同步電機(jī)勵(lì)磁

同步電機(jī)勵(lì)磁第一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二同步電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用序言主回路的選擇同步電機(jī)的投勵(lì)方式同步電動(dòng)機(jī)的失步危害、失步保護(hù)及帶載自動(dòng)再整步技術(shù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一章序言同步電機(jī)由于其一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、單機(jī)容量大、能向電網(wǎng)發(fā)送無(wú)功功率，支持電網(wǎng)電壓，在我國(guó)各行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。多數(shù)企業(yè)所用電機(jī)，一般異步電機(jī)數(shù)量較多，單機(jī)功率相對(duì)較小，且大多為380V低壓電機(jī)。異步電機(jī)在運(yùn)行中需吸收無(wú)功功率，對(duì)于一個(gè)較大規(guī)模的用電單位，電機(jī)的選用一般遵循如下原則：大功率、低轉(zhuǎn)速電機(jī)一般首選同步電機(jī)（隨著碳刷耐磨程度提高，許多大功率高速電機(jī)也越來(lái)越多的選用同步電機(jī)）。用電單位同步電機(jī)的運(yùn)行容量一般在60%~70%，而異步電機(jī)的運(yùn)行容量在40%~30%為佳。這樣同步電機(jī)輸出的無(wú)功功率與異步電機(jī)所吸收的無(wú)功功率相平衡且略有富裕。序言同步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用：第三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二同步、異步電動(dòng)機(jī)比較表序言穩(wěn)定性差，轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比：穩(wěn)定性高，轉(zhuǎn)矩與端電壓成正比：

穩(wěn)定性低高效率不可調(diào)，滯后可調(diào)，可工作在超前、平激、滯后功率因數(shù)隨著負(fù)載的改變而改變不隨負(fù)載的大小而改變轉(zhuǎn)速異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)第四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二使用異步電機(jī)需要對(duì)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償由于異步電機(jī)需從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率，而功率因數(shù)是供電部門(mén)對(duì)用戶(hù)考核的一個(gè)重要指標(biāo)。一般采用以下方法進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償：

1.采用靜電電容器補(bǔ)償

2.采用同步電機(jī)過(guò)勵(lì)補(bǔ)償?shù)遣捎渺o電電容器補(bǔ)償存在以下缺陷：序言第五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二采用靜電電容器補(bǔ)償存在缺陷1Q＝0.5CU在電網(wǎng)電壓高時(shí)，用戶(hù)無(wú)功補(bǔ)償需求量小，但電容量Q成平方關(guān)系變大，電容器補(bǔ)償無(wú)功會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象；在電網(wǎng)電壓低時(shí)，用戶(hù)無(wú)功補(bǔ)償需求量大，但電容量Q卻成平方關(guān)系變小，電容器補(bǔ)償無(wú)功會(huì)出現(xiàn)欠補(bǔ)償現(xiàn)象；與我們期望的補(bǔ)償要求成平方關(guān)系相反的方向變化；2第六頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二采用靜電電容器補(bǔ)償存在缺陷2為了解決上述矛盾，許多場(chǎng)合采用功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞剑?dāng)功率因數(shù)過(guò)低的時(shí)候，增加電容器的投入數(shù)量；當(dāng)功率因數(shù)過(guò)高的時(shí)候，減少電容器的投入數(shù)量，通過(guò)有級(jí)切換電容器的投運(yùn)數(shù)量，達(dá)到功率因數(shù)的基本穩(wěn)定。采用這種方法，雖然能保持功率因數(shù)的基本穩(wěn)定，但畢竟是有級(jí)切換，不是無(wú)級(jí)連續(xù)的。為了保證功率因數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定，斷路器需頻繁動(dòng)作，在容性負(fù)載下斷路器的頻繁切換，會(huì)大大降低其使用壽命；第七頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二采用靜電電容器補(bǔ)償存在缺陷3、4許多場(chǎng)合為了追求較高的功率因數(shù)，經(jīng)常出現(xiàn)功率因數(shù)接近1甚至過(guò)激現(xiàn)象。由于異步電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，電容器是容性負(fù)載，在有些特殊情況下甚至出現(xiàn)并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，產(chǎn)生大電流或高電壓，損傷電氣設(shè)備；部分電容器的介質(zhì)含有氰化物，這些電容器報(bào)廢時(shí)還會(huì)造成一定的環(huán)境污染。第八頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二同步電動(dòng)機(jī)通過(guò)增加電機(jī)的勵(lì)磁電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償序言在電網(wǎng)電壓U為常值，電磁功率為常值時(shí)，勵(lì)磁電流與功率因數(shù)的關(guān)系就可以由電樞電流得到，見(jiàn)左圖。調(diào)節(jié)勵(lì)磁就可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，從而使其工作在超前、平激、滯后三種狀態(tài)。0超前滯后定子電流ID勵(lì)磁電流If同步電機(jī)工作U形曲線(xiàn)第九頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二同步電機(jī)補(bǔ)償示意圖同步電機(jī)在過(guò)激的情況下，提高自身的峰值轉(zhuǎn)矩，同時(shí)向異步電機(jī)提供無(wú)功功率(如左上圖)。這樣既提高同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，又給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。序言δP功角特性圖第十頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二目前同步電機(jī)的使用現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代化大生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)電設(shè)備越來(lái)越趨向大型化、自動(dòng)化、復(fù)雜化、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化，由機(jī)電設(shè)備群體組成的系統(tǒng)一旦失效，就會(huì)對(duì)企業(yè)的安全生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量造成極大的威脅。同步電機(jī)由于其具有一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、單機(jī)容量大、能向電網(wǎng)發(fā)送無(wú)功功率，支持電網(wǎng)電壓，在我國(guó)各行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，特別是在特大型企業(yè)，大型同步電動(dòng)機(jī)擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)的重任，其一旦停機(jī)或故障，將嚴(yán)重影響連續(xù)生產(chǎn)，特別嚴(yán)重的電機(jī)設(shè)備事故將導(dǎo)致停產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的嚴(yán)重?fù)p失，而長(zhǎng)期以來(lái)發(fā)生同步電動(dòng)機(jī)及其勵(lì)磁裝置損壞事故卻屢見(jiàn)不鮮。序言第十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二同步電機(jī)的損壞主要表現(xiàn)1.定子繞組端部綁線(xiàn)蹦斷，線(xiàn)圈表面絕緣蹭壞，連接處開(kāi)焊；導(dǎo)線(xiàn)在槽口處斷裂，進(jìn)而引起短路；運(yùn)行中噪音增大；定子鐵芯松動(dòng)等故障。（見(jiàn)下一頁(yè)圖）2.轉(zhuǎn)子勵(lì)磁起動(dòng)繞組籠條斷裂；繞組接頭處產(chǎn)生裂紋，開(kāi)焊，局部過(guò)熱烤焦絕緣；轉(zhuǎn)子磁級(jí)的燕尾鍥松動(dòng)，退出；轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈絕緣損傷；電刷滑環(huán)松動(dòng)；風(fēng)葉斷裂等故障。序言第十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二轉(zhuǎn)子繞組剖面圖轉(zhuǎn)子模擬圖定子繞組序言第十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二章

勵(lì)磁主回路的合理選配

傳統(tǒng)半控、全控橋勵(lì)磁主回路的比較改進(jìn)型半控、全控橋勵(lì)磁主回路比較勵(lì)磁控制系統(tǒng)主回路元件選配主回路的選擇第十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二勵(lì)磁柜主電路一般有四種主回路的選擇圖1圖2圖4圖3第十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二在起動(dòng)時(shí)左上圖正負(fù)方向電流明顯不平衡，產(chǎn)生直流電，引起電機(jī)遭受脈振轉(zhuǎn)矩強(qiáng)烈振動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)過(guò)程所受強(qiáng)烈脈振是電機(jī)產(chǎn)生暗傷逐步損壞的重要原因之一。傳統(tǒng)半、全控橋主回路分析主回路的選擇圖一圖二第十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖一主回路的選擇上圖主回路在電機(jī)起動(dòng)時(shí)有：第十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二因此出現(xiàn)如右圖二的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓、電流曲線(xiàn)圖?，F(xiàn)將感應(yīng)電流做直流交流成分分解如下：圖二UfIf主回路的選擇不難看出電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中+if和-if相差較大，即：遠(yuǎn)大于第十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二主回路的選擇IfNS圖二定子轉(zhuǎn)子示意圖電流if分解如上圖。If1分解為if2和if3。由于直流分量的存在，類(lèi)似將轉(zhuǎn)子提前投勵(lì)磁，因而電機(jī)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下強(qiáng)烈脈震。第十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二電機(jī)脈震示意圖

主回路的選擇NSNSNSNSNSSNNSNS轉(zhuǎn)子中有直流分量；定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子有相對(duì)運(yùn)動(dòng).第二十頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二定子電流也因此而強(qiáng)烈脈動(dòng)

電機(jī)起動(dòng)過(guò)程發(fā)出的強(qiáng)烈振動(dòng)聲，甚至在整個(gè)大廳內(nèi)都可以聽(tīng)到。而且這種脈振會(huì)一直持續(xù)到電機(jī)起動(dòng)結(jié)束才消失，電機(jī)起動(dòng)過(guò)程所受強(qiáng)烈脈震是電機(jī)損傷的重要原因之一。主回路的選擇Id實(shí)際定子電流曲線(xiàn)期望定子電流曲線(xiàn)T圖一：定子電流脈振圖0第二十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二主回路的選擇傳統(tǒng)全控橋主回路電機(jī)起動(dòng)時(shí)，隨著電機(jī)起動(dòng)過(guò)程滑差減小，轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電勢(shì)逐步減少，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到50%以上時(shí)，勵(lì)磁回路感應(yīng)電流負(fù)半波通路不暢，將處于時(shí)通時(shí)斷，似通非通狀態(tài)，同樣形成+if與—-if電流不對(duì)稱(chēng)，由此同樣形成脈振轉(zhuǎn)矩，造成電機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，損傷電機(jī)。因此傳統(tǒng)主回路逐漸被淘汰。第二十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二改進(jìn)型全控橋式勵(lì)磁裝置主回路缺點(diǎn)：

采用逆變滅磁，可靠性低，穩(wěn)定性差電機(jī)運(yùn)行時(shí)滅磁電阻長(zhǎng)期發(fā)熱不能不停機(jī)更換控制組件停機(jī)要保正控制回路不失電主回路的選擇改進(jìn)型全控橋式勵(lì)磁裝置主回路

KZKQRf觸發(fā)角為90度時(shí)輸出電壓Ud第二十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二（1）采用全控橋式電路，停機(jī)時(shí)或失步時(shí)，其勵(lì)磁控制系統(tǒng)的滅磁回路采用逆變滅磁的方式，而逆變滅磁要求電網(wǎng)電壓相對(duì)穩(wěn)定、主回路（包括主橋6只可控硅、快熔、整流變壓器等）及控制回路完好，停機(jī)時(shí)主回路電源不能馬上停止。上述條件只要某一條件不能滿(mǎn)足，將造成逆變滅磁不成功，造成逆變顛覆，損壞主回路元件及電機(jī)，往往出現(xiàn)正常運(yùn)行的勵(lì)磁裝置停車(chē)后不能再次順利開(kāi)車(chē)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主回路元件或控制回路損壞的實(shí)例。（2）采用全控橋式電路，由于勵(lì)磁繞組系電感性負(fù)載，當(dāng)可控硅導(dǎo)通角較小電壓波形出現(xiàn)過(guò)零時(shí)，就會(huì)有電流從Rf、KZ回路續(xù)流，這也是采用全控橋式電路經(jīng)常發(fā)生滅磁電阻發(fā)熱的原因之一。（3）全控橋式電路作為勵(lì)磁裝置的主電路，不能實(shí)現(xiàn)不停機(jī)完全更換控制插件。為了達(dá)到不停機(jī)更換插件的功能，只能將控制系統(tǒng)做成雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)、互為熱備用，即一套運(yùn)行，一套熱備用。當(dāng)一套控制系統(tǒng)故障時(shí)，自動(dòng)切換到另一套備用系統(tǒng)。但是采用多CPU備份沒(méi)有實(shí)際意義，復(fù)雜的備份邏輯會(huì)減少系統(tǒng)的平均無(wú)故障工作時(shí)間，影響可靠性。主回路的選擇第二十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二斷勵(lì)續(xù)流滅磁或阻容滅磁，可靠性高系統(tǒng)可以利用半控橋式主電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)更換勵(lì)磁控制插件線(xiàn)路相對(duì)簡(jiǎn)潔可靠主回路的選擇改進(jìn)型半控橋式勵(lì)磁裝置主回路特點(diǎn)半控橋式勵(lì)磁裝置主回路

KZKQRf第二十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二（1）電機(jī)在停機(jī)或失步時(shí)，主回路采用半控橋式電路，可根據(jù)工況選擇阻容滅磁或斷勵(lì)續(xù)流滅磁方式，或者兩者皆用。A:斷勵(lì)續(xù)流滅磁方式是在電機(jī)失步或停機(jī)時(shí)，勵(lì)磁控制系統(tǒng)立即停發(fā)觸發(fā)脈沖，通過(guò)控制回路斷開(kāi)勵(lì)磁主回路接觸器。依靠半控橋式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行續(xù)流滅磁，這種滅磁方式獨(dú)立可靠B:阻容滅磁方式（見(jiàn)下頁(yè)圖），這種滅磁方式滅磁速度更快。改進(jìn)型半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)

主回路的選擇第二十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二

阻容滅磁是當(dāng)電機(jī)失步和停機(jī)時(shí)，勵(lì)磁控制系統(tǒng)適時(shí)提供給可控硅KM一個(gè)脈沖，利用電容C1關(guān)斷主橋路上的可控硅，使電容C2及電阻R4吸收轉(zhuǎn)子能量進(jìn)行滅磁，這種滅磁方式速度更快。主回路的選擇第二十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)（2）滅磁電阻狀態(tài)；

采用半控橋式電路，就不會(huì)有電流從Rf、KZ回路續(xù)流，而是通過(guò)可控硅和最后一個(gè)導(dǎo)通的二極管，因此采用半控橋式電路滅磁電阻在運(yùn)行過(guò)程中處于冷態(tài)；主回路的選擇半控橋式勵(lì)磁裝置主回路

KZKQRf第二十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)（3）勵(lì)磁控制系統(tǒng)可以充分利用半控橋式主電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不停機(jī)更換勵(lì)磁控制器；當(dāng)勵(lì)磁裝置控制部分出現(xiàn)故障時(shí)，可利用半空橋電路“失控”的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)、不減載、不失勵(lì)的情況下從容更換。其基本原理如下：在投勵(lì)后拔控制插件，由于電機(jī)勵(lì)磁繞組的大電感特性，使一只可控硅始終處于開(kāi)通狀態(tài)，三分之二在整流狀態(tài)，三分之一在續(xù)流狀態(tài)。（如下頁(yè)圖）主回路的選擇第二十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二在選擇整流變壓器時(shí)，已合理選配二次電壓，使它既能滿(mǎn)足強(qiáng)勵(lì)要求，又在失控狀態(tài)下平均電壓與平時(shí)運(yùn)行電壓接近，滿(mǎn)足電機(jī)正常運(yùn)行對(duì)勵(lì)磁的需求。當(dāng)更換上備用控制插件后，勵(lì)磁裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。主回路的選擇勵(lì)磁控制系統(tǒng)半控橋主回路優(yōu)點(diǎn)第三十頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二主回路熔斷器的位置選擇有些主回路采用六個(gè)快熔，分別對(duì)應(yīng)著各個(gè)可控硅和二極管，但按上圖位置安裝快熔更佳。半控橋勵(lì)磁裝置主回路

KZKQRf第三十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二減小諧波改善波形：盡管半空橋式電路比全控橋式電路諧波分量相對(duì)大些，但只要合理選擇整流變壓器參數(shù)，使勵(lì)磁裝置在正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)通角相對(duì)增大，將整流變壓器接成△/Y-11型，自動(dòng)抵消諧波的主要成分三次諧波，降低諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。墊底處理避免失控：使用半控橋式電路，當(dāng)勵(lì)磁電流在很小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象，而在同步電動(dòng)機(jī)這一特殊領(lǐng)域，勵(lì)磁電流很低會(huì)造成電機(jī)失步，所以正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流不應(yīng)很低，不應(yīng)該工作到失控區(qū)。通過(guò)設(shè)定墊底電壓（或電流）進(jìn)行處理，可使勵(lì)磁裝置在正常情況下不出現(xiàn)失控。主回路的選擇半控橋主回路的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)第三十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二半控橋主回路的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)滅磁分級(jí)整定滅磁系統(tǒng)分兩種狀態(tài)。電機(jī)異步狀態(tài)時(shí)，KQ可控硅處于低通狀態(tài)，在較低電壓下及時(shí)開(kāi)通（類(lèi)似于二極管），使電機(jī)起動(dòng)時(shí)正負(fù)半波電流對(duì)稱(chēng)。電機(jī)在同步狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，滅磁系統(tǒng)處于高通狀態(tài)，確保了可控硅KQ不誤導(dǎo)通，過(guò)電壓時(shí)又及時(shí)開(kāi)通，過(guò)電壓消失后及時(shí)關(guān)斷。半控橋式勵(lì)磁裝置主回路

KZKQRf第三十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二半控橋電路和全控橋電路比較總結(jié)半控橋全控橋斷勵(lì)續(xù)流、阻容滅磁可靠性高逆變滅磁可靠性差運(yùn)行中滅磁電阻冷運(yùn)行中滅磁電阻熱線(xiàn)路簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定性高線(xiàn)路復(fù)雜，穩(wěn)定性差能停機(jī)馬上切除電源停機(jī)不能馬上切除電源不停機(jī)完全更換控制器不能完全更換主回路的選擇第三十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二半控橋、全控橋主電路比較總結(jié)經(jīng)上述分析、比較，可以說(shuō)明：

在同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置這特定場(chǎng)合，本著因地制宜的原則，主電路采用改進(jìn)型半控橋式電路的勵(lì)磁裝置，技術(shù)上更為先進(jìn)、完善，合理，有著全控橋式電路無(wú)法比擬的優(yōu)越性。

主回路的選擇第三十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二勵(lì)磁控制系統(tǒng)主回路元件選擇a．滅磁電阻的選擇b.主回路元件的選擇主回路的選擇半控橋式勵(lì)磁裝置主回路

KZKQRf第三十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二滅磁電阻的選擇滅磁電阻Rf的選擇滅磁電阻的大小對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)性能影響很大，應(yīng)合理選配。同步電機(jī)中有鼠籠起動(dòng)繞組，當(dāng)電機(jī)定子通電時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速差較大，產(chǎn)生較大的電流，轉(zhuǎn)子得到較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。除了鼠籠繞組起動(dòng)力矩外，勵(lì)磁繞組也和滅磁電阻組成回路，有電流通過(guò)，形成“單軸轉(zhuǎn)矩”。因此選擇合適的滅磁電阻Rf對(duì)電機(jī)的順利起動(dòng)是關(guān)鍵的。主回路的選擇第三十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二異步驅(qū)動(dòng)特性曲線(xiàn)示意圖

加入滅磁電阻Rf就是為了改變電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性。Rf的阻值大小應(yīng)合理選擇，若選擇太?。ㄒ?jiàn)曲線(xiàn)4），仍然存在凹坑；若選擇太大（見(jiàn)曲線(xiàn)5），電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速低，很有可能造成電機(jī)轉(zhuǎn)速不能進(jìn)入臨界滑差（即所說(shuō)的亞同步）。曲線(xiàn)6是合理選配滅磁電阻Rf的異步驅(qū)動(dòng)特性曲線(xiàn)。主回路的選擇第三十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二主回路元件的選擇

主回路的選擇22選擇主回路可控硅、二極管、變壓器時(shí)，除考慮正常情況外，還應(yīng)充分考慮滿(mǎn)足運(yùn)行中不停機(jī)在線(xiàn)更換插件的需要。滿(mǎn)足運(yùn)行中各種暫態(tài)擾動(dòng)對(duì)元件的沖擊，如電網(wǎng)在不正常情況下發(fā)生短暫波動(dòng)、雷電影響及出現(xiàn)負(fù)載波動(dòng)、勵(lì)磁電壓波動(dòng)等原因,都將出現(xiàn)定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)間產(chǎn)生振蕩。這一振蕩，會(huì)在轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生2～3個(gè)周波的感應(yīng)交變電勢(shì)，它釋放的途徑，通常都是通過(guò)正在導(dǎo)通的整流元件構(gòu)成回路，雖然釋放時(shí)間很短，但最大電流的峰值，短時(shí)內(nèi)有可能達(dá)到額定電流的10倍左右。使得元件允許承受的熱效應(yīng)（I·T），遠(yuǎn)小于這個(gè)沖擊電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)（I·T），損壞可控硅元件。負(fù)半波會(huì)產(chǎn)生較高電壓，若電路設(shè)計(jì)不合理、元件參數(shù)選配不當(dāng)，同樣會(huì)損壞主回路元件。這一點(diǎn)在裝置選擇元件時(shí)應(yīng)引起足夠的重視，加大主回路元件的裕量。第三十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二第三章勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

滑差投勵(lì)1.傳統(tǒng)勵(lì)磁采用順極性投勵(lì)2.LZK微機(jī)型勵(lì)磁系統(tǒng)，按照“準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)”原則設(shè)計(jì)。計(jì)時(shí)投勵(lì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

第四十頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二傳統(tǒng)投勵(lì)方式傳統(tǒng)投勵(lì)方式，由于投勵(lì)時(shí)間選擇不當(dāng)，出現(xiàn)投勵(lì)瞬間，電機(jī)震蕩，在現(xiàn)場(chǎng)往往能夠聽(tīng)到?jīng)_擊聲。（如右圖）傳統(tǒng)采用投勵(lì)插件式分立元件結(jié)構(gòu)，投勵(lì)環(huán)節(jié)精度不高，易發(fā)生故障。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

第四十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二LZK微機(jī)型勵(lì)磁系統(tǒng)投勵(lì)方式滑差投勵(lì)－采用準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)所謂準(zhǔn)角投勵(lì)，就物理概念而言，系指電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入臨界滑差（即所謂的“亞同步”），按照電機(jī)投勵(lì)瞬間在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生的磁場(chǎng)與定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相吸引力最大（即定子磁場(chǎng)的N極與投勵(lì)后轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的S極相吸）。在準(zhǔn)角時(shí)投入強(qiáng)勵(lì)，使吸力加大，這樣電機(jī)進(jìn)入同步輕松、快速、平滑、無(wú)沖擊。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

第四十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二LZK勵(lì)磁控制系統(tǒng)的滑差投勵(lì)的過(guò)程如下：勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

勵(lì)磁控制器檢測(cè)滑差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，在準(zhǔn)角位置投勵(lì)。第四十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

第四十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

第四十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二LZK勵(lì)磁控制系統(tǒng)計(jì)時(shí)投勵(lì)如下：

同步電動(dòng)機(jī)采用全壓異步啟動(dòng)可以計(jì)時(shí)投勵(lì)，時(shí)間投勵(lì)的原理是把電機(jī)啟動(dòng)的加速過(guò)程，用時(shí)間來(lái)計(jì)算。但是一般電機(jī)都優(yōu)先采用滑差投勵(lì)，只是在工況有復(fù)雜干擾的情況下，而且該干擾控制器無(wú)法濾除，給滑差投勵(lì)的頻率采樣造成困難，從而采用記時(shí)投勵(lì)。

勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

第四十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二空載啟動(dòng)的投勵(lì)情況：

電機(jī)在空載情況下很快就能進(jìn)入亞同步，當(dāng)控制器在一定時(shí)間之內(nèi)檢測(cè)不到Uf的頻率時(shí)，控制器就自動(dòng)認(rèn)為電機(jī)已經(jīng)進(jìn)入同步。如下圖對(duì)于某些轉(zhuǎn)速較低，凸極轉(zhuǎn)矩較強(qiáng)的電機(jī)空載或特輕載起動(dòng)時(shí)，往往在尚未投勵(lì)的情況下便自動(dòng)進(jìn)入同步，系統(tǒng)內(nèi)具有凸極性投勵(lì)控制環(huán)節(jié)，在電機(jī)進(jìn)入同步后的1-2秒內(nèi)自動(dòng)投勵(lì)。電機(jī)進(jìn)入同步后，控制系統(tǒng)自動(dòng)控制勵(lì)磁電壓由強(qiáng)勵(lì)恢復(fù)到正常勵(lì)磁。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

第四十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二勵(lì)磁控制系統(tǒng)的投勵(lì)方式

第四十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二第四章同步電動(dòng)機(jī)的失步危害、失步保護(hù)及帶載自動(dòng)再整步技術(shù)同步電機(jī)的失步事故分為三類(lèi)：失勵(lì)失步帶勵(lì)失步斷電失步第四十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二

4.1同步電機(jī)的失步危害

過(guò)電流繼電器不能兼作失步保護(hù)4.1.1失勵(lì)失步由于勵(lì)磁系統(tǒng)的種種原因失去勵(lì)磁或嚴(yán)重欠勵(lì)磁，使同步電動(dòng)機(jī)失去靜態(tài)穩(wěn)定，滑出同步，稱(chēng)為失勵(lì)失步。δ過(guò)功率正常功率欠功率P0功角特性圖NS功率角δ第五十頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二失勵(lì)失步的現(xiàn)象：（1）：電機(jī)丟轉(zhuǎn)不明顯，電機(jī)無(wú)異常聲音；（2）：定子過(guò)流不大；（3）：表計(jì)顯示很大的電流值；（4）：滅磁電阻會(huì)燒紅；（5）：產(chǎn)生高壓，造成勵(lì)磁裝置主回路元件損壞；第五十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二Id1.6~1.8Ie失勵(lì)失步時(shí)，電機(jī)的定子電流將略大于電機(jī)的額定電流，一般定子電流脈動(dòng)包絡(luò)線(xiàn)的髙峰值約為額定電流幅值的1.6～1.8倍左右，而脈動(dòng)低谷值則往往低達(dá)額定電流的0.8～1.2倍左右；定子電流的脈動(dòng)高峰值雖然大于GL繼電器的過(guò)流整定值，但是時(shí)間很短，繼電器剛剛被啟動(dòng)，在還沒(méi)有到達(dá)其動(dòng)作時(shí)限之前，定子電流就又下來(lái)了，繼電器又被復(fù)位，因此GL繼電器在發(fā)生失勵(lì)失步時(shí)往往拒動(dòng)作或是動(dòng)作時(shí)間大大加長(zhǎng)；

失勵(lì)失步造成的后果是：不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的處于失勵(lì)失步的運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致啟動(dòng)繞組過(guò)熱，變形，開(kāi)焊；甚至波及到定子繞組端部，并進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)大成為電機(jī)內(nèi)部短路故障而燒壞電機(jī)；還有可能引起勵(lì)磁裝置中的滅磁電阻過(guò)熱燒斷，造成轉(zhuǎn)子開(kāi)路，由過(guò)電壓打壞轉(zhuǎn)子絕緣，燒壞電機(jī)。過(guò)流整定值T圖4-1失勵(lì)失步的定子電流脈振曲線(xiàn)0.8～1.2Ie第五十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二

4.1.2帶勵(lì)失步

導(dǎo)致帶勵(lì)失步的原因是：（1）相鄰母線(xiàn)短路，引起母線(xiàn)電壓大幅度降低；近處大型機(jī)組或機(jī)組群瞬間啟動(dòng)引起母線(xiàn)電壓長(zhǎng)時(shí)間，較大幅度的降低見(jiàn)功角特性圖；（2）電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)早投勵(lì),即電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中滑差沒(méi)有進(jìn)入臨界時(shí)就投入勵(lì)磁,此時(shí)由定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)還不足以拉動(dòng)轉(zhuǎn)子磁極,反而會(huì)產(chǎn)生失步。（3）運(yùn)行中，電機(jī)短時(shí)間欠勵(lì)磁或失勵(lì)磁（如接插件接觸不良）引起失勵(lì)失步，從失勵(lì)失步過(guò)渡到帶勵(lì)失步；（4）以及由于供電線(xiàn)路遭受雷擊，避雷器動(dòng)作；負(fù)載突增（如壓縮機(jī)憋壓，軋鋼機(jī)咬冷鋼）等原因所引起。電機(jī)帶有正?；蚪咏５闹绷鲃?lì)磁，而轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)卻不同步的異步運(yùn)行狀態(tài)，稱(chēng)為帶勵(lì)失步。第五十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二功角特性NS功率角δ當(dāng)U大幅度降低或負(fù)載突增，造成電機(jī)失步。

δP過(guò)功率正常功率欠功率第五十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二0~1.0Ie過(guò)流整定值T1.8~3IeId圖4-3帶勵(lì)失步定子電流曲線(xiàn)定子電流包絡(luò)線(xiàn)的髙峰值為1.8～3Ie，低谷值為0～I(xiàn)e倍。這種強(qiáng)烈的脈動(dòng)定子電流使過(guò)電流繼電器不能動(dòng)作或動(dòng)作時(shí)間大大延長(zhǎng)。帶勵(lì)失步時(shí)定子波形的顯著特點(diǎn)

第五十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-4帶勵(lì)失步時(shí)電機(jī)脈震圖NSNSNSNSNSSNNSNS

帶勵(lì)失步對(duì)電機(jī)的危害，主要在于脈振轉(zhuǎn)矩較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)作用，多次積累，產(chǎn)生疲勞效應(yīng)，損壞電機(jī)。帶勵(lì)失步對(duì)電機(jī)的危害原因：第五十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二

帶勵(lì)失步對(duì)電機(jī)的損傷表現(xiàn)在：（1）定子：脈震會(huì)使定子繞組導(dǎo)線(xiàn)崩斷，導(dǎo)線(xiàn)變酥，線(xiàn)圈表面絕緣層被振傷（線(xiàn)圈里面呈不均勻的鋸齒狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因絕緣損壞而造成定子鐵芯擊穿而新線(xiàn)圈表面是平的），并逐步由過(guò)熱而烤焦、燒壞，甚至發(fā)展成短路；定子鐵芯松動(dòng)，運(yùn)行中噪音增大；見(jiàn)附圖（一）附圖一:（2）轉(zhuǎn)子：還會(huì)使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組接頭處產(chǎn)生裂紋、開(kāi)焊、局部過(guò)熱烤焦絕緣，轉(zhuǎn)子磁級(jí)的燕尾鍥松動(dòng)，退出；轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈絕緣損傷；電刷滑環(huán)松動(dòng)；風(fēng)葉斷裂。見(jiàn)附圖（二）附圖二：轉(zhuǎn)子繞組第五十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-5BZT電路

4.1.3斷電失步當(dāng)供電系統(tǒng)故障，引起供電線(xiàn)路自動(dòng)重合閘ZCH裝置或備用電源投入BZT裝置動(dòng)作，以及人工切換電源等，使同步電動(dòng)機(jī)的供電電源短暫中斷而導(dǎo)致失步稱(chēng)為斷電失步。第五十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-6斷電失步時(shí)電網(wǎng)電壓曲線(xiàn)

0斷電失步時(shí)定子波形的變化特征

所謂“斷電”其實(shí)是一個(gè)不失壓的過(guò)程。電網(wǎng)失電后電壓不會(huì)立即消失，而是有一個(gè)非線(xiàn)性的變化過(guò)程。很明顯在只有同步電動(dòng)機(jī)的電網(wǎng)中，斷電失步后，電壓衰減比只有異步電機(jī)的電網(wǎng)，有一個(gè)上升的區(qū)域。TU存在同步電機(jī)的電網(wǎng)電壓曲線(xiàn)僅有異步電機(jī)的電網(wǎng)電壓曲線(xiàn)第五十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-7電網(wǎng)斷電后瞬間定子電壓頻率改變，幅值短暫上升后衰減

UTUT00電網(wǎng)電壓的頻率隨同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的下降而逐漸降低。可控硅的開(kāi)通角度也相應(yīng)增大，從而使勵(lì)磁電壓提高，也因而母線(xiàn)電壓幅值進(jìn)一步提高。12345同步電動(dòng)機(jī)通常是超前運(yùn)行的，在電源突然中斷后的短時(shí)間內(nèi)，母線(xiàn)電壓是成螺旋型變化的；第六十頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-8非同期沖擊在不同區(qū)域，電源再次投入后對(duì)電機(jī)的非同期沖擊程度有別。1處：為安全區(qū)域，不受沖擊；3處：沖擊力矩最大；4處：沖擊電流很大；2和5處：為受損傷區(qū)域；

非同期沖擊12345第六十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-9采用降壓加延時(shí)繼電器保護(hù)非同期沖擊T只有異步電機(jī)同步電機(jī)U0采用低電壓加延時(shí)來(lái)防止自動(dòng)重合閘引起的非同期沖擊可靠性差

這種從原理上分析，如圖（4-9）當(dāng)電壓降到40%的時(shí)候，時(shí)間太長(zhǎng)，特別是當(dāng)單機(jī)或是機(jī)組容量大時(shí)，時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，而當(dāng)時(shí)間越長(zhǎng)電機(jī)轉(zhuǎn)速越低，此時(shí)投入電壓，相當(dāng)于大電機(jī)或整個(gè)機(jī)群重啟動(dòng)，同樣會(huì)造成過(guò)流跳閘，起不到提高供電可靠性的作用。第六十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二

4.2LZK型勵(lì)磁控制系統(tǒng)失步保護(hù)

目前較普遍的有：1：反映電機(jī)定子電壓和定子電流之間相量角變化的功率因數(shù)型失步保護(hù)繼電器；2：根據(jù)電機(jī)失步時(shí)阻抗軌跡變化原理構(gòu)成的偏置阻抗型保護(hù)繼電器；3：由檢測(cè)電機(jī)內(nèi)角及轉(zhuǎn)差頻率復(fù)合式原理構(gòu)成的失步保護(hù)；4：根據(jù)電機(jī)失步時(shí)在勵(lì)磁繞組中出現(xiàn)交流感應(yīng)電流分量并加設(shè)轉(zhuǎn)子低電流動(dòng)作環(huán)節(jié)原理構(gòu)成的失步保護(hù)；5：利用勵(lì)磁回路中的電流在電機(jī)失步時(shí)出現(xiàn)瞬時(shí)低電流及其重復(fù)頻率原理構(gòu)成的失步保護(hù)。第六十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二西門(mén)子公司采用了在轉(zhuǎn)子回路加互感器的方式

說(shuō)明書(shū)中強(qiáng)調(diào)在滑差大于3%時(shí)能可靠動(dòng)作。而現(xiàn)場(chǎng)工況中，經(jīng)常出現(xiàn)滑差小于3%；當(dāng)電機(jī)因轉(zhuǎn)子回路斷路而失步時(shí)，也同樣檢測(cè)不到電流信號(hào)，起不到失步保護(hù)的作用。很明顯保護(hù)存在死區(qū)。圖4-10西門(mén)子公司對(duì)轉(zhuǎn)子采樣圖第六十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二

圖4-11本公司對(duì)轉(zhuǎn)子采樣圖分流計(jì)霍爾傳感器

在轉(zhuǎn)子回路上串接分流計(jì)或是霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子里產(chǎn)生的不衰減的交變電流波形信號(hào)，根據(jù)該波形的特征來(lái)判斷是否失步。

第六十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-12失勵(lì)失步波形圖

4.2.1LZK勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)失步波形的檢測(cè)

失勵(lì)失步波形特點(diǎn)：感應(yīng)交變電流將以時(shí)間T為軸線(xiàn)，正負(fù)交變；第六十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-13帶勵(lì)失步波形圖1、2帶勵(lì)失步波形特點(diǎn)：這一交變分量與直流勵(lì)磁電流相疊加形成脈動(dòng)電流；第六十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-14轉(zhuǎn)子斷條波形轉(zhuǎn)子斷條波形特點(diǎn)：檢測(cè)不到電流波形IfT圖4-16振蕩波形圖振蕩波形特點(diǎn)：電機(jī)正常運(yùn)行中發(fā)生同步振蕩時(shí)，在原有的直流勵(lì)磁電流上疊加的交流感應(yīng)電流分量具有迅速衰減的特點(diǎn)第六十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二NGJ延時(shí)環(huán)節(jié)DPJCYJ訊號(hào)變換環(huán)節(jié)出口繼電器電源側(cè)保護(hù)出口繼電器聯(lián)動(dòng)信號(hào)保護(hù)出口信號(hào)圖（4-17）斷電檢測(cè)

4.2.2斷電失步保護(hù)斷點(diǎn)失步保護(hù)裝置是用用低頻繼電器DPJ和功率方向繼電器(逆功率繼電器)NGJ并聯(lián),并以二路電源同名相電壓相位差原理構(gòu)成的繼電器CYJ作為閉鎖環(huán)節(jié)，組成斷電失步保護(hù)。第六十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二

4.3LZK型勵(lì)磁控制系統(tǒng)失步再整步技術(shù)為了達(dá)到帶載自動(dòng)再整步，必須要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)一：改善電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性異步驅(qū)動(dòng)特性曲線(xiàn)示意圖一般來(lái)說(shuō)，電機(jī)容量越大，額定轉(zhuǎn)速越慢，則由電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性圖看出，凹陷的深度越深，合理選擇接入電機(jī)的滅磁電阻的阻值，能夠改善電機(jī)的異步驅(qū)動(dòng)特性，消除凹陷；第七十頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二二：減少甚至消除電機(jī)的異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩公式為：異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與勵(lì)磁電勢(shì)E的平方成正比，即與轉(zhuǎn)子直流If的平方成正比，要消除異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩就是要進(jìn)行滅磁消除If。三：與電機(jī)所帶負(fù)載性質(zhì)有關(guān)1.平穩(wěn)負(fù)載。如風(fēng)機(jī)、水泵等其負(fù)載特性與電機(jī)滑差有關(guān)；2.脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如往復(fù)式壓縮機(jī)；3.沖擊性負(fù)載。如軋鋼機(jī)。四：與再整步轉(zhuǎn)矩有關(guān)整步轉(zhuǎn)矩即同步振蕩轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)失步后的異步驅(qū)動(dòng)階段。起了引起機(jī)組震動(dòng)、增加機(jī)組的機(jī)械和電磁損耗，增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等有害的作用，但在電機(jī)暫態(tài)過(guò)程的再整步階段又起著重要的積極因數(shù)。電機(jī)將依靠此整步力矩，利用準(zhǔn)角和強(qiáng)勵(lì)的作用，將電機(jī)轉(zhuǎn)子拉入同步。

第七十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二再整步的整個(gè)過(guò)程為:關(guān)橋

滅磁

改善異步驅(qū)動(dòng)特性進(jìn)入臨界滑差

帶載再整步達(dá)到同步運(yùn)行狀態(tài)第七十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二再整步的波形圖為

第七十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二第七十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)我們對(duì)勵(lì)磁主回路進(jìn)行了細(xì)致的比較以及主回路元件的合理選配以后，為了實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，還必須設(shè)計(jì)有效的控制系統(tǒng)。目前勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)的控制手段有：用PLC實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁裝置的綜合控制、用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁裝置的綜合控制、用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁裝置的綜合控制。我們采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁裝置的綜合控制。第七十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二5.1LZK-3型勵(lì)磁控制系統(tǒng)

1、控制系統(tǒng)特點(diǎn)：LZK-3型勵(lì)磁控制系統(tǒng)是以微處理器為核心的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)了勵(lì)磁控制系統(tǒng)的所有邏輯功能：電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)。啟動(dòng)投勵(lì)時(shí)序控制。實(shí)時(shí)運(yùn)行控制。故障診斷和保護(hù)。停機(jī)時(shí)序控制。第七十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二中央CPU單元板電源交直流220V轉(zhuǎn)換為5V12V脈沖板輸出版開(kāi)關(guān)量模擬量輸入板開(kāi)關(guān)量輸入及集單元數(shù)據(jù)采通訊板SPI&SCI顯示第七十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二為了保證系統(tǒng)高效可靠工作，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了如下技術(shù)：

（1）控制系統(tǒng)核心為高集成度微控制器。（2）處理器采用外部WATCHDOG定時(shí)器和低電壓復(fù)位電路防止死機(jī)或程序跑飛，所有外部電路接口均光電隔離，保證處理器的可靠工作。（3）具有漢字提示和系統(tǒng)狀態(tài)顯示，全中文人機(jī)界面。（4）主從式RS-485通訊接口，完整的接口通訊協(xié)議，支持多機(jī)聯(lián)網(wǎng)，支持遠(yuǎn)程操作。第七十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二為了保證系統(tǒng)高效可靠工作，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了如下技術(shù)：（5）在線(xiàn)參數(shù)修改，EEPROM存儲(chǔ)，存儲(chǔ)參數(shù)設(shè)置校驗(yàn)碼，保證參數(shù)的完整正確。（6）單一時(shí)鐘源，所有實(shí)時(shí)事件中斷驅(qū)動(dòng)，高精度的數(shù)字計(jì)數(shù)器，計(jì)時(shí)誤差小于2微秒。（7）對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)采用特征分析方法，由軟件智能識(shí)別電機(jī)啟動(dòng)，滑差捕捉，失步處理，缺相、失控報(bào)警等。第七十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二控制系統(tǒng)除了能夠完成所需的基本邏輯功能外，還具備以下特性：高可靠性和高抗干擾能力。集成化，小型化，模塊化，智能化。采用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度控制。遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制。友好的人機(jī)接口界面，具有漢字提示，輸入出錯(cuò)控制，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示。運(yùn)行參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定重組功能及遠(yuǎn)程設(shè)定功能。第八十頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二系統(tǒng)主要控制環(huán)節(jié)介紹：（1）失控檢測(cè)控制環(huán)節(jié)：LZK-3型勵(lì)磁控制系統(tǒng)，在正常運(yùn)行中，三相可控硅具有自動(dòng)平衡系統(tǒng)，不須任何調(diào)試。三相可控硅導(dǎo)通角一致。由于外部因素，如觸發(fā)脈沖回路斷線(xiàn)或接觸不良，造成脈沖丟失，控制回路同步電源缺相或消失，主回路元件損壞（如熔斷器熔斷）造成主回路三相不平衡、缺相運(yùn)行，但未造成電機(jī)失步（若失步，則由失步再整步或后備保護(hù)環(huán)節(jié)處理），系統(tǒng)能及時(shí)檢測(cè)到，若在定義的時(shí)間間隔后故障仍未消除，系統(tǒng)就控制報(bào)警繼電器閉合，接通報(bào)警回路，發(fā)出聲光信號(hào)，并在液晶顯示屏上給出“報(bào)警”、“缺相或失控”漢字指示。勵(lì)磁電壓波形

第八十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二失控或缺相報(bào)警，基本原理是利用電機(jī)進(jìn)入同步后的正常運(yùn)行狀態(tài)下，直流勵(lì)磁電壓波形為圖3（a）、（b）所示波形，但若出現(xiàn)圖3（c）、或（d）波形時(shí)，說(shuō)明勵(lì)磁裝置在“缺相”或“失控”狀態(tài)下運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)是從直流勵(lì)磁正、負(fù)母線(xiàn)上測(cè)取直流電壓波形，經(jīng)滅磁單元內(nèi)（圖4）所示R7、R8、R9、R10、DZ1、DZ2回路變換成UF，經(jīng)變換、整形，通過(guò)光耦隔離后輸入微處理器控制系統(tǒng)，系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)、分析，而作出正確判斷。圖4ＫＱ控制及誤導(dǎo)通檢測(cè)、勵(lì)磁電壓信號(hào)變換第八十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二第八十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）KQ可控硅誤導(dǎo)通檢測(cè)控制環(huán)節(jié)：為避免KQ可控硅因?yàn)殡妷涸O(shè)定值太低或開(kāi)通后關(guān)不斷，造成滅磁電阻RF長(zhǎng)時(shí)間通電而過(guò)熱。裝置內(nèi)設(shè)有KQ誤導(dǎo)通檢測(cè)控制環(huán)節(jié)，其基本原理是：若KQ未導(dǎo)通，在KQ與RF回路，直流勵(lì)磁電壓全部降落在KQ上，在滅磁電阻RF二端無(wú)電壓，滅磁電阻RF處于冷態(tài)。一旦出現(xiàn)KQ導(dǎo)通后，直流電壓降落在滅磁電阻上，裝置內(nèi)繼電器RFJ線(xiàn)圈得電吸合，其接點(diǎn)信號(hào)通過(guò)變換、光隔輸入微處理器控制系統(tǒng)，系統(tǒng)接收到KQ導(dǎo)通信號(hào)（即RFJ接點(diǎn)信號(hào)）后，對(duì)于因過(guò)電壓引起的導(dǎo)通，控制系統(tǒng)指令其過(guò)電壓消失后自動(dòng)關(guān)斷；對(duì)因電壓設(shè)定值太低造成的KQ誤導(dǎo)通、或?qū)ê箨P(guān)不斷，系統(tǒng)指令控制報(bào)警繼電器閉合，接通報(bào)警回路，發(fā)出聲光信號(hào)，并在液晶顯示屏上留有“報(bào)警”、“滅磁電路誤通”漢字指示。第八十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二LZK-3型勵(lì)磁控制系統(tǒng)還具有多種閉環(huán)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式該系統(tǒng)可根據(jù)需要任意設(shè)定為閉環(huán)可調(diào)恒功率因數(shù)、恒電流、恒電壓或恒角度運(yùn)行。在工控運(yùn)行當(dāng)中，用戶(hù)可以根據(jù)該項(xiàng)功能選擇合適的方式運(yùn)行，以滿(mǎn)足不同的現(xiàn)場(chǎng)要求。其功能方式選擇與參數(shù)設(shè)定采用全中文菜單操作，非常直觀、簡(jiǎn)便。電機(jī)的恒功率因數(shù)運(yùn)行對(duì)節(jié)能增效具有十分重大的意義。上述所有環(huán)節(jié)控制過(guò)程均以微處理器為指揮中心，通過(guò)合理編程軟件控制外圍邏輯模塊自動(dòng)處理，控制準(zhǔn)確、高效、可靠。第八十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，編輯于2023年，星期二雙控制系統(tǒng)功能特點(diǎn)1：安全冗余的雙控制器，雙機(jī)之間采用同步串行通訊方式，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞和狀態(tài)檢測(cè)。主機(jī)、從機(jī)狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別，主機(jī)為工作機(jī)，從機(jī)為熱備用狀態(tài)。雙機(jī)之間，當(dāng)主機(jī)故障時(shí)能做到真正無(wú)擾動(dòng)切換到備機(jī)工作。工作過(guò)程中，主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)傳遞到備機(jī)中。

2：控制器采用了模塊化的結(jié)構(gòu)，各功能板相對(duì)獨(dú)立，易于檢查及維修。

3：控制器采用了高可靠的開(kāi)關(guān)電源供電，因此控制器既可以采用交流供電，也可以采用直流電源供電，可靠性極大提高。4：勵(lì)磁系統(tǒng)的人機(jī)界面采用觸摸式平板電腦，作為雙控制器的上位機(jī)可分別切換與主、從控制器通訊