同步電動機的啟動及運行

1、同步電動機的啟動及運行武漢市排水泵站管理處常青排水站：耿金枝、姜學力關鍵詞：同步電動機啟動運行同步電動機和異步電動機一樣，是根據電磁感應原理工作的一種旋轉電機，同步電動計時轉子轉速始終與定子旋轉磁場的轉速相同的一類交流電機。按照功率轉換方式，同步電機可分為同步電動機、同步發(fā)電機、同步調相機三類。同步電動機將電能轉化為機械能，用來驅動負載，由于同步電動機轉速恒定，適宜于要求轉速穩(wěn)定的場所，目前大多數大中型排灌站采用的同步電動機； 同步發(fā)電機將機械能轉化為電能，由于交流電在輸送和使用方面的優(yōu)點，現在全世界發(fā)電量幾乎全部都是同步發(fā)電機發(fā)出的； 同步調相機實際上就是一臺空載運行的同步電動機，專門用來調

2、節(jié)電網的功率因數。1、 同步電動機的構造同步電動機按機構形式不同，可分為旋轉電樞式和旋轉磁極式兩種。 旋轉電樞式電機僅僅只適用于小容量的同步電動機；而旋轉磁極式電機按照磁極形式又可分為凸極式和隱極式，隱極式轉子做成圓柱形，轉子上無凸出的磁極，氣隙是均勻的，勵磁繞組為分布繞組，一般用于兩極電機；而凸極式轉子有明顯的凸出的磁極，氣隙不均勻，極靴下的氣隙小，極間部分的氣隙較大，勵磁繞組為集中繞組，一般用于四級以上的電機。從總體結構上看，常見的同步電動機都是由建立磁場的轉子和產生電動勢的定子兩大部分組成。轉子和定子之間沒有機械的和電的聯系，他們是依靠氣隙磁場聯系起來的，依靠磁場進行能量的傳遞和轉換。定

3、子部分是由定子鐵芯和定子繞組組成。機座、 端蓋和風道等也屬于定子部分。定子鐵芯是磁場通過的部分，一般由 0.35mm或 0.5mm 厚的硅鋼片沖成有開口槽的扇形片迭成。每迭厚約46mm,迭與迭之間留有1mm寬的通風溝，鐵芯槽中線圈按一定規(guī)律連接構成空間互成 120o的三相對稱線組。轉子的主要作用就是產生磁場，當它旋轉時就會在定子線圈中感應出交流電動勢，同時把軸上輸入的機械功率轉換為電磁功率。因此轉子主要是由導電的勵磁繞組和導磁的鐵芯兩部分組成。上下機架和軸承。同步電動機的軸承有導軸承和推力軸承兩種，在上下機架中均裝有導軸承，主要作用是防止軸的擺動。推力軸承承受轉子重量、水泵轉動部分重量和水流產

4、生的軸向推力。2、 同步電動機的工作原理當三相交流電源加在三相同步電動機的定子繞組時，便有三項對稱電流流過定子的三相對稱繞組，并產生旋轉磁場。這時如果在轉子勵磁繞組中通以直流電，由于電磁感應原理，轉子便會在旋轉磁場中隨旋轉磁場以相同的轉速一起旋轉。故稱之為同步電動機。 由于電動機空載運行時總存在阻力，因此轉子磁極的軸線總要滯后旋轉磁場軸線一個很小的角度，以增大電磁轉矩，角度越大， 電動機的電磁轉矩越大，使電動機轉速仍保持同步狀態(tài)。當負載轉矩超過同步轉矩時，旋轉磁場就無法拖著轉子一起旋轉，這種現象稱為失步，同步電動機不能正常工作。3、 同步電動機的啟動同步電動機因本身沒有啟動轉矩，所以同步電機自

5、身是不能啟動的， 這是它的一大缺點。因為把同步電動機的定子直接投入電網，則定子旋轉磁場為同步轉速，而轉子不動，定子、轉子磁場之間具有相對運動，不能產生平均的同步電磁轉矩，從而電機將不能轉動。同步電動機的啟動方法一般有三種：輔助電動機啟動法；調頻啟動法；異步啟動法。輔助電動機法不宜用來啟動帶有負載的同步電動機，而采用大容量的輔助電動機又顯得很不經濟； 調頻啟動法則需要有一個變頻電源，使得設備的投資費用高。這兩種方法均在特殊情況下采用，最常用的啟動方法是異步啟動法。許多大、 中型的同步電動機，在轉子磁極表面上裝有類似異步電動機鼠籠轉子的短路繞組，稱為啟動繞組，其結構和同步發(fā)電機的阻尼繞組一樣。同步

6、電動機的啟動過程分為兩個階段：當定子繞組接入電網后， 在氣隙中產生旋轉磁場，并在轉子的啟動繞組中產生感應電流， 此電流與旋轉磁場相互作用產生異步轉矩使轉子轉動，這一過程稱為異步啟動階段；當轉速上升到接近同步轉速時，即亞同步轉速（95%同步轉速），將勵磁繞組通入直流勵磁，轉子產生直流磁場， 此時定子、轉子磁場間具有相互吸引力而產生同步轉矩，將轉子拉入同步轉速旋轉，即稱為拉入同步階段。在異步啟動時，勵磁繞組切忌開路，否則啟動時勵磁繞組內將感應危險的高壓，將繞組絕緣擊穿并可能引起人身事故。而把勵磁繞組短路則會產生較大的單軸轉矩，啟動點流也很大，所以啟動時，勵磁繞組通常通過電阻短接，其阻值約為勵磁繞組

7、的510 倍左右。4、 同步電動機的運行及故障1、溫度過高同步電動機運行中，如定子和轉子電流、定子電壓、功率因數等都在正常允許的范圍內，定子線圈或定子鐵芯的溫度升高，超過正常運行的數值時，就應判斷電動機發(fā)生了異常情況，首先應對各個測量儀表的指示進行分析，找出原因，進行適當的處理。（ 1）定子溫度異常升高它可能是定子溫度表失靈。測量定子溫度用的電阻測溫元件的電阻值有的會在運行中逐步增大，甚至開路，這時就會出現某一點溫度突然上升的現象。（ 2）負載不正常同步電動機如果沒有按照規(guī)定的條件運行，造成電壓、電流、功率因數及轉速等數據與銘牌值有較大的差異。就會造成鐵損、銅損的增加，使定子、轉子線圈的溫度升

8、高。（ 3）電動機通風不良當風道被堵塞，如電機的氣隙、徑向風道及進口處的過濾器等處被灰、飛絮等堵塞，造成通風效果不良，即會導致電機的溫度升高。（ 4）電機內部積塵在工作條件較差的場所，粉、飛絮等進入電機內部，堆積在散熱表面上使電機散熱困難，引起溫度升高。如果發(fā)現電動機溫度升高，應首先檢查電機的負載情況是否正常，其次需要檢查電機是否在正常范圍內運行。2、定子繞組損壞電動機由于定子線圈絕緣擊穿、接頭開焊等情況會引起接地或相間故障。造成電壓下降、波動，同時可以聽到強烈的響聲，并在觀察窗口可以看見電弧的火花。此時應緊急停機，組織滅火，進行事故處理。3、同步電動機轉子接地大型同步電動機轉子接地是轉子線圈

9、直接與磁極鐵芯之間的絕緣有損壞造成線圈直接與鐵芯相碰或局部絕緣電阻降到相當低的程度，這時會發(fā)生同步電動機轉子接地故障。轉子發(fā)生一點接地時，因無法構成回路，電機仍可以正常運轉，一旦發(fā)生兩點接地，就有可能燒毀轉子線圈。一般在轉子發(fā)生一點接地時，都有接地保護，此時應立即停機進行事故處理，防止事故的擴大。4、同步電動機的失磁在運行中，由于勵磁系統(tǒng)故障，轉子勵磁回路斷線或勵磁變阻器接觸不良，使轉子磁場消失，這種現象叫做失磁。失磁后電機不能長期運行，否則燒毀繞組，因此失磁后必須馬上停機，檢察原因并排除故障。同步電機失磁主要表現為：轉子勵磁電流突然下降到零或接近于零， 勵磁電壓也接近于零，定子電流增加并出現指示表針擺動。失磁故障一般有以下幾個方面的原因：1、 勵磁繞組斷線。2、勵磁系統(tǒng)故障。3、電刷接觸不良，彈簧失去壓力。5、 結束語限于作者水平，只是對同步電動機的啟動及其運行故障作了初步的闡述，其中的錯誤和缺