謝娓?jìng)b，岳 強(qiáng)

（臨汾熱電有限公司，山西 臨汾 041000）

1 同步電機(jī)在起動(dòng)過程中需解決的問題

（1）同步電機(jī)在起動(dòng)時(shí)可控硅整流橋沒有導(dǎo)通，此時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于開路，同步電機(jī)定子投入電源時(shí)，在勵(lì)磁繞組中會(huì)產(chǎn)生過電壓，其值可能達(dá)到額定勵(lì)磁電壓的十幾倍，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞轉(zhuǎn)子絕緣，燒毀電機(jī)，為此必須解決電機(jī)在啟動(dòng)過程中所遇到的轉(zhuǎn)子過壓、轉(zhuǎn)子繞阻開路問題。

（2）同步電機(jī)在起動(dòng)時(shí)不能過早加入勵(lì)磁電流，否則，電機(jī)在啟動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生“堵轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。同步電機(jī)不僅不能啟動(dòng)，還會(huì)引起同步電機(jī)定子電流急劇增加，對(duì)電網(wǎng)電壓造成很大沖擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電機(jī)，為此，必須解決電機(jī)在啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子何時(shí)投勵(lì)的問題。

（3）同步電機(jī)異步起動(dòng)時(shí)，起勵(lì)電阻的大小直接影響著電機(jī)的起動(dòng)。起勵(lì)電阻過大，起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流小，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的起動(dòng)力矩小，拉入同步時(shí)間長(zhǎng)，定子過流時(shí)間長(zhǎng)，容易損壞定子。起勵(lì)電阻過小，電機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流過大，容易損壞轉(zhuǎn)子。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，起勵(lì)電阻一般為電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的6~8倍。

2 SAVR-2000型微機(jī)勵(lì)磁的邏輯功能

2.1 同步電機(jī)的啟動(dòng)過程

見圖1，同步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，首先給定子投入電源，在保證轉(zhuǎn)子不開路時(shí)，同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出交流電壓，此電壓在轉(zhuǎn)子內(nèi)部產(chǎn)生交流電流，其電流在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生力矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。同步電機(jī)異步起動(dòng)接近同步轉(zhuǎn)速后，勵(lì)磁裝置投入方向一定的勵(lì)磁電流，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩，將電機(jī)牽入同步轉(zhuǎn)速。同步電機(jī)起動(dòng)至投入勵(lì)磁前的這段時(shí)間內(nèi)，三相可控硅整流橋沒有觸發(fā)脈沖，處于阻斷狀態(tài)。同步電機(jī)起動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組感應(yīng)出交流電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)子電壓為正半波，開始時(shí)，感應(yīng)交流電壓未到起勵(lì)過電壓控制板整定電壓值,可控硅SCR7和SCR8沒有導(dǎo)通，感應(yīng)電流是通過電阻Rfd1，R1，R2可變電阻W1及電阻R4，R5，可變電阻W2和放電電阻Rfd2回路，這樣外接電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的直流電阻，勵(lì)磁繞組相當(dāng)于開路起動(dòng)，感應(yīng)電壓急劇上升，當(dāng)感應(yīng)電壓瞬時(shí)值上升至起動(dòng)過電壓起動(dòng)控制板整定值時(shí)，此時(shí)可調(diào)電阻W1和W2的電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值和逆止二極管正向壓降及可控硅的控制極和陰極間的壓降，可控硅SCR7和SCR8就觸發(fā)導(dǎo)通，短接了電阻 R1，R2，R4，R5和可變電阻 W1，W2，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組從相當(dāng)于開路變?yōu)橹唤尤敕烹婋娮鑂f1，Rf2，此時(shí)，感應(yīng)電壓峰值大大減弱，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)力矩增大，直至此半波結(jié)束，當(dāng)轉(zhuǎn)子電壓負(fù)半波時(shí)，可控硅 SCR7，SCR8由于反向電壓而自動(dòng)關(guān)閉，續(xù)流二極管D2導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子只接入放電電阻 Rf1，Rf2起動(dòng)，這樣周而復(fù)始，電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)力矩作用下，轉(zhuǎn)速慢慢增加，直至亞同步轉(zhuǎn)速，勵(lì)磁電流投入后，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程結(jié)束。

同步電機(jī)起動(dòng)完結(jié)后，可控硅 SCR7，SCR8沒有關(guān)斷而這時(shí)三相可控整流橋交流側(cè)電源出現(xiàn)B相為正，A相或C相為負(fù)時(shí)，放電電阻Rfd1和可控硅SCR7被熄滅線短接。可控硅SCR7沒有電流流過而自動(dòng)關(guān)閉。等到三相可控橋交流側(cè)電源換相，即B相交流電源從正變到負(fù)，流經(jīng)可控硅SCR8和放電電阻Rfd2的電流也從正轉(zhuǎn)到負(fù)，當(dāng)電流減少到可控硅SCR8維持電流以下，可控硅SCR8自動(dòng)關(guān)閉。圖1中從B相SCR7-K的連線稱為熄滅線。

圖1 同步電機(jī)的啟動(dòng)過程

圖1中按鈕為起動(dòng)過電壓控制板的測(cè)試按鈕，按下AN5，電阻R1，R2與R3并聯(lián)；R4，R5與R6并聯(lián)。由于R3和R6阻值較小，相對(duì)增加了可變電阻W1和W2的壓降，測(cè)試時(shí)，調(diào)節(jié)裝置在較低的整流電壓下，可控硅SCR7，SCR8導(dǎo)通，電壓表指示值為零。松開AN5，熄滅線將可控硅SCR7和SCR8關(guān)閉，電壓表回到原來的整流值。

結(jié)合以上分析，同步電機(jī)的起動(dòng)過程同異步電機(jī)啟動(dòng)一樣，但其轉(zhuǎn)子內(nèi)電流的變化同異步電機(jī)不一樣。也就是說，同步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，在勵(lì)磁電流到來之前，轉(zhuǎn)子速度變化是由慢—快—慢—快的過程，轉(zhuǎn)子速度變化的快慢取決于轉(zhuǎn)子內(nèi)電流正負(fù)半波電流的大小變化，如果在異步加速過程中因機(jī)械過重或啟動(dòng)回路電阻增大等原因，會(huì)引起同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)不到亞同步，投不進(jìn)勵(lì)磁，造成定子過流，則啟勵(lì)失敗。

2.2 SAVR-2000裝置勵(lì)磁控制邏輯

同步電機(jī)勵(lì)磁控制邏輯主要包括：電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件、投入勵(lì)磁電流的條件、停機(jī)滅磁條件、啟動(dòng)失敗條件和勵(lì)磁電流失控保護(hù)條件。

（1）電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件是電動(dòng)機(jī)定子開關(guān)閉合、6 kV開關(guān)閉合、電動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)，勵(lì)磁裝置開始進(jìn)入開機(jī)流程，同時(shí)在勵(lì)磁裝置面板上還有現(xiàn)地開機(jī)和現(xiàn)地停機(jī)操作按鈕，在勵(lì)磁裝置軟件內(nèi)，將開機(jī)令和現(xiàn)地開機(jī)信號(hào)，停機(jī)令和現(xiàn)地停機(jī)信號(hào)并聯(lián)使用。

（2）同步電機(jī)勵(lì)磁裝置投入勵(lì)磁條件有兩個(gè)：一個(gè)條件是滑差（同步電機(jī)的滑差就是同步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子的頻率與定子中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)頻率差）小于2.5Hz，同時(shí)滿足順極性條件；另一個(gè)是定子電流小于整定值，同時(shí)定子電源投入后延時(shí)5 s。該裝置投入勵(lì)磁條件通過面板把手可以選擇。

（3）同步電壓停機(jī)滅磁邏輯為電動(dòng)機(jī)定子電源分開。對(duì)于勵(lì)磁裝置而言，其遠(yuǎn)方開機(jī)令或現(xiàn)地開機(jī)令為0，其遠(yuǎn)方停機(jī)令或現(xiàn)地停機(jī)令為1，勵(lì)磁裝置投入逆變滅磁，勵(lì)磁電流衰減為0，勵(lì)磁裝置回到等待狀態(tài)，為電動(dòng)機(jī)下一次啟動(dòng)作準(zhǔn)備。

（4）啟動(dòng)失敗保護(hù)邏輯為電動(dòng)機(jī)定子電源開關(guān)閉合后，延時(shí)10 s后，勵(lì)磁裝置輸出勵(lì)磁電流仍然小于30 A，電動(dòng)機(jī)仍處于異步運(yùn)行狀態(tài)，勵(lì)磁裝置輸出勵(lì)磁保護(hù)信號(hào)，作用于跳開電動(dòng)機(jī)定子電源開關(guān)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中止。

（5）勵(lì)磁電流失控保護(hù)邏輯為當(dāng)勵(lì)磁裝置作為勵(lì)磁電流閉環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)，勵(lì)磁電流測(cè)量值和給定值之間差值大于30 A，且其時(shí)間超過2 s，勵(lì)磁裝置即判斷勵(lì)磁電流失控，電動(dòng)機(jī)處于失磁狀態(tài)或勵(lì)磁過流狀態(tài)，勵(lì)磁裝置輸出勵(lì)磁保護(hù)信號(hào)，作用于跳開電動(dòng)機(jī)電源開關(guān)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中止。

3 常見異常及故障處理

3.1 電動(dòng)機(jī)失去勵(lì)磁電流

現(xiàn)象：勵(lì)磁裝置輸出電流到零。

在正常條件下，功率橋的輸出電流維持在給定值不變。如果電流值低于額定值10%（30 A）就作為故障對(duì)待。

勵(lì)磁裝置失磁可能有兩種原因：一是由功率柜元件損壞或快熔熔斷；二是勵(lì)磁電流丟失。

處理方法：電動(dòng)機(jī)停機(jī)后，檢查勵(lì)磁裝置功率橋輸出信號(hào)及勵(lì)磁電源，必要時(shí)做勵(lì)磁裝置小電流試驗(yàn)。

3.2 勵(lì)磁裝置過流

現(xiàn)象：勵(lì)磁裝置輸出電流失控。

在正常條件下，功率橋的輸出電流維持在給定值不變。如果電流值長(zhǎng)時(shí)間超過勵(lì)磁電流整定值10%（30 A），就作為故障對(duì)待。

勵(lì)磁裝置過流原因可能為：一是功率柜元件發(fā)生擊穿；二是勵(lì)磁主回路發(fā)生短路。

處理方法：電動(dòng)機(jī)停機(jī)后，檢查勵(lì)磁裝置功率橋輸出信號(hào)及勵(lì)磁電源，必要時(shí)做勵(lì)磁裝置小電流試驗(yàn)。

3.3 電動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)

現(xiàn)象：正常開機(jī)時(shí)，勵(lì)磁裝置沒有輸出電流。

處理方法：應(yīng)重點(diǎn)檢查下列項(xiàng)目：①6 kV開關(guān)觸點(diǎn)信號(hào)是否正確送給勵(lì)磁裝置？②啟動(dòng)過程中，勵(lì)磁裝置是否有滑差信號(hào)輸出？③改變投勵(lì)方式，重新啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，是否成功？④功率橋交直流開關(guān)是否投入？⑤勵(lì)磁變壓器工作電源是否投入？

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟，防磁、抗振、容錯(cuò)、高速、準(zhǔn)確、大內(nèi)存、多接口、可靠等多功能的實(shí)現(xiàn)，微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)越來越顯示出它的實(shí)力。加之電子工業(yè)的發(fā)展，可控硅整流元器件的功率越來越大，解決發(fā)熱問題指日可待，微機(jī)勵(lì)磁前景廣闊。