同步电动机集电环技术改造

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同步电动机及励磁装置故障分析处理方法

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同步电动机及励磁装置故源自障分析处理方法孙立民
（中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司，黑龙江依兰１５４８５４）摘要：列举了同步电机不能启动运行、集电环磨损及电机扫堂的原因和处理；ｗＫＬＦ型同步电动机励磁装置的常见故障分析和处理方法。关键词：同步电机；集电环；励磁装置故障；处理方法中煤哈尔滨煤化工有限公司是国家大Ｉ型化工企业，共有同步电动２．１．２起动回路开通后无法自动断开机１８台（其中５４００ＫＷ同步动机２台，３７００ＫＷ同步电机１台）。同步起动电阻分抽头选择不当，电动机作为大型动力设备，由于转速不随负载变化而变化，功率因数可以２．１３同步电机起动时无法自动投励或投励失败调节，以改善电网的功率因数，及运行的稳定性和较高的效率，被广泛应同步电机起动日寸无法自动投励原因主要有以下几ｌ方面的原因：用于大功率的拖动负载中，在连续性比较强的化工生产过程中起着非常第一，高压断路器上的节点之间未能比和好造成的，需要采取的措施重要的作用。同步电机通常采用异步启动的方法，当转速接近同步转速就是在高压断路器关闸之后，仔细检查所有的接点之间是否都已经闭合（亚同步转速）时，励磁装置将直流电加入转子绕组进行励磁，同步电机即完全。第二，前置变压插件励磁电流不能够调零造成的，这时候就需要在可牵入同步运行。同步电动机能否稳定运行，将直接影响我厂的经济效变压之前对于变换插件励磁电流是否能够调零进行检查，杜绝此类问题益，然而作为同步电动机工作的重要组成部分——励磁装置运行状况也的出现。第三，压缩机负载趔重导致的，电柳在泊动时拖动压缩机的压力是同步电机能否稳定运行的关键决定ｆ生因素。如何合理使用和维护洼能过大，就不能保证电机在力 Ⅱ 速过程中达到亚同步的状态，需要采取的力去优越的ＷＫＬＦ一１１型励磁装置，正确分析和处理该同步电动机励磁装置就是在电机启动之前凋鹚圣压力。第四，配置参数中ｉ十日殳励和投励渭差定滑差和计旧蚰蹦的设定的—些常见故障，确保全厂１８台同步电动机安全稳危垂行就显得尤为重值位置错误造成的，需要采取的措施提对于投『要。值进行全面的检查。１同步￣ｇｔ／ｔ的故障分析与处理２２励磁野撇障及张夹措施２．２．１凤故障１．１同步电机不能启动运行造成同步电机不能启动运行的原因有很多，其中最常见的主要有电风机故障出现时的表现是：风机停故障指示灯亮，风机停转，风机箱保机本身问题、控制装置故障以及拖动机械故障等原因，具体如下：险熔断，励磁输出不受影响。需要采取的措施是：短时间完成处理则无需第一，电机本身的故障问题所造成的不能启动。由于电机轴瓦的端盖停机，更踟寸应拧开风机箱匕航空招Ｂ头，抽出风箱进ｆ＝更换。２２２快熔熔断螺丝松动或者其他原因导致机座和端盖分离，此时转子下沉和定子铁摩擦导致电机不能正常启动，需要通过更换电机轴瓦或者是分别加固对快熔熔断故障出现时的表现是：快熔断故障指示灯点亮，快速熔断器角端盖的螺丝，保持电机和转子问均匀的气隙。单相或多相熔断，与之并联的指示熔芯弹出。机组因励磁故障跳闸停机。第二，控制装置出现的故障导致的不能启动。控制装置中的励磁部分需要采取的摧：第一，测试可控硅元件是否有损坏现象；第二，测试主直流输出电压的不稳定造成定子的电流不稳，从而引起装置跳闸或者是回路是否有多点对地绝缘损坏；第三，测试励磁绕组是否存在短路现象；电机失碰奎『下砗专。查明事故原因，再更换损坏元器件。第三，拖动机械故障造成的不能启动，拖动机械转轴在运转中被卡住２．２３空气开关跳闸故障或出现其他故障，造成电机转轴的负荷增大，这时需要在启动前转动转空气开关跳闸故障出现时的表现是：空开跳故障指示灯亮，空气开轴，如果发现转轴不能转动或者是转动不灵活必须要及时检验，保证关在“ 分” 位，电机联锁跳闸。需要采取的措施是：第一，检查励磁变压器转轴正常运转后再启动电机。是否有过热或烧痕；第二，检查空开至变压器一次的连接电缆是否有过热或烧痕。１２同步电机集电环异常磨损同步电机集电环的主要功能就是嗽电流，但是在电机滑动接２２４交流电源故障触的过程中集电环的表层会产生—层薄薄的水膜，会造成集电环和电刷交流电源故障故障出现时的表现是：交流电源指示灯熄灭，交流开关斤有指示灯熄灭。需要采取的措施是：要求严格的场所可采用带备ｆ翁差电流的过程之中出现电解的隋况，进而出现腐蚀。如果集电常破电源匕用电源自动投人的双路电源供电，来提高励磁供电的可靠性。损是由腐蚀造成的，就应该对集电环进行清扫。除了腐蚀之外，滑动接触状况的不合理也会造成集电环的异常损坏，２３软件故障及其解决措施经常出现的有：电刷压力过大、电刷活动受阻以及集电环表面存在垃圾软件故障利用ＷＫＬＦ一１１Ｄ型励磁装置读写控制器显示的故障代码结合改励磁装置使用说明书的故障代码表，等。这时候—般财务的应对措施有：第一，调整弹簧压力到１．０ — ２．８Ｎ／ｃｍ，来判别故障类型及故障名称，而且—定要保持所有电刷压力的均衡；第二，选择和电机型号一致的电来判定故障名称并进行相应的处理。刷，不能出现电刷和电机型号不一致的隋况；第三，保证集电环表面的粗３．２１Ａ／Ｄ采集故障糙程度不超过３１ｘｍ；第四，适时调整集电环的正负极，使电刷的正负极之Ａ／Ｄ采集故障出现时的表现是：通道故障知识灯亮，读写器读出故障间受到的腐蚀程度的相同。类型为信号采集故障。需要采取的措施是：主机板匕的Ａ／Ｄ转换器故１３同步机起动时声普异常或转子扫堂障，更换主机板就可以了。同步机在运行多年之后，机器的定子均会出现不同程度的移位现象，３．２２Ａ —Ｂ套通ｊ百ｌｆ［障而且也会因为同步机启动时的冲击造成同步机定子和转子之间的空隙不Ａ —Ｂ套通道通信故障出现时的表现是：ＡＢ两套的主机故障灯，通道均匀，使其局部部位之间出现摩擦。这时需要采取的解决措施是：按照要故障Ｈ及脉冲故障灯全部点亮，励磁输出正常，用读写器读出故障类型为Ｂ通信故障。需要采取的措施是：选择同步电动机停机时，励磁装置完全求合理调整同步机转子和传动轴的平衡度和同心度，达到规定的要求之Ａ后将定子器密封盖打开，测量同步机定子和转子之间的四周气隙，进一步退出运行后进行切换换板的更换。调整二者之间的气隙的均匀和平衡度。但是如果是由于同步机安装基础２３３通道板故障发生变化所导致的声音异常或转子扫堂的现象，就要采取重新浇筑基础通道板故障出现时的表现是：通道故障指示灯亮，读写器检查故障类之后再采取重新安装的办法来彻底解决这一问题。型为通道板故障。需要采取的撵是：通道板匕触发脉冲形成回路故障、２ＷＫＬＦ一１１Ｄ型微机励磁装置常见故障处理方法导致脉冲信号丢失，处理方法为更换通道板。２１励磁输出不正常的可能原因结束语２１．１励磁装置不能正常工作本文中对于同步机中主要出现的集中故障的现象和应该采取的相应检查励磁控制系统的工作电源，包括Ａ、Ｂ套＋５Ｖ，＋２４Ｖ、＋１５Ｖ，措施进行了简单的介绍，除此之外其中存在的问题还有许多，在具体运行过程中根据实际问题灵活运用，以便更好的解决。１５Ｖ输出是否正常

电机集电环在使用过程中应注意的问题

电机集电环在使用过程中应注意的问题集电环是用于电机的换向器或滑环上，作为导出导入电流的滑动接触体，它的导电，导热以及润滑性能良好，并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。

几乎所有的电机都使用碳刷，它是电机的重要组成部件。

广泛适用于各种交直流发电机，同步电动机，电瓶直流电动机，吊车电机集电环，各型电焊机等等。

随着科学技术的发展，电机的种类和使用的工况条件越来越多样化，因而需要有各种不同品级的电刷来满足这些要求，故电刷的种类也随着电机工业的发展而越来越多。

那么我们在使用电机集电环的过程中应该注意哪些问题呢？电机集电环在使用中应注意的问题：（1）电机集电环一般设计在海拔不超过1000m，环境空气温度不超过40℃的地点运行。

（2）电机集电环在额外电压变化±5%以内时，可以按额定定率连续运行。

如果电压变动超过±5%时，则应按制造厂的规定或试验结果限制负载。

（3）由室外共给冷却空气的电动机，为了避免受潮，在停机后，必须及时停止冷却空气的供给。

（4）检查电刷下火花是否正常，电机集电环（或转向器）是否有灼伤和磨损。

（5）检查电机集电环在运转时是否有不正常的噪声和振动，定子和转子是否相摩擦。

电刷在集电环上运行时，在其接触面上形成一层均匀、适度、稳定的氧化膜，这是电机运行良好的主要标志之一。

当电刷磨损到不能保持正常位置和压力时，或电刷磨损到原高度的1/3时，应按说明书的要求更换刷块，更换后的新电刷与电机集电环接触面需加工成相应的圆弧，保证电刷与电机集电环有良好的接触（接触面不小于总面积的75%）。

加工时用细砂布固定在电机集电环表面，将电刷模拟工况在砂布上磨削成所需的圆弧。

当电机集电环表面被磨损或被火花灼伤发黑时，轻微的可用细砂布小心地打磨光，并将磨料清理干净；严重的（如出现凹槽），则需精车电机集电环的表面，使粗糙度达到1.6，径向跳动小于0.04mm。

刷握底面到电机集电环表面的距离应保持3mm左右。

电动机、电加热器及电动执行机构检查接线施工工艺

电动机、电加热器及电动执行机构检查接线施工工艺13.1 材料要求13.1.1设备应有铭牌，注明制造厂名，出厂日期、规格、型号及出厂合格证等有关技术资料，附件齐全，电气接线端子完好，设备器件无缺损，涂层完整。

13.1.2 查验合格证和随带技术文件。

13.1.3与电动机配套的控制、保护、起动设备应完好齐全。

13.1.4除电机安装用螺栓外，均应采用热浸镀锌螺栓，并配相应的热浸镀锌螺母平垫圈、弹簧垫。

13.2 主要机具13.2.1 搬运吊装机具应包括汽车吊、卷扬机、吊链、龙门架、绳扣、道木、钢丝绳、滚杠。

13.2.2 安装机具应包括台钻、砂轮、电焊机、气焊工具、手电钻、电锤、台虎钳、活扳手、榔头、套丝板、油压钳。

13.2.3 测试器具应包括钢卷尺、钢板尺、塞尺、水平尺、红外线水平仪、线坠、兆欧表、万用表、转速表、电子点温计、测电笔、钳型电流表、相序指示仪。

13.3 作业条件13.3.1 施工图及技术资料应齐全无误。

13.3.2 土建工程基本施工完毕，屋顶、楼板工作已完成，不得有渗漏现象，门窗完好。

13.3.3 室外安装的电机，应有防潮、防雨措施。

13.3.4 电动机的基础应达到允许安装的强度，地脚螺栓孔、预埋件、电缆管位置、尺寸和质量应符合设计和国家现行有关标准的规定。

13.3.5 安装场地应清理干净，道路畅通。

13.3.6 电动执行机构驱动的设备已安装完成，且初验合格。

13.3.7 应具备相应容量的试运行电源。

13.4 施工工艺13.4.1电动机、电加热器及电动执行机构检查接线工艺流程应符合图13.4.1的规定：图13.4.1 电动机、电加热器及电动执行机构检查接线工艺流程13.4.2 施工工艺应符合下列规定：1 设备开箱检查应符合下列要求：1）设备开箱点件应由安装单位、供货单位，会同建设单位代表共同进行，并做好记录；2）应按照设备清单、技术文件，对设备及其附件、备件的规格、型号、数量进行详细核对。

2 安装前的检查应符合下列要求：1）设备外观应完好,附件、备件应齐全、无损伤,绕组绝缘电阻值应满足产品技术文件要求；电动执行机构的紧固件不得松动，可动部件应灵活可靠；2）定子和转子分箱装运的电动机,其铁芯、转子的表面及轴颈的保护层应完整,并应无损伤和锈蚀现象；3）盘动转子应灵活,不得有碰卡声；4）润滑脂应无变色、变质及变硬等现象,其性能应符合电动机的工作条件；5）可测量空气间隙的电动机,其气隙的不均匀度应满足产品技术文件要求,当无要求时,各点气隙与平均气隙的差值不大于平均气隙的5%；6）电动机接线盒内的空间应满足电缆曲绕压接的需要,引出线鼻子焊接或压接应良好,编号应齐全,接线端子支持强度应能承受电缆弯曲产生的应力,电缆在接线盒内不应受外力挤压和磨损, 裸露带电部分的电气间隙应满足产品技术文件要求；7）应检查绕线式电动机的电刷提升装置,动作顺序应满足产品技术文件要求；8）电动机接线盒密封性能应满足电机防护等级要求；9）电动机的性能应符合电动机周围工作环境的要求。

常用同步电动机

停转。（3）加工精度较高。即要求一个脉冲对应的位
移量小、并要求精确、均匀。这就要求步进电动机步距角小、步距精度高、不丢步或失步。（4）输出转矩大，可直接带动负载。
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指令
微电脑及电源
步进电动机
控制电脉冲
机床工作台传动齿轮
丝杠
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二、步进电动机的工作
原理
以三相反应式步进电机为例
6b
B
C
V1b
V6b
→ 控制电子开晶体管控制电路
关中
转子位置传感器
晶体管的通断第26页/共80页 →
１23..→V2e51.m导V导=通3T导通，m，通→B，a→转→过B1Ba20再a0与→转TBe过mf=垂T1m2直00
→Tem=Tm V2
V1
0
V1
IA
IA
Bf
V4 IB
组成：定子有六个磁极，每两对应的磁
极绕有一相绕组A 。转子有四个
均匀分布 C’
1 B’
的齿，齿宽与2 定子4 磁极极靴宽
度相等。 ’ B
C 3
A’
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1.三相单三拍运行方
单：每次只式有一相绕组通电。
三拍：三次切换为脉冲的一次循环。
A相通电：磁力线总是力图走磁 A 阻最小的路 1
C’ B’
U U N，f fN，P2 c Im f (I f )
假设：（1）不计Pcu，PFe，Pm，
（2）（隐极机 X d X q X t
P1
）
Pem
mUI cosm
m
E0U Xt
sin m
c
E0 sin m c及I cosm c

电动机维修技术标准

交流电动机维修技术标准（一）适用围本技术标准适用于马钢二能源总厂各类交流电动机的维护和检修。

（二）工程交流电动机维修技术标准共10项，工程如下表：（三）标准一、绝缘电阻〔1〕1000伏以下的交流电机，绕组的绝缘电阻在常温下应不低于0.5兆欧。

〔2〕1000伏及以上的交流电机，绕组的绝缘电阻在常温下应不低于每千伏1兆欧。

二、直流电阻的测定三、定心〔1〕刚性连轴器定心的允许偏差〔2〕齿轮连轴器定心的允许偏差〔2〕弹性连轴器定心的允许偏差四、定转子气隙对不同类型的交流电机定转子气隙最大值或最小值与平均值之差，同平均值之比，不应超过以下数值：五、温升〔1〕感应电机的温升限度见下表〔单位：K〕〔2〕同步电动机温升限度见下表〔单位：K〕备注：I.全封闭管道通风及全封闭冷却型均按开放型的温升上限为依据。

II.全封闭的水冷、油冷、水中型的温升不适宜使用本表，应另据特殊协定。

III.采用高级绝缘的滑环附近绕组是低级绝缘，则应按低级绝缘考虑。

IV.在第一项的定子绕组里，凡功率大于5000kW以及定子铁心长度〔包括通风管道〕1m以上的，不适宜采用温度计法。

V.对于5000kW以及定子铁心长度〔包括通风管道〕1m以上的，如果订货与制造方无协定，则F级、H级的温升限度，不能超过B级的温升上限。

VI.环境温度的限度为40℃。

〔3〕空冷同步电动机温升限度见下表〔单位：K〕六、电刷及刷握表1其中：A级－不可逆运行的交流电机B级－可逆运行的交流电机C级－双层电刷，每层厚度>4mm。

表2备注：I.表1适用于石墨电刷II.表2适用于含金属的电刷〔2〕电刷的磨损限度I.刷辫固定件以下5mm；II.对分层电刷或厚度在8mm以下的电刷，为刷辫固定件以下10mm III.电刷产品的寿命线。

〔3〕刷握与滑环外表的间隙h〔mm〕〔4〕电刷的压力七、滑环偏差允许值及磨损限度〔1〕滑环偏差的允许值滑环偏差是指滑环滑动面的偏差，由千分表测定〔2〕滑环的磨损限度滑环磨损的原因：I.过电流II.振动引起接触不良III.碳刷材质不适当IV.接触压力过小或过大八、耐压试验交流电机在绕组更换，绕组修理和维修时的耐压试验标准如下：〔根据试验条件进展一种试验〕备注：〔1〕表中电压U指定子额定电压，对同步电机励磁绕组指励磁电压，感应电机绕线式定子绕组指最大感应电压。

电励磁同步电动机直接转矩控制理论研究及实践

电励磁同步电动机直接转矩控制理论研究及实践一、概括本文围绕电励磁同步电动机（Electrically Excited Synchronous Motorm，EESM）的直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）展开理论研究和实践探讨。

随着电力电子技术的发展，电励磁同步电动机因其高效、响应速度快等优点在诸多工业领域得到了广泛应用，特别是风力发电、电动汽车等领域。

EESM的直接转矩控制通过采样电动机定子电流和转速，并运用先进的控制算法实时精确地控制电动机的转矩和磁场，实现对电动机运行状态的精确跟踪与优化。

本论文首先对直接转矩控制的原理框架及数学模型进行了详尽阐述，构建了系统的数学模型，为实际应用奠定了理论基础。

本文详细分析了控制系统的稳定性与性能，重点研究了在非线性负载和扰动情况下该控制系统能否持续有效，以及如何提高系统整体性能。

论文还提出了一种改进的控制策略，该方法在传统直接转矩控制方法的基础上进行优化，提高了控制精度和响应速度。

通过仿真实验和实际现场实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。

实验结果表明，采用改进后的控制方法能使电励磁同步电动机实现更高效、更稳定的运行，对于特定负载条件具有更好的适应性。

本文针对电励磁同步电动机直接转矩控制进行深入研究与实践，证明了该控制方法的有效性与实用性，并为进一步优化和完善控制策略提供了理论支持。

1.1 研究背景与意义随着电力电子技术、微处理器技术和控制理论的飞速发展，电气传动系统正经历着前所未有的变革。

在众多的电气传动方式中，电励磁同步电动机（Electrically Excited Synchronous Motors, EESM）因其独特的性能和广泛的应用场景，成为了研究的热点。

特别是直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）作为一种高效的电机控制策略，在EESM中展现出了巨大的应用潜力。

尽管直接转矩控制具有诸多优点，如响应速度快、精度高、算法简单等，但在实际应用中仍面临着诸多挑战。

同步电动机励磁欠励都有哪些原因能造成

同步电动机励磁欠励都有哪些原因能造成在调整励磁装置时，如果只有励磁电压而无电流指示，可对励磁电压进行调节。

若励磁电压平滑可调，再进行灭磁检测。

若电压能回零，可以断定故障原因时励磁输出回路开路。

是什么原因造成励磁输出回路开路呢?( 1 ) 电刷在集电环上长期摩擦使其磨短，引起接触不良。

若弹簧压力不够，电刷和集电环之间就会产生火花或电弧，电刷被烧得更短，从而造成断路。

就会出现只有励磁电压而无励磁电流的现象。

( 2 ) 转子励磁绕组的连接部位开焊，造成励磁输出回路开路。

( 3 ) 电刷的压力弹簧因长期使用而老化疲劳损伤，使电刷与集电环脱离开励磁输出回路。

( 4 ) 直流励磁电流表损坏。

调整励磁装置时，只有励磁电流指示，并能调节其电流的大小，而无励磁电压指示，则说明励磁装置其它部分正常，只是励磁输出和灭磁电路中有问题。

该故障的原因主要有：( 1 ) 励磁电压表内部出现断路。

需检修或更换直流电压表。

( 2 ) 连接电压表的导线开路。

需检查连线处，并找出开路点焊接牢固。

( 3 ) 灭磁电阻内部断路。

需检查电阻丝或连接部位，找出断线点接牢。

( 4 ) 灭磁晶闸管误导通，使接在其两端的励磁电压表形成短路而无指示。

此时，灭磁电阻严重发热甚至烧红。

出现这种情况，必须按前述方法重新调整灭磁插件中电位器1 W 、2 W 。

若调整电位器1 W 或2 W 也无济于事，可将灭磁插件抽出，此时，电压表应有电压指示。

如果仍无电压指示，则说明灭磁晶闸管或灭磁二极管击穿，可将管拆下来进行测定。

如果抽出灭磁插件后有电压指示，则说明插件中的电阻或稳压管损坏，应检查更换再进行灭磁插件的调试整定。

( 5 ) 灭磁线断路。

再调整励磁电压和电流的过程中，需检测灭磁环节的工作状态。

如果灭磁线断路，按下灭磁检测按钮C N 时，灭磁晶闸管因有维持电流而又无反向电流，不能及时关断，总是处于导通状况，故无励磁电压指示。

( 6 ) 半控桥励磁装置中，电压击穿保险器J B O 击穿将励磁电压表短路。

永磁同步电动机技术

9－转子铁心
11—风罩 15－专用变频驱
12－位置、速度传感器动器
13，14－电缆
永磁同步电动机的转子结构
表面式转子磁路结
构
1
）
凸
出
式
1．表面凸出式结构简单、制造成本较低、转动惯量小等优点，在矩形波永磁同步电动机和恒功率运行范围不宽的正弦波永磁同步电动机中得到了广泛应用。此外，表面凸出式转子结构中的永磁磁极易于实现最优设计，使之成为能使电动机气隙磁密波形趋近于正弦波的磁极形状，可显著提高电动机乃至整个传动系统的性能。 2．表面插入式可充分利用转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，提高电动机的功率密度，动态性能较凸出式有所改善，制造工艺也较简单，常被某些调速永磁同步电动机所采用。但漏磁系数和制造成本都较凸出式大。
永磁同步电动机分类

永磁同步电动机分类方法比较多：按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式(常规式)和外转子式；按转子上有无起动绕组，可分为无起动绕组的电动机 ( 用于变频器供电的场合，利用频率的逐步升高而起动，并随着频率的改变而调节转速，常称为调速永磁同步电动机 )和有起动绕组的电动机(既可用于调速运行又可在某一频率和电压下利用起动绕组所产生的异步转矩起动，常称为异步起动永磁同步电动机 ) ；按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机 (简称永磁同步电动机 )。异步起动永磁同步电动机用于频率可调的传动系统时，
为了保证永磁电机的电气性能不发
生变化，能长期可靠地运行，要求永磁材料的磁性能保持稳定。通常用永磁材料的磁性能随环境、温度和时间的变化率来表示其稳定性，主要包括热稳定性、磁稳定性、化学稳定性和时间稳定性。

煤矿电动机常见故障诊断及维修探讨

紧，鼠笼转子导条有较多的断裂或开焊等，这些电磁方面的原因会引起电动机运行时产生振动。电动机转轴弯曲、轴径成椭圆形或转轴及转轴上所附有的转动机件不平衡等，这些机械方面的原因也会引起电动机运行时产生振动。（）６电动机轴承异常过热故障原因：电动机轴承磨损或轴承内进入异物；电动机两侧端盖或轴承盖装配不平或偏心；电动机轴承与转轴配合过松或过紧；电动机轴承与端盖配合过松或过紧；承润滑脂过少或油质过差；承盖油封过轴轴紧；电动机与传动机构的连接偏心或传动带过紧。３煤矿同步电动机的常见故障及维修措施．同步电机也是一种常用的交流电机，其常见故障有：（）１同步电动机起动困难或不能起动运行故障原因：电动机轴承损坏或端盖螺丝松动，致使端盖与机座移位，转子下沉与定子铁心相擦，造成电动机不能起动；电动机电枢绕组或转子起动绕组故障，如起动绕组开焊、断条数量较大或端环连接严重不良，成电动机不能起动；造励磁装置直流输出电压调整不当或无输出，引起定子电流过大，使保护装置动作跳闸或引起电动机失磁运行；电源电压低，造成电动机不能起动；拖动机械转轴运转不灵活或被卡住，引起电动机转轴上负荷太重，电动机不能起动运行。使修复时，应根据不同的故障原因，酌情处理。采取更换轴承或分别按对角紧固端盖螺丝，电机定、间的间隙保持均匀；使转子起动绕组补焊或更换同型号导条；检查励磁装置；当提高起动电压；适检查转轴，使其正常运转等措施。（）２同步电动机异步起动后牵人同步困难故障原因：励磁装置投励环节过早投人励磁，转子转速与同步转速相差较大，会使电动机难以牵人同步。交流电网电压降过大，同步电动机起动后励磁装置强励环节未工作；或者，交流电网电压正常而励磁装置有故障，不能投入额定励磁电流，使牵人同步的转矩太小而不能牵入同步。励磁绕组出现开路或短路故障等。修复时，照同步电动机起动规程，按在正确操作下起动电机；若励磁装置出现故障，复故障点或重绕励磁绕组等。修（）３同步电动机运行时振动过大故障原因：同步电动机的转子上装有励磁绕组，磁极键、极间垫铁和励磁绕组松动，引起转子机械平衡不良而产生机械振动；励磁绕组匝间有短路，引起转子磁场不均匀而使电动机产生振动；电动机装配时，定子和转子间隙不均匀，从而引起运行时振动过大等。修复时，有松动处，若上紧其紧固螺杆，并将转子作静平衡或动平衡，消除因机械不平衡所引起的振动；若励磁绕组存在匝间短路，检修或更换短路的励磁绕组；检查同步电动机定子、转子之间的间隙，校正其同心度等。（）４同步电动机绕组局部烧毁其故障原因同异步电动机绕组局部烧毁现象类似，由于各种原因造成绕组电流过大，绕组过热烧毁。使得绕组烧毁只能重新绕制，重新绕制的同步电动机同样需要相关试运行检查，证同步电动机正常运行。保另外，由于工作环境的原因，同步电动机集电环机械磨损或电腐蚀情况可能较严重，造成集电环与电刷接触不良，影响同步电动机正常运行。因此，需要定期检查集电环的磨损情况，增加其润滑性或更换质量较好的集电环。

集电环有什么作用

集电环也叫导电环、滑环、集电环、汇流环等，它可以用在任何要求联系旋转的同时又需要从固定位置到旋转位置传输电源盒信号的机电系统中。

晶沛集电环能够提高系统性能，简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成的扭伤。

集电环一般是用在电机的换向器上，作为导出导入电流的滑动接触体，它的导电、导热以及润滑性能良好，并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。

几乎所有的电机都使用晶沛集电环，它是电机的重要组织部件。

集电环被广泛适用于各种交直流发电机、同步电动机、电瓶直流电动机、吊车电机以及各种电焊机等等。

而集电环的材质影响集电环的适用寿命，所以集电环的材质要求比较严格。

集电环的材质要求机械强度大，并是电的良导体，还要具有耐腐蚀性，在与电刷滑环接触时，必须具备耐磨性和稳定的滑动接触特性。

一般，钢制集电环的耐磨性好，机械强度大，因此大多用于因急性引起集电环磨损差较大的同步电机上。

钢可以加工成复杂的结构，它是一种容易得到而又物美价廉的材料，所以，广泛用于包括圆周速度较低的水轮发电机在内的同步电机。

对于像汽车发电机那样，主要强调高圆周速度下机械强度和耐磨性的集电环，有时也使用锻钢。

另外，要求耐腐蚀性时，可使用不锈钢，但不锈钢的滑动特性不稳定，与电刷组合不合适，往往使电刷产生跳动，容易造成电刷温度上升过高或异常磨损，所以使用时必须倍加注意。

青铜铸件等铜质集电环与钢制集电环相比，它的滑环特性好，所以用途很广，但当含有大量低熔点铅时。

因通电点的发热而产生脱铅现象，容易造成集电环磨损或电刷异常磨损。

集电环与电刷的配合，当电刷的耐磨性过强而集电环的材质过软时，往往在集电环上发生相当于电刷宽度的阶梯磨损。

尤其是高温低湿的全封闭式电机，更容易引起电刷或集电环的过大磨损。

重象伤痕是这样形成的，一开始只是有非常小的伤痕，电刷在这些部位集电不良而产生火花。

一旦产生火花，伤痕就逐渐恶化扩大起来，最后形成于电刷滑动接触面的尺寸同样大小的伤痕。

因而，集电环用电刷即使产生非常小的火花，也必须引起注意。

关于8000kW同步电动机集电环打火花的实证分析

强烈的跳跃现象，致电动机运行时，电环出现较为严重导集的蓝色弧光现象，在集电环表面产生灼痕，为了避免烧伤集
电环，使电机停运。迫
２原因分析及解决措施
负极）测量数据如表１所示。。

面积不合适、电环表面粗糙度达不到要求等。刷下小部集碳
分的微小火花对电机运行并无危害，程度强烈、围较若范大，灼烧集电环和碳刷，集电环碳刷的接触面粗糙，将使产生灼痕，而造成接触不良，花继续增大引起的恶性循从火环，使电机不能正常工作。合以上各种表现，终定悻将综最为该机组集电环表面光洁度已严重破坏，即利用磁性表和百分表对集电环的表面粗糙度进行了测量校验（只针对
提高运行效率等优点，广泛应用于很多行业。被陕西省渭南市东雷抽黄灌区南乌牛二级站现用型号为Ｔ一０Ｗ同Ｄ８００ｋ步电动机４台，台功率８００ｋ，合水泵额定流量４４单０Ｗ配．
验。为了使碳刷与集电环接触良好，更换新碳刷，可并将新碳刷进行了磨弧度，弧度一般在电机上进行。碳刷与集磨在
电环之间放置１细玻璃砂纸，正常的弹簧压力下，电件在沿

12同步电机的基本理论和运行特性

其他：反映迅速，运行可靠，结构简单，损耗小，成本低，体积小等
强励指标
励磁电流增长幅度
强励倍数 K
强励时顶值电压正常工作电压
励磁电流增长速度
电压上升速度
v
0.5s内增长电压正常工作电压
一般值，K=1.5-2，v=0.5-1.0
励磁方式
它励由另外电源供电——直流发电机，带整流的交流发电机运动方式——同轴，独立工作
转子——转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。
气隙——气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。
发电机原理示意
主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
在求分数槽绕组的分布因数时，应考虑极对与极对之间的分布。将各极对重叠，化成一台等效二极机，然后求出分布因数。
同步电机铭牌
电我机国生型产号的汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列。额等前氢定)两外：个冷容指字，量电母NS表机表N示示输(V氢汽出A内,轮k功V冷发率A，电,M的S机表V保A；示证等第双值)三水或。个内额字冷定母。功表率示P冷N却(方W式,kW，,QM表W示额定电压 (V,kV等) ：额定时定子输出端线电压。额系定列：电T流S系(A列) ，：T指表额示定同运步，行S时表定示子水的轮线。电流。额举定例：功Q率F因S-3数00-2：表额示定容运量行为时30输0M出W电双功水率内的冷2功极率汽因轮数发。电机。额标T铁S定准心S1长频工26为率业4/11频66：00率厘-4额8规米表定，定示运极为双行数5水时0为内H电4z冷8。机。水电轮枢发输电机出，端定电子能外的径频为率12，64我厘国米，额外定同步转电速动：机额系列定有运T行D时、T电D机L等的，转T速D表，示即同同步步电转动速机。，后面同的步

同步电动机集电环接地故障分析及处理

的。
所示。
垫
图１
集电环结构
由于旋转的集电环与碳刷摩擦产生大量残余碳粉，满碳刷室内的粉尘吸附在集电环的两侧，充不同的空间位置粉尘浓度不同。由于电机采用通风冷却，风口处于正负极集电环之间，处风力最通此强，下的碳粉被吹走，极集电环之间粉尘密度磨两最小。如图２所示。由于气流同碳刷室壁相互作用，集电环的外在
ｔｅｈｍｅｔｎｐｏｅｕｒａｒｌｉｇｒｃｄｅｏｆｃｂｏｎｂｒｈｆｒｓｃｏｎｏｕｍｏｔ．Ｔｈｅｉｕｌｔｒｕｓｏｙｎｈｒｓｏｒｎｓａｏ
ｃｎｇｉｇｐａｔｒｓｆｕｎｕｔａｈｅｍｏｄｉｉａｉｅｈｎｓａｉｐｃｒｈａｎｔｅｎｉｏｄｏｎｄｔｆｃｔｏｎｍｔｏｄｏｆｉｕｌｔｏｎｓａｅ
维普资讯
同步电动机集电环接地故障分析及处理
《小型电机￣０２２（）中２０，９４
同步电动机集电环接地故障分析及处理
大庆石化分公司炼油厂（６７１张１３１）
从事石化企业配电系统的运行与维护。动机电的运行与维护。
ＲｅｉｒａａｎｔｏｃｍｉａｍｐａｆｎｅｙＰｌｎｔｏｆＤｑｉｇＰｅｒｈｅｃｌＣｏｎｙＺｈａｉｎｇＪｅＡｂｔａｔ：ｈｅａｒａｌｅｔａｔｆｕｌｅｏｎｏｆｃｌｔｒｎｇａｓｒｃＴｐｐｅｎａｙｓｓｈｅｅｒｈａｔｒａｓｏｌｅｃｏｒｉｎｄ

同步电机的分类

同步电机的分类：
同步电机是电力系统的心脏，其分类如下：
1.按照结构和工作原理，同步电机可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。

同步电机又可划
分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

其中，有刷励磁的同步电动机是最常用的一种同步电机，具有较大的容量。

无刷可调励磁的同步电动机容量也比较大，无需集电环和电刷，维护简单，
可用于防爆等特殊场合。

此外，近年来，电力电子技术和稀土永磁材料的快速发展，以及运算快速的DSP
的发展，为电机的研究开发提供了新的契机，因此，永磁同步电动机也受到了广泛的关注和应用。

2.按起动与运行方式，同步电机可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、
电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。

刍议永磁同步电机的节能改造分析

刍议永磁同步电机的节能改造分析摘要：随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机得以迅速的推广应用。

根据科学技术进步极大地推动了同步电机的发展，本文就针对永磁同步电机的节能改造进行了简要探讨，以供参考。

关键词：永磁同步电机；节能改造随着《中国制造2025》的贯彻和实施，我国工业也面临着由大国向强国的全面转型升级。

生产设备高速化、智能化、自动化日新月异，节能减排、绿色发展新举措、新方法、新装备不断涌现。

节能降耗将成为企业管理的重要课题。

通常设备的良好运行和节能新技术、新工艺、新理念的运用，会给企业降低成本、提高竞争力带来意想不到的效果。

电机是所有设备重要组成部分，电机本身的节电效果直接影响设备的运行效益。

1永磁同步电动机的简述永磁同步电动机就是指采用永磁体代替通电线圈励磁的电机。

由于永磁电机的转子是永磁体，所以永磁电机发展与永磁材料的发展密不可分。

虽然之前有很多关于永磁电机的研究，但直到铷铁硼的出现，才使得永磁电机真正被人们重视，也才使得永磁电机真正被各行各业所采用。

近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电机得以迅速推广应用。

与传统的电励磁同步电机相比，永磁同步电机、特别是稀土永磁同步电机，具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。

永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电机结构较为简单，降低了加工和装配费用，省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电机运行的可靠性；又因为无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度，因而是近几年研究较多、并在各个领域中应用越来越广泛的一种电机。

在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，对其研究就显得非常必要。

2永磁同步电机与异步电机的分析2.1永磁同步电机节电的机理永磁同步电机与异步电机的损耗对比表1所示。

其中定子铜耗变化原因是定子电流减少，I2R减少；转子铜耗的变化原因是永磁电机同步运转，无滑差；定子铁耗的变化原因是永磁电机采用了低损耗矽钢片；转子铁耗的变化原因是永磁电机同步运转，无滑差；励磁铜耗的变化原因是励磁动率电磁钢提供；杂散损耗的变化原因是永磁电机单边气隙大；风摩损耗的变化原因是永磁电机温升低，可使用节能风扇。

基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计

在电机设计的初期，电机的几何尺寸、绕组
匝数和永磁体宽度等参数是无法准确给出的，需
由于永磁同步电动机以永磁体替代励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了集电环和电刷，提高了电动
要经过反复计算、多方案对比后才能将其主要尺寸定下，这就需要电机计算中对应于电机的参数分析和优化计算。
2 基于电磁场Maxwell优化计算
后平均气隙磁密、齿槽转矩和永磁体面积数值如
表2。
将选中的电机方案，利用A N S YS软件一键
表2 优化前后的性能参数对比
导入功能，导入到电磁MAXWELL进行分析，图2
优化前
优化后
为该方案的二维模型。分析后的结果，其气隙磁密波形、齿槽转矩波形，如图3和图4。
经过M A X W E L L后处理计算，永磁体面积
根据设置，计算机将自动对200个电机方案进行距和永磁体厚度作为优化变量，初始值变化范
计算，从中选择性能较好的方案。
围：
通过观察计算结果，选择每槽导体数为16，
0.6≤Pole Embrace≤0.9
铁心长度为 8 6 的计算方案为最佳方案。在该方
6.5≤Magnet Thickness≤9.5
不足等，使得优化设计较为困难[2][3]。
scheme was input into: electromagnetic ﬁeld ﬁnite element
本文利用A NSYS软件基于磁路法模块R M-
analysis software, MAXWELL, to be further optimized by genetic algorithm. The permanent magnet synchronous motor pole arc coefﬁcient, pole arc eccentricity and permanent magnet thickness were taken as the optimized variation while air-gap flux density, cogging torque and permanent magnet area were taken as the optimized target in this ge-