同步电动机无刷励磁故障的分析处理

某厂主要炼油装置采用加拿大进口的无刷励磁高压同步电动机。图 1 是炼油厂 4kV ， 60Hz ， 765HP 氢压机缩机用电动机的励磁电路图。
1 、工作原理如下：图中虚线框内为旋转部分。在同步电动机主轴上安装一台三相交流励磁发电机，该励磁发电机的定子绕组和转子绕组与一般交流发电机相比是反装的，即定子励磁，转子发电。定子励磁绕组JLQ ，由 120V ， 60Hz 电源经调压器 TY 调压，再由硅整流器 1ZL 整流后供给直流励磁电源，与主轴一起旋转的转子绕组 JF 发出三相交流电，该三相交流电经硅整流管 1D ～ 6D 整流后供给同步电动机转子绕组 LQ 励磁电流。调节交流发电机定子励磁绕组 JLQ 的励磁电流，就可使励磁发电机的转子所发出的三相交流电压得到调整，从而改变同步电动机转子励磁绕组 LQ 的励磁电流。同步电动机起动或停车时的灭磁环节和同步电动机 的投励环节都安装在转子上，均在旋转状态下工作。这种由励磁发电机从转子发电，整流器在旋转状态下进行整流供给同步电动机 转子励磁的方式，就不再需要有静止部分和转动部分之间的相互接触导电，完全省去了电刷和滑环的接触。
2 、故障现象：在一次正常停机后，再启动时发现该机空载电流由原来的 20A 增大到 50A （额定电流是 78A ），稍加负载后，电流即缓慢上升，几秒钟后，因过电流而保护停机，检查负荷无问题，高压柜控制正常，增大 JLQ 励磁绕组励磁电流时，电机定子电流减小。
3 、故障分析处理：因电机能正常启动，说明电机控制回路基本正常，问题可能出在励磁回路，根据同步电动机的特性。如果在欠励区，励磁电流增加，电机定子电流减小，由上述现象，得到电机工作在欠励状态，但测量 JLQ 励磁线圈电流，却为正常值 5A ，所以问题可能在旋转整流器上。
处理过程简述如下：
3.1 、该机功率因数表已坏，为了确定是否励磁有故障，启动后从 60Hz 电源（变频发电机）出线得知有功增加 0.1MW ，无功增加 0.3MVAR ，同步机 JLQ 绕组励磁电流增大至额定值时，励磁发电机工作基本正常。
3.2 、打开电机盖，检查电机各绕组无变色、霉断等现象，检查无刷励磁部分，发现其稳压管 1WY 损坏，另一个引线松动，更换后再启动，故障仍未消除。
3.3 、停车马上检查各部分发热情况，发现可控硅 2KGZ 发热稍大，拆开励磁发电机出线和主励磁引线，测量各元件，发现 2KGZ 损坏，引起励磁发电机一相短路，产生欠励导致电磁转矩太小不能牵入同步。
3.4 、该可控硅型号为 GRWQ59 ，因无备件，且本地市场无该件购买，决定采用外形尺寸差不多的 500A/2KV 国产单向可控硅代用，更换后，运行正常。
4 、小结
无刷励磁装置，因工作时不能检查其电压、波形等参数，检查故障较为麻烦，只能从外部参数确定大概范围，再用静态测量的方法，检查其故障点。从该机故障的情况看，是因为稳压管损坏，启动时可控硅不导通，主转子开路过电压无法消除，引起可控硅 2KG2 击穿短路，由于可控硅击穿后，由原理图看出将会引起励磁发电机 JF 一相短路造成主励磁电流不足，引起本故障。为防止电机工件因环境不太好造成锈蚀而引起其它故障，所以本次检修后，在整流器表面刷上一层绝缘漆，以保护这些元件免受环境不良而损坏。
《电工技术》2000年 第9期

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