1、同步电动机励磁系统常见故障分析本文结合KGLF11型励磁装置，对其在运行中的常见故障进行分析。1常见故障分析(1) 开机时调节6W,励磁电流电压无输出。原因分析：励磁电流电压无输出，肯定是晶闸管无触发脉冲信号，而 六组脉冲电路同时无触发脉冲很可能是移相插件接触不良，或者同步 电源变压器4T损坏，造成没有移相给定电压加到六组脉冲电路的1V1基极回路上，从而六组脉冲电路无脉冲输出导致晶闸管不导通。(2) 励磁电压高而励磁电流偏低。原因分析：这是个别触发脉冲消失或是个别晶闸管损坏的缘故。个别触发脉冲消失可能是脉冲插件接触不良。 另外图1中三极管1V1、单极 晶体管2VU及小晶闸管9VT损坏，或者是电

2、容2C严重漏电或开路。如 果主回路中晶闸管1VT6VT中有某一个开路或是触发极失灵，同样会 导致输出励磁电流偏低的现象。(3) 合励磁电路主开关时，励磁电流即有输出。原因分析：这是由于图1所示脉冲电路中的三极管1V1集电极-发射极 之间漏电，即使移相电路还未送来正确的控制电压，也会导致 1C充电 到2VU导通的程度。2VU即输出触发使小晶闸管9VT导通，2C经9VT 放电而发出脉冲令1VT、3VT、6VT之一触发导通，使转子励磁电路中 流过直流电流。(4) 同步电动机起动时，励磁不能自行投入。原因分析：励磁不能自行投入。肯定是自动投励通道电路中断或工作 不正常，因此可能是投励插件与插座间接触不

3、良，或是图 2 所示投励 电路中的三极管3V1、单结晶体管4VU工作不正常，电容5C漏电、电 位器W损坏。另外是移相插件同样有接触不良现象，或者是图3所示移相电路的小晶闸管10VT损坏等等。(5) 运行过程中励磁电流电压上下波动。原因分析：引起励磁电流电压输出不稳的原因很多，主要有1)脉冲插件可能存在接触不良， 造成个别触发脉冲时有时无。 2)图 1 所示脉冲电 路的电位器 4W 松动，使三极管 1V1 电流负反馈发生变化，造成放大 器工作点不稳定，从而影响晶闸管主回路输出的稳定性。另外，如果 电容2C漏电或单结晶体管2VU及三极管1V1性能不良，也会引起触发 脉冲相位移动。3)图3所示移相电

4、路的电位器6W松动或接触不良，将 会使移相控制电压Ed间歇性消失，弓I起励磁电流电压输出大幅度波动。另外，如果稳压管7VS 8VS损坏，都会使Ey随电网电压波动而波动， 使Ed输出波动，造成晶闸管主回路直流输出不稳。(6) 励磁装置输出电压调不到零位。原因分析：图3所示移相电路中电阻18R虚焊，阻值增大或减少，会 引起Ed-Ec 0使励磁输出电压无法调到零位。总之，同步电动机晶闸管励磁装置的故障虽然多种多样，但大致可分 为励磁不稳、励磁大幅度下降甚至失电压。这些故障大部分是由于插 件引起的。2日常维修中注意事项(1) 由于励磁装置采用强迫风冷，电柜内灰尘必须经常清除，以防止灰 尘积附过多造成短

5、路。清扫灰尘一般采用吸尘或吹拭的方法，而对吹 不掉的附着物可用干净的油刷扫去，但切勿碰坏元件、线路或使元件 互碰。清尘工作一般由上而下进行。(2) 插件松动会严重影响励磁装置的正常工作，处理方法是：一般可在 励磁装置通电预试时用手轻敲插件拉手，一旦插件有松动，必然会引 起输出上下波动。如果是元件虚焊引起的松动，当然要加焊牢固。而 对于插件插座引起的松动，我们可以在插件的插入部分铜箔上拉一层 薄锡，这样既可防止铜箔氧化， 又可增加插件与插座接触的紧固程度。(3) 对于元件损坏的更换， 新元件原则上要符合原设计的元件参数要求。 但对于某些元件，如电容元件，可用电容容量相同而耐压高一些的电 容更换，

6、又如稳压二极管，亦可用功率稍大而稳压值相同的稳压二极 管更换。这样可降低元件的损坏频率，减少故障的出现。(4) 对于难以判断的故障，我们采用示波器来检查各脉冲波形与直流输 出情况。这样可较为准确地检查出故障部位。另外，我们还可以采用 同规格插件替换验证的检查方法进行检修。 同步发电机是电力系统以 及工业生产中的重要元件其励磁装置的性能直接影响同步发电机运行 的可靠性和稳定性目前国内生产的同步电动机励磁装置大多数采用模 拟控制电路这种控制电路存在硬件多控制板数量多接线复杂可靠性差 等缺点对于现场人员使用和维护都造成了一定困难微机控制技术的发 展为解决以上问题提供了技术支持我公司从 80 年代起研

7、制并生产了 大量的微机控制整流设备特别是在晶闸管的控制技术上有比较丰富的 经验针对励磁装置中存在的一些问题我公司采取微机控制技术并且吸 取了现有励磁设备的精华其中包括 1972 年原机械工业部电器工业管 理局的统一设计的技术关键和同步发电机失步保护和带载自动再整步技术精华研制出了新型微机控制同步发电机晶闸管励磁装置该装置具 有控制集成度高控制精度高运行可靠性高稳定性好现场使用和维护方 便等优点微机控制同步发电机励磁装置分为HRKLF11和HRKLF12两个系列 11 系列供拖动非冲击性负载的同步发电机恒定励磁用 12 系列 供有冲击性负载的同步发电机按负荷自动调节励磁维持无功电流恒定 之用该装

8、置均具有失步保护和带载自动再整步功能适用于 200-10000KW 同步发电机 配套1 控制电路采用 MCS-89C51 系列单片微机控制控制板集成度高 ,软件 中有丰富的设备自检功能2 具有良好的失步保护功能和带载自动再整步功能3 全压起动时起动至亚同步转速顺极性投入励磁使电机牵入同步运行4 同步发电机起动和停车时自动灭磁以免感应过电压击穿设备5 可手动调节励磁电流电压进行功率因数调整6 本设备所带放电电阻 RF 阻值为所配用的同步发电机转子励磁绕组 直流电阻的 10 倍其长期允许电流为同步发电机额定励磁电流的按负 荷自动调整励磁基本保持同步发电机无功电流恒定2 具有零励磁保护功能 本装置的

9、主电路包括整流变压器三相半控整流桥阻容灭磁环节和起动 环节等控制电路主要由单片机 MCS-8751 励磁电流调节器电流给定与 反馈环节投全压和投励环节失步检测环节强励环节无功补偿环节微机 触发环节和自检环节等组成以上控制电路主要集成到一块控制板上具 有同步发电机的起动正常励磁失步检测和保护强励自动关桥以及无功 补偿等功能下面分别介绍各部分组成和原理1 三相半控整流电路整流变压器将交流 380V 电源电压降至励磁所需的电压其二次输出线 电压为 U21 每个主桥晶闸管及整流二极管在一个电周期 360 度内轮流 导通 120 度晶闸管由其相应的触发插件提供的触发脉冲开通整流二极 管为自然换流整流桥直

10、流输出电压为 Ud 1.35 U21(1+cos )/2 式中 U21 整流变压器二次侧线电压 V 晶闸管的控制角 Ud 0.3-1.2UfeUfe 电机额 定满载励磁电压2 阻容灭磁环节 阻容灭磁的任务是关断主桥晶闸管停止主桥向电机输出励磁电压和电 流输出励磁电压和电流采用阻容灭磁不仅灭磁速度快而且关桥可靠下 列情况下阻容灭磁动作1 电机发生带励失励失步时阻容灭磁动作关断主桥使电机转入异步运 行失步源消失后实现带载自动再整步2 当电机发生断电失步时阻容灭磁动作关断主桥电机励磁绕组储存的 磁场能量经附加电阻 RF 及电容 C10 和 C11 衰减当励磁电流 lf 由额定 值 Ife 衰减到 0

11、.368Ife 时实现断电失步再整步3 当电机正常或事故停机时阻容灭磁动作关断主桥避免在下一次开机 时因主桥未关断而误投励电容 10 由交流 26OV 电源经单相全波整流 充电至 34OV 左右当灭磁插件发出灭磁脉冲后灭磁晶闸管 P4 开通 C10 上予充电压反向加于主桥两端为保证主桥可靠关断 CM1 容量的选择 应保证施加反压的 时间大于主桥晶闸管的热态关断时间在施加反压的同时 C10 经电机励 磁绕组向 C11 放电当 Vc10 Vc11 时流过 KP4 的电流近似为零 KP4 自动 关断3 起动环节 主要技术要求l 在电机投励前的整个异步起动过程中当励磁绕组有正向感应电压时 起动晶闸管

12、KP5 应可靠开通以便附加电阻 RF 在有正负半周感应电 压时均能接入励磁绕组使电机获得良好的对称起动特性而投入正常励 磁后 KP5 应可靠关断并转入高开通值高开通值应保证电机在正常励磁 强励及灭磁时不误开通以避免长期接入附加电阻而烧毁在电机励磁绕 组出现过电压时 KP5 应开通对励磁绕组起过电压保护作用2 起动控制回路中的 R21 选择满足高开通值外并应满足正常运行时的 热稳定要求工作原理在电机半压起动油开关闭合后 J1-2 闭合此时 WHK2 4 闭合在未投励时此时 R21 与 R22 并联并联后阻值较低 R23/RW21 回路可分得较高电压因 R21 阻值较高 R23/RW21 分得电

13、压就低 KP5 就需在较高主 桥电压下开通改变R21 R22阻值可获得所需的KP5高低开通值4 励磁电流调节器 电流调节器由运算放大器 U302B 组成的比例积分放大器和二极管限幅 环节组成电流给定由电位器 POT 构成电流反馈由 ID 输入电流调节器 的输出值经过电阻 R235 和 R236 分压后送给模数转换器 A/D0804 经 过转 换后的数字量输入到微机去控制晶闸管的触发角 为了把电流限制在某个最大允许值电流调节器具有限流功能即电流 截止功能调节电位器 RW35 可以调节限流值调节电位器 RW37 R334 和C311 可以改变电流调节环的比例积分参数 调节环的输出电压与移相角之间存在着非线性关系为了使得操作人 员调节方便使励磁电压或电流能够线性跟踪电位器的给定变化在 单片机控制程序中设置了非线性校正环节5 投全压和投励环节 同步发电机在整个起动过程中其转子感应交变电压的频率是随着转 子的加速而变化的转速越高感应交变电压的频率就越低电机刚起动 瞬间转子感应电压频率与定子回路频率 f1 相同为 50HZ 而达到任一 转差 S 时的转子感应电