第20章同步电机的非正常运行
同步发电机的不对称运行和突然短路
04
同步发电机的不对称运行和突然 短路的预防与控制
预防措施
定期检查
对同步发电机的各项性能进行定期检查，确 保其正常运行。
安装保护装置
在同步发电机上安装相应的保护装置，以防 止不对称运行和突然短路的发生。
维护保养
按照制造商的推荐，对同步发电机进行适当 的维护和保养，以延长其使用寿命。
监控运行状态
对同步发电机的运行状态进行实时监控，及 时发现并处理异常情况。
对称运行和突然短路的未来研究方向
深入研究对称运行的理论 基础
进一步探讨对称运行的原理和 机制，提高对电力系统稳定性 的认识和理解。
开发高效的短路保护装置
针对突然短路故障，研究和发 展更为快速、准确的短路保护 装置，以减少短路对设备和系 统的冲击。
智能化监控和管理
利用先进的传感器、通信和人 工智能技术，实现对电力系统 的实时监控和智能管理，提高 系统应对突发事件的响应速度 和处置能力。
对称运行
在电力系统中，同步发电机以对称的方式运行，意味着各相的电压、电流和功率等参数在大小和相位上都是相等 的。这种对称运行状态是电力系统稳定和可靠供电的前提条件。
突然短路
突然短路是指同步发电机在正常运行过程中，由于某种原因（如设备故障、人为误操作等），电路中出现非正常 连接，导致电流瞬间激增，破坏了原有的对称运行状态。突然短路是电力系统中最危险的故障之一，可能造成设 备损坏和系统稳定性丧失。
运行。
维护与保养
清洁
检查紧固件
定期对同步发电机进行清洁，以去除灰尘 和污垢。
检查同步发电机的紧固件是否松动，如发 现松动应及时紧固。
检查润滑系统
更换磨损部件
定期对同步发电机的润滑系统进行检查， 确保润滑油充足且无杂质。
电机学同步电机部分知识点总结
二、 对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场， 在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于 空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会 产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、 同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及 绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电 抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的 数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大， 电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形） （1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的 关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、 同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转 子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋 转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀， 凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、 隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应 电动势 ，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢 反应电抗 。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另 一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分 开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。
同步发电机的异常运行
科 Ｊ Ｉ ｌ 技 论 坛
科
同步 发 电机 的异常运 行
马 良 祝
（ 东省粤泷发电有限责任公 司， 东 罗定 ５ ７ １ ） 广 广 ２２７
摘 要 ： 电机 一般 应在其额定值 范围以内运行 ， 发 这种运行是 安全的。但有时也可能遇到 某些特殊 情况 ， 定子或 转子 电流超过额 定值（ 负 如 过 荷） 、 异步运行 、 不对 称负荷 等等 ， 这些都属 于同步发 电机的异常运行或称同步发 电机的非正常工作状 态。 究这些运行情况对电机和 电网的影响也 研 是很重要 的， 由此 可找 出允许继 续运行的条件和要 求， 以提 高电力系统运行的可靠性 。 关 键 词 ： 电机 ； 发 负荷 运 行 ； 步 运 行 ； 异 系统运 行 脉动转矩将引起机组和基础的振动，也应有所限 制； 另外还有—个重要的约束 因素， 就是要考虑电 力系统是否能供给足够的无功功率， 因为失磁的发 电机要从原来输送无功功率转变为大量吸收系统 的无功功率 ， 这样在系统无功功率不足时， 将导致 系统电压的大幅度下降。 这些因素很可能危及机组 和整个系统的安全、 稳定运行。 因此， 某一台发电机 能否失磁异步运行 ， 以及允许异步运行时间的长短 图 １ 发电机平均异步转矩特性 和输送功率的多少 ， 必须根据发电机的型式、 参数、 １一 汽轮发电机； 有阻尼绕细水轮发电机： ２— 转子回路连接方式以及外接电力系统的性质等条 无 侥 ４一 件， 进行具体分析， 必要时尚需经过试验， 才能最后 ３－ 阻尼 细 水轮 发 电机 ； 原动机 转矩梅 陛； Ｍ － 动机起始 转矩 即失磁前 的原动机 转矩 原 确定。 ２ 发电机失磁后双察到的现象 １ 由图 １ 可见 ，汽轮发电机具有 良好的平均异 失磁后的异步运行状态与原先的同步运行状 步转矩特性， 因而在较小的∞ 千分之门 译 ｌ 差率下， 态相 比， 有许多不同之处 ， 其现象可由表计的变化 就能达到稳定运行点 Ａ ， ｌ 此时 由于调速器陡汽门 式中 卜 一 允｛过负荷时间ｆ 一 午 ｓ １ ； 看出 ， 主要有 ： 关闭的幅度很小， 故输出的有功功率仍相当大。在 卜— 短 时允许过负荷电流（） Ａ； ２１ 转子电流表的指示降为零或降到接近于 异步运行时，发电机需从系统吸收大量的无功功 ． １ Ｉ 一 发电机额 定电流 （】 Ａ。 零； 率， 以建立 内部磁场 ， 所以发 电机的电压以及附近 发电机不允许经常过负荷，只有在事故情况 ２１ 定子电流表摆动目指示增大； ．２ ． 用户的电压籽下降。 所需无功功率的大小和发电机 下， 当系统必须切除部分发电机或线路时 ， 为防止 ２１ ． ３有功功率表指示减小 且 也发生摆动； 的同步电抗 ）ｄ 【 以及转差率 ｓ有关 ，ｄ越大 ， 越 Ｘ ｓ 系统静态稳定破坏， 保证连续供电 ， 才允许发电机 ２ ．无功功率表指示负值 ，功率 因数表指示 小 ， ．４ １ 所需的无功功率也越小。汽轮发电机的） 较 （ ｄ 作短时过负荷运行。 进相， 发电机母线电压表指示值下降并摆动 ； 大， ｇ／ ， Ｓ Ｊ 所需无功功率也较小 ， ， 网络电压降低不 ２ 电机的异 步运行 发 ２ ．转子各部分温度升高。 ． １ ５ 多。 以 所 汽轮发电机 短时间异步运行是允许的， 可 同步发电机进入异步运行状态的原因很多 ， ２ ２发电机失磁后的异步运行 过 程 输出的有功功率大， 转差率甚小 ， 电压降『 眭 慢 ， 氐 小 常见的有 ： 励磁系统故障 ， 误投发电机灭磁开关而 发电机失去励磁后， 其电磁功率减小， 在转子 不会出现转子 损耗过大而使电机受到损伤的现象。 失去励磁， 短路故障使发电机失步等等。下面仅就 上出现转矩不平衡状况 ， 过剩的机械转矩 ， 驱使同 当励磁恢复后， 电磁转矩又将汽轮发电机平稳地拉 发电机失去励磁后的异步运行状态作简要介绍。 步发电机加速， 转子披加速后 ， 超出同步转速运行。 人同步。 但是 ， 长时间的异步运行也是不允许的， 因 现代超型汽轮发电机无励磁运行问题 ，已引 这 个过 程通 常要经 过 ２ ｓ以致最后 失去 同步。 ～６， 会为引起发电机和铁巷 过热， 转子绕组也由于 起 国内外 电力 工作 者 的重视 ，并 进 行 了大量 的试 当发 电机 超出 同步转 速运 行 时 ，发 电机 转子 感应电流产生相当多的热量 ，引起发热和损伤， 所 验、 研究工作。 目前研究结果表明， 发电机失去励磁 和定子 旋转 磁场之 间有 了相 对运 动 ， 是在转 子励 以汽轮发电机的异步运行受到时间限制， ９规定 于 —ｊ 殳 后，如将有功负荷迅速减少到额定功率的４ ％ ～ 磁绕组、 ０ 阻尼绕组以及转子的齿与槽楔中， 将分别 汽 轮发 电机的异 步运行 时为 １～ ０ ｎ不宜 过长。 ５ ３ ｍｉ， ５ ％， ０ 就有可能在低转差率下进 入异步运行。这种 感应出频率为转差频率的交流电流， 这些电流产生 水轮发电机和汽轮发 电机不同，平均异步转 异步运行受到时间的限制，在所限定的时间内， 运 制动的异步转矩，发电机开始向系统输送有功功 矩特性较差 ， 变化很大时 ， 当ｓ 平均异步转矩变化 行人员可设法找出故障并尽快排除 ， 使发电机通过 率。 转速的升高一直继续到发电机出 现的制动异步 不大 ， 最大平均异步转矩也 于 小 失磁前的原动机转 适当的方式再同步， 恢复正常运行。 转矩和原动机的输 入转矩相等为止。实际上， 这时 矩 Ｍｙ； ｏ因而只能在滑差相当大时才能达到稳定运 失磁的发电机在一定的时间内能够以异步状 发 电机处 于异 步运 行 状态 。 １ 示为 发电机 的平 图 所 Ａ、 ， ２Ａ３ 如图 １ 所示。在这样大的 Ｓ 下运行， 转 态运行 ， 并继续向系统输送有功功率 ， 这也是提高 均异步转矩特性曲线， 图中的曲线 ４表示原动机的 子有过热 的危险， 所以—舟 允许的。 除此之外 ， 电力 系统安 全 、 运行 的重 要措 施 ， 稳定 目前 许多 国 转矩特性， 随着转速的升高 ， 即转差率增大， 将引起 水轮发电机的同步电抗 ） 较小 ， 【 ｄ 异步运行时定子 家都已采用这—措施。在前苏联 ， 对于间接冷却的 调速器动作， 关小汽门（ 或导水翼） ， 减少进汽（ 或进 电流很大， 所以也应限制其异步运行。当水轮发电 ５万 ｋ 及 以下 的发电 机 ， 许 异 步运 行 的时 间约 水 ） ， Ｗ 允 量 减小 原动 机 的输入 转矩 ， 因此原 动机 的输入 机失去励磁后， 特别是无阳尼绕组的水轮发电机。 为 ３ｍｉ；对于直接冷却 的 ５～ Ｏ万 ｋ 的发电 转矩 即 由 Ｍ 下降 ， 证异步运 行的发 电机 的转速 ０ ｎ ３ Ｗ 。 保 转速迅速增加， 负荷减小到接近于零， 所以必 机， 在负荷不超过额定功率的 ４ ％时， ０ 允许异步运 不会无限升高。 曲线 ４与汽轮发电机的平均异步转 须将它从电网中切除。对有阻尼绕组的水轮发电 行的时间为 １ｍｉ。在美 国， ５ ｎ 高于同步转速的允许 矩特性曲线 １ 相交于 Ａ 点，与有阻尼绕组水轮发 机 ， 情况略好—些， 但—般约在滑差为 ３ ５ ％～ ％时。 运行时间一般为 ２ ３ ｉ － ｍ ｎ 国近几年在 １ 、 ５ 电机的平均异步转矩特眭曲线 ２相交于 Ａ： 与 才出现转矩 的 。我 ０１ 、 ２ 点， 平衡圜 Ｉ 中的 Ａ 点） ２ ， 对阻尼绕组有 ２ Ｏ万 ｋ 的发 电机组 Ｅ 已进 行 了失磁 后异 步运 无阻尼绕组水轮发电机的平均异步转矩特性曲线 过热的危险， Ｗ 均 所以一般只允许运行很短的时间偿 勺 行自试验、 奇 研究工作 ， 并取得—定的成果。 ３ 相交于 Ａ］ ， 点 这些点为转矩平衡点 ， 即平均异步 儿 ， 必须设法迅速恢复励磁或切除发电机。 众所周知 ， 在电力系统中， 即使允许大型发电 转矩相平衡的点， 此时出现了新 的平衡状态 ， 转速 机组异步运行十几分钟 ， 甚至几分钟 ， 都是很难得 不再升高 ，发电机在某—转差率下维持稳定运行 ， 的。 故称这种运行状态为稳态异步运行。Ａ１ ２Ａ 称 、 、３ Ａ 允许发电机失磁异步运行 的时间和输送功 为稳态异步运行点 ， 很明显 ， 这些点决定 了稳态异 率 ， 到多种 因素 的制 约。 先 ， 到定 子和转 子发 运 行时 ， 受 首 受 发电机输 出有 功功 率的大小 和运行 的转差 热的限制； 其次 ， 由于转子的电磁不对称所产生的 率 责任编辑： 袁依凡
同步发电机的不对称运行
同步电动机自起动转 距为零。
同步电机定子通入三 相对称电流，在气隙内产 生转速为n1的旋转磁场， 转子通入直流励磁产生N、 S 极，定子前后半周对转 子磁极的作用力相反，产 生的平均转距为零，无法 自起动。
第三节 同步电机的起动
解决方法：
1、异步起动——采用感应电动机工作原理 在转子极靴上加装起动绕组（发电机称为阻尼
一、两种运行方式
1.过励：I f为过励时，I 领先于U ，吸收容性无功功率，即发
出感性无功功率。
2.欠励：I 落后于U ，吸收感性无功功率。
按照发电机惯例画出空载、过励、欠励时-空矢量图如下：
二、用途 1．受控补偿
（1）当负荷较大时，为了改善功率因素，同步 补偿机应过励运行，
（2）当电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈 现较大的电容作用，使受端电网电压升高，此 时，同步补偿机应运行在欠励状态，吸收电网 中多余的无功功率。
2、中间补偿
（1）P E0U sin
X
( P, u)
（2）当 X
时对稳定有利，因为
E0U X
， 角减小，稳定
提高
（3）当保持原过载能力时，输送的功率将增大。
（4）中间加补偿机相当于线路的 X 减小，提高了稳定 性或增加输出。
三、特点 1、因不带机械负载，补偿机转轴可以比较
细，PM 0 ，T 0
绕组），起动时，励磁绕组不能开路（以免产生过
大的感应电势，击穿绝缘），亦不能直接短路（对
起动不利），需串入阻值约为10倍 rf 的电阻。
当异步起动使转子转速上升，转速 n 接近同步
速，加入直流励磁，进入同步电机运行状态。
2．变频起动：n1
60 f p
电机学第20章课件
X
1 2
( X d
Xq )
1 2
(X
d
X q)
结论：
• 阻尼回路的参数对负序电抗的影响较大。
• 转子的阻尼作用越强（即阻尼绕组的漏阻抗越小）， X- 越小。
电枢电流产生的负序气隙磁场被转子阻尼绕组中感应电流 所产生的去磁磁场抵消得就越多，合成负序磁场就越弱。
如果转子的阻尼作用极强，则负序电抗将接近于电枢绕组 的漏抗。
I
I
I0
1 3
IA
图20-5 同步发电机单相短路的复合序网
.
I
I
I0
Z
E0 Z
ZI
3E0
Z Z Z0
.
U
.
E
.
I
Z
E0 Z
Z Z
Z 0 Z
0
.
.
U I Z
E 0Z
Z Z Z0
.
.
U 0 I 0Z0
E
.
0Z
0
Z Z Z0
零序电阻r0就是电枢电阻ra 零序阻抗Z0等于 Z0＝r0＋jX0
20-2 同步发电机的不对称短路分析
1、同步发电机的单相对中性点短路 设同步发电机的A相对中点短路，B、C相为空载。
图20-4 同步发电机的单相对中性点短路
发电机端点的约束条件为：
U A 0 IB IC
0
U U U0 0
(Zd
Zq )
负序电抗X-为
X
1 2
( X d
Xq)
（2）转子有阻尼绕组
图20-3 有阻尼绕组的负序等效电路
直轴和交轴的负序电抗将近似等于
X d X σ
1
永磁同步电机相间短路-概述说明以及解释
永磁同步电机相间短路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容：永磁同步电机是一种新型的电机，具有高效、高能量密度、高功率因数和高控制性等特点，在工业和交通领域中得到了广泛的应用。
然而，由于其结构复杂且工作环境复杂，相间短路问题成为了限制其性能和可靠性的重要因素。
相间短路是指电机中两相之间发生了无法预测和控制的短路故障。
这种故障会引起电机的相电流异常增大，导致电机的工作异常和损坏，甚至可能引发火灾等严重事故。
相间短路问题已经成为了永磁同步电机领域中的一个研究重点和难点。
相间短路对永磁同步电机的影响是多方面的。
首先，相间短路会导致电机的输出扭矩异常增大或减小，进而影响电机的工作稳定性和控制性能。
其次，相间短路会产生额外的热量，加重了电机的温升问题，降低了电机的寿命和可靠性。
再次，相间短路还会引起电机的电磁噪声和振动增大，给使用者带来不良的使用体验。
因此，研究和解决相间短路问题对于提高永磁同步电机的性能和可靠性具有重要意义。
本文将从永磁同步电机的原理入手，深入探究相间短路的定义和产生机制，并分析相间短路对电机的影响。
在此基础上，结合实际案例，探讨相间短路的解决方法，并展望相间短路问题的未来发展趋势。
通过本文的研究，我们可以更好地理解永磁同步电机相间短路问题的重要性，并为解决这一问题提供有效的参考和措施。
同时，这也将促进永磁同步电机技术的进一步发展和应用，为实现清洁能源和可持续发展做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下：文章结构部分将提供关于本文的整体架构和组织方式的信息。
本文分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分将概述整篇文章的主题，并介绍本文的目的和意义。
引言的核心目标是引起读者的兴趣并让他们了解到本文所要解决的问题。
正文部分将详细讨论永磁同步电机的原理、相间短路的定义以及相间短路对永磁同步电机的影响。
在正文部分，作者将深入分析并提供相关的理论、实验和研究结果，以支持对相间短路问题的讨论。
同步电动机经常出现故障及原因分析
同步电动机经常出现故障及原因分析引言同步电动机是一种常用的电动机类型，用于驱动各种机械设备。
然而，同步电动机在使用过程中经常出现故障，给生产和维护带来很大困扰。
本文将分析同步电动机经常出现的故障，并对其原因进行详细分析。
故障一：电机启动困难同步电动机在启动过程中经常出现困难的现象。
主要原因有以下几点：1.电源电压不稳定：当电源的电压波动较大时，同步电动机启动时需要的起动电流可能无法得到满足，导致启动困难。
2.电机绕组故障：同步电动机的绕组可能出现接线不良、短路或断路等故障，这些故障会导致电机启动困难。
3.样机负载过重：如果同步电动机要驱动的负载过重，超过了电机的额定负载能力，那么电机在启动时会遇到困难。
故障二：电机运行不稳定同步电动机在运行过程中可能出现不稳定的现象，主要原因包括：1.电源电压不稳定：与电机启动困难类似，电源电压的不稳定性也会导致电机运行不稳定。
2.负载扰动：如果同步电动机要驱动的负载具有周期性的扰动，如振动或冲击负载，那么电机在运行时可能会受到影响，导致运行不稳定。
3.轴承损坏：若同步电动机的轴承损坏，轴承在运行过程中会产生杂音和振动，从而导致电机运行不稳定。
故障三：电机发热过高同步电动机在运行过程中可能发热过高，导致机械设备无法正常工作。
主要原因有以下几点：1.负载过重：负载过重会导致同步电动机在运行时需要消耗更多的能量，进而产生过多的热量，导致发热过高。
2.冷却系统故障：同步电动机的冷却系统如果存在故障，如冷却风扇堵塞或冷却液泄漏，会导致电机发热不及时，进而导致发热过高。
3.电机绝缘不良：同步电动机的绝缘如果不良，电机在运行时会产生电流泄漏，从而导致发热过高。
故障四：电机噪音大同步电动机在运行过程中可能会发出较大的噪音，给工作环境带来不便。
主要原因有以下几点：1.轴承损坏：同步电动机的轴承损坏会导致轴承在运行时发出噪音，从而导致电机噪音大。
2.齿轮磨损：如果同步电动机存在齿轮传动机构，这些齿轮在长时间运行后可能出现磨损，进而导致噪音大。
同步发电机有哪几种非正常运行状态？
同步国产小型发电机有哪几种非正常运行状态
同步国产小型发电机的非正常运行属于只允许短时运行的工作状态，最常见的非正常工作状态有过负荷、异步运行、不对称运行、失磁运行等，此时发电机的部分参量可能出现
异常。
同步国产小型发电机异步运行时的特点是什么？发电机的异步运行指发电机失去励磁后进入稳态的异步运行状态。
发电机失磁时，励磁电流逐渐衰减为零，发电机电动势相应减小，输出有功功率随之下降，原动机输入的拖动转矩大于发电机输出的制动转矩，转子转速增加，功角逐步增大，这时定子的同步旋转磁场与转子的转速之间出现滑差。
定子电流与转子电流相互作用产生异步转矩。
与此对应，定转子之间由电磁感应传送的功率称为异步功率，随功角的增大而增大；同时原动机输入功率随功角增大而减小，当两者相等时，发电机进入稳定异步运行状态。
同步电动机常见启动故障分析及处理
同步电动机常见启动故障分析及处理同步电动机常见启动故障分析及处理摘要：同步电动机能否顺利启动，不仅影响到同步电动机自身的安全，还影响到生产系统，为了快速、准确的发现故障、排除故障，对同步电动机常见的启动故障分析就显得非常必要。
文章结合维修实践，分析了同步电动机常见启动故障，并给出了具体的处理措施，为今后同步电动机启动故障的维修提供了方法，具有一定的参考价值。
0 引言同步电动机由于其功率因数高，运行效率高，稳定性好，转速恒定等优点广泛应用于工业生产中。
熟悉同步电动机启动故障，并及时排除故障，对电动机本身及生产系统都具有现实意义，为了能及时、准确排除故障，必须对同步电动机常见故障进行详细的分析。
1 常见故障1）同步电动机通电后，不能启动。
同步电动机接通电源后，不能启动和运行，一般有以下几方面的原因：（一）电源电压过低，由于同步电动机启动转矩正比于电压的平方，电源电压过低，使得电机的启动转矩大幅下降，低于负载转矩，从而无法启动，对此，应提高电源电压，以增大电机的启动转矩。
（二）电动机本身的故障检查电动机定、转子绕组有无断、短路，开焊和连接不良等故障，这些故障都使电机无法建立起额定的磁场强度，从而电动机无法启动；检查电动机轴承有无损坏，端盖有无松动，如果轴承损坏或端盖松动，造成转子下沉，与定子铁心相擦，从而导致电机无法启动。
对定、转子绕组故障可用低压摇表，逐步查找，视具体情况，采取相应的处理方法，对轴承和端盖松动故障，每次开车前都应盘车，看电动机转子转动是否灵活，如轴承（或轴瓦）损坏，应及时更换。
（三）控制装置故障此类故障多为励磁装置的直流输出电压调整不当或无输出，造成电动机的定子电流过大，致使电机过流保护动作或引起电机的失磁运行，此时，检查励磁装置的输出电压、电流是否正常，电压、电流波形是否正常，如电压或电流波形不正常，为了节省时间，更换备用触发板。
（四）机械故障如被拖动的机械卡住，也可能造成电动机不能启动，此时应盘动电动机转轴，查看转动是否灵活，机械负载是否存在故障。
同步发电机的非正常运行
电压异常的原因及影响
原因
无功功率不平衡、励磁系统故障、变 压器故障等。
影响
设备无法正常运行，可能导致设备损 坏；影响用户正常用电，如灯光闪烁 、电机转速不稳；长期低电压可能导 致电机过热。
频率异常的原因及影响
原因
发电机或电网负荷突然变化、大容量 电机启动、系统故障等。
影响
影响电机和变压器的正常运行，可能 导致设备损坏；影响用户正常用电， 如灯光闪烁、空调运行不正常；频率 过低可能导致电动机转速下降。
温度异常的原因及影响
原因
过载、冷却系统故障、轴承损坏等。
影响
加速设备老化，缩短使用寿命；可能引发火 灾等安全事故；导致发电效率降低。
振动和噪声的原因及影响
要点一
原因
机械不平衡、转子松动、轴承损坏等。
要点二
影响
加速设备磨损和疲劳破坏；影响操作人员的健康；可能引 发其他故障或事故。
04
CHAPTER
振动和噪声可能是由于发电机内部不平衡 、机械松动、润滑系统故障或励磁系统问 题引起。长期振动可能导致机械磨损和疲 劳断裂，而噪声则可能对周围环境和工作 人员的健康产生负面影响。
03
CHAPTER
非正常运行的原因及影响
突然短路的原因及影响
原因
外部电路故障、绝缘损坏、误操 作等。
影响
产生大电流，导致设备严重发热 和机械损伤；电压突降，影响电 网稳定；可能引发连锁反应，导 致大面积停电。
非正常运行的处理方法
突然短路的处理方法
总结词
迅速切断电源
详细描述
当同步发电机发生突然短路时，应立即切断 电源，以防止短路电流对设备造成进一步损 坏。同时，应立即检查短路原因并进行修复
永磁同步发电机失步的原因有哪些？如何判断什么程度进入失步状态？
永磁同步发电机失步的原因有哪些？如何判断什么程度进⼊失步状态？同步发电机如果失步，也⽐较好判断，发动机本⾝就会⼀会⼉发出功率，然后⼀会⼉倒进功率，发电机的定⼦电流⼤幅晃动，发电机会发出了周期性异响。
对系统来说，电压和电流，有功功率和⽆功功率都会⼤幅摆动，可能造成系统震荡，当然具体还要看系统和失步机组的容量以及失步机组是否失磁了，失步的机组是否带有失磁保护等因素，请关注：容济点⽕器⼀、如果失步的时间较长，电机会过热⽽烧坏电机转⼦和定⼦线圈，同时伴随发⽣电机异声和电流表指针打到头的现象，引发同步电机失步的主要原因分析：1、操作机构检查或者调整试验中存在问题；2、检修的时候，油开关操作机构的动作失灵引起振动，从⽽造成电动合闸机构跳闸；铁芯在铜套⾥的活动不太灵活，制造时候孔不圆，铁芯和铜套在孔内存在松动；3、负载太⼤导致转⼦转不动。
⼆、同步电机失步的预防措施如下：1、保证操作机构的检查以及调整试验的质量；2、要密切注视同步电机的电流异常变化和温升以及异常响声；当电机容量⼤和负载太⼤以⾄于发⽣失步事故时候，要尽快切断电源，以避免因为通过定⼦电流很⼤⽽造成电机过热，引起烧坏。
三、同步发电机失步本质分析在同步发电机正常运⾏时候，定⼦磁极和转⼦磁极之间可以看成有弹性的磁⼒线联系。
当负载增加的时候，功⾓将会增⼤，这相当于将磁⼒线拉长；当负载减⼩的时候，功⾓会减⼩，这相当于磁⼒线被缩短。
当负载突然变化的时候，由于转⼦有了惯性，转⼦的功⾓不能⽴即地稳定在新的数值，⽽是落在新的稳定值左右⽽且要经过若⼲次摆动，这种现象称之为同步发电机的振荡。
它的振荡有两种类型：⼀种是振荡的幅度会越来越⼩，⽽功⾓的摆动逐渐衰减，最后会稳定在某⼀新的功⾓下，仍然会以同步转速稳定运⾏，被称为同步振荡；另⼀种是振荡的幅度会越来越⼤，⽽功⾓不断增⼤，直⾄脱出乐稳定范围，使得发电机失步，发电机进⼊异步运⾏状态，被称为⾮同步振荡。
同步电动机频繁损坏原因及解决措施
同步电动机频繁损坏原因及解决措施阚建军【摘要】文章分析了同步电动机频繁损坏的主要原因,提出了解决措施,以确保电机安全运转.【期刊名称】《安徽水利水电职业技术学院学报》【年(卷),期】2010(010)001【总页数】2页(P62-63)【关键词】同步电动机;原因;措施【作者】阚建军【作者单位】肥东县水务局,安徽,合肥,231600【正文语种】中文【中图分类】TM3在泵站运行中同步电动机经常会出现噪音过大,震动加剧,绝缘降低,局部过热,励磁装置运行不正常等一系列故障,本文重点分析励磁装置故障的原因提出对策。
1 同步电动机运行中损坏的原因导致同步电动机损坏原因多数不在电机本身,其根本原因是电动机所配励磁装置技术性能差所致。
1.1 桥式控励磁装置(1)桥式半控励磁装置。
其主要电路在启动过程中,存在滑差,在转子绕组内产生交变感应电势,从而导致电压不对称,形成电流不对称,定子电流也因此而产生强烈脉动,电动机将受到脉震转矩的作用而损坏。
(2)桥式全控励磁装置。
虽然其滑差减小,但转子绕组仍有感应电势,当转速达到50%以上时,励磁回路感应电流负半波通路不畅,处于时通时断,似通非通状态,同样形成电流不对称,产生脉震转矩而损坏电机。
无论是全控桥,还是半控桥,励磁装置投励时所选的“转子位置角”不合理是导致电机损坏的主要原因之一。
1.2 分离可控硅励磁装置(1)失步保护。
对分离可控硅励磁装置,其主要功能是定时限过流兼作失步保护,而电机“过负荷”与电机失步是完全不同的两个概念,实际上起不到同步保护作用。
同步电动机失步分为欠励失步、过励失步和断电失步。
而这3类失步将造成电动机剧烈震动,甚至直接损坏。
(2)失励磁。
分离可控硅励磁装置。
在运行中,经常出现起动可控硅误导通,插件接触不良,脉冲丢失,三相电流不平衡,励磁电流、电压不稳定,甚至直接引起电动机失励等故障,这是由于该励磁装置的控制部分存在较大缺陷所致,它同样是引起点击损伤的重要原因之一。
第20章同步发电机的不正常运行
振荡处理措施
判断振荡性质
通过观察电压表、电流表及功率 表的摆动情况，判断振荡性质。
采取相应措施
若振荡为系统引起，应听从调度 指挥；若振荡为发电机引起，应 立即增加发电机的励磁电流，同 时减少有功负荷，以恢复同步。
异步运行处理措施
立即解列停机
当发现发电机异步运行时，应立即将发电机从系统中解列并停机 。
频率不稳定
系统频率偏移可能影响用户设备 的运行效率和稳定性，降低用电
质量。
04
同步发电机不正常运行处理 措施
失步处理措施
观察发电机电流表
当发现发电机电流表指针大幅度摆动时，应立即 采取措施。
减少有功负荷
通过降低原动机出力，减少有功负荷，使发电机 重新拉入同步。
增加励磁
增加发电机的励磁电流，提高发电机的电势，有 助于恢复同步。
如电网短路、断线等故障，导致电网电压 、频率严重波动，使得同步发电机无法维 持同步运行。
发电机内部故障
人为操作失误
如励磁系统故障、转子断条等严重故障， 使得发电机输出电磁功率与机械功率严重 不平衡，导致异步运行。
如误操作、误调度等人为因素，使得同步 发电机失去同步条件而进入异步运行状态 。
03
同步发电机不正常运行危害
对电力系统的危害
01
02
03
电压波动
同步发电机不正常运行可 能导致电力系统电压波动 ，影响系统稳定性。
频率偏移
发电机输出功率不稳定会 导致系统频率偏移，影响 电力质量。
系统振荡
严重的不正常运行可能引 发电力系统振荡，威胁系 统安全。
对发电机的危害
过热损坏
不正常运行可能导致发电 机过热，进而损坏绝缘材 料和绕组。
第20章同步电机的非正常运行
正序电动势就是正常的空载电动势，即：
E
A
E 0A
，所以正序电压方程式下：
EA
I
A
R
jI
A
X1
U
A
I
A
Z1
EA
U
A
2.负序分量
发电机没有反转的励磁磁通，定子绕组
中不会感应负序电势，E
A
0
。
负序电流作用下产生漏磁通及气隙磁通，
与相对应的漏电抗及负序电枢反应磁通对应
B
A
IA
IB
IC
UB
UC
C
I
一、对称分量法
IA
I
A
I
A
I
0 A
IB
I
B
I
B
I
0 B
a
2
I
A
aI
A
I
0 A
IC
IC
IC
IC0
aI
A
a
2
I
A
I
0 A
a
是一个复数算子,
a
j 2
e3
1
j
3
22
相量乘以 a ，将使此相量往超前方向（逆
难以求出电流。
A
为什么？
E0
Z
发电机内部阻抗不知道。
同步电抗适合于对称负载。
B
C
问题2讨论：发电机线间短路，已知电动势 能否求出电流？
难以求出电流。
电机常见故障分析及其处理
电机常见故障分析及其处理摘要：发电机在运行中会不断受到振动、发热、电晕等各种机械力和电磁力的作用，加之由于设计、制造、运行管理以及系统故障等原因，常常引起发电机温度升高、转子绕组接地、定子绕组绝缘损坏、励磁机碳刷打火、发电机过负载等故障。
与之相似的是电动机的故障也主要有机械故障和电气故障两方面。
关键词:定子线圈，激磁电流，短路故障,接地故障。
电机可分为电动机和发电机两类，电动机又可分为同步电动机和异步电动机，发电机也可分为同步发电机和异步发电机,本文将主要围绕异步电动机和同步发电机为例，简要分析电机常见的故障及其处理方法.一、三相交流异步电动机常见故障分析及其处理1.机械方面有扫膛、振动、轴承过热、损坏等故障。
⑴异步电动机定、转子之间气隙很小，容易导致定、转子之间相碰。
一般由于轴承严重超差及端盖内孔磨损或端盖止口与机座止口磨损变形，使机座、端盖、转子三者不同轴心引起扫膛。
如发现对轴承应及时更换，对端盖进行更换或刷镀处理。
⑵振动应先区分是电动机本身引起的,还是传动装置不良所造成的，或者是机械负载端传递过来的，而后针对具体情况进行排除。
属于电动机本身引起的振动,多数是由于转子动平衡不好，以及轴承不良，转轴弯曲，或端盖、机座、转子不同轴心，或者电动机安装地基不平,安装不到位，紧固件松动造成的.振动会产生噪声,还会产生额外负荷。
⑶如果轴承工作不正常,可凭经验用听觉及温度来判断.用听棒（铜棒）接触轴承盒，若听到冲击声，就表示可能有一只或几只滚珠扎碎，如果听到有咝咝声，那就是表示轴承的润滑油不足,因为电动机要每运行3000-5000小时左右需换一次润滑脂.电机超过规定运转时间后,轴承发出不正常的声音，用听棒接触轴承盒，听到了“咝咝”的声响，同时还有微小“哒哒”的冲击声，原因是轴承盒内缺油，同时轴承滚柱有的以有细微的麻痕.通过对轴承进行了更换,添加润滑油脂。
在添润滑脂时不易太多，如果太多会使轴承旋转部分和润滑脂之间产生很大的磨擦而发热,一般轴承盒内所放润滑脂约为全溶积二分之一到三分之二即可。
同步电机短路电流
同步电机短路电流同步电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产和家庭日常生活中。
在正常运行过程中，同步电机会产生短路电流。
本文将从同步电机的工作原理、短路电流的产生原因、短路电流的影响以及相关的保护措施等方面进行阐述。
我们先来了解一下同步电机的工作原理。
同步电机是一种交流电动机，其转子的转速与电源的频率保持同步。
它的主要组成部分包括定子和转子。
定子是由三组对称分布的绕组构成，绕组通过电源提供三相交流电，产生旋转磁场。
转子是由导体材料制成的，当电流通过定子绕组时，产生的旋转磁场将转子带动旋转。
同步电机的转速与电源频率、极对数、电压等因素有关。
在同步电机正常运行过程中，短路电流是不可避免的。
短路电流是指在电机运行过程中，由于各种原因导致定子和转子之间发生短路，使得电流绕过部分绕组而形成的电流。
短路电流的产生原因多种多样，如电机内部故障、外部短路故障等。
短路电流的大小与短路位置、电源电压、电机参数等因素有关。
短路电流对同步电机的影响是不容忽视的。
首先，短路电流会导致电机的额定电流增大，加大电机的负荷。
其次，短路电流会增加电机的损耗，降低电机的效率。
此外，短路电流还会对电机的绝缘性能产生不良影响，可能导致电机绝缘击穿，进而引发火灾等安全事故。
为了防止短路电流对电机的损害，需要采取相应的保护措施。
一种常见的保护措施是安装短路保护器。
短路保护器可以及时检测到电机的短路故障，并迅速切断电源，避免进一步损坏。
此外，定期对电机进行维护检修也是非常重要的，及时发现并排除电机内部故障，减少短路电流的产生。
同步电机短路电流是在正常运行过程中产生的，其产生原因多种多样，对电机的影响也是不可忽视的。
为了保护电机，需要采取相应的保护措施，如安装短路保护器、定期维护检修等。
只有正确理解和处理同步电机短路电流问题，才能保证电机的安全稳定运行。
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难以求出电流。
A
为什么？
E0
Z
发电机内部阻抗不知道。
同步电抗适合于对称负载。
B
C
问题2讨论：发电机线间短路，已知电动势 能否求出电流？
难以求出电流。
A
为什么？ 发电机阻抗还是未知。
难以列出方程。
B
IA
IB
IC
UB
UC
C
I
求解不对称问题基本思路 仿照变量代换，变为阻抗 已知的电压与电流，求解 后回代。
2.负序电抗
负序电枢反应磁通顺时针旋转，与转子 转向相反，在转子绕组中感应出 f 100Hz 的感应电动势。转子上的阻尼绕组自身短路， 励磁绕组通过直流电源短路，感应电动势在 两绕组中均产生电流，也就存在电抗。
（1）转子只有励磁绕组，没有阻尼绕组
d轴负序电抗：X 2d X s
1
1 1
IA 0
IB IC I
I
0 A
1 3
(IA
IB
IC
)
0
I
A
1 3
(
I
A
aIB
a2IC )
1 (a a2)I 3
j
3I 3
I
A
1 3 (IA
a2IB
aIC
)
1 (a2 3
a)I
j
3I 3
I
A
I
A
j
3I 3
A
结论：I
A
正序电动势就是正常的空载电动势，即：
E
A
E 0A
，所以正序电压方程式下：
EA
I
A
R
jI
A
X1
U
A
I
A
Z1
EA
U
A
2.负序分量
发电机没有反转的励磁磁通，定子绕组
中不会感应负序电势，E
A
0
。
负序电流作用下产生漏磁通及气隙磁通，
与相对应的漏电抗及负序电枢反应磁通对应
3.零序电抗
三个相绕组的零序电流由于同相， 就不会产生基波电枢磁动势，因此零序电 流不会产生电枢反应基波磁动势和相应的 磁通。零序电抗只有与漏磁通相对应的电 抗。
说明：但是零序电抗不完全等于正序的漏电 抗。零序电抗 X 0 小于 X S ，即：X 0 X S
§20-3 几种不对称稳态短路的分析
时针）旋转 1200
对称分量法就是把实际不对称的三相系统，分解 为正序、负序和零序三组对称的三相系统，把不对称 运行看成是分别在正序、负序和零序系统下三种对称 运行的叠加，实质上是一种线性变换。
I
A
IC
I
A
IC
I
B
I
B
I
0 A
IA
I
A
I
A
I
0 A
I
0 B
IC0
IC
IC IC
X ad X f
Xs
X2d Xad X f
q轴负序电抗： X 2q X s X aq
Xs
X2q
X aq
负序电抗一般取d、q轴电抗算术平均值：
X2
X 2d
2
X 2q
（2）转子上既有励磁绕组，又有阻尼绕组
d轴负序电抗：X 2d X s
1
1 1
1
X ad X f X kd
Xs
IC0
I
B
I
B
IB
I
0 B
若已知不对称量，可求出三组对称量：
I
A
1 3 (IA
aI B
a2IC )
I
A
1 3 (IA
a2IB
aIC )
I
0 A
1 3 (IA
IB
IC )
* 对称分量法应用的是叠加原理，只能用在线性
参数系统中。
二、各相序的基本方程式和等效电路
1.正序分量
第二十章 同步发电机的非正常运行
§20-1 概 述
1 正常的不对称运行：三相发电机向单相负载供电不 对称运行 1) 民用电：照明与家用电器； 2) 工 业：电气铁轨采用单相电源为牵引电机供电。
2 故障状态可能导致不对称运行 在不对称运行下，同步发电机的电枢电压和电枢
电流都会出现三相不对称。
3 瞬态 负荷突然变化，外部电路突然短路都属于瞬态
一、相间突然短路不对称运行求解实例
例：已知发电机在短路时的一相空载电动势为
E
，
A
发电机的各相序阻抗也已知，求：相间短路后各相
电压、电流值。
A
求解思路和过程如下：
（1）列出短路时电流和电压的初始
IA
条件（边界条件）
IB
IC
IA 0
UB UC
IB IC I
B
UB
UC
C
I
（2）根据边界条件利用对称分量法求解电压、 电流的各相序分量
X
0
U
0 A
I
0 A
Z0
U
0 A
三、各相序的阻抗 相序阻抗包括正序、负序和零序，它们
都是发电机的内阻抗，是电枢电流产生的电 阻压降和电抗压降与电枢电流的比值。
电抗压降包括漏电抗以及电枢反应电抗 压降两部分。
1.正序阻抗
对称运行时，同步电机的同步电抗 Xc 就是正序电抗 X1 ，X1 X c X a X s
的电抗之和为负序电抗 ，XA相2 定子回路负 序电压方程式为：
I
A
R
jI
A
X
2
U
A
I
A
Z2
U
A
3.零序分量
定子绕组中也不存在零序的空载电动
势，EA0 0，零序电流作用下产生漏磁通， 与此对应的电抗为零序电抗 X0 ，A相定子 回路电压方程式为：
I
0 A
R
jI
0 A
B
A
IA
IB
IC
UB
UC
C
I
一、对称分量法
IA
I
A
I
A
I
0 A
IB
I
B
I
B
I
0 B
a
2
I
A
aI
A
I
0 A
IC
IC
IC
IC0
aI
Aa2来自I A
I
0 A
a
是一个复数算子,
a
j 2
e3
1
j
3
22
相量乘以 a ，将使此相量往超前方向（逆
运行，不能用稳态分析方法。
本节的要点：
1.掌握对称分量法。 2.掌握同步发电机各种相序电抗的物理概念。 3.应用对称分量法来分析各种不对称的稳态短
路。 4.了解不对称运行对同步电机的影响。
§20-2 不对称运行的相序方程 和等效电路
问题1讨论：发电机单相负载，已知电动势和 负载阻抗，能否求出电流？
X 2d X ad X f X Kd
1
q轴负序电抗： X 2q X s 1 1
Xs
X aq X kq
X 2q
X aq
X Kq
负序电抗一般取d、q轴电抗算术平均值：
X2
X 2d
2
X 2q
一般同步发电机负序电抗的标幺值约为：
汽轮发电机：X 2 0.15 没有阻尼绕组的水轮发电机：X 2 0.40 有阻尼绕组的水轮发电机：X 2 0.25
I
A
j
3I 3
I
0 A
0
B
IA
IB
IC
UB
UC
C
I
可见，此短路没有零序电流，正序电流
I
A
和负序电流
I
A
大小相等，方向相反。
UB UC
U
A
1 3
(U A
aU B
a2UC
)
1 3
(U A
aU B
a2U B )
U
A
1 3 (U A
a2U B
aUC )