LZK3G同步电动机励磁装置说明书

1、 y m k j 友 明 科 技 lzk-3g同步电机励磁装置产品说明书苏州市友明科技有限公司江苏省苏州市高新技术产业开发区横山路98号电话68257376 传真:转225 邮编：215009网址： e-mail：sale目 录一、 概述二、 lzk-3g型同步电动机励磁装置技术性能三、 lzk-3g型同步电动机励磁装置工作原理（一） 主电路介绍（二） 脉冲触发环节原理介绍（三） 投励环节介绍（四） 失步保护（五） 失步后带载再整步过程（六） 后备保护环节（七） kq可控硅误导通检测（八） 缺相、失控检测四、 功能选择与参数设定五、 系统试车及调试六、 操作规程七

2、、 出厂整定数据和说明八、 订货需知九、 附图 一、概述（一）用途本装置既可供拖动空载、轻载或重载起动的同步电动机配套励磁用，如：球磨机、鼓风机、压缩机、水泵等设备，也可供带动冲击性负荷的同步电动机励磁用，如轧钢机等负荷。（二）特点本装置采用先进的微电脑及数字化控制技术，功能完善，操作简便，性能稳定可靠。（三）工作环境1. 现场海拔高度不大于2500米。2. 周围介质温度不低于15，不高于50；相对湿度不大于85%（相对于温度20）。3. 没有导电及易爆炸尘埃，没有腐蚀金属和破坏电气绝缘的气体场所。4. 无剧烈振动和冲击及垂直斜度不超过5的场所。二、lzk-3g型同步电动机励磁装置技术性能1

3、主回路既可采用无续流二极管的新型三相桥式半控整流电路，又可采用三相桥式全控整流电路。2 主回路及启动回路可控硅、二极管采用双面静态热管散热技术散热，并辅以低速风机散热。风机工作有自动和手动二种。装置能检测柜体温度，且显示实测温度。风机工作在自动方式时，根据设定温度参数，自动开启或停止风机。3 该系统具有独立可靠的灭磁系统，通过合理选配灭磁电阻rf，分级整定灭磁可控硅kq的开通电压，使电机起动时具有良好的异步驱动特性，而正常运行时kq不误导通。4 投励按照“准角强励整步”的原则设计，并具有强励磁整步的功能。电机拉入同步的过程平滑、快速、可靠。5 具有完善可靠的带励失步、失励失步保护系统，保证电机

4、在发生带励失步和失励失步时，快速动作，保护电机，使电机免受损伤。6 在电机失步后，可根据现场工况选择跳闸停机或不停机带载自动再整步。当采用不停机带载自动再整步方式时，整个过程平滑、快速（仅需数秒钟），不损伤电机，不必减负载，并设有后备保护环节，以保证电机的安全运行。7 该系统能与防冲击保护配合，动作于灭磁再整步或跳闸停机。8 输出励磁电压和励磁电流的调节范围为电动机额定电压和额定电流的30%140%，在调整范围内调节励磁参数，电机不会失步，励磁装置不会失控。9 lzk-3g型控制系统具有恒电压、恒电流、恒功率因数以及角度开环运行功能，用户可根据现场工况和负载情况选择不同的运行方式。10当电网电

5、压波动时（10至15范围内），励磁装置能保持恒定励磁或恒定功率因数运行，并具有三相自动平衡功能。装置能自动检测并实时显示电机的定子电流、励磁电压、励磁电流和功率因数。11lzk-3g型励磁控制器采用全数字式控制方式，指示系统采用240128图形点阵液晶显示器，汉字显示，功能选择及参数设定采用菜单操作，直观、简便。12励磁装置控制回路与同步电动机定子回路没有直接的电气联系，主回路、控制回路、及触发脉冲完全电气隔离，并且具有良好的抗干扰性能。13励磁装置具有录波功能，记录定子电流、电压，励磁电流、电压的波形，每周波可采样80点，录波时长不小于60s,且能在线显示波形，上传上位机，本公司备有后台波形

6、分析软件。录波有故障录波、启动录波和实时录波，其中故障录波优先。14励磁装置具有自诊断功能，有故障消除后自动复位功能；能对相应事件进行记录及读出，存储事件记录五百多条；能通过菜单查看存储历史故障。15. 装置控制回路以lzk-3g型控制器为控制核心，线路简洁可靠。励磁输入电源为交流三相四线380v/220 v，无相序要求。励磁控制器采用交流220v电源和直流电源220v/110v双回路供电,并可实现手动/自动无扰动切换。16励磁装置具有低电压强励功能，强励时间可以设定。17lzk-3g型励磁控制器具有rs485、rs232、can标准通信讯接口，能与上位pc机实现联网通讯，传输波特率有三种（4

7、800bps、9600bps、19200bps）可以选择，上位机可实时显示、记录现场的运行参数；能实现多机热备份，主备用通道间设有自动跟踪装置，可实现通道间无扰动自动切换。同时也可在线设定、修改控制器的实时运行参数，改变其运行的方式。能够满足远程遥信、遥测、遥控.遥调的计算机集散控制功能要求。18励磁装置的时钟与后台的上位机同步，并可以同时刷新校时。19lzk-3g型励磁控制器采用成熟的自动控制技术、计算机技术及安全防范技术，保证工程自动化系统的实用性。软件管理符合cmm（capability maturity module能力成熟度模型），使得程序更加可靠。20lzk-3g型励磁控制器充分考

8、虑了易升级换代，并且在升级时可以最大限度地保护原有的硬件设备和软件投资。升级包括硬件升级和软件升级。21. lzk-3g型励磁装置可以以触摸屏为控制中心，与励磁双控制器、plc及上位机相联，取消了传统的控制按钮和转换开关。并可用“远方/就地”转换开关来实现对励磁装置的远方（就地）控制。三、lzk-3g型同步电动机励磁装置工作原理根据要求，以lzk-3g控制器为核心成套制造的同步电机励磁装置可有以下几种：1、单控制器a、主电路半控桥式b、主电路全控桥式2、双控制器a、主电路半控桥式b、主电路全控桥式 图1 励磁单控制器原理框图（半控桥）图2 励磁单控制器原理框图（全控桥） 6图3 励磁双控制器原

9、理框图（半控桥）图4 励磁双控制器原理框图（全控桥）8（一）主电路介绍1. 主电路采用无续流二极管的新型三相桥式半控、全控整流电路。 图5 励磁装置主电路2.电机的异步驱动电路由可控硅kq、二极管zq及rf组成（见图 5）。当电机在起动或再整步暂态过程的异步驱动阶段，主电路整流桥上的可控硅处于阻断状态，控制电路在转子感应电压的正半波起始阶段，使可控硅kq及时导通；而在负半波时，通过zq使转子感应交流电流的正、负半波都通过电阻rf流通，且正、负半波电流对称，以保证电机具有良好的异步驱动特性。当电机在起动及失步再整步的暂态过程中，kqj 常闭触点闭合，保证起动时可控硅在转子感应电压的正半波起始阶段

10、便导通；只有在满足投励条件时，kqj方动作，在投励后的正常运行过程中，kqj继电器一直吸合，使kq可控硅仅在过电压情况下才能导通，正常运行过程中，不易误导通。如图6所示。r1r2r3r31r4r6r7r8rfjr10d8d6d7d1d2d9r11rfj18 3 2 5 11 7 6 4 9 10 r9d3d4d5rfzqkqdcvdcvlzjsakqjuf 图6 控制及误导通检测、励磁电压信号变换（二）脉冲触发环节原理介绍脉冲触发环节由同步电路、移相电路、输出电路及高分辨率的数字触发器构成。1.同步电路采用三相同步信号绝对触发方式，同步变压器输出同步信号at 、bt 、ct ，通过滤波电路，经

11、电压比较器过零比较，变成方波，分别通过光耦隔离，输入电脑系统。 2.移相控制通过改变移相角，可实现触发脉冲所需范围的控制。移相角由励磁装置内部控制器面板上的按键及显示屏（或通过上位pc机）设定各种运行方式励磁参数的上限值、运行值、下限值。在满足投励条件时，按设定值发脉冲，投强励，然后移至运行值处。此时若需改变运行值，可通过面板按键任意设定需要实时运行值即可。当采用面板按键调整实时运行值时，由于受到上、下限值的限位，避免了出现励磁电压过高或过低的可能。由于设定与调整输出励磁参数采用全数字化电脑控制，消除了原电位器设定及调节输出励磁电压所不可避免的出现励磁不稳、电位器老化等种种弊病。3.触发脉冲输

12、出脉冲输出是根据移相角a的换算（触发数字表）所确定的，确保脉冲输出的精度和可靠性。当满足投励条件后，电脑发出触发脉冲指令，经光隔、功放，由脉冲变压器输出一宽脉冲，触发可控硅。电路设计时，采用了专用定时器，使触发脉冲信号的精度大大提高。在同步信号及主电路处于正常情况下，电脑系统能保证主电路三相电压波形平衡，具有自动平衡系统。（三）投励环节介绍根据电机轻载或重载、全压或降压起动，以及能满足失步再整步的要求，投励环节采用“准角强励整步”的原则设计。在满足整步的条件下（电机进入临界滑差，即原来所谓的“亚同步”），电脑自动选择最佳投励角投励（图7）图7 电机整步时转子回路电压、电流暂态波形对电机滑差大小

13、的检测，是根据转子回路内测取的转子电压波形，经采样后取得uf（见图6），通过变换整形，变成方波，经过光耦隔离，输入电脑系统。对于某些转速较低，凸极转矩较强的电机，空载起动时，往往在尚未投励的情况下，自动进入同步。此时，将依靠凸极性投励回路，在电机进入同步后的设定时间内自动投励。投励时，装置先按强励设定值投励运行，然后，自动恢复到正常励磁设定值运行。（四）失步保护图8（a）、（b）、（c）是同步电机失步时转子回路的几种典型波形，其共同特点是存在不衰减的交流电流波形，凡出现这类特征波形，电机已失步。图8（）是同步振荡，电机未失步。对同步电机的失步保护，其基本原理是利用同步电机失步时，具有会在其转子

14、回路产生不衰减交变电流分量的特征，用串接在转子励磁回路的分流器采样转子回路交变电流信号，并根据采样信号波形特征通过微电脑进行计数及脉宽分析，快速、准确判断电机是否失步。对于各类失步，不管其滑差大小，装置均能准确动作。根据具体情况动作于跳闸。而电机未失步，则不管其振荡多大，装置均不误动作。当电机投励后进入正常运行时，判断电机是否失步的检测系统便自动投入。 图8 电机转子回路电流的几种特征波形装置对用作失步保护的分流器大小，要求与电机额定励磁电流相匹配，见表1。 表1电机额定励磁电流（a）60-100100-150150-200200-300300-400400-500分流器规格（a/mv）100

15、/75150/75200/75300/75400/75500/75（五）失步后带载再整步过程正常运行中的同步电动机，经装置检测，判断，确认已失步后，立即动作于灭磁-异步驱动-带载再整步。lzk-3g型综合控制器中的灭磁环节，当主电路采用半控桥式整流电路时，是采用阻容快速灭磁或断励续流灭磁（或二者兼有）；当主电路采用全控桥式整流电路时，是采用逆变灭磁或阻容快速灭磁（或二者兼有）。当电机失步时，动作于灭磁，电机进入异步驱动状态，进行再整步。如果再整步不成功，启动后备保护环节，动作于跳闸。电机一旦失步进入异步运行，必须改善电机的异步驱动特性。在电机处于异步运行状态情况下，装置自动使kqj继电器处于释

16、放状态，通过kqj的常闭接点，使kq可控硅在很低电压下便开通进行灭磁，以改善电机的异步驱动特性。由于合理选配灭磁电阻rf，使电机异步驱动特性得到改善，电机转速将上升，待进入临界滑差后，装置自动控制励磁系统，按准角强励对电机实施整步，使电机恢复到同步状态。当供电系统出现“自动重合闸”、“备用电源自切”或“人工切换电源”时，将出现电能输送渠道的短暂中断。为防止电源恢复瞬间可能造成的“非同期冲击”，检测到上述状况后，给本装置输入一个接点fcj。电脑接收到fcj接点信号后，将同样动作于灭磁异步驱动再整步。（六）后备保护环节在同步电机或励磁装置出现下列故障，使电机无法正常运行时，为保证电机及励磁装置安全

17、，装置中特设一后备保护环节，有如下情况时，动作于跳闸停机：1. 再整步不成功；2. 电机启动后或失步后长时间不投励；3. 电机在投励后拉不进同步；4. 电机启动后长时间达不到临界滑差（即亚同步）；后备保护动作跳闸后，控制面板的液晶显示屏上留有“报警”、“电机失步”汉字指示信号，并在历史故障中存储，便于分析。（七）kq可控硅误导通检测为避免kq可控硅因为电压设定值太低或开通后关不断，造成灭磁电阻rf长时间通电而过热。装置内设有kq误导通检测装置，若kq未导通，在kq与rf回路，直流励磁电压全部降落在kq上，灭磁电阻rf二端无电压，rf处于冷态。一旦kq导通后，直流电压降落在灭磁电阻上，装置内继电

18、器rfj线圈得电吸合（见图6），其接点信号通过变换、光隔输入电脑系统，电脑接收rfj接点信号后，对于因过电压引起的导通，电脑系统指令其过电压消失后自动关断；对因电压设定值太低造成的kq误导通、或导通后关不断，电脑指令控制报警继电器bxj闭合，通过其接点发出声光信号，并在控制面板液晶显示屏上显示汉字报警指示信号，当故障消除后，控制面板液晶显示屏报警自动复位，在历史故障中存储。（八）缺相、失控检测采用lzk-3g型同步电动机综合控制器的励磁装置，正常运行中，三相可控硅具有自动平衡系统，不须任何调试。三相可控硅导通角一致。由于外部因素，如触发脉冲回路断线或接触不良，造成脉冲丢失，控制回路同步电源缺相

19、或消失，主回路元件损坏（如熔断器熔断）造成主回路三相不平衡、缺相运行，但未造成电机失步（若失步，则由失步再整步回路或后备保护环节处理），装置能及时检测到,若干秒钟后故障仍未消除，装置就控制报警继电器bxj闭合，通过其接点，发出声光信号，并在控制面板的液晶显示屏上给出汉字报警指示信号。装置从直流励磁正、负母线上测取直流电压波形，经变换、整形，通过光耦隔离后输入电脑系统，电脑能自动进行检测、分析，而作出正确判断。四、功能选择与参数设定（一）lzk-3g控制器使用说明 控制器上电后，液晶显示屏显示“欢迎使用励磁控制系统”、“苏州市友明科技有限公司研制” 等字样以及本公司的徽标显示，并显示控制器启动进

20、程条。当进程条从0%运行至100%时，表示各参数读取完毕，随后伴随着一声短暂的蜂鸣器音响信号，控制器自动进入运行界面。控制器运行主画面，如图9所示。有励磁电压、电流，触发角度，功率因数，运行模式显示；画面右下角有主、从机以及当前时间显示。一旦装置投入运行，画面中电机图标发生变化，上下旋转动作，表示在运行状态。lzk3g同步电动机励磁装置励磁电压：励磁电流：触发角度：功率因数：运行模式： 主 08:00 图9 控制器运行主画面通过点击面板上“菜单”键即可进入主菜单画面，如图10，可通过上、下键“”“”换行，左、右键“”“”换页，“确认”键， “返回” 键对各类参数查看，修改。主菜单（1）静态参数

21、设置（2）运行参数设置（3）通讯与热备（4）录波与显波（5）继电器状态（6）历史故障 （7）其他参数设置 图10 主菜单静态参数设置 一级静态参数设置二级静态参数设置 系统时基 图11 静态参数设置（二）lzk-3g控制器静态参数设置 静态参数设置中包括一级静态参数、二级静态参数和系统时基设置，如图11。1 一级静态参数设置内容有四页，分别为图12、13、14、15所示，可以分别对上、下限值、强励值、运行值、投励相关值等27个参数进行设置。静态参数的设置凭密码进入，一般由厂家技术人员设定，用户技术人员可以调整，并可断电保存。 一级静态参数（1） 投励滑差（2） 投全压滑差（3） 电压量程（4）

22、 电流量程（5） 计时投励使能（6） 计时投励时间（7） 长时间不投励时间 图12 一级静态参数设置（第1页）一级静态参数（1） 电压上限（2） 电压下限（3） 电流上限（4） 电流下限（5） 角度上限（6） 角度下限图13 一级静态参数设置（第页）一级静态参数（1） 强励方式（2） 强励电压（3） 强励电流（4） 强励角度（5） 强励时间（6） jy计时（7） 变压器次级电压图14 一级静态参数设置（第页）一级静态参数（1） 励磁方式（2） 励磁电压（3） 励磁电流 （4） 触发角度（5） 功率因数（6） 功率因数上限（7） 功率因数下限图15 一级静态参数设置（第页）2 二级静态参数设置内

23、容有五页，分别为图16、17、18、19、20所示，可以分别对35个参数进行设置。二级静态参数与控制器的可靠、稳定运行密切相关，在出厂时已被整定，建议用户不要随意更改！其中，第三页中功率因数修正，励磁电压修正，励磁电流修正，电流增益修正可以分别对励磁电压、励磁电流和功率因数显示值作出修正，从而保证控制器面板显示值与指针表显示值一致。静态参数的设置凭密码进入，由厂家技术人员设定。二级静态参数（1） 同步时间（2） 检测延时（3） 遥调时限（4） 励磁增量（5） kq触发宽度（6） 逆变触发角（7） 电机失控时间 图16 二级静态参数设置（第页）二级静态参数（1） 遥调投励上限（2） 灭磁电流下限

24、（3） 失步检测高电平（4） 失步检测低电平（5） 失控检测低电平（6） pt变比（7） ct变比图17 二级静态参数设置（第页）二级静态参数（1） 功率因数修正（2） 励磁电压修正（3） 励磁电流修正（4） 电流增益修正（5） 定子电压修正（6） 定子电流修正（7） 通讯方式图18 二级静态参数设置（第3页）二级静态参数（1） 投励延时（2） rfj测试延时（3） 快速灭磁延时（4） 滑差检测延时（5） 失控报警延时（6） 灭磁结束延时（7） d调整参数图19 二级静态参数设置（第4页）二级静态参数（1） 失步下限（2） 等效电阻（3） 整流桥模式（4） 失步再整步（5） lcj动作时间（6

25、） 后备保护时间（7） p调整参数 图20 二级静态参数设置（第5页）3如图21所示，系统时基菜单包括装置目前的时间、装置的本次运行时间和累计运行时间显示，用户可以对装置的当前时间效时，并可查看装置的运行时间。运行时间不能修改。 （1）日期与时间设置：* 08 / 09 / 02 00：00：00（2）累计运行时间： 00天 00时(3) 本次运行时间： 00时 00分系统时基图21 日期与时间（三）lzk-3g控制器运行参数设置如图22所示，运行参数设置包括励磁方式，励磁电压，励磁电流，触发角度和功率因数的设置，用户可以选择“恒励磁电压”、“恒励磁电流”、“恒角度”和“恒功率”四种励磁方式运

26、行，其中角度是开环调节，而其他三种方式均为闭环调节。在装置运行过程中，用户可以实时修改运行方式及其运行参数值；但所作参数修改在装置停运后不被保存，用户可以通过修改静态参数将所需参数保存。运行参数设置 （1）励磁方式：（2）励磁电压：（3）励磁电流：（4）触发角度：（5）功率因数：（6）遥调测试： 图22 运行参数设置（四）录波与显波设置如图23所示，控制器采用80点/周波的录波模式，可以对定子电压、定子电流、励磁电压、励磁电流四种波形记录、存储。如果装置配置有上位机，控制器所有录制波形均可自动上传到上位机，而控制器中只能保存最近一次所录制的波形。录波类型分三类：启动录波、故障录波及在线录波。故

27、障录波为优先级。启动录波：在录波与显波界面，开启启动录波功能，电机启动后即进行自动录波。故障录波：在录波与显波界面，开启故障录波功能，当控制器检测到如下故障：缺相、失步、失控、投励失败及pt断线，即进行自动录制故障波形。在线录波：在录波与显波界面，开启手动录波功能，在电机运行状态下，在运行主画面（如图9），按“确认”键控制器即在线录波，再按“确认”键停止录波。手动录波功能使能开关单次有效。录波与显波（1）录波模式： （2）手动录波：（3）启动录波：（4）故障录波：（5）*ch1波形：（6）*ch2波形：（7）波形显示：图23 录波与显波（五）通讯与热备设置装置中采用can、rs232实现双机通

28、讯热备，通讯波特率为9600bit/s。在通讯与热备菜单中一定要将主、从的控制器地址分别设置为“0”、“1”；双机热备开关需手动打开，并且先置“开”的为“主机”，另外一台自动变为“从机”。在主机控制器中选择手动切换命令，则可实现主、从机的手动切换。如图24所示。通讯与热备 （1）励磁柜地址：（2）控制器地址：（3）rs232波特率：（4）rs485波特率：（5）双机热备： （6）手动切换： 图24 通讯与热备（六）继电器状态如图25所示，用户可以通过主菜单中继电器状态选项查看目前控制器中各输入、输出继电器状态。继电器状态 （1）输入继电器状态： krj_分 ycj_分 jcj_分 zcj_分

29、jyj_分 fcj_分 rfj_分 dlj_分（2）输出继电器状态： fjj_分 ykj_分 tyj_分 bxj_分 szj_分 lcj_分 lzj_分 kqj_分 图25 继电器状态显示（七）历史故障如图26所示，历史故障菜单共四页，每页三项，显示故障类型及故障发生的日期与时间。主要故障有：缺相a、缺相b、缺相c、投励失败、失控、失步、失步再整步、再整步失败、遥调失败、通讯失败、pt断线及切换失败。历史故障 （1）06/05/01 08:00:00 故障类型 失步再整步（2）06/06/01 09:00:00 故障类型 通讯失败（3）06/07/01 10:00:00 故障类型 kq误导通

30、图26 历史故障显示（八）其他参数设置如图27所示，控制器中其他参数设置主要是指柜温参数设置，即对装置中柜温参数设置后，可以控制风机的关停。柜温参数设置 （1）风机开启温度 45c（2）风机关停温度 40c（3）风机报警温度 60c（4）机柜温度 29c图27 柜温参数设置五、系统试车及调试（一）试车注意事项1. 本装置所接入的灭磁电阻rf的值由本公司根据电机铭牌经计算确定，不得随意更改。2. 试车时必须进行绝缘电阻测试。测量电机定子、转子绕阻的绝缘电阻值应不低于标准值。注意测量时要把励磁装置和电机分开。3. 检查本励磁装置上元件的绝缘时，应用万用表测量，不得使用兆欧表。4. 同步电机起动过程

31、中,不允许用示波器直接观察整流桥两臂电压波形,以免损坏示波器。5. 使用时如发现故障，调节失灵，应仔细检查装置内外有无短路、断路现象，快速熔断器是否熔断，端子接线有否松动，应特别注意rf二端连接是否牢固。解除故障后才可继续使用，以避免故障扩大。6. 如需要更换可控硅整流元件，应按材料表所列元件规格选配，更换其它元件也要参照原型号、规格，保持线路原有特性。（二）励磁装置调试 1. 检查励磁装置内一次，二次接线是否与图纸相符，接线端子、桩头是否牢固。2. 根据同步电机参数，按照工作原理中有关说明，通过面板按键采用菜单操作进行功能选择及所有励磁参数的依次设定。3. 将更换/运行开关1sa打至“更换”位置，将运行/调试开关2sa打至中间“零位”。4. 确认线路连接正常后，检查电源380v/220v是否正常，合上自动空气开关qf，励磁屏控制电源指示灯亮。5. 将1sa从“更换”打到“运行”位置，2sa从“零位”打到“调试”位置。接触器kme吸合动作，励磁工作指示灯亮。主控制器上显示屏实时给出励磁电压、励磁电流、触发角度、功率因数值，同时励磁电压表、电流表有指示。6. 按下励磁屏上灭磁试验按钮sb，励磁电压表读数为零，励磁电流表的读数不变，放开sb，励磁电压表恢复指示。7. kq误导通试验：连续按下灭磁试