同步电动机常见故障与处理

同步电动机常见故障与处理
【摘要】我们单位是矿山企业，生产加工铁精粉。

选矿设备选用两台大型同步电动机，电机功率900KW同步电动机,是两台十分重要的设备，由于在转子回路里使用了晶闸管励磁装置，出现软故障很难发现故障点，一旦出现故障损失很大，根据自己这些年的工作经验，介绍几种同步电动机的常见故障和处理方法。

关键词：同步电动机、定子回路、转子回路、晶闸管励磁装置引言
同步电动机起动时，相当于一台异步电动机，在转子磁极表面又有一套完整的鼠笼，起动时，先不给转子加励磁，定子供给三相电源，则转子在鼠笼的作用下，和异步电动机相似起动并旋转，但转速低于同步转速，当电动机起动到亚同步转速（转差率5%），投入直流励磁电压，这时在直轴力矩的作用下，同步机转子就被牵入同步，并正常运行。

同步电动机功率因数高，并且在过励状态下能提供超前电网电压的容性无功电流，这就相当于在电网中并联接入了一组电容器，从而提高了电网的功率因数，运行时损耗小经济实用，但是其工作情况复杂，故障率比异步电动机高，特别在转子回路里运用了可控励磁装置，励磁系统使用一段时间后由于电子元件老化性能就会变差，因此软故障会经常发生，查找故障很困难。

1.常见故障
根据这些年工作的实践经验和总结，我遇到的同步电动机经
常出现的故障有四种情况。

一是电动机自身的故障，二是定子电路的故障，三是负载的故障，四是转子回路故障，又分为碳刷与滑环火花过大和晶闸管励磁系统故障。

1.1对于前三种故障和三相异步电动机出现的故障基本相同，处理方法也一样，因此这里就只简单介绍一下。

1）电动机自身的故障，由于使用时间过长，绝缘老化，定子转子间隙不均匀造成扫膛，特别是电机抽芯，重装和地脚螺栓松动，紧固后必须检查间隙，电机油瓦严重磨损也会引起电机自身故障。

2）同步电动机定子回路故障，定子线圈是高压6KV电压供电，使用高压真空断路来分合定子电源，合闸回路故障，主触头接触不好缺相，三相电压电流不平衡，电压过低。

3）负载故障，同步电动机拖动的磨机齿轮被卡住，引起电机负荷过重从而使电机不能正常运转。

1.2第四种故障现象及处理
1）碳刷与滑环火花过大故障，由于同步电动机的转子回路需晶闸管全桥整流输出的直流电，直流励磁参数：电压110V电流200A，所以碳刷和滑环接触不好很容易产生火花，严重时会把滑环和碳刷架烧坏。

产生火花的主要原因是：碳刷的压簧弹力不足，碳刷型号不对，有的碳刷偏硬，碳刷严重磨损，滑环不圆滑；油污；杂物落在碳刷与花环之间，都会导致接触不良出现火花。

出现这些故障可及时更换弹簧，更换同型号的碳刷，用磨光机把
滑环打磨，用o#砂纸打磨光滑，用酒精把滑环和碳刷表面擦干净。

2）晶闸管励磁系统故障，现将同步电动机晶闸管励磁系统方框图表示如下：
（图1）KGLF11型
同步电动机起动过程中，灭磁环节工作，使转子感应交变电压正负半波都通过放电电阻而灭磁。

同时整流电路的晶闸管处于阻断状态。

当电动机起动到亚同步转速（转差率5%），投励环节自动发出投励脉冲，使移相给定电压加到触发环节，触发环节发出脉冲到主回路的晶闸管，晶闸管导通后，整流输出直流电源，在转子电路里就得到直流励磁电压，同步机转子牵入同步而正常运行。

电压负反馈环节将电源变压器输出的交流电整流为直流的电压信号反极性与移相给定信号综合，保证电网电压波动时整流输出励
磁电压保持不变，从而实现对电机的恒定励磁。

逆变环节是当电机正常停车时向触发环节加入一个控制信号使主回路可控硅从整流状态立即转入逆变状态，以保证电机转子顺利灭磁。

KGLF11型励磁装置的电路板都由分立元件组成，元件多，线路复杂，电子元件老化后用万用表检测困难，出现的软故障很难查找到故障点，根据这些年所遇到的故障和处理方法介绍给大家：KGLF11型励磁装置的故障大致为：整流输出励磁电压不能调节，熔断器FU熔断，灭磁环节失灵，不能自动投励以及不能恒定励磁和强励等。

当发生故障时，首先检查线路和元件的接线有无短路和断路，电路板的插件接触是否良好以及保护环节是否动作，然后再根据电气原理进行分析和判断故障所在。

且不可无根据地调节电位器，拆卸电路板元件等盲目行为。

1、整流励磁电压输出不正常，如输出电压过低，电压表指针摆动等都属于整流输出不正常。

这时有关的检查环节是触发电路，移相给定电路。

1.1、先将一个完好的触发插件轮流换到六个触发插件上,如果电压指示正常，则说明换下的插件有故障。

整流输出不稳而随电网而波动，而且电压表指示比平时高的多。

出现此故障都是因为移相插件的电位器RP2接到反馈电压的负端点开路，使负反馈电压不能加入，致使控制电压不能平稳输出，会随电网的波动而变化。

但如果电网电压高于390V时，励磁输出电压不能恒定是正常的，因为恒
定励磁电压的电压调定范围只能达到390V。

根据（图2）说明几个电压参数：(A)CK2的电压值为9~0.5V
(B)CK1的电压值为13.5~17V
1.2、如果测得的CK2电压值不正常，则是R6开路，稳压管损坏或负反馈电源整流元件故障。

CK1电压不正常，旋转励磁电压旋钮，励磁电压指示会突跳严重，检查RP2的接线端点。

在起动结束后，无励磁电压，电压表指示为零。

在检测移相插件无问题后，故障应在投励环节。

1.3、在起车时经常出现不能投励现象，最先检查投励插件接触是否良好，投励环节是感应电机转速的环节，当转子达到亚同步转速时（转差率5%）自动发出投励信号。

这时转子感应电压的频率是
2.5HZ，周期是0.4S，在（图3）中可看出只有在点13为正时，电
容C2才可能充到单结晶体管V2的峰点，时间只是0.2S，如大于0.2S，则无法自动投励，这时可以调小R5的阻值，充电时间必须小于或等于0.2S,但R5的阻值也不可过小，太小会提前投励。

造成电机失步发生故障。

此外，调节RP1以使晶体管V1有合适的工作点，通常是调节RP1在投励信号输入点14-8两端的工频电压为10V，励磁回路才有输出。

如大于或小于10V时励磁回路就有输出，则需调节RP1.因此故障也经常发生在这两个元件上。

2、灭磁环节故障起动时，励磁回路的电压应无指示。

这是因为电压表被灭磁环节所短接，不会出现电压，如果出现电压有指示，说明灭磁回路有元件开路。

若是二极管V击穿短路，虽然电压表无指示看似正常，但在励磁下运行时，还无指示这证明灭磁环节必定有故障。

由于灭磁环节中的元件很多，所以任何元件损坏都会造成故障。

如限流电阻开路，起动时电压表虽无指示，但击穿保险器
FV却也失去保护作用，这将导致主回路晶闸管有可能被转子感应的电压击穿，若击穿短路必将导致熔断器熔断，保护环节发出缺相报警信号并使定子回路电源跳闸，当怀疑是灭磁故障时，可按以下步骤进行测试，以检验灭磁环节是否正常。

先切除励磁装置的电源，用一个单相调压器，其可调输出电压到励磁线路两端，利用外接交流电源来模拟同步电机在起动时转子的感应电压。

这时其试验线路如（图4）所示，对于额定励磁电压为110V的系统，灭磁回路晶闸管导通时的电压整定在220V(两倍于额定励磁电压)当调压器输出为220V时，灭磁晶闸管V7、V8应导通，若线路中其它元件都正常，则励磁电压表指示为零。

若电压表指示有摆动说明相关元件及接线有问题，这些年只是遇到过放电电阻出现故障，由于起车时感应的电流很大，时间一常接线部位就会氧化，造成接线处虚接，经常检查及时处理。

结束语：
同步电动机主要故障经常发生在励磁系统上，如果在使用中发生故障或调节失灵，应在停机后仔细检查设备内外有无短路断开现象，快速熔断器是否熔断及热继电器是否动作。

然后根据故障现象，判断故障是在哪一个环节。

这时在励磁装置单独送电的情况下，测量各交流及直流电压和有关的控制电压，只有在故障排除之后，设备才可继续使用，以免故障扩大。

参考文献：
（1）电工技术2008，《电工技术》杂志社
（2）《维修电工工艺》机械工业出版社出版。