同步电动机讲议

同步电动机讲议第1页，共16页，2023年，2月20日，星期五一、同步电机的分类按运行方式：同步电机可分为发电机、电动机、补偿机。按结构方式：同步电机可分为旋转电枢式、旋转磁极式。按磁极的的形状：同步电机可为又分隐极式和凸极式两种。

第2页，共16页，2023年，2月20日，星期五第3页，共16页，2023年，2月20日，星期五二、同步电动机起动方式1、辅助电动机起动方式。2、调频起动方式。3、异步起动方式。

许多大、中型同步电动机在转子表面装有鼠笼转子的短路绕组和励磁绕组，起动时分两个阶段，当定子绕组接入电网后，在气隙中产生旋转磁场，并在转子绕组中产生感应电流，相互作用后产生异步转矩，这是异步起动阶段，当转速接近同步转速时，励磁绕组中通入直流，定转子相互作用，将转子拉入同步转速。异步电动机起动时，励磁绕组不能开路，否则起动时产生高电压，而励磁绕组短路时，将产生很大的起动电流，因此励磁绕组中常通过电阻短接，其阻值常为电动机励磁绕组的5~10倍。第4页，共16页，2023年，2月20日，星期五三、同步电动机的V形曲线

当同步电动机的输入有功功率恒定而调节励磁电流时,也有三种励磁状态,“正常励磁”时,电动机没有无功功率输出，电动机定子电流全部转化为有功电流，此时定电流最小。“过励”时电动机从电网吸收容性无功（或发出感性无功）;“欠励”时电动机从电网吸收感性无功（或发出容性无功）.也可以调节无功功率.调节励磁电流可以调节同步电动机的无功功率和功率因数,这是同步电动最可贵的特点。第5页，共16页，2023年，2月20日，星期五四、同步电动机的启动过程

依烧结主抽风机电机为例进行说明：当满足工艺要求时启动电机，定子加三相10KV交流电源进行降压启动，转子上的鼠笼绕组和励磁绕组中感应出高频交流电流，励磁绕组通过灭磁电阻短接，电动机进行异步方式启动，LZK-3励磁装置检测电动机的滑差，当电动机转速达额定转速的85%时，励磁装置发出投全压命令，高压星点柜合闸，当励磁装置检测滑差达到4%时，装置按照“准角强励整步”的原则，将电机轻松、快速、平滑、无冲击投入同步运行。当同步电动机运行过程中，装置检测出失步故障时，电动机会再转入异步运行，进行再整步，当无法拖入同步运行时，装置后备保护环节动作于高压柜分闸，电动机停止运行，本单位电动机按厂家要求当失步时，不再进行整频，直接作用于跳闸。第6页，共16页，2023年，2月20日，星期五五、灭磁启动环节电机的异步驱动电路由可控硅KQ、二极管ZQ及RF组成。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，第7页，共16页，2023年，2月20日，星期五六、投入励磁环节3.1对电机滑差大小的检测，是根据转子回路内测取的转子电压波形，经采样后取得UF，通过变换整形，变成方波，经过光耦隔离，输入电脑系统。装置采用准角强励方式进行滑差投励，所谓准角投励，就是指电机转速进入临界滑差亚同步时，按照电机投励瞬间在转子回路产生的磁场与定子绕组产生的磁场互相作用吸引力最大（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，使吸引力加大，电机很容易进入同步。NSSN3.2计时投励:只是在工况有复杂干扰的情况下，给滑差投励的频率采样造成困难时，把电机启动的加速过程按时间来计算，一般优先采用滑差投励3.3空载时很快进入亚同步控制器在一定时间内没有检测到滑差，控制器认为电机已经进入同步，自动投励。第8页，共16页，2023年，2月20日，星期五七、失步保护及失步后再整步

同步电机失步时转子回路存在不衰减的交流电流波形，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装置进行判断电机，如电机此时失步，对同步电机的失步保护，立即动作于灭磁--异步驱动--带载再整步，立即停发触发脉冲，励磁控制电器吸合，断开励磁主回路，待整流主桥可控硅关断后，励磁控制电器释放，电机进入异步驱动状态。装置中设有后备保护环节，存在如下情况时，动作于跳闸停机：再整步不成功；电机启动后或失步后长时间不投励；电机在投励后拉不进同步；电机启动后长时间达不到临界滑差。目前我们运行的电机当失步时不再整步直接跳闸。第9页，共16页，2023年，2月20日，星期五八、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，在灭磁电阻RF二端无电压，灭磁电阻RF处于冷态。一旦出现KQ导通后，直流电压降落在灭磁电阻上，装置内继电器RFJ线圈得电吸合，其接点信号通过变换、光隔输入电脑系统，电脑接收到KQ导通信号（即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，通过其接点接通PLC报警回路，发出声光信号，装置测取直流电压波形，经灭磁单元内R7、R8、R9、R10、DZ1、DZ2回路变换成UF信号，输入电脑系统，装置判断后报警。第10页，共16页，2023年，2月20日，星期五九、LZK-3励磁装置端子说明：1、TYJ:允许投全压继电器，当转速达额定转速的85%时此点闭合。2、KQJ：灭磁继电器，电机启动过程中KQJ不得电，当满足投励条件时KQJ才动作，投励后正常运行过程中一直保持吸合。3、LZJ：励磁状态继电器，电机启动结束进入同步运行后LZJ继电器动作闭合。4、LCJ:励磁控制继电器，当不满足投励条件时也就是滑差大于4%或正常运行出现失步时LCJ得电，当滑差小于4%满足投励条件时LCJ继电器失电。5、SZJ：后备保护继电器，运行过程中当出现失步故障时，LCJ励磁继电器得电，控制PLC输出KME分闸进行失步再整步，如超过5S电机仍未进入同步，SZJ得电动作信号于PLC驱动跳闸继电器使主开关跳闸。6、BXJ：控制报警继电器，当出现KQ误导通、失步、缺相时BXJ得电报警，同时装置给出提示。第11页，共16页，2023年，2月20日，星期五十、PLC端子功能说明输入端子：1、I1:SA打在运行位，QYJ投全压的反馈信号。2、I2：LCJ励磁控制继电器，当电运行时检测到电机失步时，LCJ动作将失步信号送入PLC，PLC立即分断KME进行再整步。3、I3：失步后再整步如5S内仍未同步，SZJ通过PLC驱动跳闸继电器动作。4、I4:BXJ报警继电器输出。5、I5：整流回路熔断器有一相熔断时直接动作跳闸。6、I6：允许投全压输入。7、I7：降压启动输入信号。8、I8：接触器KME反馈信号。9、I9：控制电源监控信号。10、I10：警铃试验按钮。11、I11、开路时失步再整步，短路时直接跳闸。第12页，共16页，2023年，2月20日，星期五十、PLC端子功能说明输出端子：1、Q1：KCP主机合闸位置继电器。2、Q2:投励控制中继控制KME。3、Q3：TCJ励磁故障跳闸中继。4、Q4：故障时警铃报警。5、Q5:故障时指示灯报警。6、Q6:控制星点柜闭合允许投全压。7、Q7:励磁故障信号输出。第13页，共16页，2023年，2月20日，星期五十一、PLC逻辑关系介绍PLC采用西门子相对低档的LOGO!230RC+DM8230RPLC编程软件采用LOGOSOFT5.0

1DL闭合→JYJ中继得电I7为1输入降压信号→LZK装置检测转速达80%时TYJ得电I6输入允许投全压信→Q6输出投全压信号YQJ中继得电→星点柜2DL闭合→投全压反馈信号中继QYJ得电I1为1,Q1输出为1合闸位置继电器KCP得电→滑差小于4%LCJ励磁控制中继失电满足投励条件→KKM投励中继得电→接触器KME得电，同时5S内反馈回信号即I8输入为1.当发生故障时：控制电源失电、电机失步、励磁回路保险熔断、KME无反馈信号直接作用于TCJ继电器跳闸第14页，共16页，2023年，2月20日，星期五十二、LOGO显示说明KMEON****

1DLONS****EMPLOYTCJKMEFAULTORNOPOWEREMPLOYTCJ1、2、3FUFAULT

表示由于故障已动作于跳闸继电器,跳闸原因1:接触器故障,输出Q2送动作信号5秒,输入信号I8没有收到KME信号,接触器故障跳闸后,保留10秒自动复归.跳闸原因2:控制电源失电,输入I9没有接到FVU动作信号,控制电源失电信号,一直到故障消除后复归.

由于故障动作于跳闸继电器TCJ，跳闸原因:快熔熔断,在输入I5接收到快熔熔断信号,快熔熔断信号一直到故障消除后复归.表示接触器合的时间,下一行以分计时,接触器合后的累计值,可认为励磁的工作时间,降压启动时间,不用降压启动显示O第15页，共16页，2023年，2月20日，星期五十二、LOGO显示说明EMPLOY