電機(jī)與電氣控制技術(shù) 課件 項(xiàng)目5 同步電機(jī)調(diào)試與維護(hù)

項(xiàng)目5同步電機(jī)調(diào)試與維護(hù)任務(wù)5.1

同步電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)任務(wù)5.2

同步電動(dòng)機(jī)調(diào)相運(yùn)行及同步調(diào)相機(jī)任務(wù)5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修任務(wù)5.4

技能訓(xùn)練項(xiàng)目5.1同步電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.永磁同步電機(jī)的基本工作原理永磁同步電機(jī)主要作為發(fā)電機(jī)。永磁同步發(fā)電機(jī)的構(gòu)造原理圖如圖5-1所示，它由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。永磁同步發(fā)電機(jī)的定子和異步電機(jī)的定子相似，即在定子鐵心內(nèi)圓均勻分布的槽中嵌放A-X、B-Y、C-Z三相對(duì)稱繞組。轉(zhuǎn)子主要由磁極鐵心與勵(lì)磁繞組組成，當(dāng)勵(lì)磁繞組通以直流電流后，轉(zhuǎn)子即建立恒定磁場(chǎng)。當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，其電機(jī)定子三相繞組依次切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而產(chǎn)生交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)的頻率為

（5-1）式中p——電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；n——轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，r/min。如果永磁同步發(fā)電機(jī)機(jī)端接上負(fù)載，在電動(dòng)勢(shì)作用下，將有三相電流流過(guò)。這說(shuō)明永磁同步發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成了電能。如果永磁同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，當(dāng)在定子繞組上施以三相交流電壓時(shí)，電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)速度為永磁同步轉(zhuǎn)速n1，轉(zhuǎn)子磁極將在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的帶動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)負(fù)載沿定子磁場(chǎng)的方向以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為

（5-2）此時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。圖5-1永磁同步發(fā)電機(jī)的構(gòu)造原理圖項(xiàng)目5.1同步電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子各部分受到的離心力很大，機(jī)械強(qiáng)度要求高，故一般采用隱極式；水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多，故都采用結(jié)構(gòu)和制造上比較簡(jiǎn)單的凸極式；永磁同步電動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)，一般也做成凸極式。（a）凸極式

（b）隱極式圖5-2旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)項(xiàng)目5.1同步電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.定子永磁同步發(fā)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與異步發(fā)電機(jī)相同，由定子鐵心、電樞繞組、機(jī)座和端蓋等部件組成。（1）定子鐵心定子鐵心是磁路的一部分，又起固定電樞繞組的作用，它由0．35～0．5mm厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。由于永磁同步發(fā)電機(jī)的尺寸較大，通常先將定子鐵心沖成帶有開(kāi)口槽的扇形片，然后再把它們按圓周拼合疊裝成定子鐵心。定子鐵心沿軸向長(zhǎng)度每隔30～60mm，留有6～10mm的徑向通風(fēng)溝，以增加定子鐵心的散熱面積。整個(gè)鐵心通過(guò)端部壓板及定位筋牢固地連成一體。（2）電樞繞組汽輪發(fā)電機(jī)的電樞繞組一般為雙層疊繞組，它由扁銅線繞制成型后，包以絕緣而成。為了冷卻需要，繞組除了采用實(shí)心導(dǎo)線外，大型永磁同步發(fā)電機(jī)還通常采用空心與實(shí)心導(dǎo)線組合的形式，空心導(dǎo)線可實(shí)現(xiàn)定子繞組水內(nèi)冷。繞組的直線部分嵌于定子鐵心槽內(nèi)，是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效部分，端接部分只起連接作用。嵌入鐵心槽中的導(dǎo)線，用絕緣材料制成的槽楔作徑向固定，端部用綁扎或壓板固定。大型永磁同步發(fā)電機(jī)的定子繞組電壓較高，對(duì)繞組的絕緣材料提出了較高的要求。項(xiàng)目5.1同步電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)（3）

機(jī)座和端蓋

機(jī)座和端蓋構(gòu)成電機(jī)的殼體，主要用來(lái)支持和固定定子鐵心并構(gòu)成冷卻風(fēng)道，由鋼板焊接而成。機(jī)座和定子鐵心外圓之間留有空間，加上隔板形成風(fēng)道。機(jī)座、端蓋和隔板構(gòu)成的空間，加上風(fēng)道、冷卻器及風(fēng)扇等，構(gòu)成密閉的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。定子部分除上述主要部件外，還有軸承、軸承座及電刷等部件。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、勵(lì)磁繞組、阻尼繞組、護(hù)環(huán)和中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇等組成。（1）轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心是磁路的一部分，又起固定勵(lì)磁繞組和阻尼繞組的作用。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速很高，轉(zhuǎn)子所受離心力很大，所以轉(zhuǎn)子鐵心由高機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)磁性能好的整塊合金鋼鍛造而成。轉(zhuǎn)子圓周上有三分之一部分沒(méi)有槽，稱作大齒，作為發(fā)電機(jī)的主磁極。轉(zhuǎn)子表面其余部分銑有輻射形或平行的開(kāi)口槽以安放勵(lì)磁繞組。（2）勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組是由扁銅線繞成的同心式繞組。勵(lì)磁繞組的槽內(nèi)部分靠槽楔壓緊。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高，離心力大，因此槽楔用不導(dǎo)磁且強(qiáng)度很高的硬鋁或鋁青銅做成。勵(lì)磁繞組的端接部分用非導(dǎo)磁性的合金鋼護(hù)環(huán)和中心環(huán)固定，護(hù)環(huán)套緊勵(lì)磁繞組的端接部分，以防止其發(fā)生徑向位移，中心環(huán)用來(lái)阻止端部發(fā)生軸向位移。（3）滑環(huán)（集電環(huán)）直流勵(lì)磁電流通過(guò)電刷和滑環(huán)引入轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，滑環(huán)套于隔有云母絕緣的轉(zhuǎn)軸上。項(xiàng)目5.1同步電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)項(xiàng)目5.2同步電動(dòng)機(jī)調(diào)相運(yùn)行及同步調(diào)相機(jī)通常所說(shuō)的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，僅指有功功率而言，當(dāng)電機(jī)向電網(wǎng)輸出有功功率時(shí)便為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)從電網(wǎng)吸收有功功率時(shí)便為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。永磁同步電機(jī)也可以專門供給無(wú)功功率，特別是感性無(wú)功功率，這種專供無(wú)功功率的永磁同步電機(jī)稱為永磁同步調(diào)相機(jī)或永磁同步補(bǔ)償機(jī)。永磁同步調(diào)相機(jī)實(shí)際上就是一臺(tái)在空載運(yùn)行情況下的永磁同步電動(dòng)機(jī)。它從電網(wǎng)吸收的有功功率僅供給電機(jī)本身的損耗，因此永磁同步調(diào)相機(jī)總是在接近于零的電磁功率和零功率因數(shù)的情況下運(yùn)行。忽略調(diào)相機(jī)的全部損耗，則電樞電流全是無(wú)功分量，其電動(dòng)勢(shì)方程式為

（5-3）項(xiàng)目5.2同步電動(dòng)機(jī)調(diào)相運(yùn)行及同步調(diào)相機(jī)根據(jù)式（5-3）可畫(huà)出過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)時(shí)永磁同步調(diào)相機(jī)的相量圖，如圖5-3所示。從圖5-3可見(jiàn)，過(guò)勵(lì)時(shí)，電流超前，而欠勵(lì)時(shí)，電流滯后調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，就能靈活地調(diào)節(jié)它的無(wú)功功率的性質(zhì)和大小。由于電力系統(tǒng)大多數(shù)情況下帶感性無(wú)功功率，故調(diào)相機(jī)通常都是在過(guò)勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行，即向電網(wǎng)提供無(wú)功功率，提高功率因數(shù)。。所以，只要圖5-3永磁同步調(diào)相機(jī)的相量圖項(xiàng)目5.2同步電動(dòng)機(jī)調(diào)相運(yùn)行及同步調(diào)相機(jī)永磁同步調(diào)相機(jī)的額定容量是指它在過(guò)勵(lì)時(shí)的視在功率，通常按過(guò)勵(lì)狀態(tài)時(shí)所允許的容量而定，這時(shí)的勵(lì)磁電流稱為額定勵(lì)磁電流?？紤]到穩(wěn)定等因素，欠勵(lì)時(shí)的容量為過(guò)勵(lì)時(shí)額定容量的50%～65%。永磁同步調(diào)相機(jī)一般采用凸極式結(jié)構(gòu)，由于轉(zhuǎn)軸上不帶機(jī)械負(fù)載，故在機(jī)械結(jié)構(gòu)上要求較低，轉(zhuǎn)軸較細(xì)。靜態(tài)過(guò)載倍數(shù)也可以小些，相應(yīng)地可以減小氣隙和勵(lì)磁繞組的用銅量。為節(jié)省材料，永磁同步調(diào)相機(jī)的轉(zhuǎn)速較高。永磁同步調(diào)相機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有籠型繞組，作異步起動(dòng)之用。起動(dòng)時(shí)常采用電抗器降壓法，以限制起動(dòng)電流和起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響?！纠?-1】某工廠電源電壓為6000V，廠中使用了多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，設(shè)其總輸出功率為1500kW，平均效率為70%，功率因數(shù)為0．7（滯后），由于生產(chǎn)需要又增添一臺(tái)永磁同步電動(dòng)機(jī)。設(shè)當(dāng)該永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為0．8（超前）時(shí)，已將全廠的功率因數(shù)調(diào)整到1，求此永磁同步電動(dòng)機(jī)承擔(dān)多少視在功率（kVA）和有功功率（kW）。解：這些異步電動(dòng)機(jī)總的視在功率S為項(xiàng)目5.2同步電動(dòng)機(jī)調(diào)相運(yùn)行及同步調(diào)相機(jī)由于=0．7，=0．713，故這些異步電動(dòng)機(jī)總的無(wú)功功率Q為Q=因同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行后，=1，故全廠的感性無(wú)功全由該同步電動(dòng)機(jī)提供，即有Q'=Q=2185kvar=3060×0．713=2185（kvar）=0．8，=0．6，故永磁同步電動(dòng)機(jī)的視在功率為項(xiàng)目5.2同步電動(dòng)機(jī)調(diào)相運(yùn)行及同步調(diào)相機(jī)有功功率為=3640×0．8=2910（kW）項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修1.小修項(xiàng)目（1）外部清掃。清除電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組的積灰油垢、臟物；（2）檢查各引出線及絕緣包扎的情況；（3）檢查軸承的油質(zhì)、油量，必要時(shí)清洗油環(huán)，加注潤(rùn)滑油；（4）檢查調(diào)整和更換電刷；（5）檢查電動(dòng)機(jī)外殼和接地線，檢查緊固各連接螺絲和地腳螺絲；（6）測(cè)量定、轉(zhuǎn)子繞組及電纜線路的絕緣電阻；（7）檢查清掃電動(dòng)機(jī)的一、二次回路和附屬設(shè)備。2.中修項(xiàng)目（1）完成小修項(xiàng)目；（2）電動(dòng)機(jī)解體、抽出轉(zhuǎn)子或移出定子；（3）檢查定子鐵心、線圈、綁線、槽楔固定有無(wú)松動(dòng)、損傷、局部發(fā)熱等現(xiàn)象，并進(jìn)行必要的修理；項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修（4）檢查轉(zhuǎn)子磁極線圈有無(wú)松動(dòng)、斷裂、開(kāi)焊等現(xiàn)象，并進(jìn)行必要和處理；（5）檢查處理起動(dòng)繞組銅條焊接及搭接銅排緊固情況；（6）檢查處理轉(zhuǎn)子兩半連接螺絲、風(fēng)扇固定螺絲及磁極固定螺絲；（7）檢查處理滑環(huán)表面、轉(zhuǎn)子繞組至滑環(huán)的連接線；（8）檢查處理電刷架及其橫桿，絕緣襯管和絕緣墊；（9）測(cè)定定子與轉(zhuǎn)子間的間隙；（10）電動(dòng)機(jī)干燥或噴漆；（11）電動(dòng)機(jī)組裝、試運(yùn)。3.大修項(xiàng)目（1）完成中修項(xiàng)目；（2）更換全部或部分定子、轉(zhuǎn)子繞組；（3）更換電動(dòng)機(jī)軸或滑環(huán)；（4）組裝電機(jī)、進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目的試驗(yàn)。項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修1.解體與檢查（1）拆卸時(shí)必須注意將拆下的螺絲、銷子、電刷、刷握、表計(jì)、電纜頭以及墊片（包括絕緣墊片）按相應(yīng)位置的配備情況做好它們標(biāo)記的記錄，以便裝備時(shí)都能安裝復(fù)原它們。（2）抽裝轉(zhuǎn)子時(shí)，所用鋼絲繩不應(yīng)碰到轉(zhuǎn)子、軸承、風(fēng)扇、滑環(huán)的線圈；（3）檢查與處理1）定、轉(zhuǎn)子的鐵心、線圈、外殼及底座的內(nèi)外應(yīng)清潔，無(wú)潔土、油垢、雜物，可用干燥、不含油、0．2～0．3MPa壓縮空氣吹掃各處；2）檢查線圈表面，線圈絕緣漆大量脫落時(shí)應(yīng)重新噴絕緣漆，少量脫落時(shí)可在局部涂絕緣漆。3）檢查端部綁扎線墊塊，如有松動(dòng)應(yīng)處理，端部線圈與固定環(huán)應(yīng)牢4）檢查定子鐵心有無(wú)短路、過(guò)熱及松動(dòng)現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)短路現(xiàn)象應(yīng)用絕緣片隔開(kāi)，并涂以絕緣漆；5）鐵心通風(fēng)孔及風(fēng)道應(yīng)清潔、無(wú)塵垢及雜物阻塞；6）起動(dòng)繞組銅條和端環(huán)的焊接應(yīng)良好，無(wú)脫焊松動(dòng)，無(wú)裂紋。轉(zhuǎn)子上的平衡鐵塊應(yīng)緊固，如為螺絲固定，應(yīng)鎖住。項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修2.檢修與測(cè)試（1）定子修理1）定子局部發(fā)熱，常因硅鋼片上有毛刺或卷邊，用細(xì)銼銼去毛刺，修平卷邊，把鋼片表面刷凈，干燥后涂絕緣漆；2）檢查線圈、槽口部分有無(wú)松動(dòng)或變色，端部線圈如有松動(dòng)，均應(yīng)重新加固和包扎；3）槽底墊條和層間墊條應(yīng)牢固無(wú)松動(dòng)，更換老化和松動(dòng)的墊條；4）定子更換線圈。（2）轉(zhuǎn)子修理1）燙開(kāi)并拆除轉(zhuǎn)子引線，燙開(kāi)磁極線圈聯(lián)接頭；2）磁極鐵心和線圈編號(hào)；3）拆磁極線圈、清掃、處理破損的絕緣、噴刷絕緣漆、干燥；4）磁極鐵心和線圈進(jìn)行對(duì)號(hào)裝配；5）按號(hào)組裝磁時(shí)，進(jìn)行絕緣測(cè)定，不合格者重新處理；6）焊接并固定轉(zhuǎn)子引線。（3）滑環(huán)、刷握和電刷的修理1）滑環(huán)表面不平整度在0．2mm以內(nèi)進(jìn)行磨光，在0．5mm時(shí)需車光；2）有深度鑄孔或裂紋的滑環(huán)必須更換，否則在運(yùn)行時(shí)會(huì)破裂和嚴(yán)重的損壞；3）滑環(huán)間的絕緣管和絕緣墊圈如被電弧燒焦，或失去絕緣性能，其絕緣電阻小于1MΩ時(shí)應(yīng)更換；項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修4）對(duì)刷握、刷架的要求刷握與滑環(huán)的距離應(yīng)為2．5±0．5mm，刷握上的彈簧，彈性下降應(yīng)另配彈簧，電刷應(yīng)在滑環(huán)表面內(nèi)工作，不得靠近滑環(huán)的邊緣；5）同一電動(dòng)機(jī)滑環(huán)上不應(yīng)有不同牌號(hào)的電刷，電刷的壓力調(diào)到不冒火花的最低壓力，電刷與銅編帶的聯(lián)接，銅編帶與刷架的聯(lián)接應(yīng)保證接觸良好，并應(yīng)牢固。（4）軸承的拆卸、清洗和更換1）滾動(dòng)軸承的拆卸，用專用工具拉下軸承，當(dāng)內(nèi)套與軸頸配合較緊時(shí)，在拆卸的同時(shí)，用90℃左右左右的熱機(jī)油澆于軸承內(nèi)套；2）軸承清洗：一般用清洗劑或洗油清洗干凈后，晾干；3）軸承工作表面磨損，間隙量超過(guò)最大允許值、軸承滾道或滾珠金屬脫落、軸承零件變色、軸承保持架損壞時(shí)軸承必須更換；4）滾動(dòng)軸承的裝配：當(dāng)更換電機(jī)軸承時(shí)，一般以原軸承型號(hào)為準(zhǔn)；往軸上裝配軸承時(shí)，應(yīng)先洗干凈再放在油槽內(nèi)加熱。加熱時(shí)，溫度上升不要過(guò)快。在半小時(shí)上升約60～70℃后，保持半小時(shí)再繼續(xù)加熱，不能超過(guò)90℃；應(yīng)將有鋼印的一面朝外，應(yīng)用特制的鋼管或銅棒頂信內(nèi)套輕輕打5）潤(rùn)滑脂：必須保持潤(rùn)滑脂清潔，保存于帶密封蓋的專用油桶內(nèi)。項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修（5）組裝1）電動(dòng)機(jī)裝配一般都按拆卸的相反順序進(jìn)行；2）裝配時(shí)必須注意：定子內(nèi)不得遺留任何工具和雜物，裝入轉(zhuǎn)子時(shí)要注意不要碰傷定轉(zhuǎn)子的線圈和鐵心。（6）電動(dòng)機(jī)干燥1）當(dāng)判定電動(dòng)機(jī)絕緣受潮或更換線圈者均應(yīng)進(jìn)行干燥；2）電動(dòng)機(jī)干燥時(shí)，溫度應(yīng)緩慢上升，嚴(yán)重受潮時(shí)，一般每小時(shí)允許升溫5～8℃；當(dāng)絕緣電阻升高后，如持續(xù)6～8小時(shí)不變，即可結(jié)束干燥。3.質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）電機(jī)定子1）基礎(chǔ)螺絲定位銷無(wú)裂紋無(wú)彎曲，安裝緊固。2）線圈絕緣漆完好無(wú)裂紋干凈無(wú)油污無(wú)油垢，綁扎線墊片無(wú)斷裂、槽楔應(yīng)壓緊線圈無(wú)松動(dòng)；3）所有焊接處要求焊透、焊牢、外觀無(wú)尖端或毛刺；4）定子線圈各項(xiàng)試驗(yàn)，應(yīng)符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；（2）電機(jī)轉(zhuǎn)子1）轉(zhuǎn)子清潔無(wú)油污，緊固無(wú)松動(dòng)，通風(fēng)孔無(wú)堵塞；2）各連接螺絲緊固無(wú)松動(dòng)；3）起動(dòng)銅環(huán)無(wú)開(kāi)焊裂紋，起動(dòng)繞組連接緊固；4）轉(zhuǎn)子絕緣電阻用500V兆歐表測(cè)定，應(yīng)在0．5MΩ以上。項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修1.試運(yùn)時(shí)間（1）電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行一般為2小時(shí)。（2）電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行，按最大可能負(fù)荷進(jìn)行8小時(shí)試運(yùn)行。2.試運(yùn)行中的檢查基本上與標(biāo)準(zhǔn)（1）電動(dòng)機(jī)試運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行檢查，符合以下要求時(shí)方可啟起：1）起動(dòng)前的一切準(zhǔn)備工作必須具備安全技術(shù)條件，按大修試車方案逐項(xiàng)檢查實(shí)施；2）旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合要求；3）線圈的絕緣電阻值，不比前次測(cè)定值有明顯下降；4）電機(jī)的引出線與電纜的連接應(yīng)牢固正確；5）電機(jī)的外殼的接地線應(yīng)牢固可靠；6）電機(jī)所有機(jī)械部分的固定情況良好，所有螺絲緊固；7）盤(pán)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活機(jī)內(nèi)無(wú)碰擊現(xiàn)象；8）電刷與滑環(huán)的接觸應(yīng)良好，滑動(dòng)表面光滑，電刷壓力符合要求項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修（2）電機(jī)在試運(yùn)行中應(yīng)檢查的項(xiàng)目1）運(yùn)行中應(yīng)無(wú)雜音；2）電動(dòng)機(jī)振動(dòng)不超過(guò)規(guī)定；3）注意觀察第一次起動(dòng)投入勵(lì)磁瞬間的工作狀況，應(yīng)無(wú)異常；4）電動(dòng)機(jī)各部分允許最高溫度及最大溫升；5）滑環(huán)及電刷的工作情況應(yīng)正常；6）電機(jī)連續(xù)起動(dòng)，一般不超過(guò)下列規(guī)定：冷態(tài)時(shí)電機(jī)允許連續(xù)起動(dòng)2～3次，在熱態(tài)時(shí)電機(jī)只允許起動(dòng)一次。項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修1.定期檢查周期每天二次。2.定期檢查項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)（1）永磁同步電機(jī)運(yùn)行的一般要求1）每臺(tái)電機(jī)應(yīng)按規(guī)定的順序編號(hào)；2）電動(dòng)機(jī)及附屬設(shè)備上應(yīng)有額定銘牌；3）測(cè)量定子電流的交流電流表，測(cè)量轉(zhuǎn)子電壓、電流的電壓電流表，必須在電動(dòng)機(jī)額定值處劃一紅線，作為經(jīng)常監(jiān)視電壓、電流的依據(jù)；4）永磁同步電機(jī)勵(lì)磁裝置的電源必須與主電機(jī)電流在同系統(tǒng)上；5）滑環(huán)的表面應(yīng)平滑，電刷接觸面應(yīng)與滑環(huán)有弧度相吻合，在滑環(huán)上應(yīng)用同一牌號(hào)電刷；6）電刷應(yīng)在滑環(huán)表面內(nèi)工作，加在電刷上的壓力應(yīng)符合要求；7）凡有可能與導(dǎo)電部分接觸的金屬部分應(yīng)按規(guī)程裝接地線。項(xiàng)目5.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障檢修（2）永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的監(jiān)視及維護(hù)1）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，各種技術(shù)參數(shù)不行超過(guò)規(guī)定值；2）運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)各部分的最高溫度和允許溫升，不得超過(guò)規(guī)定值；3）電動(dòng)機(jī)在額定電壓+10％～-5％范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)其額定出力不變；4）電動(dòng)機(jī)在額定容量運(yùn)行時(shí)，各項(xiàng)電流的不平衡程度不得超過(guò)額定電流的10％；5）永磁同步電動(dòng)機(jī)在不超過(guò)定子額定電流的前提下，應(yīng)超前運(yùn)行，以改善功率因素；6）永磁同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)經(jīng)常保持清潔，不允許有水滴、油污或灰塵落入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，必須進(jìn)行定期清掃；7）經(jīng)常檢查軸承以熱、漏油等情況，潤(rùn)滑脂的容量不宜超過(guò)規(guī)定；8）應(yīng)經(jīng)常檢查電刷與滑環(huán)的接觸情況和電刷的磨損情況，電刷磨損程度已達(dá)到原電刷的2/3長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)更換電刷。項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練1.目的（1）用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量永磁同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下的運(yùn)行特性。（2）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算永磁同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)。2.設(shè)備（1）MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。（2）電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量（NMEL-13、MEL-14）。（3）功率、功率因數(shù)表（或在主控制屏，或采用單獨(dú)的組件NMEL-20）。（4）永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源（含在主控制屏左下方，NMEL-19）。（5）三相可調(diào)電阻器900Ω（NMEL-03）。（6）三相可調(diào)電阻器90Ω（NMEL-04）。（7）旋轉(zhuǎn)指示燈及開(kāi)關(guān)板（NMEL-05B）。（8）三相可調(diào)電抗（NMEL-08A，含在主控制屏右下方）（9）三相永磁同步電機(jī)M08。（10）直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)M03。項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練3.內(nèi)容（1）測(cè)定電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直流電阻。被試電機(jī)采用三相凸極式永磁同步電機(jī)M08。記錄室溫，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表5-1中。表5-1室溫_________℃

繞組Ⅰ繞組Ⅱ繞組ⅢI（mA）

U（V）

R（Ω）

項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練圖5-4三相永磁同步發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖（MEL-I、MEL-IIA）項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練按圖5-4接線，直流電動(dòng)機(jī)M按他勵(lì)方式聯(lián)接，拖動(dòng)三相永磁同步發(fā)電機(jī)G旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的定子繞組為Y形接法（UN=220V）。Rf用NMEL-09中的3000Ω磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻。Rst采用NMEL-03中90Ω與90Ω電阻相串聯(lián)，共180Ω電阻。RL采用NMEL-03中三相可調(diào)電阻。XL采用NMEL-08中三相可變電抗。S1、S2采用NMEL-05中的三刀雙擲開(kāi)關(guān)。永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源為0～2．5A可調(diào)的恒流源，安裝在主控制屏的右下部。須注意，切不可將恒流源輸出短路。V1、mA、A1為直流電壓、毫安、安培表，安裝在主控制屏的右下部。交流電壓表、交流電流表、功率表安裝在主控制屏上，不同型號(hào)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其儀表數(shù)量不同，接法可參見(jiàn)異步電機(jī)的接線。實(shí)驗(yàn)步驟：1）未上電源前，永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針到底，直流電機(jī)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至最小，電樞調(diào)節(jié)電阻Rst調(diào)至最大開(kāi)關(guān)S1、S2板向“2”位置（斷開(kāi)位置）。2）按下綠色“閉合”按鈕開(kāi)關(guān)，合上直流電機(jī)勵(lì)磁電源和電樞電源船形開(kāi)關(guān)，起動(dòng)直流電機(jī)M03。項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練調(diào)節(jié)Rst至最小，并調(diào)節(jié)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（電樞電壓）和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf，使M03電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到永磁同步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速1500r/min并保持恒定。3）合上永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)M08電機(jī)勵(lì)磁電流If（注意必須單方向調(diào)節(jié)），使If單方向遞增至發(fā)電機(jī)輸出電壓U0≈1．3UN為止。在這范圍內(nèi)，讀取永磁同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If和相應(yīng)的空載電壓Uo，測(cè)取7-8組數(shù)據(jù)填入表5-2中。表5-2n=nN=1500r/minI=0序號(hào)12345678UO（V）

If（A）

項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練4）減小M08電機(jī)勵(lì)磁電流，使If單方向減至零值為止。讀取勵(lì)磁電流If和相應(yīng)的空載電壓U0。填入表5-3中。表5-3n=nN=1500r/minI=0序號(hào)12345678UO（V）

If（A）

項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：轉(zhuǎn)速保持n=nN=1500r/min恒定；在額定電壓附近讀數(shù)相應(yīng)多些。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：在用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定永磁同步發(fā)電機(jī)的空載特性時(shí)，由于轉(zhuǎn)子磁路中剩磁情況的不同，當(dāng)單方向改變勵(lì)磁電流If從零到某一最大值，再反過(guò)來(lái)由此最大值減小到零時(shí)將得到上升和下降的二條不同曲線，如圖5-5。二條曲線的出現(xiàn)，反映鐵磁材料中的磁滯現(xiàn)象。測(cè)定參數(shù)時(shí)使用下降曲線，其最高點(diǎn)取U0≈1．3UN，如剩磁電壓較高，可延伸曲線的直線部分使與橫軸相交，則交點(diǎn)的橫坐標(biāo)絕對(duì)值△If0應(yīng)作為校正量，在所有試驗(yàn)測(cè)得的勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)上加上此值，即得通過(guò)原點(diǎn)之校正曲線，如圖5-6所示。圖5-5上升和下降兩條空載特性項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練圖5-6校正過(guò)的下降空載特性項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練（2）

三相短路試驗(yàn)1）永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電流源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針到底，按空載試驗(yàn)方法調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1500r/min，且保持恒定。2）用短接線把發(fā)電機(jī)輸出三端點(diǎn)短接，合上永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)M08電機(jī)的勵(lì)磁電流If，使其定子電流IK=1．2IN，讀取M08電機(jī)的勵(lì)磁電流If和相應(yīng)的定子電流值IK。3）減小發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流If使定子電流減小，直至勵(lì)磁電流為零，讀取勵(lì)磁電流If和相應(yīng)的定子電流IK2，共取數(shù)據(jù)7-8組并記錄于表5-4中。表5-4U=0Vn=nN=1500r/min序號(hào)12345678IK（A）

If（A）

項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練（3）

純電感負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)步驟：1）未上電源前，把永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，調(diào)節(jié)可變電抗器使其阻抗達(dá)到最大，同時(shí)拆除永磁同步電機(jī)定子端的短接線。2）按空載試驗(yàn)方法起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)M03，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)1500r/min，并保持恒定。開(kāi)關(guān)S2扳向“1”端，使電機(jī)帶純電感負(fù)載運(yùn)行。3）調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針增大和可變電抗器，同時(shí)調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf，保持轉(zhuǎn)速1500r/min，使永磁同步發(fā)電機(jī)端電壓接近1．1倍額定電壓且電流為額定電流，讀取端電壓值和勵(lì)磁電流值。4）每次調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使電機(jī)端電壓減小且調(diào)節(jié)可變電抗器使定子電流值保持恒定為額定電流。讀取端電壓和相應(yīng)的勵(lì)磁電流。測(cè)取7-8組數(shù)據(jù)并記錄于表5-5中。表5-5n=nN=1500r/minI=IN=A序號(hào)12345678uo（v）

If（A）

項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練（4）

測(cè)永磁同步發(fā)電機(jī)在純電阻負(fù)載時(shí)的外特性。1）把三相可變電阻器RL調(diào)至最大，按空載試驗(yàn)的方法起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速達(dá)永磁同步發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1500r/min，且轉(zhuǎn)速保持恒定。2）開(kāi)關(guān)S2合向“2”端（斷開(kāi)感性負(fù)載），開(kāi)關(guān)S1合向“1”端，發(fā)電機(jī)帶三相純電阻負(fù)載運(yùn)行。3）合上永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If和負(fù)載電阻RL使永磁同步發(fā)電機(jī)的端電壓達(dá)額定值220伏，且負(fù)載電流亦達(dá)額定值。4）保持這時(shí)的永磁同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If恒定不變，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL，測(cè)永磁同步發(fā)電機(jī)端電壓和相應(yīng)的平衡負(fù)載電流，直至負(fù)載電流減小到零，測(cè)出整條外特性。記錄5-6組數(shù)據(jù)于表5-6中。表5-6n=nN=1500r/minIf=Acosφ=1序號(hào)12345678U（V）

I（A）

項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練（5）

測(cè)永磁同步發(fā)電機(jī)在純電阻負(fù)載時(shí)的調(diào)整特性。1）發(fā)電機(jī)接入三相負(fù)載電阻RL（S1合向“1”），斷開(kāi)感性負(fù)載XL（S2合向“2”），并調(diào)節(jié)RL至最大，按前述方法起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min，且保持恒定。2）合上永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電流If，使發(fā)電機(jī)端電壓達(dá)額定值UN=220伏，且保持恒定。3）調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL以改變負(fù)載電流，同時(shí)保持電機(jī)端電壓不變。讀取相應(yīng)的勵(lì)磁電流If和負(fù)載電流I，測(cè)出整條調(diào)整特性。測(cè)出6～7組數(shù)據(jù)記錄于5-7中。表5-7U=UN=220Vn=nN=1500r/min序號(hào)12345678I（A）

If（A）

項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練1.目的（1）掌握三相永磁同步發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的條件與操作方法。（2）掌握三相永磁同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)有功功率與無(wú)功功率的調(diào)節(jié)。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器（1）MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。（2）電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量（NMEL-13、MEL-14）。（3）三相可變電阻器90Ω（MEL-04）。（4）旋轉(zhuǎn)指示燈及開(kāi)關(guān)板（NMEL-05A）。（5）永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源（位于主控制屏右下部NMEL-19）。（6）功率、功率因數(shù)表（或在主控制屏上，或?yàn)閱为?dú)的組件NMEL-20）。3.實(shí)驗(yàn)方法及步驟（1）用準(zhǔn)永磁同步法將三相永磁同步發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)接線如圖5-7。項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練圖5-7實(shí)驗(yàn)接線項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練三相永磁同步發(fā)電機(jī)選用M08。原動(dòng)機(jī)選用直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)M03（作他勵(lì)接法）。mA、A1、V1選用直流電源自帶毫安表、電流表、電壓表（在主控制屏下部）。Rst選用NMEL-04中的兩只90Ω電阻相串聯(lián)（最大值為180Ω）。Rf選用NMEL-03中兩只900Ω電阻相串聯(lián)（最大值為1800Ω）。R選用NMEL-04中的90Ω電阻。開(kāi)關(guān)S1、S2選用NMEL-05。交流電壓表、電流表、功率表的選擇同實(shí)驗(yàn)3．1（異步電動(dòng)機(jī)的工作特性）。永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源固定在控制屏的右下部。工作原理：三相永磁同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)首聯(lián)運(yùn)行必須滿足以下三個(gè)條件。1）發(fā)電機(jī)的頻率和電網(wǎng)頻率要相同，即fⅡ=fⅠ；2）發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)電壓大小、相位要相同，即EOⅡ=UⅠ；3）發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的相序要相同；為了檢查這些條件是否滿足，可用電壓表檢查電壓，用燈光旋轉(zhuǎn)法或整步表法檢查相序和頻率。實(shí)驗(yàn)步驟：1）三相調(diào)壓器旋鈕逆時(shí)針到底，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，S1合向“1”端，確定“可調(diào)直流穩(wěn)壓電源”和“直流電機(jī)勵(lì)磁電源”船形開(kāi)關(guān)均在斷開(kāi)位置，合上綠色“閉合”按鈕開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使交流輸出電壓達(dá)到永磁同步發(fā)電機(jī)額定電壓UN=220伏。項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練2）直流電動(dòng)機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻Rst調(diào)至最大，勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至最小，先合上直流電機(jī)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)，再合上可調(diào)直流穩(wěn)壓電源船形開(kāi)關(guān)，起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)M03，并調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min。3）開(kāi)關(guān)S1合向“2”端，接通永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電流If，使永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出額定電壓220伏。4）觀察三組相燈，若依次明滅形成旋轉(zhuǎn)燈光，則表示發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)相序相同，若三組燈同時(shí)發(fā)亮，同時(shí)熄滅則表示發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)相序不同。當(dāng)發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)相序不同則應(yīng)先停機(jī)，調(diào)換發(fā)電機(jī)或三相電源任意兩根端線以改變相序后，按前述方法重新起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。5）當(dāng)發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)相序相同時(shí)，調(diào)節(jié)永磁同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If使永磁同步發(fā)電機(jī)電壓和電網(wǎng)電壓相同。再細(xì)調(diào)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使各相燈光緩慢地輪流旋轉(zhuǎn)發(fā)亮。6）待A相燈熄滅時(shí)合上并網(wǎng)開(kāi)關(guān)S2，把永磁同步發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。7）停機(jī)時(shí)應(yīng)先斷開(kāi)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)S2，將Rst調(diào)至最大，三相調(diào)壓器逆時(shí)針旋到零位，并先斷開(kāi)電樞電源后斷開(kāi)直流電機(jī)勵(lì)磁電源。（2）

用自永磁同步法將三相永磁同步發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行1）在并網(wǎng)開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)且相序相同的條件下，把開(kāi)關(guān)S1合向“2”端接至永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電源。項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練2）按前述方法起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，并使直流電動(dòng)機(jī)升速到接近永磁同步轉(zhuǎn)速（1475～1525轉(zhuǎn)/分之間）。3）起動(dòng)永磁同步電機(jī)勵(lì)磁電流源，并調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流If使發(fā)電機(jī)電壓約等于電網(wǎng)電壓220伏。4）將開(kāi)關(guān)S1閉合到“1”端，接入電阻R（R為90Ω電阻，約為三相同發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電阻的10倍）。5）合上并網(wǎng)開(kāi)關(guān)S2，再把開(kāi)關(guān)S1閉合到“2”端，這時(shí)電機(jī)利用“自整步作用”使它迅速被牽入永磁同步。（3）

三相永磁同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)有功功率的調(diào)節(jié)。1）按上述（1）、（2）任意一種方法把永磁同步發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。2）并網(wǎng)以后，調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電阻Rf和永磁同步電機(jī)的勵(lì)磁電流If，使永磁同步發(fā)電機(jī)定子電流接近于零，這時(shí)相應(yīng)的永磁同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If=Ifo。3）保持這一勵(lì)磁電流If不變，調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻Rf，使其阻值增加，這時(shí)永磁同步發(fā)電機(jī)輸出功率P2增加。4）在永磁同步電機(jī)定子電流接近于零到額定電流的范圍內(nèi)讀取三相電流、三相功率、功率因數(shù)，共取數(shù)據(jù)6～7組記錄于表5-8中。項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練表5-8（a）U=220V（Y）If=Ifo=_______A序號(hào)測(cè)量值計(jì)算值輸出電流I（A）輸出功率P（W）IP2cosφIAIBICPⅠPⅡ1

2

3

4

5

6

項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練表中：表5-8（b）序號(hào)三相電流I（A）勵(lì)磁電流I（A）IAIBICI1

2

3

4

5

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7

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項(xiàng)目5.4技能訓(xùn)練表中：（4）測(cè)取當(dāng)輸出功率等于0．5倍額定功率時(shí)三相永磁同步發(fā)電機(jī)的V形曲線。1）按上述（1）、（2）任意一種方法把永磁同步發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。2）保持永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出功率P2等于0．5倍額定功率。3）先調(diào)節(jié)永