同步電動機(jī)無刷勵磁原理與故障分析

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)無刷勵磁故障案例分析第一頁，共13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)子勵磁磁場相對靜止時，才能得到平均電磁轉(zhuǎn)矩。如將靜止的同步電動機(jī)勵磁后直接投入電網(wǎng)，這時定子旋轉(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。第二頁，共13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。第三頁，共13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，轉(zhuǎn)子加上勵磁，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)速很低時無法產(chǎn)生所需的勵磁電壓。第四頁，共13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，先把勵磁繞組接到約為勵磁繞組電阻值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，再加入勵磁電流，依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子牽入同步。第五頁，共13頁。

二、異步啟動方式原特點(diǎn)

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

第六頁，共13頁。無刷勵磁結(jié)構(gòu)將永磁發(fā)電機(jī)、交流勵磁機(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，勵磁電流可以直接供給同步電動機(jī)的勵磁繞組，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、無刷勵磁特點(diǎn)第七頁，共13頁。3、制氧2號空分13700同步電機(jī)勵磁原理

第八頁，共13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%，加速時間42s；第二級為75%，加速時間5s。由于同步電機(jī)異步起動時，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：第九頁，共13頁。第十頁，共13頁。N2〉N1，在啟動瞬間，s=1。因此同步電動機(jī)異步動時，轉(zhuǎn)子勵磁繞組中感應(yīng)一個很高的電壓，大小一般為定子電壓的3~5倍。所以同步電動機(jī)異步起動時必須通過放電電阻將勵磁回路短接，待電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步速后切斷電阻，投入勵磁。同理，在電機(jī)切斷電源停機(jī)時勵磁繞組中也會產(chǎn)生較高的電壓。由（1），（2）得：第十一頁，共13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，每個電阻都要承受幾千伏電壓沖擊。為避免該電壓對付勵磁及整流裝置的沖擊，制造時在主勵磁繞組兩端并聯(lián)一組放電電阻，共六個串聯(lián)。又由于放電電阻與勵磁繞組同軸，運(yùn)轉(zhuǎn)