同步电动机无刷励磁原理及故障分析

同步电动机无刷励磁原理及故障分析大电机作业区第1页，共15页。同步电动机起动原理同步电机异步起动特点同步电动机无刷励磁故障案例分析第2页，共15页。一、同步电动机起动原理同步电动机只有在定子旋转磁场与转子励磁磁场相对静止时，才能得到平均电磁转矩。如将静止的同步电动机励磁后直接投入电网，这时定子旋转磁场与转子磁场间以同步转速n1作相对运动，转子受到交变的脉动转矩，其平均值为零，电机不能起动。所以必须借助其他方式来起动。第3页，共15页。1.

辅助电机起动

通常选用和同步电动机极数相同的感应电动机（容量为主机的5%～15%）作为辅助电动机。先用辅助电动机将主机拖到接近同步转速，然后用自整步法将其投入电网，再切断辅助电动机电源。这种方法只适用于空载起动，而且所需设备多，操作复杂。第4页，共15页。2.

变频起动此法实质上是改变定子旋转磁场转速利用同步转矩来起动。在起动开始时，转子加上励磁，定子电源的频率调得很低，然后逐步增加到额定频率，使转子的转速随着定子旋转磁场的转速而同步上升，直到额定转速。采用此法须有变频电源，而且励磁机与电动机必须是非同轴的，否则在最初转速很低时无法产生所需的励磁电压。第5页，共15页。3、

异步起动同步电动机多数在转子上装有类似于感应电动机的笼型起动绕组（即阻尼绕组）。同步电动机异步起动的原理接线如下图所示。起动时，先把励磁绕组接到约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻，然后用感应电动机起动方法，将定子投入电网使之依靠异步转矩起动。当转速上升到接近同步转速时，再加入励磁电流，依靠同步电磁转矩将转子牵入同步。第6页，共15页。

二、异步启动方式原特点

1、无刷同步电动机励磁系统结构无刷同步电动机励磁系统结构如图所示，其中励磁发电机与同步电动机同轴转动。

第7页，共15页。无刷励磁结构将永磁发电机、交流励磁机、三相桥式整流装置及放电电阻等均安装在同步电机的转子同一轴上，励磁电流可以直接供给同步电动机的励磁绕组，不必通过电刷、滑环等部件，体积小，防爆性能可靠，运行稳定，维护方便。2、无刷励磁特点第8页，共15页。3、制氧2号空分13700同步电机励磁原理

第9页，共15页。三、故障案例分析该电机起动方式为自耦变压2级降压异步起动，第一级为55%，加速时间42s；第二级为75%，加速时间5s。由于同步电机异步起动时，起动瞬间定子产生三相对称旋转磁场，旋转速度为同步速，转子由于惯性作用速度为0，因此起动瞬间电机的转差为1。根据电磁感应原理，转子绕组中产生感应电压。其大小为：第10页，共15页。第11页，共15页。N2〉N1，在启动瞬间，s=1。因此同步电动机异步动时，转子励磁绕组中感应一个很高的电压，大小一般为定子电压的3~5倍。所以同步电动机异步起动时必须通过放电电阻将励磁回路短接，待电机转速接近同步速后切断电阻，投入励磁。同理，在电机切断电源停机时励磁绕组中也会产生较高的电压。由（1），（2）得：第12页，共15页。2#空分主电机定子额定电压10KV，第一级起动电压55%额定电压，根据上述分析，电机起、停瞬间，每个电阻都要承受几千伏电压冲击。为避免该电压对付励磁及整流装置的冲击，制造时在主励磁绕组两端并联一组放电电阻，共六个串联。又由于放电电阻与励磁绕组同轴，运转时受到离心力、振动力作用，长期运行后放电电阻绝缘损坏，电阻开路。放电电阻开路后对电机危害极大，第13页，共15页。谢谢！第14页，共15页。内容梗概同步电动机无刷励磁原理。运动，转子受到交变的脉动转矩，其平均值为零，电机不能起动。1.

辅助电机起动。通常选用和同步电动机极数相同的感应电动机（容量为主机的5%～15%）作为辅助电动机。先用辅助电动机将主机拖到接近同步转速，然后用自整步法将其投入电网，再切断辅助电动机电源。这种方法只适用于空载起动，而且所需设备多，操作复杂。2.

变频起动。采用此法须有变频电源，而且励磁机与电动机必须是非同轴的，否则在最初转速很低时无法产生所需的励磁电压。3、

异步起动。同步电动机多数在转子上装有类似于感应电动机的笼型起动绕组（即阻尼绕组）。该电机起动方式为自耦变压2级降压异步起动，第一级为55%，加速时间42s。N2〉N1，在启动瞬间，s=1。因此同步电动机异步动时，转子励磁绕组中感应一个很高的电压，大小一般为定子电压的3~5倍。由（1），（2）得：。为避免该电压