励磁培训

4、同步电动机的异步启动 、 不同的RF值有不同的启动特性。 不同的 值有不同的启动特性。 值有不同的启动特性 501励磁是按有良好的启动特性和再 励磁是按有良好的启动特性和再 整步能力而选配。 整步能力而选配。 要点： 大 要点：RF大，启动力矩大
M∝U12 转矩与电源电压的平方成正比，电压下降使电磁转矩 下降很多；导致电动机转速的下降，转差率 上升；它又引起 转矩与电源电压的平方成正比，电压下降使电磁转矩M下降很多 导致电动机转速的下降，转差率S上升 下降很多； 上升； ∝ 转子电压平衡方程式的变化，使转子电流 上升。也就是定子电流 随之增加； 转子电压平衡方程式的变化，使转子电流I2上升。也就是定子电流I1随之增加； 上升 随之增加
3、同步电动机结构
定子：铁心、绕组、机座 转子：主磁机、磁轭、励磁绕组、轴、滑环 端盖：支撑作用。 轴承：连接转动部分与不动部分。 轴承端盖：保护轴承（滑动轴承、轴瓦）。 风扇：冷却电动机。
4、同步电动机的有功功率和无功功率
P = 3UICOSφ = 3U l ICOSφ
Q S
Q = 3UI sin φ = 3U l I sin φ
2.3 缺相工况 一相触发脉冲消失或一个 SCR触发极故障导致缺相。输出 触发极故障导致缺相。 触发极故障导致缺相 值减小1/3，励磁可调， 值减小 ，励磁可调，发出故 障报警，显示 失控缺相 故障。 失控缺相>故障 障报警，显示<失控缺相 故障。
3、灭磁 、
3.1 下列情况下动作灭磁： 下列情况下动作灭磁： ①停机灭磁 ②失步保护动作灭磁 灭磁时由控制中心发出灭磁脉冲使K 开通， 灭磁时由控制中心发出灭磁脉冲使 M开通， 预充在CM1上的电压反向加在主桥上，令SCR快 上的电压反向加在主桥上， 预充在 上的电压反向加在主桥上 快 速关断。在停机灭磁时，励磁绕组中的电能通过 速关断。在停机灭磁时， RF释放。在电机失步时，主桥关断后励磁绕组中 释放。在电机失步时， 的感应电流经KQ、ZQ、RF流通，情况与启动过 的感应电流经 、 、 流通， 程相似，不同的是电机带载， 程相似，不同的是电机带载，当电机加速至投励 滑差时投励实现带载再整步。 滑差时投励实现带载再整步。如因负载过重或电 机带载能力差，可能会再整步不成功， 机带载能力差，可能会再整步不成功，此时则动 作跳闸。 作跳闸。
6、 滑差投励 、 对转动惯量较大的机组，如风机， 对转动惯量较大的机组，如风机， 透平压缩机等，必须投励后才能牵入同 透平压缩机等， 步，我们采用的是顺极性准角投励，并 我们采用的是顺极性准角投励， 顺极性准角投励 加短时整步强励， 加短时整步强励，使电机能快速平稳地 牵入同步。 牵入同步。
顺极性准角投励加短时整步强励 此时整流桥输出电流与感应电流if同方 向，使电机能快速、平稳的牵入同步。
2、主桥的三种工况 、 2.1 整流工况（正常运行工况） 整流工况（正常运行工况） 投励后控制中心发出触发脉冲（ 投励后控制中心发出触发脉冲（有刷为脉 冲列，无刷为单脉冲）， ），1、 、 冲列，无刷为单脉冲）， 、3、5KGZ轮流导 轮流导 在一个360°电周期内，每个 通，在一个 °电周期内，每个SCR导通 导通 120°，2、4、6GZ按自然换流分别轮流导通， 按自然换流分别轮流导通， ° 、 、 按自然换流分别轮流导通 输出的整流电压Ud 输出的整流电压
同步机励磁系统培训
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2011.11.12
同步机 及 励磁 的基本概念
1、同步转速 、
同步指两个或两个以上随时间变化的量在变化过程中保持一定的相对关系。 同步指两个或两个以上随时间变化的量在变化过程中保持一定的相对关系。定子绕组的旋转磁场与转子的转速相同
60 3000 nN = f = P P
在装置设计中已考虑了失控工况下保持 电机稳定同步运行及SCR的安全性，在双微 的安全性， 电机稳定同步运行及 的安全性 机下这种情况很少发生， 机下这种情况很少发生，发生后也可切换到 另一系统。 另一系统。 失控工况不宜长时间运行， 失控工况不宜长时间运行，一般不宜 超过2小时。 超过 小时。 小时
if
t 投励1秒强励
t
if为励磁绕组中的感应电流 下图为整形后的if波形
7、晶闸管SCR（可控硅）的导通与关断 、晶闸管 （可控硅）
7.1 SCR导通须同时具备以下条件 SCR导通须同时具备以下条件 正负极间加有>6V >6V的正向电压 ①正负极间加有>6V的正向电压 向触发极提供≥Ig的触发电流 的触发电流， ②向触发极提供≥Ig的触发电流，且时 间要大于SCR SCR的掣住时间 间要大于SCR的掣住时间 SCR的关断 具备以下条件之一： 的关断， 7.2 SCR的关断，具备以下条件之一： ①正负极间电压为0或加有反向电压 正负极间电压为0 SCR流通的电流小于维持电流 ②SCR流通的电流小于维持电流 SCR导通状态的维持 7.3 SCR导通状态的维持 SCR导通后 导通后， 当SCR导通后，如流过的电流大于维持 电流，SCR一直处于导通状态。 电流，SCR一直处于导通状态。 一直处于导通状态
P为极对数，如二极电机，P=1，则同步转 为极对数，如二极电机， 为极对数 ， 速为3000rpm，f为频率 为频率50Hz 速为 ， 为频率
异步电机仅说转速， 异步电机仅说转速，均低于同步速
2、滑差 、
nN − n S= nN
转子转速和同步转速的差额 式中nN为同步转速 为同步转速， 为实际转速 为实际转速。 式中 为同步转速，n为实际转速。在同步 运行时， 运行时，n=nN，此时 ，此时S=0 在电机异步启动过程中，以及电机失步时， 在电机异步启动过程中，以及电机失步时， 因定子与转子有转速差异， 因定子与转子有转速差异，在转子励磁绕组 中可检测出依滑差频率而变化的交变电压 （流）
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8、失步检测方法及动作
8.1、断电失步：专用断电失步检测装置DSB 动作：跳闸（或灭磁），重合闸 8.2、有刷励磁：交流分量检测 动作：跳闸（或灭磁） 8.3、无刷励磁：①测转速 ②功率因数加定子电流变化 动作：跳闸（或灭磁）
励磁主回路
1、异步启动电路 、
及启动控制电路组成， 由RF、KQ、ZQ及启动控制电路组成，启动时 、 、 及启动控制电路组成 感应电压正半周KQ通，负半周 通。 感应电压正半周 通 负半周ZQ通 要求： 动期间， 要求：在整个异步启 动期间，RF均能可靠接 否则会造成电机脉振。 入，否则会造成电机脉振。 技术措施：通过启动控制电路使KQ在投励前 技术措施：通过启动控制电路使 在投励前 处于低通值（一般在30V左右），即在低感应电 左右）， 处于低通值（一般在 左右），即在低感应电 势下也能可靠导通（ 势下也能可靠导通（因电机在加速至接近亚同步 速度时感应电势会降低）， ），投励后转换成高通值 速度时感应电势会降低），投励后转换成高通值 >860V，作为转子的过压保护。 ，作为转子的过压保护。
5.1、转轴上的转矩平衡的维持靠功角 功角δ、励 功角 励 定子电压、负载，是一个动态平衡过程。 磁、定子电压、负载 5.2、当扰动大到一定程度，平衡被打破，导 致电机失步，转子转速低于定子旋转磁场的 同步转速
6、失励失步：转子磁场消失，同步电磁转矩减小， 当负载不变时，滑出同步运行状态，进入异步运 行状态。 失励失步时： ⑴定子电流摆动，2sf为摆动频率。定子电流平均值 为1.2～1.8倍额定电流（与负载有关），波动幅 值与转子励磁绕组的阻值、转子结构有关。 ⑵转子有感应的交流分量 ⑶功率因数严重滞后 ⑷不容易发现 ⑸危害较轻，但不允许长时间运行。
1 − 0.95 S= ＝0.05＝5% 1
3、周期 、
1 T (s ) = (Hz ) f 事情的发展遵循连续重复的规律， 事情的发展遵循连续重复的规律，连续的两次出现所耗费的时间
点参量、正弦、最大值 最大值 点参量、正弦、最大值-最大值
当f=50Hz时，T=1/50=0.02S=20ms 时
T 2 Tt T
差以标么值（ ）计算， 滑(转)差以标么值（p.u）计算， 转 差以标么值 标么值是以额定值为1、 标么值是以额定值为 、实际值占额 定值的份额来计算，如同步转速n 额 定值的份额来计算，如同步转速 N额 ， 值 实际转速 定=1000rpm，其p.u值＝1,实际转速 n＝950rpm，其p.u值＝0.95，则 ＝ ， 值 ，
同步电动机相关 基本知识点
1、同步电动机与异步电动机的比较
优点：功率因数高，可调节励磁来调COSφ 过载能力强，运行稳定性高 运行效率高，尤其是低速情况下 转速恒定，特殊工艺要求 缺点：启动过程复杂 需要励磁装置 结构复杂、成本高 维护保养要求高
2、同步电动机的基本工作原理 、
同步电动机是属于交流电机，它的转子旋转速度与定子绕组所产生 的旋转磁场的速度是一样的。 同步电动机定子排列有三相对称绕组，它们在空间互差120度。转 子NS极提供一个恒定磁场。当定子通入对称电压时,在空间产生逆 时针的旋转磁场，其与转子磁场相互作用,产生电磁转矩,从而将电 能转换为机械能输出。
P——有功功率 Q——无功功率 U——定子相电压（有效值） I——定子相电流（有效值） COSφ——功率因数 φ——矢量U与矢量 I 的相位角
φ
P
Q = P • tgϕ = P
1 −1 COS 2ϕ
如P=1000KW，COSφ＝0.9
1 Q = 1000 − 1＝484( K var) 2 0.9
5、同步电动机的失步及引起的原因 、
7、带励失步
原因 (1)电机同一电网上近处短路故障 (2) 负载突增 (3)母线电压较长时间较大幅度降低 (4)带励启动 (5)励磁调节使之过小 现象：⑴转子绕组产生频率为sf的交流分量，同时叠加原 直流分量 ⑵定子电流大幅波动，波动频率为sf，定子电流的 平均值为2~3倍额定电流，波动幅度1~2倍的额定电流 ⑶功率因数波动，平均值滞后 ⑷ 声音异常，振动大 ⑸ 危害大，立即停机或 灭磁再整步
T 2 Tt
501励磁装置是按测 的脉宽来投 励磁装置是按测T/2的脉宽来投 励磁装置是按测 励的，设投励滑差为St，则投励脉宽Tt可 励的，设投励滑差为 ，则投励脉宽 可 按下式简化计算： 按下式简化计算：
1 Tt ( S ) = St （％）
如取投励滑差St=5%（即异步启 （ 如取投励滑差 动转速达95% nN时，）则 ，）则 动转速达 Tt=1/5（s）=0.2S=200ms （）
1 + COSα Ud = 1.35U 2l 2
通过改变控制角α来改变 ， 通过改变控制角 来改变Ud，有手动和自 来改变 动调节（ 动调节（恒COSφ、恒If） 、 ）
U AB(1.6通)
UA
U AC(1.2通)
1 A 4
3 B
5 C
U BC(3.2通) U CB(5.6通) UC UB
6
2
U CA(5.4通)
RF适当，启动及再整步力矩配合 适当， 适当 好 RF=0，启动力矩出现凹坑 ，
5、计时投励 、 对转动惯量小的机组， 对转动惯量小的机组，如往复式 压缩机，带分离离合器的磨机等，可 的磨机等， 压缩机，带分离 的磨机等 扑捉不到滑差) 能由凸极力矩牵入同步(扑捉不到滑差 ，但此 扑捉不到滑差 时COSφ滞后（感性负载），带载能力很差， 滞后 感性负载） 很容易失步） （很容易失步）。 由计时投励投入正常励磁 超前， 后，COSφ超前，可带正常负载。 超前 可带正常负载。
U BA(3.4通)
2.2 失控工况（故障工况） 失控工况（故障工况） 特征： 特征：①输出失控电流
0.675 IS = U 2l rf
②发出故障报警，显示<失控 缺相 故障信息 发出故障报警，显示 失控 缺相>故障信息 ③励磁调节失效
原理：励磁在运行中，总是有一个 在导通， 原理：励磁在运行中，总是有一个SCR在导通，任一 在导通 个插件故障，触发脉冲全部消失，励磁呈现失控。 个插件故障，触发脉冲全部消失，励磁呈现失控。失 控相电位高于另两相时为整流， 控相电位高于另两相时为整流，失控相电位低于另两 相时，为续流（由励磁绕组通过失控相续流） 相时，为续流（由励磁绕组通过失控相续流）