同步电机励磁课件

1、同步机励磁控制系统的原理及应用同步电机励磁装置 苏州友明科技有限公司同步电机励磁控制系统的原理及应用序言主回路的选择同步电机的投励方式同步电动机的失步危害、失步保护及带载自动再整步技术第一章 序言同步电机由于其一系列优点，特别是转速稳定、单机容量大、能向电网发送无功功率，支持电网电压，在我国各行业已得到广泛应用。多数企业所用电机，一般异步电机数量较多，单机功率相对较小，且大多为380V低压电机。异步电机在运行中需吸收无功功率，对于一个较大规模的用电单位，电机的选用一般遵循如下原则：大功率、低转速电机一般首选同步电机（随着碳刷耐磨程度提高，许多大功率高速电机也越来越多的选用同步电机）。用电单位同

2、步电机的运行容量一般在60%70%，而异步电机的运行容量在40%30%为佳。这样同步电机输出的无功功率与异步电机所吸收的无功功率相平衡且略有富裕。 序言同步电动机在工业中的应用：同步电动机通过增加电机的励磁电流，可以实现对电网无功补偿 序言 在电网电压U为常值，电磁功率为常值时，励磁电流与功率因数的关系就可以由电枢电流得到，见左图。调节励磁就可以调节同步电动机的功率因数，从而使其工作在超前、平激、滞后三种状态。0超前滞后定子电流ID励磁电流If 同步电机工作U形曲线同步电机补偿意义 这样既提高同步电动机运行的稳定性，又给企业带来可观的经济效益。 序言第二章 励磁主回路的合理选配传统半控、全控桥

3、励磁主回路的比较改进型半控、全控桥励磁主回路比较 励磁控制系统主回路元件选配主回路的选择主回路的选择传统全控桥主回路 电机起动时，随着电机起动过程滑差减小，转子线圈内感应电势逐步减少，当转子转速达到50%以上时，励磁回路感应电流负半波通路不畅，将处于时通时断，似通非通状态，同样形成+if与-if电流不对称，由此同样形成脉振转矩，造成电机产生强烈振动，损伤电机。因此传统主回路逐渐被淘汰。断励续流灭磁或阻容灭磁，可靠性高系统可以利用半控桥式主电路的结构特点，实现不停机更换励磁控制插件 线路相对简洁可靠主回路的选择改进型半控桥式励磁装置主回路特点 半控桥式励磁装置主回路 KZKQRf励磁控制系统半控

4、桥主回路优点（2）灭磁电阻状态； 采用半控桥式电路，就不会有电流从Rf、KZ回路续流，而是通过可控硅和最后一个导通的二极管，因此采用半控桥式电路灭磁电阻在运行过程中处于冷态；主回路的选择 半控桥式励磁装置主回路 KZKQRf第三章 励磁控制系统的投励方式 滑差投励1.传统励磁采用顺极性投励2.LZK微机型励磁系统，按照“准角强励”原则设计 。计时投励励磁控制系统的投励方式 传统投励方式传统投励方式，由于投励时间选择不当，出现投励瞬间，电机震荡，在现场往往能够听到冲击声。（如右图）传统采用投励插件式分立元件结构，投励环节精度不高，易发生故障。励磁控制系统的投励方式 LZK微机型励磁系统投励方式滑

5、差投励 采用准角强励 所谓准角投励，就物理概念而言，系指电机转速进入临界滑差5%（即所谓的“亚同步”，转速为额定转速的95%），按照电机投励瞬间在转子回路中产生的磁场与定子绕组产生的磁场互相吸引力最大（即定子磁场的N极与投励后转子绕组产生的S极相吸）。在准角时投入强励，使吸力加大，这样电机进入同步轻松、快速、平滑、无冲击。 励磁控制系统的投励方式 LZK励磁控制系统计时投励如下：同步电动机采用全压异步启动可以计时投励，时间投励的原理是把电机启动的加速过程，用时间来计算。但是一般电机都优先采用滑差投励，只是在工况有复杂干扰的情况下，而且该干扰控制器无法滤除，给滑差投励的频率采样造成困难，从而采用

6、记时投励。 励磁控制系统的投励方式 空载启动的投励情况： 电机在空载情况下很快就能进入亚同步，当控制器在一定时间之内检测不到Uf的频率时，控制器就自动认为电机已经进入同步 。如下图对于某些转速较低，凸极转矩较强的电机空载或特轻载起动时，往往在尚未投励的情况下便自动进入同步，系统内具有凸极性投励控制环节，在电机进入同步后的1-2秒内自动投励。电机进入同步后，控制系统自动控制励磁电压由强励恢复到正常励磁。励磁控制系统的投励方式 励磁励磁方式：有“恒角度”，“ 恒电流”，“ 恒电压”，“ 恒功率因数”四种方式，可任意选择。出厂一般为“恒角度”方式。因该运行方式为开环调节，现场一般不采用“恒角度”方式

7、。励磁电压：根据电机负载类型进行设定，一般 为电机额定励磁电压的80%95%。励磁电流：根据电机负载类型进行设定，一般为电机额定励磁电流的80%95%。触发角度：电机正常运行时，励磁电流对应的角度。功率因数：设定值为超前0.9001。第四章 同步电动机的失步危害、失步保护及带载自动再整步技术同步电机的失步事故分为三类：失励失步带励失步断电失步 4.1.2带励失步 导致带励失步的原因是：（1）相邻母线短路，引起母线电压大幅度降低；近处大型机组或机组群瞬间启动引起母线电压长时间，较大幅度的降低见功角特性图；（2）电机起动过程中励磁系统过早投励,即电机在启动过程中滑差没有进入临界时就投入励磁,此时由

8、定子产生的磁场还不足以拉动转子磁极,反而会产生失步。（3）运行中，电机短时间欠励磁或失励磁（如接插件接触不良）引起失励失步，从失励失步过渡到带励失步；（4）以及由于供电线路遭受雷击，避雷器动作；负载突增（如压缩机憋压，轧钢机咬冷钢）等原因所引起。 电机带有正常或接近正常的直流励磁，而转子磁场却不同步的异步运行状态，称为带励失步。 图 4-5 BZT电路 4.1.3 断 电 失 步 当供电系统故障，引起供电线路自动重合闸ZCH装置或备用电源投入BZT装置动作，以及人工切换电源等，使同步电动机的供电电源短暂中断而导致失步称为断电失步。 西门子公司采用了在转子回路加互感器的方式 说明书中强调在滑差大

9、于3%时能可靠动作。而现场工况中，经常出现滑差小于3%；当电机因转子回路断路而失步时，也同样检测不到电流信号，起不到失步保护的作用。很明显保护存在死区。 图 4-10 西门子公司对转子采样图 图 4-11 本公司对转子采样图分流计 霍尔传感器 在转子回路上串接分流计或是霍尔传感器检测转子里产生的不衰减的交变电流波形信号，根据该波形的特征来判断是否失步。 4.3LZK型励磁控制系统失步再整步技术为了达到带载自动再整步，必须要满足以下几点一：改善电机的异步驱动特性 异步驱动特性曲线示意图 一般来说，电机容量越大，额定转速越慢，则由电机的异步驱动特性图看出，凹陷的深度越深，合理选择接入电机的灭磁电阻的阻值，能够改善电机的异步驱动特性，消除凹陷；再整步的整个过程为: 关桥 灭磁 改善异步驱动特性 进入临界滑差 带载再整步 达到同步运行状态结束语同步电机广泛应用于冶金、水利、石化、建材、矿山、电力等工业领域，完善的励磁控制系统是其不可缺少的重要部件。通过对当前国内励磁控制系统的应用状况以及大量实例的解剖分析，指出了老式励磁装置所存在的缺陷，并提出了新的设计方案，在此基础上开发研制的L