維護(hù)電工基礎(chǔ)知識講解課件

1、維修電工基礎(chǔ)知識維修電工基礎(chǔ)知識o 元器件元器件o 電機(jī)電機(jī)o 變壓器變壓器o 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論o 變頻器變頻器o 低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)蛪簞?dòng)態(tài)無功補(bǔ)償o 軟啟動(dòng)軟啟動(dòng)o PLC基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識第一章第一章 元器件元器件l定義：一般電阻元件，在任何一時(shí)刻元件兩端的電壓電壓與流過其端鈕之間的電流電流存在一種代數(shù)關(guān)系（確切的瞬時(shí)關(guān)系）的兩端鈕元件。l在交流和直流電路情況：瞬時(shí)值： 序言n電阻電阻tuumsinRui tRumisin)2cos1(sinsintiuttiuUIPmmmm元器件元器件-電阻電阻tuumsin)2cos1(sinsintiuttiuUIP

2、mmmm2cosuiuiP元器件-電阻l平均功率：耗能器件l電阻的電壓和電流相位關(guān)系：同相位l電阻參數(shù)：功率、阻值l電阻的用途： 1.分壓 2.限流 3.吸收過電壓 4.加熱、提供熱能、l電阻的特點(diǎn)： 1.P大于0，具有耗能性 2.U和 I都可突變RuRiuiPdtTpT211元器件-電感n電感l(wèi)定義：一般電感元件，就是電流電流i與磁鏈與磁鏈之間存在一種代數(shù)關(guān)系（確切的瞬時(shí)關(guān)系）的兩端鈕元件。l韋安特性：磁鏈與電流關(guān)系磁鏈與電流關(guān)系 線性非時(shí)變的電感元件(韋安特性是條過原點(diǎn)直線）直流回路電感相當(dāng)于短路LLNLitgL元器件-電感l(wèi)電感元件 （線性非時(shí)變）電壓、電流關(guān)系：電阻忽略不計(jì)時(shí)（外加電壓

3、超前電流90）自感電勢)90sin()90sin()sin(sinwtEtwLItIdtdLdtdiLetIimmmLmfLLXtuutLdtdiLeuLmL2)90sin()90sin(元器件-電感l(wèi)功率、電壓、電流相位關(guān)系：QL的頻率是電壓或電流頻率的2倍。U、i都為正時(shí)，QL為正，吸收能量（負(fù)載）U、i都為負(fù)時(shí)，QL為正，吸收能量（負(fù)載） U為正i為負(fù)時(shí)，QL為正，吸收能量（無功電源）U為負(fù)i為正時(shí)，QL為正，吸收能量（無功電源）電阻忽略不計(jì)時(shí)，電路中沒有能量損耗，瞬時(shí)功率正半周與正半周的面積完全相等，所以交流電感電路中平均功率為0.tIUttIUQttIUUIQmmmmLmmL2sin

4、21cossinsin)90sin(元器件-電感l(wèi)磁場儲(chǔ)能： 存儲(chǔ)在磁場中全部能量l 電感參數(shù)： 電感量、電流l電感的用途：l濾波、諧波治理、變壓器、電機(jī)、電磁鐵、接觸器、繼電器、磁砣、電焊機(jī)、高頻淬火等。 )(212JLIA元器件-電容n電容電容l定義：聚集電荷或存儲(chǔ)電能的元件。 電荷與兩端存在著代數(shù)關(guān)系的兩端鈕元件。l庫伏特性：i大于0時(shí)，充電； i小于0時(shí)，放電（q下降，電壓降，電壓變化率下降）。線性非時(shí)變電容元件 q正比于u)90sin()90sin()sin(sintiitcutudtdcdtducidtdqcqdtdqituummmm元器件-電容l電流i超前電壓u90度l阻抗 l電

5、容的儲(chǔ)能：fccXc211)(21)(2)()(tcucuduwdtdtduwdtpwdtdwptuucttc吸吸元器件-電容l某一時(shí)刻的電壓u(t)與該時(shí)刻以前的電流都有關(guān)系，對 過去歷史上有過的電流有記憶作用，因此，電容是有記憶性作用。 l電容的特點(diǎn)： 1.c元件是動(dòng)態(tài)元件（導(dǎo)數(shù)關(guān)系）、儲(chǔ)能元件、是由記憶性元件、無源性元件。 2.電壓超前電流90度l電容的用途：l濾波、諧波治理、提高電網(wǎng)功率因數(shù)、過電壓吸收等。l電容的種類：ttdicutu0)(1)0()(元器件-功率元件n二極管二極管 1.PN結(jié)的單相導(dǎo)電性：結(jié)的單相導(dǎo)電性： I-PN結(jié)的電流（A) Is-反向飽和電流（A) V-外加電

6、壓（V) Vt-溫度的電壓當(dāng)量 e-自然對數(shù)的底 q-電子電荷量 K-玻爾茲曼常數(shù) T-絕對溫度從上式可以看出，當(dāng)PN結(jié)為正向偏置時(shí)，電壓V為正，只要V遠(yuǎn)大于Vt（常溫下Vt=0.026V），式中結(jié)中 遠(yuǎn)大于1，因此PN結(jié)中的電流If隨正偏電壓V的增加按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)PN結(jié)為反向偏置時(shí)，電壓V為負(fù)，隨電壓V的絕對值的增加，指數(shù)項(xiàng)很快趨近于0，于是I約等于-Is，即反向飽和電流是一常數(shù)，不隨外加電壓變化。) 1() 1(ktqvSvvseIeIIttvve元器件-功率元件2.PN結(jié)的反向擊穿（1）雪崩擊穿：高電壓擊穿 （2）齊納擊穿：也稱隧道擊穿，在比較低的反向電壓下發(fā)生擊穿（3）熱擊穿3.二

7、極管的特性與參數(shù)：（1）伏安特性：與溫度有關(guān)（溫度升高曲線左移） 4.開關(guān)特性：由于Pn結(jié)電容的存在，在二極管加正向電壓流過正向電流時(shí)，結(jié)電容上沖有一定電荷。元器件-功率元件（1）在t0時(shí)刻，二極管加正向電壓Vf，正向電流由負(fù)載電阻決定（If=Vf/R），二極管的正向壓降很小。（2）當(dāng)t=0時(shí)，切斷正向電壓Vf，施加反向電壓Vr。二極管的正向電壓降很小，但是由于勢壘電容和擴(kuò)散電容的作用，載流子無法立即消失，所以，二極管兩端電壓電壓仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)正向電壓降的值，即Ud。反向電流仍由負(fù)載電阻R決定，-Ir=-Vr/R。 (3）當(dāng)t0時(shí)，盡管空間電荷區(qū)的存儲(chǔ)載流子不斷漂移出該區(qū)，但由于N區(qū)中的非

8、平衡載流子不斷向空間電荷區(qū)移動(dòng)。從而使空間電荷區(qū)仍然保持大量存儲(chǔ)載流子，因而具有正向電壓降，使反向電流保持較大的數(shù)值。元器件-功率元件（4）當(dāng)t=td時(shí)刻，是二極管反向恢復(fù)過程中的的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此時(shí)加于空間電荷區(qū)的正向電壓減小為0，非平衡載流子完全消失，此后空間電荷區(qū)的載流子濃度將開始衰減，td稱為延遲時(shí)間。（5）當(dāng)ttd以后，空間電荷區(qū)的載流子濃度進(jìn)一步減少，開始承受反向電壓PN結(jié)變?yōu)榉聪蚱脿顟B(tài)，反向電流明顯下降，反向電壓降相應(yīng)上升。反向電壓上升到外加電壓-Ur，反向電流減小到反向飽和電流，此時(shí)二極管完全恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。（6）由t=td到二極管完全截止所需時(shí)間稱為電流下降時(shí)間，用tf表

9、示（7）反向恢復(fù)時(shí)間trr=td+tf -決定開關(guān)速度5.性能參數(shù)：（1）額定正向平均電流 If長期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。有效值為： 1.57If元器件-功率元件（2）反向重復(fù)峰值電壓：反向所能施加的最高峰值電壓。通常是反向雪崩擊穿電壓的2/3.（3）最高允許結(jié)溫： 125-175（4）反向恢復(fù)時(shí)間trr：是從二極管正向電流過零到反向電流下降到其峰值10%時(shí)的時(shí)間間隔它與反向電流上升率、結(jié)溫、開關(guān)前的最大正向電流等因素有關(guān)。（5）定額 ：他是體現(xiàn)承載正向不重復(fù)最大電流的能力。即電流浪涌不超過一個(gè)工頻周期時(shí)tI2ftI1222值一個(gè)周期浪涌電流額定元器件-功率元件6.二極管的分類：

10、二極管的分類：普通二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管。普通二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管。普通二極管：普通二極管：用于1KHZ以下的整流電路中，反向恢復(fù)時(shí)間25微秒左 右?？旎謴?fù)二極管：快恢復(fù)二極管：用于高頻斬波和逆變電路，反向恢復(fù)時(shí)間5微秒左 右。超快速二極管可達(dá)50納秒。7.二極管的用途：二極管的用途：整流、過電壓吸收、續(xù)流、限幅、穩(wěn)壓等。8.二極管的檢驗(yàn)方法：二極管的檢驗(yàn)方法：元器件-功率元件n晶閘管（半控器件）晶閘管（半控器件）1.普通晶閘管普通晶閘管：（Thyristor) SCR (1)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：螺栓和平板型。 (2)晶閘管導(dǎo)通、關(guān)斷條件晶閘管導(dǎo)通、關(guān)斷條件： （3）陽極伏安

11、特性）陽極伏安特性：晶閘管陽極陰極之間電壓Uak與陽極電流Ia之間的函數(shù)關(guān)系。 (4)門極伏安特性：門極伏安特性：因工藝原因門極伏安特性相差很大。元器件-功率元件（5）晶閘管開通特性：）晶閘管開通特性：晶閘管開通不是瞬間完成的，開通時(shí)陰極與陽極兩端的電壓有一個(gè)下降過程，而陽極電流的上升也有一個(gè)過程。（6）晶閘管關(guān)斷過程：）晶閘管關(guān)斷過程： Toff=Trr+Tgr Trr-反向恢復(fù)時(shí)間 Tgr-門極恢復(fù)時(shí)間 （7）參數(shù)：）參數(shù)： a.電壓參數(shù)：電壓參數(shù)： 斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓： 門極開路時(shí)，施加于晶閘管的正向陽極電壓上升到正向伏安特性曲線急劇彎曲處所對應(yīng)的電壓。 此電壓不能重復(fù)施加，時(shí)間不大于1

12、0ms。晶閘管開通時(shí)陽極電壓、電流波形元器件-功率元件l斷態(tài)重復(fù)峰值電壓： 門極開路及額定結(jié)溫下，允許每秒50次，持續(xù) 時(shí)間不大于10ms，重復(fù)施加于晶閘管上的正向斷態(tài)最大脈沖電壓。 一般為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓的90%。l反向不重復(fù)峰值電壓： 門極開路時(shí)，施加于晶閘管的反向電壓上升到反向伏安特性曲線急劇彎曲處所對應(yīng)的電壓。 此電壓不能重復(fù)施加，時(shí)間不大于10ms。n反向重復(fù)峰值電壓： 門極開路及額定結(jié)溫下，允許每秒50次，持續(xù) 時(shí)間不大于10ms，重復(fù)施加于晶閘管上的反向斷態(tài)最大脈沖電壓。n額定電壓： 將斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓的較小值定為額定電壓。元器件-功率元件l通態(tài)峰值電壓通態(tài)峰

13、值電壓：（管壓降） 通2倍額定通態(tài)平均電流和額定結(jié)溫時(shí)，陽極與陰極間瞬時(shí)電壓值b.電流參數(shù)：電流參數(shù)：l通態(tài)平均電流：通態(tài)平均電流： 環(huán)境溫度40和規(guī)定的冷卻條件下； 導(dǎo)通角不小于170； 額定結(jié)溫時(shí)，所允許通過的工頻正弦半波電流的平均值；l維持電流：維持電流：l擎住電流：擎住電流：晶閘管導(dǎo)通后，去掉觸發(fā)脈沖能使晶閘管保持導(dǎo)通所需要的最小陽極電流。擎住電流是維持電流的幾倍。元器件-功率元件l斷態(tài)重復(fù)峰值電流：斷態(tài)重復(fù)峰值電流： 門極開路及額定結(jié)溫下，對應(yīng)于斷態(tài)重復(fù)峰值電壓下的峰值電流。l斷態(tài)反向重復(fù)峰值電流：斷態(tài)反向重復(fù)峰值電流： 門極開路及額定結(jié)溫下，對應(yīng)于斷態(tài)反向重復(fù)峰值電壓下的峰值電流。

14、l浪涌電流：浪涌電流： 在規(guī)定條件下，工頻正弦半周期內(nèi)所允許的最大過載峰值電流。l門極參數(shù)：門極參數(shù)：l門極觸發(fā)電壓門極觸發(fā)電壓：（一般：（一般15V）l門極重復(fù)電流門極重復(fù)電流 ： （一般幾十一般幾十-幾百幾百mA）l門極反向峰值電壓：不超過門極反向峰值電壓：不超過10V 元器件-功率元件l動(dòng)態(tài)參數(shù)：動(dòng)態(tài)參數(shù)：l斷態(tài)電壓臨界上升率：斷態(tài)電壓臨界上升率：du/dt 在額定結(jié)溫和門極開路條件下，使得晶閘管保持?jǐn)鄳B(tài)所承受的最大電壓上升率。l通態(tài)臨界電流上升率通態(tài)臨界電流上升率 di/dt 晶閘管用門極觸發(fā)信號開通時(shí)，使得晶閘管不會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞承的通態(tài)最大電流上升率。l2.特殊晶閘管特殊晶閘管l高頻晶閘

15、管高頻晶閘管l雙向晶閘管雙向晶閘管l光控晶閘管光控晶閘管元器件-功率元件3.晶閘管的應(yīng)用：晶閘管的應(yīng)用：l各種整流電路：各種整流電路：（1）單相半波、全波整流電路（2）三相橋式全控、半控整流電路（3）帶平衡電抗器的雙反星整流電路l交流調(diào)壓交流調(diào)壓l逆變器逆變器l電子開關(guān)電子開關(guān)l晶閘管的檢查：晶閘管的檢查：n絕緣柵雙極型晶體管：絕緣柵雙極型晶體管：IGBT（電壓控制器件）（電壓控制器件）1.特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）輸入高阻抗，是場控器件。（MOSFET特性-MOS場效應(yīng)晶體 管）元器件-功率元件（2）輸出特性飽和壓降低。（BJT-雙極晶體管特點(diǎn)）（3）驅(qū)動(dòng)簡單(日本富士EXB系列驅(qū)動(dòng)模塊）、保護(hù)容易

16、、不用緩沖電路、開關(guān)頻率高。lIGBT產(chǎn)品種類：產(chǎn)品種類： 一單元模塊 1200V 2400A 3300V 1200A 二單元模塊 1200V 800A 3300V 400A 六單元模塊 2500V 1000AlIGBT的主要參數(shù)的主要參數(shù):（1）集電極-發(fā)射極額定電壓 雪崩擊穿電壓（2）柵極-發(fā)射極額定電壓 小于+20V元器件-功率元件（3）額定集電極電流： IGBT導(dǎo)通時(shí)的最大電流 8-400A（4）集電極-發(fā)射極飽和電壓：l飽和動(dòng)態(tài)時(shí)，集電極-發(fā)射極電壓降。值越小，管子的功耗越小。 2.3-3.5Vl開關(guān)頻率： 30-40KHZ 目前，功能市場應(yīng)用最多的IGBT驅(qū)動(dòng)模塊是富士公司的EXB

17、系列，它驅(qū)動(dòng)全部的IGBT產(chǎn)品。 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊有過電流保護(hù)電路和過電流保護(hù)輸出信號端子；2500V高隔離電壓的光耦；l智能電力模塊（智能電力模塊（IPM）（1）特點(diǎn)： 將主開關(guān)器件、續(xù)流二極管、驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測元件、電壓檢測元件、溫度檢測元件及保護(hù)信號生成與傳送電路，某些接口電路集成在一起。元器件-功率元件 第二章 電機(jī)第二章 電機(jī)l電機(jī)的分類：電機(jī)的分類： 按供電電源分： 直流電機(jī) 和交流電機(jī) 按防護(hù)型式分：開啟式、防護(hù)式（網(wǎng)罩式、防滴式、防濺式、封閉式、防水式、防暴式、水密式、潛水式。 IP11-防止大于50mm的固體進(jìn)入，且垂直水滴不能進(jìn)入電機(jī) 按電機(jī)通風(fēng)冷卻方式分：空氣冷卻（自冷

18、式、自扇冷卻、它扇冷卻、管道通風(fēng)冷卻）、液體冷卻。 按工作制分：連續(xù)工作制、短時(shí)工作制、斷續(xù)周期工作制、l電機(jī)名牌數(shù)據(jù)：電機(jī)名牌數(shù)據(jù)： 型號、額定數(shù)據(jù)、防護(hù)等級、接線方式、海拔高度。型號：型號：異步機(jī)Y112S-6 112- 中心高度112mm S-短機(jī)座 6-6極 同步機(jī)TFW225M2-6/24 225-中心高度225mm M-中機(jī)座 TFW-無刷同步發(fā)電機(jī) 第二章 電機(jī)l直流電機(jī)直流電機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)、直流發(fā)電機(jī)。l直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)：l1.類型：類型：它勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)l2.主要公式主要公式： 3.直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法：直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法： 4.直流電動(dòng)機(jī)各繞

19、組極性判定：直流電動(dòng)機(jī)各繞組極性判定： 5.直流電動(dòng)機(jī)刷位確定：直流電動(dòng)機(jī)刷位確定： 6.直流電動(dòng)機(jī)維護(hù)直流電動(dòng)機(jī)維護(hù) (1)起動(dòng)前的檢查起動(dòng)前的檢查: a.清掃灰塵。 b.絕緣電阻測試。電機(jī)額定電壓500V以下，500V搖表smeICMnCEIREUeeemeaeeaameNPTTCCRRCUCRRIunCC9565)(03. 12第二章 電機(jī) 電機(jī)500V以上，1000V搖表 c.檢查換向器表面是否光潔。 d.檢查電刷的磨損情況。刷距均勻否。（2）運(yùn)行時(shí)的監(jiān)視和維護(hù) a.火花（無火花或1 1/2級的無害火花） b.溫度監(jiān)視 C.絕緣電阻監(jiān)視. 最低值1M / KV但不低于0.5M d.潤滑

20、系統(tǒng)的監(jiān)視 e.異常情況的觀察和分析。如：異常聲音、異常氣味、異常振動(dòng)等第二章 電機(jī)（2）修復(fù)后的試驗(yàn)修復(fù)后的試驗(yàn)a.試驗(yàn)前工作試驗(yàn)前工作：l電機(jī)各種標(biāo)志檢查：如出線端標(biāo)志，接地標(biāo)志，轉(zhuǎn)向標(biāo)志等。l緊固件檢查：l機(jī)械檢查：l換向器及電刷、集電環(huán)檢查。l氣隙大小及對稱性檢查l軸承運(yùn)行情況和電機(jī)振動(dòng)情況檢查：l磁極極性檢查l中性位置確定b.絕緣測定：吸收比大于絕緣測定：吸收比大于1.3通常不低于下式所求值通常不低于下式所求值第二章 電機(jī)lR-絕緣電阻（兆歐） u-電機(jī)繞組絕緣電阻(V)lP-電機(jī)額定功率（KW) l 對于交流發(fā)電機(jī)（KVA) ,對于調(diào)相機(jī)(Kvar)c.繞組直流電阻測量：繞組直流電

21、阻測量：l標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：磁場繞組的直流電阻與原始值比較不大于2%。l 電樞換向片間的電阻差不超過10%（由均壓線所引起的有規(guī)律的變化除外）。ld.絕緣耐壓試驗(yàn)：絕緣耐壓試驗(yàn)：l匝間耐壓試驗(yàn)：匝間耐壓試驗(yàn)： 130%額定電壓（空載時(shí)）1minl對地對地.絕緣耐壓試驗(yàn)絕緣耐壓試驗(yàn) ： 1000V+2倍額定電壓 1minl超速試驗(yàn)：1.1倍額定電壓的空載轉(zhuǎn)速 2min1001000PUR第二章 電機(jī)l交流電機(jī) l同步、異步電動(dòng)機(jī)比較表 l異步電動(dòng)機(jī)l1.類型：類型：鼠籠式電動(dòng)機(jī)、繞線式電動(dòng)機(jī)l2.主要公式主要公式： 21221222221221111) (xxxxrrSxsrsrsrUTCOSIUmP

22、kkcrkpfnnnnSxrrrUmmTSSsskssmmNcr10022212211260)() 1(第二章 電機(jī)l公式 3.交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法：交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法： 4.交流電動(dòng)機(jī)各繞組極性判定：交流電動(dòng)機(jī)各繞組極性判定： 5.交流電動(dòng)機(jī)維護(hù)交流電動(dòng)機(jī)維護(hù) （1）起動(dòng)前的檢查）起動(dòng)前的檢查: （2）運(yùn)行中檢查：）運(yùn)行中檢查：eenPeTSEEsff95501212第三章 變壓器n變壓器變壓器l變壓器分類：l變壓器原理：l變壓器連結(jié)組別：l變壓器并聯(lián)運(yùn)行條件l變壓器維護(hù)l變壓器試驗(yàn)第四章 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論第四章 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論

23、第四章 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論第四章 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論第四章 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)理論同步、異步電動(dòng)機(jī)比較表 穩(wěn)定性差，轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比：穩(wěn)定性高，轉(zhuǎn)矩與端電壓成正比： 穩(wěn) 定 性 低 高效 率不可調(diào)，滯后可調(diào)，可工作在超前、平激、滯后功率因數(shù)隨著負(fù)載的改變而改變不隨負(fù)載的大小而 改變轉(zhuǎn) 速 異步電動(dòng)機(jī) 同步電動(dòng)機(jī)dSMemEUTsindsrsemsRUmT2同步電動(dòng)機(jī)通過增加電機(jī)的勵(lì)磁電流，可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)無功補(bǔ)償 序言 在電網(wǎng)電壓在電網(wǎng)電壓U U為常為常值，電磁功率為值，電磁功率為常值常值時(shí)，勵(lì)磁電流與功

24、率時(shí)，勵(lì)磁電流與功率因數(shù)的關(guān)系就可以由因數(shù)的關(guān)系就可以由電樞電流得到，見左電樞電流得到，見左圖。調(diào)節(jié)勵(lì)磁就可以圖。調(diào)節(jié)勵(lì)磁就可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，從而使其工率因數(shù)，從而使其工作在超前、平激、滯作在超前、平激、滯后三種狀態(tài)。后三種狀態(tài)。0超前滯后定定子子電電流流ID勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流If1cos 同步電機(jī)工作U形曲線同步電機(jī)補(bǔ)償示意圖 同步電機(jī)在過激的情況下，提高自身的峰值轉(zhuǎn)矩，同時(shí)向異步電機(jī)提供無功功率 (如左上圖) 。 這樣既提高同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，又給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 序言P 功角特性圖目前同步電機(jī)的使用現(xiàn)狀目前同步電機(jī)的使用現(xiàn)狀 n隨著現(xiàn)代化大生產(chǎn)的發(fā)

25、展，機(jī)電設(shè)備越來越趨向大型化、自動(dòng)化、復(fù)雜化、生產(chǎn)過程連續(xù)化，由機(jī)電設(shè)備群體組成的系統(tǒng)一旦失效，就會(huì)對企業(yè)的安全生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量造成極大的威脅。同步電機(jī)由于其具有一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、單機(jī)容量大、能向電網(wǎng)發(fā)送無功功率，支持電網(wǎng)電壓，在我國各行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，特別是在特大型企業(yè)，大型同步電動(dòng)機(jī)擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)的重任，其一旦停機(jī)或故障，將嚴(yán)重影響連續(xù)生產(chǎn)，特別嚴(yán)重的電機(jī)設(shè)備事故將導(dǎo)致停產(chǎn)時(shí)間的延長，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的嚴(yán)重?fù)p失，而長期以來發(fā)生同步電動(dòng)機(jī)及其勵(lì)磁裝置損壞事故卻屢見不鮮。 序言同步電機(jī)的損壞主要表現(xiàn)1.定子繞組端部綁線蹦斷，線圈表面絕緣蹭壞，連接處開焊；導(dǎo)線在槽口處斷裂，進(jìn)而引起短路；運(yùn)

26、行中噪音增大；定子鐵芯松動(dòng)等故障 。（見下一頁圖）2.轉(zhuǎn)子勵(lì)磁起動(dòng)繞組籠條斷裂；繞組接頭處產(chǎn)生裂紋，開焊，局部過熱烤焦絕緣；轉(zhuǎn)子磁級的燕尾鍥松動(dòng)，退出；轉(zhuǎn)子線圈絕緣損傷；電刷滑環(huán)松動(dòng)；風(fēng)葉斷裂等故障。 序言轉(zhuǎn)子繞組剖面圖 轉(zhuǎn)子模擬圖 定子繞組 序言第二章第二章 勵(lì)磁主回路的合理選配勵(lì)磁主回路的合理選配l傳統(tǒng)半控、全控橋勵(lì)磁主回路的比較l改進(jìn)型半控、全控橋勵(lì)磁主回路比較 l勵(lì)磁控制系統(tǒng)主回路元件選配主回路的選擇勵(lì)磁柜主電路一般有四種主回路的選擇圖1圖2圖4圖3n在起動(dòng)時(shí)左上圖正負(fù)方向電流明顯不平衡，產(chǎn)生直流電，引起電引起電機(jī)遭受脈振轉(zhuǎn)矩強(qiáng)烈機(jī)遭受脈振轉(zhuǎn)矩強(qiáng)烈振動(dòng)振動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)過程電機(jī)起動(dòng)過程所受

27、強(qiáng)烈脈振是電機(jī)所受強(qiáng)烈脈振是電機(jī)產(chǎn)生暗傷逐步損壞的產(chǎn)生暗傷逐步損壞的重要原因之一重要原因之一。傳統(tǒng)半、全控橋主回路分析傳統(tǒng)半、全控橋主回路分析主回路的選擇KQRFZQ-if+ifE rr主回路的選擇上圖主回路在電機(jī)起動(dòng)時(shí)有：ErifrErifRfrUfIf主回路的選擇ErifrErifRfr主回路的選擇IfNS定子電流也因此而強(qiáng)烈脈動(dòng)定子電流也因此而強(qiáng)烈脈動(dòng) n電機(jī)起動(dòng)過程發(fā)出的強(qiáng)烈振動(dòng)聲，甚至在整個(gè)大廳內(nèi)都可以聽到。而且這種脈振會(huì)一直持續(xù)到電機(jī)起動(dòng)結(jié)束才消失，電機(jī)起動(dòng)過程所受強(qiáng)烈脈震是電機(jī)損傷的重要原因之一。主回路的選擇Id實(shí)際定子電流曲線期望定子電流曲線T圖一：定子電流脈振圖主回路的選擇

28、電機(jī)起動(dòng)時(shí)，隨著電機(jī)起動(dòng)過程滑差減小，轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)感應(yīng)電勢逐步減少，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到50%以上時(shí)，勵(lì)磁回路感應(yīng)電流負(fù)半波通路不暢，將處于時(shí)通時(shí)斷，似通非通狀態(tài)，同樣形成+if與-if電流不對稱，由此同樣形成脈振轉(zhuǎn)矩，造成電機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，損傷電機(jī)。因此傳統(tǒng)主回路逐漸被淘汰。改進(jìn)型全控橋式勵(lì)磁裝置主回路缺點(diǎn) ：n采用逆變滅磁，可靠性低，穩(wěn)定性差n電機(jī)運(yùn)行時(shí)滅磁電阻長期發(fā)熱n不能不停機(jī)更換控制組件n停機(jī)要保正控制回路不失電主回路的選擇改進(jìn)型全控橋式勵(lì)磁裝置主回路n（1）采用全控橋式電路，停機(jī)時(shí)或失步時(shí)，其勵(lì)磁控制系統(tǒng)的滅磁回路采用逆變滅磁的方式，而逆變滅磁要求電網(wǎng)電壓相對穩(wěn)定、主回路（包括主橋6只可控

29、硅、快熔、整流變壓器等）及控制回路完好，停機(jī)時(shí)主回路電源不能馬上停止。上述條件只要某一條件不能滿足，將造成逆變滅磁不成功，造成逆變顛覆，損壞主回路元件及電機(jī)，往往出現(xiàn)正常運(yùn)行的勵(lì)磁裝置停車后不能再次順利開車，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主回路元件或控制回路損壞的實(shí)例。n（2）采用全控橋式電路，由于勵(lì)磁繞組系電感性負(fù)載，當(dāng)可控硅導(dǎo)通角較小電壓波形出現(xiàn)過零時(shí)，就會(huì)有電流從Rf、KZ回路續(xù)流，這也是采用全控橋式電路經(jīng)常發(fā)生滅磁電阻發(fā)熱的原因之一。n（3）全控橋式電路作為勵(lì)磁裝置的主電路，不能實(shí)現(xiàn)不停機(jī)完全更換控制插件。為了達(dá)到不停機(jī)更換插件的功能，只能將控制系統(tǒng)做成雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)、互為熱備用，即一套運(yùn)行，一套熱備用。

30、當(dāng)一套控制系統(tǒng)故障時(shí)，自動(dòng)切換到另一套備用系統(tǒng)。但是采用多CPU備份沒有實(shí)際意義，復(fù)雜的備份邏輯會(huì)減少系統(tǒng)的平均無故障工作時(shí)間，影響可靠性。主回路的選擇n斷勵(lì)續(xù)流滅磁或阻容滅磁，可靠性高n系統(tǒng)可以利用半控橋式主電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)更換勵(lì)磁控制插件 n線路相對簡潔可靠主回路的選擇改進(jìn)型半控橋式勵(lì)磁裝置主回路特點(diǎn) 半控橋式勵(lì)磁裝置主回路n（1）電機(jī)在停機(jī)或失步時(shí)，主回路采用半控橋式電路，可根據(jù)工況選擇阻容滅磁或斷勵(lì)續(xù)流滅磁方式，或者兩者皆用。A:斷勵(lì)續(xù)流滅磁方式是在電機(jī)失步或停機(jī)時(shí)，勵(lì)磁控制系統(tǒng)立即停發(fā)觸發(fā)脈沖，通過控制回路斷開勵(lì)磁主回路接觸器。依靠半控橋式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行續(xù)流滅磁，這種滅磁方式

31、獨(dú)立可靠B:阻容滅磁方式（見下頁圖），這種滅磁方式滅磁速度更快。改進(jìn)型半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)改進(jìn)型半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)主回路的選擇勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)n（2）滅磁電阻狀態(tài)； 采用半控橋式電路，就不會(huì)有電流從Rf、KZ回路續(xù)流，而是通過可控硅和最后一個(gè)導(dǎo)通的二極管，因此采用半控橋式電路滅磁電阻在運(yùn)行過程中處于冷態(tài)；主回路的選擇 半控橋式勵(lì)磁裝置主回路勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)（3）勵(lì)磁控制系統(tǒng)可以充分利用半控橋式主電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不停機(jī)更換勵(lì)磁控制器； 當(dāng)勵(lì)磁裝置控制部分出現(xiàn)故障時(shí)，可利用半空橋電路“失控”的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)、不減載、不失勵(lì)

32、的情況下從容更換。其基本原理如下： 在投勵(lì)后拔控制插件，由于電機(jī)勵(lì)磁繞組的大電感特性，使一只可控硅始終處于開通狀態(tài)，三分之二在整流狀態(tài)，三分之一在續(xù)流狀態(tài)。（如下頁圖）主回路的選擇 在選擇整流變壓器時(shí)，已合理選配二次電壓，使它既能滿足強(qiáng)勵(lì)要求，又在失控狀態(tài)下平均電壓與平時(shí)運(yùn)行電壓接近，滿足電機(jī)正常運(yùn)行對勵(lì)磁的需求。當(dāng)更換上備用控制插件后，勵(lì)磁裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。 主回路的選擇Uft勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)n減小諧波減小諧波 改善波形：改善波形： 盡管半空橋式電路比全控橋式電路諧波分量相對大些，但只要合理選擇整流變壓器參數(shù)，使勵(lì)磁裝置在正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)通角相對增

33、大，將整流變壓器接成/Y-11型，自動(dòng)抵消諧波的主要成分三次諧波，降低諧波對電網(wǎng)的影響。n墊底處理墊底處理 避免失控：避免失控： 使用半控橋式電路，當(dāng)勵(lì)磁電流在很小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象，而在同步電動(dòng)機(jī)這一特殊領(lǐng)域，勵(lì)磁電流很低會(huì)造成電機(jī)失步，所以正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流不應(yīng)很低，不應(yīng)該工作到失控區(qū)。通過設(shè)定墊底電壓（或電流）進(jìn)行處理，可使勵(lì)磁裝置在正常情況下不出現(xiàn)失控。主回路的選擇半控橋主回路的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)半控橋主回路的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)半控橋主回路的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)半控橋主回路的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)n滅磁分級整定 滅磁系統(tǒng)分兩種狀態(tài)。電機(jī)異步狀態(tài)時(shí)，KQ可控硅處于低通狀態(tài)，在較低電壓下及時(shí)開通（類似于二極管），使電

34、機(jī)起動(dòng)時(shí)正負(fù)半波電流對稱。電機(jī)在同步狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，滅磁系統(tǒng)處于高通狀態(tài)，確保了可控硅KQ不誤導(dǎo)通，過電壓時(shí)又及時(shí)開通，過電壓消失后及時(shí)關(guān)斷。 半控橋式勵(lì)磁裝置主回路半控橋電路和全控橋電路比較 總結(jié) 半控橋 全控橋斷勵(lì)續(xù)流、阻容滅磁 可靠性高 逆變滅磁可靠性差運(yùn)行中滅磁電阻冷 運(yùn)行中滅磁電阻熱線路簡潔，穩(wěn)定性高 線路復(fù)雜，穩(wěn)定性差能停機(jī)馬上切除電源停機(jī)不能馬上切除電源不停機(jī)完全更換控制器不能完全更換主回路的選擇半控橋、全控橋主電路比較總結(jié)半控橋、全控橋主電路比較總結(jié)n經(jīng)上述分析、比較，可以說明： 在同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置這特定場合，本著因地制宜的原則，主電路采用改進(jìn)型半控橋式電路的勵(lì)磁裝置，技術(shù)上更為

35、先進(jìn)、完善，合理，有著全控橋式電路無法比擬的優(yōu)越性。 主回路的選擇勵(lì)磁控制系統(tǒng)主回路元件選擇勵(lì)磁控制系統(tǒng)主回路元件選擇na滅磁電阻的選擇滅磁電阻的選擇nb.主回路元件的選擇主回路元件的選擇主回路的選擇 半控橋式勵(lì)磁裝置主回路滅磁電阻的選擇滅磁電阻的選擇n滅磁電阻Rf的選擇滅磁電阻的大小對電機(jī)的啟動(dòng)性能影響很大，應(yīng)合理選配。 同步電機(jī)中有鼠籠起動(dòng)繞組，當(dāng)電機(jī)定子通電時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速差較大，產(chǎn)生較大的電流，轉(zhuǎn)子得到較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。除了鼠籠繞組起動(dòng)力矩外，勵(lì)磁繞組也和滅磁電阻組成回路，有電流通過，形成“單軸轉(zhuǎn)矩” 。因此選擇合適的滅磁電阻Rf對電機(jī)的順利起動(dòng)是關(guān)鍵的。主回路的選擇S0M0.5

36、1123465 異步驅(qū)動(dòng)特性曲線示意圖 加入滅磁電阻Rf就是為了改變電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性。Rf的阻值大小應(yīng)合理選擇，若選擇太?。ㄒ娗€4），仍然存在凹坑；若選擇太大（見曲線5），電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速低，很有可能造成電機(jī)轉(zhuǎn)速不能進(jìn)入臨界滑差（即所說的亞同步）。曲線6是合理選配滅磁電阻Rf的異步驅(qū)動(dòng)特性曲線。主回路的選擇第三章第三章 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式 n滑差投勵(lì)1.傳統(tǒng)勵(lì)磁采用順極性投勵(lì)2.新型微機(jī)型勵(lì)磁系統(tǒng)，按照“準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)”原則設(shè)計(jì) 。n計(jì)時(shí)投勵(lì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式傳統(tǒng)投勵(lì)方式n傳統(tǒng)投勵(lì)方式，由于投勵(lì)時(shí)間選擇不當(dāng)，出現(xiàn)投勵(lì)瞬間，電機(jī)震蕩，在現(xiàn)場往往能夠聽到?jīng)_擊聲。（如右圖）

37、n傳統(tǒng)采用投勵(lì)插件式分立元件結(jié)構(gòu)，投勵(lì)環(huán)節(jié)精度不高，易發(fā)生故障。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式新型微機(jī)型勵(lì)磁系統(tǒng)投勵(lì)方式滑差投勵(lì)滑差投勵(lì) 采用準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì) 所謂準(zhǔn)角投勵(lì)，就物理概念而言，系指電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入臨界滑差（即所謂的“亞同步”），按照電機(jī)投勵(lì)瞬間在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生的磁場與定子繞組產(chǎn)生的磁場互相吸引力最大（即定子磁場的N極與投勵(lì)后轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的S極相吸）。在準(zhǔn)角時(shí)投入強(qiáng)勵(lì)，使吸力加大，這樣電機(jī)進(jìn)入同步輕松、快速、平滑、無沖擊。 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式新型勵(lì)磁控制系統(tǒng)的滑差投勵(lì)的過程如下 ：勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式勵(lì)磁控制器檢測滑差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，在準(zhǔn)角位置投勵(lì)。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式新型

38、勵(lì)磁控制系統(tǒng)計(jì)時(shí)投勵(lì)如下：同步電動(dòng)機(jī)采用全壓異步啟動(dòng)可以計(jì)時(shí)投勵(lì)，時(shí)間投勵(lì)的原理是把電機(jī)啟動(dòng)的加速過程，用時(shí)間來計(jì)算。但是一般電機(jī)都優(yōu)先采用滑差投勵(lì)，只是在工況有復(fù)雜干擾的情況下，而且該干擾控制器無法濾除，給滑差投勵(lì)的頻率采樣造成困難，從而采用記時(shí)投勵(lì)。 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式空載啟動(dòng)的投勵(lì)情況：空載啟動(dòng)的投勵(lì)情況： n電機(jī)在空載情況下很快就能進(jìn)入亞同步，當(dāng)控制器在一定時(shí)間之內(nèi)檢測不到Uf的頻率時(shí)，控制器就自動(dòng)認(rèn)為電機(jī)已經(jīng)進(jìn)入同步 。如下圖n對于某些轉(zhuǎn)速較低，凸極轉(zhuǎn)矩較強(qiáng)的電機(jī)空載或特輕載起動(dòng)時(shí)，往往在尚未投勵(lì)的情況下便自動(dòng)進(jìn)入同步，系統(tǒng)內(nèi)具有凸極性投勵(lì)控制環(huán)節(jié)，在電機(jī)進(jìn)入同步后的1-2秒內(nèi)自

39、動(dòng)投勵(lì)。電機(jī)進(jìn)入同步后，控制系統(tǒng)自動(dòng)控制勵(lì)磁電壓由強(qiáng)勵(lì)恢復(fù)到正常勵(lì)磁。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式 第四章第四章 同步電動(dòng)機(jī)的失步危害、失步同步電動(dòng)機(jī)的失步危害、失步保護(hù)及帶載自動(dòng)再整步技術(shù)保護(hù)及帶載自動(dòng)再整步技術(shù)n同步電機(jī)的失步事故分為三類：同步電機(jī)的失步事故分為三類：n失勵(lì)失步失勵(lì)失步n帶勵(lì)失步帶勵(lì)失步n斷電失步斷電失步 4.1同步電機(jī)的失步危害同步電機(jī)的失步危害 過電流繼電器不能兼作失步保護(hù)過電流繼電器不能兼作失步保護(hù) 4.1.1 失勵(lì)失步失勵(lì)失步 由于勵(lì)磁系統(tǒng)的種種原因失去勵(lì)磁或嚴(yán)重欠勵(lì)磁，使同步電動(dòng)機(jī)失去靜態(tài)穩(wěn)定，滑出同步，稱為失勵(lì)失步失勵(lì)失步。過功率正常功率欠功率P

40、0 功角特性圖NSn功 率角deXUmEPsin0n失勵(lì)失步的現(xiàn)象失勵(lì)失步的現(xiàn)象：n（1）：電機(jī)丟轉(zhuǎn)不明顯，電機(jī)無異常聲音；n（2）：定子過流不大；n（3）：表計(jì)顯示很大的電流值；n（4）：滅磁電阻會(huì)燒紅；n（5）：產(chǎn)生高壓，造成勵(lì)磁裝置主回路元件損壞；Id1.61.8Ie 失勵(lì)失步時(shí)，電機(jī)的定子電流將略大于電機(jī)的額定電流，一般定子電流脈動(dòng)包絡(luò)線的髙峰值約為額定電流幅值的1.61.8倍左右，而脈動(dòng)低谷值則往往低達(dá)額定電流的0.81.2倍左右； 定子電流的脈動(dòng)高峰值雖然大于GL繼電器的過流整定值，但是時(shí)間很短，繼電器剛剛被啟動(dòng)，在還沒有到達(dá)其動(dòng)作時(shí)限之前，定子電流就又下來了，繼電器又被復(fù)位，因此

41、GL繼電器在發(fā)生失勵(lì)失步時(shí)往往拒動(dòng)作或是動(dòng)作時(shí)間大大加長； 失勵(lì)失步造成的后果是失勵(lì)失步造成的后果是：不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)長時(shí)間的處于失勵(lì)失步的運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致啟動(dòng)繞組過熱，變形，開焊；甚至波及到定子繞組端部，并進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)大成為電機(jī)內(nèi)部短路故障而燒壞電機(jī)；還有可能引起勵(lì)磁裝置中的滅磁電阻過熱燒斷，造成轉(zhuǎn)子開路，由過電壓打壞轉(zhuǎn)子絕緣，燒壞電機(jī)。過流整定值T圖 4-1 失勵(lì)失步的定子 電流脈振曲線 4.1.2帶勵(lì)失步 導(dǎo)致帶勵(lì)失步的原因是：n（1）相鄰母線短路，引起母線電壓大幅度降低；近處大型機(jī)組或機(jī)組群瞬間啟動(dòng)引起母線電壓長時(shí)間，較大幅度的降低見功角特性圖；n（2）電機(jī)起動(dòng)過程中勵(lì)磁系統(tǒng)過早投勵(lì)

42、,即電機(jī)在啟動(dòng)過程中滑差沒有進(jìn)入臨界時(shí)就投入勵(lì)磁,此時(shí)由定子產(chǎn)生的磁場還不足以拉動(dòng)轉(zhuǎn)子磁極,反而會(huì)產(chǎn)生失步。n（3）運(yùn)行中，電機(jī)短時(shí)間欠勵(lì)磁或失勵(lì)磁（如接插件接觸不良）引起失勵(lì)失步，從失勵(lì)失步過渡到帶勵(lì)失步；n（4）以及由于供電線路遭受雷擊，避雷器動(dòng)作；負(fù)載突增（如壓縮機(jī)憋壓，軋鋼機(jī)咬冷鋼）等原因所引起。 電機(jī)帶有正?；蚪咏５闹绷鲃?lì)磁，而轉(zhuǎn)子磁場卻不同步的異步運(yùn)行狀態(tài)，稱為帶勵(lì)失步。帶勵(lì)失步。功角特性NSn功 率角 當(dāng)U大幅度降低或負(fù)載突增 ，造成電機(jī)失步。 nP 過功率正常功率欠功率deXUmEPsin001.0Ie過流整定值T1.83IeId圖 4-3 帶勵(lì)失步定子電流曲線 定子電流包

43、絡(luò)線的髙峰值為1.83Ie，低谷值為0Ie倍。這種強(qiáng)烈的脈動(dòng)定子電流使過電流繼電器不能動(dòng)作或動(dòng)作時(shí)間大大延長。 帶勵(lì)失步時(shí)定子波形的顯著特點(diǎn)帶勵(lì)失步時(shí)定子波形的顯著特點(diǎn) 圖 4-4 帶勵(lì)失步時(shí)電機(jī)脈震圖NSNSNSNSNSSNNSNS 帶勵(lì)失步對電機(jī)的危害，主要在于脈振轉(zhuǎn)矩脈振轉(zhuǎn)矩較長時(shí)間的反復(fù)作用，多次積累，產(chǎn)生疲勞效應(yīng)，損壞電機(jī)。 帶勵(lì)失步對電機(jī)的危害原因帶勵(lì)失步對電機(jī)的危害原因： 帶勵(lì)失步對電機(jī)的損傷表現(xiàn)在：帶勵(lì)失步對電機(jī)的損傷表現(xiàn)在：（1）定子： 脈震會(huì)使定子繞組導(dǎo)線崩斷，導(dǎo)線變酥，線圈表面絕緣層被振傷（線圈里面呈不均勻的鋸齒狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因絕緣損壞而造成定子鐵芯擊穿而新線圈表面是平的）

44、，并逐步由過熱而烤焦、燒壞，甚至發(fā)展成短路；定子鐵芯松動(dòng)，運(yùn)行中噪音增大；見附圖（一）附圖一:（2）轉(zhuǎn)子：還會(huì)使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組接頭處產(chǎn)生裂紋、開焊、局部過熱烤焦絕緣，轉(zhuǎn)子磁 級的燕尾鍥松動(dòng)，退出；轉(zhuǎn)子線圈絕緣損傷；電刷滑環(huán)松動(dòng)；風(fēng)葉斷裂。見附圖（二） 附圖二：轉(zhuǎn)子繞組 圖 4-5 BZT電路 4.1.3 斷斷 電電 失失 步步 當(dāng)供電系統(tǒng)故障，引起供電線路自動(dòng)重合閘ZCH裝置或備用電源投入BZT裝置動(dòng)作，以及人工切換電源等，使同步電動(dòng)機(jī)的供電電源短暫中斷而導(dǎo)致失步稱為斷電失步。圖 4-6 斷電失步時(shí)電網(wǎng)電壓曲線 0 斷電失步時(shí)定子波形的變化特征斷電失步時(shí)定子波形的變化特征 n 所謂“斷電”其實(shí)是

45、一個(gè)不失壓的過程。電網(wǎng)失電后電壓不會(huì)立即消失，而是有一個(gè)非線性的變化過程。很明顯在只有同步電動(dòng)機(jī)的電網(wǎng)中，斷電失步后，電壓衰減比只有異步電機(jī)的電網(wǎng)，有一個(gè)上升的區(qū)域。 TU存在同步電機(jī)的電網(wǎng)電壓曲線僅有異步電機(jī)的電網(wǎng)電壓曲線圖 4-7 電網(wǎng)斷電后瞬間定子電壓頻率改變，幅值短暫上升后衰減 U TUT00 電網(wǎng)電壓的頻率隨同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的下降而逐漸降低。可控硅的開通角度也相應(yīng)增大，從而使勵(lì)磁電壓提高，也因而母線電壓幅值進(jìn)一步提高。 同步電動(dòng)機(jī)通常是超前運(yùn)行的，在電源突然中斷后的短時(shí)間內(nèi)，母線電壓是成螺旋型變化的；圖 4-8 非同期沖擊 在不同區(qū)域，電源再次投入后對電機(jī)的非同期沖擊程度有別。1處：

46、為安全區(qū)域，不受沖擊； 3處：沖擊力矩最大； 4處：沖擊電流很大； 2和5處：為受損傷區(qū)域； 非同期沖擊非同期沖擊圖 4-9 采用降壓加延時(shí)繼電器保護(hù)非同期沖擊 T只有異步電機(jī)同步電機(jī) U01 采用低電壓加延時(shí)來防止自動(dòng)重合閘引起的非采用低電壓加延時(shí)來防止自動(dòng)重合閘引起的非同期沖擊可靠性差同期沖擊可靠性差 n 這種從原理上分析，如圖（4-9）當(dāng)電壓降到40%的時(shí)候，時(shí)間太長，特別是當(dāng)單機(jī)或是機(jī)組容量大時(shí)，時(shí)間會(huì)更長，而當(dāng)時(shí)間越長電機(jī)轉(zhuǎn)速越低，此時(shí)投入電壓，相當(dāng)于大電機(jī)或整個(gè)機(jī)群重啟動(dòng)，同樣會(huì)造成過流跳閘，起不到提高供電可靠性的作用。 4.2 新型型勵(lì)磁控制系統(tǒng)失步保護(hù)新型型勵(lì)磁控制系統(tǒng)失步保護(hù)

47、 n目前較普遍的有：n1：反映電機(jī)定子電壓和定子電流之間相量角變化的功率因數(shù)型失步保護(hù)繼電器；n2：根據(jù)電機(jī)失步時(shí)阻抗軌跡變化原理構(gòu)成的偏置阻抗型保護(hù)繼電器；n3：由檢測電機(jī)內(nèi)角及轉(zhuǎn)差頻率復(fù)合式原理構(gòu)成的失步保護(hù)；n4：根據(jù)電機(jī)失步時(shí)在勵(lì)磁繞組中出現(xiàn)交流感應(yīng)電流分量并加設(shè)轉(zhuǎn)子低電流動(dòng)作環(huán)節(jié)原理構(gòu)成的失步保護(hù)；n5：利用勵(lì)磁回路中的電流在電機(jī)失步時(shí)出現(xiàn)瞬時(shí)低電流及其重復(fù)頻率原理構(gòu)成的失步保護(hù)。 西門子公司采用了在轉(zhuǎn)子回路加互感器的方式西門子公司采用了在轉(zhuǎn)子回路加互感器的方式 互 感 器n 說明書中強(qiáng)調(diào)在滑差大于3%時(shí)能可靠動(dòng)作。而現(xiàn)場工況中，經(jīng)常出現(xiàn)滑差小于3%；當(dāng)電機(jī)因轉(zhuǎn)子回路斷路而失步時(shí)，也

48、同樣檢測不到電流信號，起不到失步保護(hù)的作用。很明顯保護(hù)存在死區(qū)。 圖 4-10 西門子公司對轉(zhuǎn)子采樣圖 圖 4-11 本公司對轉(zhuǎn)子采樣圖分流計(jì) 霍爾傳感器 在轉(zhuǎn)子回路上串接分流計(jì)或是霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)子里產(chǎn)在轉(zhuǎn)子回路上串接分流計(jì)或是霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)子里產(chǎn)生的不衰減的交變電流波形信號，根據(jù)該波形的特征來判斷生的不衰減的交變電流波形信號，根據(jù)該波形的特征來判斷是否失步。是否失步。 圖 4-12 失勵(lì)失步波形圖 4.2.1勵(lì)磁控制系統(tǒng)對失步波形的檢測勵(lì)磁控制系統(tǒng)對失步波形的檢測n失勵(lì)失步波形特點(diǎn)：失勵(lì)失步波形特點(diǎn)： 感應(yīng)交變電流將以時(shí)間感應(yīng)交變電流將以時(shí)間T為軸線，正負(fù)交變；為軸線，正負(fù)交變； 圖 4

49、-13 帶勵(lì)失步波形圖1、2n帶勵(lì)失步波形特點(diǎn)：帶勵(lì)失步波形特點(diǎn)： 這一交變分量與直流勵(lì)這一交變分量與直流勵(lì)磁電流相疊加形成脈動(dòng)磁電流相疊加形成脈動(dòng)電流電流；圖 4-14 轉(zhuǎn)子斷條波形轉(zhuǎn)子斷條波形特點(diǎn)轉(zhuǎn)子斷條波形特點(diǎn)：檢測不到電流波形IfT 圖 4-16 振蕩波形圖振蕩波形特點(diǎn)振蕩波形特點(diǎn)：電機(jī)正常運(yùn)行中發(fā)生同步振蕩時(shí)，在原有的直流勵(lì)磁電流上疊加的交流感應(yīng)電流分量具有迅速衰減的特點(diǎn) 4.2新型勵(lì)磁控制系統(tǒng)失步再整步技術(shù)新型勵(lì)磁控制系統(tǒng)失步再整步技術(shù)n為了達(dá)到帶載自動(dòng)再整步，必須要滿足以下幾點(diǎn)為了達(dá)到帶載自動(dòng)再整步，必須要滿足以下幾點(diǎn)n一：改善電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性一：改善電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性S0M0

50、.51123465 異步驅(qū)動(dòng)特性曲線示意圖n 一般來說，電機(jī)容量越大，額定轉(zhuǎn)速越慢，則由電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性圖看出，凹陷的深度越深，合理選擇接入電機(jī)的滅磁電阻的阻值，能夠改善電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性，消除凹陷； 二：減少甚至消除電機(jī)的異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少甚至消除電機(jī)的異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩公式為： 異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與勵(lì)磁電勢E的平方成正比，即與轉(zhuǎn)子直流If的平方成正比，要消除異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩就是要進(jìn)行滅磁消除If。 三：與電機(jī)所帶負(fù)載性質(zhì)有關(guān)與電機(jī)所帶負(fù)載性質(zhì)有關(guān) 1.平穩(wěn)負(fù)載。如風(fēng)機(jī)、水泵等其負(fù)載特性與電機(jī)滑差有關(guān)； 2.脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如往復(fù)式壓縮機(jī)； 3.沖擊性負(fù)載。如軋鋼機(jī)。 四：與再整步轉(zhuǎn)矩有關(guān)與再整步轉(zhuǎn)

51、矩有關(guān) 整步轉(zhuǎn)矩即同步振蕩轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)失步后的異步驅(qū)動(dòng)階段。起了引起機(jī)組震動(dòng)、增加機(jī)組的機(jī)械和電磁損耗，增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等有害的作用，但在電機(jī)暫態(tài)過程的再整步階段又起著重要的積極因數(shù)。電機(jī)將依靠此整步力矩，利用準(zhǔn)角和強(qiáng)勵(lì)的作用，將電機(jī)轉(zhuǎn)子拉入同步。21CDdCDayeXXESrrM再整步的整個(gè)過程為再整步的整個(gè)過程為:n 關(guān)橋關(guān)橋 n n 滅磁滅磁 n n 改善異步驅(qū)動(dòng)特性改善異步驅(qū)動(dòng)特性n 進(jìn)入臨界滑差進(jìn)入臨界滑差n n 帶載再整步帶載再整步n 達(dá)到同步運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到同步運(yùn)行狀態(tài) 再整步的波形圖為再整步的波形圖為 第五章第五章 新型勵(lì)磁控制系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)新型勵(lì)磁控制系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)5.1 主回路既可采用無續(xù)

52、流二極管的新型三相橋式半控整流電路，又可采用三相主回路既可采用無續(xù)流二極管的新型三相橋式半控整流電路，又可采用三相橋式全控整流電路。橋式全控整流電路。5.2.該系統(tǒng)具有獨(dú)立可靠的滅磁系統(tǒng)，通過合理選配滅磁電阻該系統(tǒng)具有獨(dú)立可靠的滅磁系統(tǒng)，通過合理選配滅磁電阻RF，分級整定滅磁，分級整定滅磁可控硅的開通電壓，使電機(jī)起動(dòng)時(shí)具有良好的異步驅(qū)動(dòng)特性，而正常運(yùn)行時(shí)不誤可控硅的開通電壓，使電機(jī)起動(dòng)時(shí)具有良好的異步驅(qū)動(dòng)特性，而正常運(yùn)行時(shí)不誤導(dǎo)通。導(dǎo)通。5.3投勵(lì)按照投勵(lì)按照“準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)整步準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)整步”的原則設(shè)計(jì)，并具有強(qiáng)勵(lì)磁整步的功能。電機(jī)拉的原則設(shè)計(jì)，并具有強(qiáng)勵(lì)磁整步的功能。電機(jī)拉入同步的過程平滑、快速、可靠。入同步的過程平滑、快速、可靠。5.4 具有完善可靠的帶勵(lì)失步、失勵(lì)失步保護(hù)系統(tǒng)，保證電機(jī)在發(fā)生帶勵(lì)失步和具有完善可靠的帶勵(lì)失步、失勵(lì)失步保護(hù)系統(tǒng)，保證電機(jī)在發(fā)生帶勵(lì)失步和失勵(lì)失步時(shí)，快速動(dòng)作，保護(hù)電機(jī)，使電機(jī)免受損傷。失勵(lì)失步時(shí)，快速動(dòng)作，保護(hù)電機(jī)，使電機(jī)免受損傷。5.5 在電機(jī)失步后，可根據(jù)現(xiàn)場工況選擇跳閘停機(jī)或不停機(jī)帶載自動(dòng)再整步。當(dāng)在電機(jī)失步后，可根據(jù)現(xiàn)場工況選擇跳閘停機(jī)或不停機(jī)帶載自動(dòng)再整步。當(dāng)采用不停機(jī)帶載自動(dòng)再整步方式時(shí)，整個(gè)過程平滑、快速、（僅需數(shù)秒鐘），不采用不停機(jī)帶載自動(dòng)