同步电机的控制原理

同步电机的控制原理

一、控制原理

主机结构，包括定子、转子以及控制系统。

定子和异步电机完全相同。转子和线绕异步电机转子相同，有三个线圈，其中两个是励磁绕组，一个是阻尼绕组。励磁绕组通直流电，形成和定子对应的转子磁极，转子磁极在定子旋转磁场的作用下旋转，和定子保持同步。阻尼绕组的作用是防止已进入同步运转的电机失步。

启动状态下，转子的三个绕组起异步启动作用，产生感应电流，使电机逐步升速，直到接近于投磁前的亚同步状态。电机被拉入同步以前，两个励磁绕组经凸轮控制器串联，阻尼绕组经线路转换开关自成回路，这时通入直流电，把异步运转的电机强行拉入同步。

同步运转状态下，阻尼绕组和旋转磁场之间没有相对运动，不产生电流；失步状态下，阻尼绕组和旋转磁场之间有相对运动，产生电流和电动力，电动力的方向刚好和电机失步的方向相反，因此能起到阻止电机失步的作用。

控制系统包括一次系统控制回路和二次系统控制回路两部分。

一次系统控制回路主要是一台六氟化硫开关和一系列保护。有差动保护，过流保护，低电压保护，接地方向保护。

差动保护针对的是定子内部的短路或接地，定子内部短路或接地时，差动保护动作。过流保护主要保护电机的过载，在过载情况下动作。低电压保护在电网出现较长时间低电压情况下动作。接地方向保护在6kV单相完全接地或不完全接地情况下动作。各种保护动作，在切断主回路的同时，也切断直流回路。

二次回路包括励磁控制和启动回路。励磁控制是一套可控硅系统，功能和直流电机控制系统类似而较为简单，没有那么多反馈控制环，只有一个电流反馈控制环；

另外有联锁回路和失步、失磁、过激保护回路。励磁投入必须具备一定条件，如各种保护都没有动作，慢动电机处于脱开的位置，电机启动已进入亚同步状态的信号已送出，等。根据这些条件来准备控制可控硅的投入时间就是连锁，相应的回路称为连锁回路。

相对于一次回路的保护而言，失步、失磁和过激保护属于二次回路的保护。失步保护保护电动的失步。电机失步的破坏性很大，形成的异步力量能剪切转子线圈，所以这个保护功能必须可靠，否则一旦发生失步，后果很严重。该回路检测定子电流、电压。

众所周知，电机运行在功率因数超前状态，定子电流比定子电压滞后；运行在功率因数滞后状态，定子电流比定子电压超前。不论超前还是滞后，6kV回路的电流波和电压波之间都没有相对运动。如果电机失步，电机的电流波和电压波之间立即产生来来回回的相对运动，失步检测回路即捕捉此电流波和电压波来回运动时重合的脉冲。重合一次证明失步一次，重合两次失步保护动作。

失磁是欠激的极限状态，不清楚为什么有失磁保护而没有欠激保护，请各位探讨。失磁信号和过激信号的确定都通过比较放大器实现，比较放大器的给定可以调整。

二、启动过程

同步电机启动必须满足三个条件：1、继电器30C不激磁（过电流保护50/51未动作，接地方向继电器67G未动作，差动继电器87未动作，欠压继电器27未动作，故障继电器86X未动作，激磁变压器一次侧空气开关未跳，故障包括：失磁，失步，过激，启动限时，凸轮控制器及线路转换开关过载保护49AX，慢动电机总空气开关，慢动抱闸空气开关，慢动热保护49I，可控硅风机开关，及其热保护49FX，

可控硅快熔，交流侧快熔）。2、继电器LSLX激磁，OKX激磁；OKX激磁的条件：一切准备就绪，所有辅机正常，即1号、2号凸轮控制器和线路转换开关返回起点（LS19X激磁），慢动装置脱离（LS1X闭）。3、低压柜中的两个开关NFM和NFE 合闸，这样，兼起电源监视作用的失磁保护继电器40才能激磁，被40锁定的86X 才能退磁。

按下启动按钮，SF6合上，主回路送电，电机进入异步启动阶段；同时凸轮启动，开始切除电阻，电机升速；同时52闭合，可控硅风机启动，接触器88E闭合，激磁变压器投入，可控硅加压后等待触发。1号凸轮转至19缺口，2号凸轮接着转，转至33缺口停下（尚有部分电阻未切除），线路转换开关开始转动，转至第2缺口时，两激磁绕组开始串入激磁回路；转至第4缺口，该串入过程结束。与此同时，CS2闭合，CS2X和CS1T激磁，一是投磁，二是驱动2号凸轮继续工作，切除剩余电阻。2号凸轮一旦越过33缺口，线路转换开关启动回路被切断，它继续转动是靠自身性能保持的。1——33缺口，异步启动阶段；33缺口——转换开关2缺口，可控硅触发等待阶段；转换开关2——4缺口，激磁绕组串接；转换开关4——5缺口，投磁、牵入同步阶段；转换开关5缺口，阻尼绕组形成闭路。启动完毕，1号凸轮返回起点。

本月讲课内容

03-4-21整理