其故障原因和解决措施进行简要的分析。　　高压同步电动机以其功率因数高、运行转速稳定、低转速设计简单等优点在高压大功率电气驱动领域有着大量的应用，如大功率风机、水泵、油泵等。对于大功率低速负载，如磨机、往复式压缩机等，使用多极同步电动机不仅可以提高系统功率因数，更可以省去变速机构，如齿轮变速箱，降低系统故障率，简化系统维护。 　　由于同步电机物理过程复杂、控制难度高，以往的高压同步电机调速系统必须安装速度/位置传感器，增加了故障率，系统的可靠性较低。 　　单元串联多电平型变频器由于具有成本低，网侧功率因数高，网侧电流谐波小，输出电压波形正弦、基本无畸变，可靠性高等特点，在高压大容量异步电机变频调速领域取得了非常广泛的应用。将单元串联多电平型变频器应用于同步电动机将有效地提高同步电机变频调速系统的可靠性，降低同步电机变频改造的成本，提高节能改造带来的效益，同时也为单元串联多电平型变频器打开一个广阔的新市场。国电四维技术人员经过大量的理论分析、计算机仿真和物理系统实验，解决了变频器驱动同步电动机的诸多关键问题，已于2012年底成功地将单元串联多电平型高压变频器应用于唐山德龙钢铁有限公司的4200kW/10kV同步电动机上。以下将简要介绍实际应用中的主要技术问题。 　　2.同步电动机的工频起动投励过程 　　为了更好的说明同步电机的运行特点，先对同步电机的工频起动投励过程进行简要的介绍。 　　在电网电压直接驱动同步电机工频运行时，同步电动机的起动投励是一个比较复杂的过程。当同步电机电枢绕组高压合闸时，通过高压断路器的辅助触点告知同步电机的励磁装置准备投励。此时，励磁装置自动在同步电机的励磁绕组上接入一个灭磁电阻，以防止励磁绕组上感应出高压，同时在起动时提供一部分起动转矩。同步电机电枢绕组上电后，在起动绕组和连有灭磁电阻的励磁绕组的共同作用下，电机开始加速。当速度到达95%的同步转速时，励磁装置根据励磁绕组上的感应电压选择合适的时机投入励磁，电机被牵入同步速运行。如果同步电机的凸极效应较强、起动负载较低，则在励磁装置找到合适的投励时机之前，同步电机已经进入同步运行状态。在这种情况下，励磁装置将按照延时投励的准则进行投励，即高压合闸后15秒强行投励。 　　3.变频器驱动同步电动机时的起动过程 　　用变频器驱动同步电机运行时，使用与上述方式不同的起动方式：带励起动。 　　在变频器向同步电机定子输出电压之前，即启动前，先由励磁装置向同步电机的励磁绕组通以一定的励磁电流，然后变频器再向同步电机的电枢绕组输出适当的电压，起动电机。 　　同步电机与普通异步电机运行上主要的区别是同步电机在运行时，电枢电压矢量与转子磁极位置之间的夹角必须在某一范围之内，否则将导致系统失步。 　　变频器驱动同步电动机的起动过程主要分为以下几个步骤： 　　第一步，励磁装置投励。励磁系统向同步电机的励磁绕组通以一定的励磁电流，在同步电机转子上建立一定的磁场。 　　第二步，变频器旋转其施加在电枢绕组上的电压矢量。随着同步电机转子的转动和定子磁场的旋转，转子磁极将在某一时刻掠过定子的异性磁极，或者转子磁极加速追上旋转的定子磁极。 　　第三步，变频器按照预先设定的加速度和V/F曲线，调节输出电压，逐渐加速到给定频率。此时，同步电机的转子角逐渐拉大到某一常值，然后电机转子磁极在定子磁场的吸引下逐渐加速至期望转速，同步电机起动过程完成。 　　4.变频器驱动同步电动机的稳态运行与运行时的励磁调节 　　由于变频器驱动同步电机时使用无需安装速度/位置传感器的控制方法，而变频器输出波形为多电平PWM波形，与控制异步电机时的波形相同，因此在运行过程中，变频器可以完全等效于一个正弦电压源，无转矩脉动，具有较高的可靠性。 　　由于同步电机的无功电流仅在电机和变频器间流动，不进入电网，因而无须对电机的励磁电流进行精确的控制。一般可在电机运行的典型工况下，手动调节其励磁电流，使变频器的输出电流最小，输出功率因数近似为1，然后调速运行过程中维持该电流不变即可。对于需要在运行时实时调整励磁电流的工况，变频器可以实测其输出给同步电机的无功功率，向励磁装置下达励磁给定信号，调整励磁电流。 　　5.同步电动机的故障灭磁 　　在遇到故障时，如果仅停止向其电枢绕组供电，而维持其励磁电流，则旋转中的同步电机将持续地向其定子侧发出三相交流电压，危害设备安全，并可能造成事故的扩大。因此在遇到严重故障需要停机时，变频器必须通知励磁装置进行灭磁。 　　6.唐山德龙钢铁公司的现场应用情况简介 　　此次进行变频改造的是唐山德龙钢铁公司烧结车间的主抽风机，驱动风机的是一台4200kW/10kV同步电动机，其相关参数如下：
　　变频器选用国电四维同步电机变频调速系统，旁路方案选用一拖一手动旁路柜，如下图所示。
　　工频运行时，QS1、QS2断开，QS3闭合，同步电机的起动、运行、停车过程按照原有逻辑进行。 　　变频运行时，QS3断开，QS1、QS2闭合，变频器上电时，断路器QF闭合，经过约20秒延时后，励磁装置向同步电机投入励磁电流，然后从现场向变频器下达“启动”命令，变频器按照预设的逻辑向同步电机输出电压，同步电机起动。 　　变频停机时，从现场向变频器下达“停机”命令，变频器停止输出电压，分断断路器QF，由其辅助触点通知励磁装置灭磁，灭磁完成后关闭励磁装置电源。 　　遇到故障时，变频器在停止电压输出的同时，立即分断断路器QF，由其辅助触点通知励磁装置立即灭磁。 　　7.小结 　　单元串联多电平型变频器在同步电动机上应用的成功实现，扩展了高压变频器产业的应用领域，也扩大了国家能源节约政策的实现途径，为我国建设节约型社会提供了更多的技术保障。 (责任编辑：陈红霞) &&&&1、&故障现象 &&&&正昊化纤材料有限公司空压站共有8台空压机，承担着整个生产装置供气的任务，确保空压机的长、满、安、稳、优运行十分重要。 &&&&日，操作人员发现高压配电室内有焦糊味，4#空压机定子电流励磁电流波动大，按停车按钮和现场紧急停车按钮均无法使空压机停运，断路器拒分，跳闸线圈烧毁。立即用断路器机械紧急跳闸装置停车，使断路器断开。 &&&&2、&故障分析 &&&&空压机采用KGLFⅡ型晶闸管励磁装置，为6Kv高压同步机提供直流励磁。高压断路器采用SN10-10型号少油断路器。引起断路器跳闸的原因一般是：（1）电源低电压保护；（2）过流速断保护；（3）空压&机故障；（4）励磁柜故障。 &&&&SN10-10型断路器采用CD10型电磁操作机构。正常情况下，分闸回路是靠与机构联动的辅助开关切断的，若遇以下情况可能造成分闸线圈烧毁：（1）机构卡涩。（2）机构调整不当。（3）辅助开关调整不当。 &&&&从现场情况来看，跳闸线圈的绝缘将铁芯粘住，接通跳闸线路后，跳闸铁芯无法向上冲击连杆机构，四连杆机构无法动作，使分闸线圈长期带电，造成分闸线圈烧毁。 &&&&什么原因引起断路器跳闸呢？分析认为低电压信号与其他几台高压同步机引自同一高压PT柜，而其他几台高压同步机运行正常，不可能引起此故障；排温、水压、油压从现场观测看指标均正常；通过对高压同步机及高压电缆的摇测看，均合格且过流保护继电器也没有动作、掉牌报警，因此引起高压断路器跳闸的原因只有励磁柜故障了。 该励磁装置的脉冲信号是通过移相位信号与电压负反馈信号综合后，形成移相控制电压加到脉冲产生环节，控制输出直流电压的高低。用示波器观察输出电压波形，脉冲产生电路和整流晶闸管工作正常。接着检查移相给定电路。 &&&&用万用表测量移相环节输出，发现输出电压时高时低，检查给定电压部分一切正常。用万用表测量电压负反馈输出端电压忽大忽小，可能是电位器接触不良。经查电位器引出焊片和电阻体铆接处有松动，致使输出端时高时低不稳定。 &&&&认真检查励磁装置回路，发现一快速熔断器熔断，同步机碳刷粉末堆积很多，有放电痕迹。原来是励磁装置移相环节中电压负反馈信号不稳定，造成励磁电压突然升高，致使碳刷粉堆积过多的集电环对地断路，引起快速熔断器熔断，微动开关动作，高压断路器跳闸。由于跳闸铁芯卡涩无法断开熔断器辅助触点，而将熔断器线圈烧毁，最终导致高压熔断器拒分，空压机无法停车。 &&&&3、&故障处理 &&（1）&重新绕制跳闸线圈并浸漆烘干，清扫铁芯干净，装配好跳闸线圈。 &&（2）&检查轴销有无锈蚀，转动是否灵活，加注润滑油。 &&（3）&检查定位止钉的锁母有无松动，将止钉位置调到110%额定合闸电压能合上，而65%额定分闸电压能顺利分闸试验，并对松动锁母进行坚固处理。 &&（4）&调整辅助开关与水平线成45°角。 &&（5）&重新铆紧电位器。 &&（6）&清扫粉末，去除碳化部分并进行绝缘处理。 &&（7）&更换快速熔断器。 &&（8）&重新调试励磁装置，各保护装置联动试车一切正常。实例分析&&& 我们公司有4台高压10KV3500kw电机，我不明白的是为什么要把功率因数调到超前0.94，而不是电力公司定的0.92以上就可以了，功率因数超前有什么危害，还有是什么好处？&&& 功率因数超前会似整个电网的电压升高，如果供配电设备的绝缘效果跟不上，会造成绝缘层击穿，严重的会引起相间短路。&&& 因为电路中还有其它的电感性负载，将同步电机功率因数超前，相当于电容性负载，可以补偿电路中其它电感性负载，使整体电路的功率因数更接近于1，相当于起到补偿电容的作用。&&& 整个电网都超前？这几乎是不可能的，因为整个电路中感性负载太多了，如果整个电路真的超前，那确实没有什么好处。三相高压同步电动机励磁装置故障失磁后，电机能否变异步运行？&&& 如果励磁回路的灭磁电阻正常接入，且负载较小，不会导致励磁线圈交流电流过大，可以正常运行；若负载太大，长期异步运行会使电动机励磁线圈电流过大，会发热烧坏的。&&& 同步电机励磁失磁的话，如果励磁回路的灭磁电阻不能正常接入，即使负载不大，励磁绕组无电流可能造成转子上的阻尼条烧坏。&&& 同步电机励磁失磁的话若是负载情况下决不可运行。因为这样可能造成转子上的阻尼条烧坏。
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　　适当将电机皮带调松一些，这样可以减少摩擦让电机顺利运转；另外就是可以尝试降低打印速度和加速度。可喜的是，造梦侠3D打印机配置最高扭矩电机，从未发生过失步的情况。
　　可以看出，造成洗地机电机过热的原因有很多种，所以我们在会使用的时候还要对洗地机的结构、配件以及工作原理有一个清楚的认识，这样在工作中出现一些力所能及的故障，自己可以解决掉，从而不会影响到工作。
　　通过技术分析,选择了SIMENS公司的LCI负载换流型变频器构成变频软启动系统,希望通过该系统的设计,在掌握负载换流变频器的工作原理和性能的基础上,为今后变频装置运行、维护积累技术经验。通过该项目的设计研究工作,提高目前高空模拟试车台气源系统的自动化水平,并建立相应的变频软起动技术规范,为今后气源系统的进一步发展做好技术储备。
　　当同步电机电枢绕组高压合闸时，通过高压断路器的辅助触点告知同步电机的励磁装置准备投励。此时，励磁装置自动在同步电机的励磁绕组上接入一个灭磁电阻，以防止励磁绕组上感应出高压，同时在起动时提供一部分起动转矩。
　　根据空―空型热管式冷却器的研制开发成功经验，我们确信完全可以进一步开发电动机水―空型热管式冷却器和汽轮发电机 用的水―空型热管式气体（氢气或空气）冷却器，扩大热管式冷却器在电厂电机设备的应用范围。
　　内反馈电机通常连续运行的设备每年需更换一次电刷，更换时注意电刷的型号规格必须与原型号一致，长期停运的电机再次运行时，要注意防潮处理。
　　虽然以往的研究都强调感应电动机负荷是导致暂态电压稳定问题的主要诱因，但这些研究都没有涉及感应电动机负荷参数变化对暂态电压稳定性的影响。目前，电力系统分析中的动态负荷通常采用感应电动机与恒定阻抗或静态负荷 ZIP 模型并联的形式表示，感应电动机负荷模型通常采用典型参数。
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同步电动机频繁损坏的原因及解决的技术措施
同步电动机频繁损坏的原因及解决的技术措施摘要：同步电动机其具有温度低、运行稳定、输出功率大等一系列优点，特别是能向电网发送无功功率，支持电网电压，提高功率因数。已在水利、排灌、化工等各行各业得到广泛应用。但是，长期以来发生同步电动机及其励磁装置损坏事故屡见不鲜。由于同步电动机的频繁损坏。直接影响安全、可靠、经济、连续及稳定运行，严重影响单位的经济效益。
关键词：同步电动机 励磁装置 损坏 脉振 失步
一、同步电动机运行中经常发生的问题甘肃景电管理局一、二期工程共有同步电动机63台，其中2240KW同步电动机24台；2000KW同步电动机16台；1400KW同步电动机23台。经过多年运行发现，同步电动机损坏主要表现在：定子绕组端部绑线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊；导线在槽口处及端点断裂，齿压板松动，进而引起短路；转子励磁绕组接头处产生裂纹，开焊；短路环开焊；局部过热烤焦绝缘；转子磁级的燕尾楔松动，退出；转子线圈绝缘损伤；起动绕组笼条断裂；电刷滑环松动；风叶裂断；定子铁芯松动，运行中噪声增大等故障。按照电机的正常使用寿命（指线圈）应在 20年左右，一般电机运行所带负载及温升等主要技术指标均在额定值以下，因此电机的正常使用寿命还应更长些。但据统计所损坏的同步电动机，运行时间大多在10年以下，有的仅运行2～3年；有的电动机刚大修好，投入运行不到半年又再次严重损坏。电机损坏率高，人们一般认为是电动机制造质量问题，把问题归结到电机制造厂。为此多家电机制造厂，在制造工艺中对某些环节、部位进行加强措施，但效果并不显著，电机损坏事故仍不断出现。多年来，我们通过对本单位同步电动机及励磁装置运行长期统计、分析和研究，到许多厂家和单位了解同步电动机运行情况，对大量调查研究数据进行数理统计分析；对电机损坏现象作技术分析研究；对电机的起动过程、投励过程、灭磁过程、正常运行中的各种典型状态波形进行摄片，对所摄波形特征进行分析；上述各项分析研究结果表明：导致电机损坏的原因不在电机本身，其根本原因在电动机外部，是电动机所配励磁装置只能满足一般基本使用功能，其技术性能很差所致。1、目前所用的可控硅励磁装置，电机每次起动均受损伤甘肃景电管理局一期工程同步电动机励磁装置主电路为桥式半控励磁装置，其主电路（图l）所示。
图1半控桥式励磁装置主回路
图2使用半控桥式励磁装置电机起动时转子回路波形
电机在起冲过程中，存在滑差，在转子线圈内将感应一交变电势，其正半波通过Z Q形成回路，产生+if；而其负半波则通KQ及RF回路，产生-if，如（图-2）所示。由于电路的不对称，形成+if与-if电流不对称，定子电流也因此而强烈脉动，电机将遭受脉振转矩强烈振动，甚至在整个厂房内都可以听到电机起动过程发出的强烈振动声。这种声音一直持续到电机起动结束才消失，电机起动过程所受强烈脉振是电机损伤的重要原因之一。电机起动过程中定子电流及转子电流变化波形如（图-3）及（图-2）所示。
图3电机起动过程中定子电流波形甘肃景电管理局二期工程同步电动机励磁装置主电路是全控桥（图-4），随着电机起动过程滑差减小，转子线圈内感应电势逐步减小，当转速达到50%以上时，励磁回路感应电流负半波通路不畅，将处于时通时断，似通非通状态，同样形成+if与-if电流不对称，由此同样形成脉振转矩，造成电机产生强烈振动，损坏电机。
图4全控桥式励磁装置主回路无论是全控桥，还是半控桥，电机起动过程投励时往往听到一声沉闷的冲击声，且起动投励时投励电流越大，声音越响。一般可用减小励磁电流的方法来减轻电机的冲击，待电机起动结束后，方将励磁调正常。这是由于目前所用的可控硅励磁装置投励时所选择的“转子位置角”极不合理。这种冲击，同样使电机遭受损伤。由于可控硅励磁装置本身存在的上述缺陷，使电机在每次起动过程中均遭受强烈脉振，在投励时遭受冲击损伤，但并不是一次就使电机当场损坏，而是每次启动都使电机产生疲劳效应，造成电机内部暗伤，并逐步累积，发展成电机的内部故障。上述电机起动过程中所出现的脉振，投励时受的冲击，是由于励磁装置起动回路及投励环节设计不合理所造成，通过改善起动回路及投励时合理选择转子位置角，起动过程中的脉振和投励冲击现象完全可以消除。2、分立元件可控硅励磁装置无可靠的失步保护装置，使电机不断受到失步危害损坏。分离元件可控硅励磁装置采用GL型反时限继电器或用DL继电器组成的定时限过流保护兼作失步保护，而电机“过负荷”与电机“失步“是完全不同的两个概念，通过分析电机失步时的暂态过程，现场试验及实拍的电机失步暂态波形，可以充分证明：用过负荷继电器兼作失步保护，当电机失步时，它不能动作，有的虽能动作，但动作时延大大加长，实际上起不到保护电机作用。同步电机的失步事故可分为三类：即欠励失步、过励失步和断电失步。欠励失步是由于励磁系统的种种原因，使同步电动机的励磁绕组失去直流励磁或严重欠励磁，转子磁场滞后旋转磁场很大角度(图5-a)使同步电动机失去静态稳定，滑出同步。电动机发生欠励失步时，丢转不明显，负载基本不变，定子电流过流不大，电机无明显异常声音，GL型继电器往往拒动或动作时间大大加长。欠励失步一般不能被值班人员及时发现，待发现电机冒烟时，电机已失步了相当长时间，并已造成了电机或励磁装置的损伤损坏。电机的欠励失步，大多不当初损坏电机，而是造成电机设备的内部暗伤，经常出现电机冒烟后，查不出毛病，电机还能再投入运行。但线棒的绝缘已受了很大的损伤。欠励失步主要会引起电机转子绕组，尤其是起动绕组（阻尼条）的过热、变形、开焊，甚至波及到定子绕组端部。电机欠励失步时在转子回路还会产生高电压，造成励磁装置主回路元件损坏，引起灭磁电阻发热。严重时甚至造成整台励磁装置烧坏事故。
过励失步，是由于励磁装置故障或调节不当等原因造成励磁电流增大，电机在过励失步时，励磁系统虽仍有直流励磁，但励磁电流及定子电流都很大并且产生强烈脉振，转子磁场超前旋转磁场很大角度(图5-b),有时甚至产生电磁共振和机械共振。过励失步大多引起电机产生疲劳效应，引起电机内部暗伤，并逐步积累和发展。过励失步所造成电机损伤主要表现在：定子绕组绑线崩断，导线变酥，线圈表面绝缘层被振伤，并逐步由过热而烤焦、烧坏，甚至发展成短路；转子环连接部位开焊变形；转子磁极的燕尾楔松动，退出；电刷滑环松动；定了铁芯松动。运行中噪声增大；严重时甚至出现断轴事故。由于电机和水泵是同轴运行，电机的强烈脉振，同样会波及到水泵损伤，如紧固螺丝断裂等。断电失步是由于供电系统自动重合闸ZCH装置或备用电源自动BZT装置动作，及人工切换电源，使交流电机供电电源输送渠道短暂中断而导致。它对电机的危害是非同期冲击。这种冲击的大小，与系统容量，线路组抗，电源中断时间、负载性质，特别是与电源重新恢复瞬间的电气分离角有关。所以这种冲击有可能使电机当场损坏，也有可能根本感觉不到。这种运行状态是最为危险的。3、分离元件可控硅励磁装置，控制部分技术性能太差，同样影响电动机使用寿命。在多年使用可控硅励磁装置中感到，励磁装置故障率太高，经常出现起动可控硅KQ误导通，插件接触不良，脉冲丢失，三相电流丢波缺相，不平衡，励磁电流、电压不稳定，甚至直接引起电机失励等故障，这是由于该励磁装置的控制部分存在很多缺陷，电机运行的可靠性也因此得不到保障，它同样是引起电机损伤的重要原因。二、为了减少同步电动机频繁损坏所采取的技改措施同步电动机故障率高，据统计绝大部分都是励磁装置技术性能太差所导致。要提高同步电动机运行的可靠性，必须对老式励磁装置用较少的投资进行适当改造，消除电机起动过程中的脉振、投励的冲击，增装可靠的的失步保护，解决运行中原控制插件经常出现接插件接触不良、欠励、缺相、丢波、三相不平衡、励磁电流、电压不稳定、灭磁性能差等技术问题。鉴于上述情况，我们和甘肃省科学院科技开发中心有关专家经过分析、研究、攻关、针对造成电机损坏的根本原因，研制成功WJ-KLF10系列同步电动机综合控制器，并以此作为核心控制部件，成功地对原励磁装置进行了技术改造。在制定对老式励磁装置改造方案时，充分考虑工厂现场的实际应用情况，采用现代控制技术及理论，吸取国内外励磁装置制作厂商众家之长，做到设计原理新颖成熟、功能齐全、控制手段先进、现场改造方便、投入资金少、运行可靠、维修简便。1、改造的励磁装置在技术上的主要特点我们对原励磁装置进行改造时，保留原励磁装置上的整流变压器（部分变压器需要对其变化及接法作一些改动）、快速熔断器、二极管、可控硅等元件。主回路基本上没有改变。而原控制插件由于存在种种缺陷，采用WJ-KLF10系列同步电动机综合控制器替代，该控制器设计原理新颖，并采用先进的微机控制技术，功能完善，操作方便，性能稳定可靠，寿命长，信号显示系统直观，，有利于运行操作人员监控。其外观尺寸与原控制插件箱大小相仿，正好安置于原控制插件位置上，安装接线十分方便。改造后同步电动机励磁装置在技术上具有以下特点：（1）改造后电机在异步驱动过程中平滑、快速，完全消除采用老式励磁屏在电机异步暂态过程中所存在的脉振，满足带载起动及再整步的要求。
（2）投励按照“准角强励整步”的原则设计，并具有强励磁整步的功能，电机拉入同步的过程平滑、快速、可靠。（3）具有先进完善的过励失步，欠励失步保护系统，保证电机发生过励失步和欠励失步时，快速动作，以免电机受损伤。（4）在电机失步后，具有带载自动再整步的功能，整个过程平滑、快速（仅需数秒种）不损伤电机，不必减负载，并设有后备保护环节，以保证电机的安全运行。（5）具有独立可靠的灭磁系统，使电机在遇到故障被迫跳闸停机时，明显减少其损伤程度。（6）输出励磁电压和励磁电流的调节范围为电动机额定励磁电压和额定励磁电流的30%~120%并且连续可调，在调整范围内调整励磁参数，电动机不会失步。（7）具有三相自动平衡系统，即在正常励磁范围内不需调试，励磁装置输出电压波形始终三相平衡，一旦出于外部原因造成丢波、失控（如断线，快熔熔断等），装置具有自动报警系统。（8）所有控制过程均自动处理，且有完整的信号系统，当电机出现失步，再整步后备保护跳闸、励磁出现失控、装置是否运行正常等均有信号指示。（9）采用分级整定灭磁可控硅的开通电压，投励后正常运行时灭磁电阻处于“冷态”。当出现过电压情况开通，装置在过电压消失后有自动关断系统。（10）综合控制器能指示自身是否发生故障。2、经改造后励磁装置工作原理原理方框图如图6所示
（1）主电路：改造后的励磁装置其主电路采用无续流二级管的新型三相桥式全控整流电路（图7所示），线路简洁、可靠、通过合理选配灭磁电阻RF，分级整定KQ的开通电压，当电机在异步驱动状态时，使KQ在较低电压下便开通，
电动机具有良好的异步驱动特性，有效地消除了原励磁屏在电机异步暂态过程中所存在的脉振，满足带载起动及再整步的要求；而当电机在同步运行状态时，KQ在过电压情况下才开通，既起到保护元器件的作用，又使电机在正常同步运行时，KQ不易误导通。
（2）投励方式：电机在起动及再整步过程中，按照“准角强励整步”的原则设计。所谓准角投励，就物理概念而言，系指电机转速进入临界滑差（亚同步），按照电机投励瞬间在转子回路中产生的磁场与定子绕组产生的磁场的S极与投励后转子绕组产生的N极相吸）。在准角时投入强励，使吸力进一步加大，这样电机进入同步便轻松、快速、平滑、无冲击。投励时的滑差大小，可通过电位器来设定，改造后电机起动及投励过程的波形见图8。
（3）触发脉冲输出：脉冲输出是根据移相角a的换算值（即触发数字表）所确定的，当同步信号回路出现上升过零时，采用延时结束立即由硬件输出脉冲的方式，以提高输出脉冲的精度和可靠性。当满足投励条件后，微机发出触发脉冲指令，经专用集成块功放输出宽脉冲，触发可控硅。本装置采用了数字脉冲控制，在同步电路中采用单相同步等间隔触发，使直流输出波形始终保持一致，与普通的三相同步电路相比，单相数字脉冲同步具有更高的抗干扰能力，更准的频率跟随特性，可保证非常精确的触发控制。并可在更换晶闸管后仍然保持这种一致性，不需人工调节。（4）失步保护装置用于对同步电动机的失步保护，其基本原理是利用同步电机失步时，具有会在其转子回路产生不衰减交变电流分量的特征，通过测取转子励磁回路交变电流信号，并对其波形特征进行智能分析，快速、准确判断电机是否失步。对于各类失步，不管其滑差大小，装置均能准确动作。根据具体情况，动作于灭磁――再整步，或启动后备保护环节动作用于跳闸。而电机未失步，则不管其振荡多大，装置均不误动作。图9是同步电动转子回路的几种典型波形。其中图9（a）、(b)、 (c)励磁回路已出现不衰减的交变电流信号，电机已失步，失步保护环节应快速及时动作；图9（d）是同步振荡，电机未失步，失步保护环节应不误动作。对某些旧电机或已受暗伤的电机，有时会出现转子回路开路，此时励磁回路电流突然下降至零，失步保护环节也应快速动作。本系统能根据励磁回路电流波形准确快速地分析电机已否失步。失步保护所取信号，是从串接在励磁回路中的分流器上测取不失真的毫伏信号。图6所示，此信号经放大变换后输入微机系统，由微机系统直接分析。
（5）当电动机正常运行中如发生灭磁管误导通故障时，控制器中的检测电路立即检测到该故障，微机在不停机情况下适当调低励磁电压，在灭磁管关断后再自动恢复原励磁电压。（6）失控检测：经采用WJ-KLF10系列同步电动机综合控制器改造后的励磁装置，正常运行中三相可控硅具有自动平衡系统，不须任何调试，三相可控硅导通角一致。由于外部因素，如触发脉冲回路断线或接触不良，造成脉冲丢失，控制回路同步电源缺相或消失，主回路元件损坏（如熔断器熔断）造成主回路三相不平衡、缺相运行，但未造成电机失步（若失步，则由失步再整步回路或后备保护环节处理），装置能及时检测到，若10秒钟后故障仍未消除，装置就控制报警，并控制板上相应的信号指示灯亮。
失控或缺相检测，基本原理是利用电机进入同步后的正常运行情况下，对直流励磁电压波形特征进行分析，图10是几种典型的励磁电压波形，图10（a）、（b）为正常运行，图10（c）为缺相运行，图10（d）为失控运行。（7）信号系统说明：装置具有完善直观的信号系统（图11所示）微机系统有自动诊断系统，能自动判断微机系统的好坏，控制器通电后，能相应显示出微机系统各种运行情况；A、B、C三相触发脉冲在面板上有六个指示灯指示；
三、改造后运行情况WJ―KLF10系列同步电动机综合控制器在甘肃省景电管理局各个泵站同步电动机中从96年开始改造，现已有四十多台投入运行，从多年运行情况来看：运用技术比较先进；改造方案比较成熟；运行比较可靠；事故几率很低。据统计改造前甘肃省景电管理局各个泵站63台同步电动机励磁装置每年要发生故障1500多台次，平均每年每台励磁装置发生故障20多次，因励磁装置发生故障造成同步电动机发生故障的每年也有好几次。每年励磁装置维修费用和同步电动机损伤维修费用高达十几万元。占全年机电维修费用的50以上。经过改造后的43台同步电动机励磁装置平均每年每台发生故障不到一次。每年节约各种维修费用十万元，再加上人工费、车辆运输费等其他费用经济效益是可观的。这一技术改造措施，自九六年开始，陆续向全国推广，目前已在化工、治金、水利（青海铝厂39台；陕西交口抽渭管理局8台；永登水泥厂10台；景电管理局43台）等行业几百台同步电动机上广泛应用。即有6KV（10KV）高压同步电动机，也有380V低压同步电动机；所改造的励磁装置有全控桥式励磁装置，也有半控桥式励磁装置；特别在水利行业受到广大用户及许多专家的一致好评和充分肯定。
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