同步電動機(jī)無刷勵(lì)磁原理及故障分析

同步電動機(jī)無刷勵(lì)磁原理及故障分析大電機(jī)作業(yè)區(qū)第1頁，共15頁。同步電動機(jī)起動原理同步電機(jī)異步起動特點(diǎn)同步電動機(jī)無刷勵(lì)磁故障案例分析第2頁，共15頁。一、同步電動機(jī)起動原理同步電動機(jī)只有在定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場相對靜止時(shí)，才能得到平均電磁轉(zhuǎn)矩。如將靜止的同步電動機(jī)勵(lì)磁后直接投入電網(wǎng)，這時(shí)定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場間以同步轉(zhuǎn)速n1作相對運(yùn)動，轉(zhuǎn)子受到交變的脈動轉(zhuǎn)矩，其平均值為零，電機(jī)不能起動。所以必須借助其他方式來起動。第3頁，共15頁。1.

輔助電機(jī)起動

通常選用和同步電動機(jī)極數(shù)相同的感應(yīng)電動機(jī)（容量為主機(jī)的5%～15%）作為輔助電動機(jī)。先用輔助電動機(jī)將主機(jī)拖到接近同步轉(zhuǎn)速，然后用自整步法將其投入電網(wǎng)，再切斷輔助電動機(jī)電源。這種方法只適用于空載起動，而且所需設(shè)備多，操作復(fù)雜。第4頁，共15頁。2.

變頻起動此法實(shí)質(zhì)上是改變定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速利用同步轉(zhuǎn)矩來起動。在起動開始時(shí)，轉(zhuǎn)子加上勵(lì)磁，定子電源的頻率調(diào)得很低，然后逐步增加到額定頻率，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨著定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速而同步上升，直到額定轉(zhuǎn)速。采用此法須有變頻電源，而且勵(lì)磁機(jī)與電動機(jī)必須是非同軸的，否則在最初轉(zhuǎn)速很低時(shí)無法產(chǎn)生所需的勵(lì)磁電壓。第5頁，共15頁。3、

異步起動同步電動機(jī)多數(shù)在轉(zhuǎn)子上裝有類似于感應(yīng)電動機(jī)的籠型起動繞組（即阻尼繞組）。同步電動機(jī)異步起動的原理接線如下圖所示。起動時(shí)，先把勵(lì)磁繞組接到約為勵(lì)磁繞組電阻值10倍的附加電阻，然后用感應(yīng)電動機(jī)起動方法，將定子投入電網(wǎng)使之依靠異步轉(zhuǎn)矩起動。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，再加入勵(lì)磁電流，依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子牽入同步。第6頁，共15頁。

二、異步啟動方式原特點(diǎn)

1、無刷同步電動機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無刷同步電動機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，其中勵(lì)磁發(fā)電機(jī)與同步電動機(jī)同軸轉(zhuǎn)動。

第7頁，共15頁。無刷勵(lì)磁結(jié)構(gòu)將永磁發(fā)電機(jī)、交流勵(lì)磁機(jī)、三相橋式整流裝置及放電電阻等均安裝在同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子同一軸上，勵(lì)磁電流可以直接供給同步電動機(jī)的勵(lì)磁繞組，不必通過電刷、滑環(huán)等部件，體積小，防爆性能可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)方便。2、無刷勵(lì)磁特點(diǎn)第8頁，共15頁。3、制氧2號空分13700同步電機(jī)勵(lì)磁原理

第9頁，共15頁。三、故障案例分析該電機(jī)起動方式為自耦變壓2級降壓異步起動，第一級為55%，加速時(shí)間42s；第二級為75%，加速時(shí)間5s。由于同步電機(jī)異步起動時(shí)，起動瞬間定子產(chǎn)生三相對稱旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)速度為同步速，轉(zhuǎn)子由于慣性作用速度為0，因此起動瞬間電機(jī)的轉(zhuǎn)差為1。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。其大小為：第10頁，共15頁。第11頁，共15頁。N2〉N1，在啟動瞬間，s=1。因此同步電動機(jī)異步動時(shí)，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中感應(yīng)一個(gè)很高的電壓，大小一般為定子電壓的3~5倍。所以同步電動機(jī)異步起動時(shí)必須通過放電電阻將勵(lì)磁回路短接，待電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步速后切斷電阻，投入勵(lì)磁。同理，在電機(jī)切斷電源停機(jī)時(shí)勵(lì)磁繞組中也會產(chǎn)生較高的電壓。由（1），（2）得：第12頁，共15頁。2#空分主電機(jī)定子額定電壓10KV，第一級起動電壓55%額定電壓，根據(jù)上述分析，電機(jī)起、停瞬間，每個(gè)電阻都要承受幾千伏電壓沖擊。為避免該電壓對付勵(lì)磁及整流裝置的沖擊，制造時(shí)在主勵(lì)磁繞組兩端并聯(lián)一組放電電阻，共六個(gè)串聯(lián)。又由于放電電阻與勵(lì)磁繞組同軸，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到離心力、振動力作用，長期運(yùn)行后放電電阻絕緣損壞，電阻開路。放電電阻開路后對電機(jī)危害極大，第13頁，共15頁。謝謝！第14頁，共15頁。內(nèi)容梗概同步電動機(jī)無刷勵(lì)磁原理。運(yùn)動，轉(zhuǎn)子受到交變的脈動轉(zhuǎn)矩，其平均值為零，電機(jī)不能起動。1.

輔助電機(jī)起動。通常選用和同步電動機(jī)極數(shù)相同的感應(yīng)電動機(jī)（容量為主機(jī)的5%～15%）作為輔助電動機(jī)。先用輔助電動機(jī)將主機(jī)拖到接近同步轉(zhuǎn)速，然后用自整步法將其投入電網(wǎng)，再切斷輔助電動機(jī)電源。這種方法只適用于空載起動，而且所需設(shè)備多，操作復(fù)雜。2.

變頻起動。采用此法須有變頻電源，而且勵(lì)磁機(jī)與電動機(jī)必須是非同軸的，否則在最初轉(zhuǎn)速很低時(shí)無法產(chǎn)生所需的勵(lì)磁電壓。3、

異步起動。同步電動機(jī)多數(shù)在轉(zhuǎn)子上裝有類似于感應(yīng)電動機(jī)的籠型起動繞組（即阻尼繞組）。該電機(jī)起動方式為自耦變壓2級降壓異步起動，第一級為55%，加速時(shí)間42s。N2〉N1，在啟動瞬間，s=1。因此同步電動機(jī)異步動時(shí)，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中感應(yīng)一個(gè)很高的電壓，大小一般為定子電壓的3~5倍。由（1），（2）得：。為避免該電壓