同步电动机经常出现故障及原因解析总结报告.docx

同步电动机常常出现故障及原因分析总结报告. . . .同步电动机常常出现的故障及原因分析常常发现的故障现象有 : ①定子铁芯松动，运行中噪声大②定子绕阻端部绑线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊，导线在槽口处端点断裂引起短路③转子励磁绕组接头处产生裂纹、 开焊绝缘局部烧焦 ④转子线圈绝缘损害， 起动绕组笼条断裂⑤转子磁极的燕尾楔松动、退出⑥电刷滑环松动，风叶断裂等故障以上故障现象有的出现在同步电动机仅运行 2—3 年内，甚至半年内一般认为是电动体系造质量问题 但好多电体系造厂， 虽对制造工艺中的要点部位加强措施，但没有明显收效，故障现象依旧凡是发生经过对同步电动机及励磁装置运行数据进行数理统计分析，对电动机起动，投励运行中的各种典型状态波形摄片， 研究分析表示，同步电动机出现上述故障，不是制造问题，而是传统励磁技术存在弊端2 传统励磁技术存在的弊端2.1 励磁装置起动回路及环节设计不合理同步电动机励磁装置主回路中的主桥分为 : 全控桥式和半控桥式，下面分别以这两种方式分析①半控桥式励磁装置 : 由三只大功率晶闸管和一只大功率二极管组成， 如图 1所示电动机在起动过程中，存在滑差，在转子线圈内将感觉 - 交变电势，其正半波经过 ZQ形成回路，产生 +if ，其负半波则经过 KQ，RF形成回路，产生 -if ，如图 2 所示，由于回路不对称，则形成的 -if 与+if 也不对称，致使定子电流强烈脉动，波形如图 3 所示。

使电动机因此而强烈振动，直到起动结束才消失②全控桥工励磁装置 : 由 6 只大功率晶闸管组成，如图 4 所示 / 学习参照. . . .在起动过程中，随着滑差减小，当转速达到 50%以上时，励磁感觉电流负半波通路时通时断，同样形成 +if 与 -if 电流不对称进而形成脉振转矩，造成电动机强烈振动③投励时“转子地址角”不合理无论是全控桥还是半控桥，电动机起动过程投励时，都产生愁闷的冲击，这种冲击，同样会造成电机损害，这是“转子地址角”不合理所致以上所出现的脉振、投励时的冲击，其实不用然一次性使电机损坏，但每次起动都会使电机产生疲倦， 造成电机内部损害， 积而久之，必然造成电机内部故障2.2 将 GL型反时限继电器兼做失步保护传流动磁装置将 GL型继电器兼做失步保护，当电机失步时，它不能够动作 ( 如带风机类负载 ) 或不及时动作 ( 如带往来式压缩机类负载 ) ，使电动机或励磁装置损坏①失励失步 : 是指同步电动机励磁绕组失去直流励磁或严重欠励磁，使同步电动机失去静态牢固，滑出同步，此时丢转不明显，负载基本不变，定子电流过流不大，电机无异常声音， GL型继电器常常拒动或动作时限加长，且失励失步值班人员 - 不易发现，待电动机冒烟时，已失步较长时间，已造成了电机或励磁装置损害。

但不用然就地损坏电机， 而是造成电机内部暗伤， 常常出现电机冒烟后，停机检查又查不出弊端，电机还可以够再投入运行学习参照. . . .失励失步常常造成 : 起动绕组 ( 阻尼条 ) 过热，变形、开焊、甚至波及定子绕组端部在转子回路还会产生高电压， 造成励磁装置主回路元件损坏， 引起灭磁电阻发热，严重时甚至造成整台励磁装置损坏②带励失步 : 周围大负荷起动，相邻母线短路等原因引起母线电压大幅度波动 ; 或负载突增 ( 如压缩机弊压、轧钢机咬冷钢 ); 以上原因引起电动机短时间欠励磁或失励磁 ( 如插接件接触不良 ) ，引起失励失步， 又过渡到带励失步， 或在起动过程中过早投励等原因引起电动机带励失步，励磁系统虽仍有直流励磁，但励磁电流及定子电流强烈脉振，脉振频率随电机滑差而变化， 使电动机受到强烈脉振， 有时产生电气共振和机械共振定子电流脉振包络线的巅峰值一般为电机额定电流 Ie 幅值的 2~3 倍，但其低谷值小于 Ie ，甚至可能凑近为零， 使 GL型继电器“启动”又马上“返回”，这样屡次，最后 GL虽能动作，但长达几十秒，起不到保护作用带励失步造成 : 定子绕组绑线崩断，导线变酥，线圈表面绝缘层被振伤，继而过热，烧焦、烧环，甚至引起短路。

转子励磁绕组接头处产生裂纹， 出现过热、开焊、绝缘层烤焦 : 鼠笼条 ( 直动绕组 ) 断裂，与端环连接部位开焊变形，转子磁极的燕尾楔松动，退出 ; 电刷滑环松动，定子铁芯松动噪声大，严重时出现断轴事故③断电失步 : 是由于供电系统的自动重合闸 ZCH装置，备用电源自动投入 BZT 装置动作或人工切换电源，使电动机暂时失去电源而致使的它对电动机的危害是非同期冲击 ( 包括非同期电流和转矩冲击 ) 这种冲击的大小与系统容量、 线路阻抗、电源中断时间、 负载性质， 特别是与电源瞬停后又重新恢复瞬时的投入分别角 θT亲近相关 非同期冲击电流的最大值出现在 θT=180+2nq时，一般高达电机出口三相短路冲击电流的 1.4~1.8 倍非同期冲击转矩的最大值对于凸极学习参照. . . .式同步电动机， 将出现在 θT=(1300~1350)+2nπ 时，对隐极式高速高步电动机，则出现在 θT=(1200~1250)+2nπ 时，一般可高达电机出口三相短路时量大瞬时短路冲击转矩的 3 倍左右，即为电机额定转矩的 20-30 倍左右它将引起电机定子，转子绕组崩裂、绝缘、挤坏 ; 大轴、轴销和连轴器扭坏，进而引起电机内部短路，起火等事故。

但当 θT=2nπ+△θ 时，非同期冲击小于电机出口三相短路冲击，不会引起电机损坏对于 380V低压同步电动机，所在电网一般容量不大，加上变压器及线路阴抗相对较大断电失步对电机冲击有限，一般不加断电失步保护④励磁装置的控制部分存在设计不合理环节控制部分常常出现晶闸管误导通、脉冲扔掉、三相电流丢波缺相、不平衡、励磁不牢固，引起电机失励同时插接件接触不良3 同步电动机采用的励磁新技术对同步电动机传流励磁装置进行技术改进，采用电脑、数字技术研制成综合控制器，代替原控制插件，面板采用薄膜按键性能牢固、信号显示直观，便于值班人员监控综合控制器采用了以下新技术3.1 主电路的改进改进后的励磁主电路采用无续流二极管新式半控桥式整流电路， 如图 5 所示合理选配灭磁电阻 RF，分极牢固 KQ的开通电压，当电动机在异步驱动状态时，使 KQ在较低电压下便开通，电动机拥有优异的异步驱动状态，有效除掉了传统励磁装置在电动机异步暂态过程中所存在脉振，满足带载起动及再整步的要求;学习参照. . . .而当电动机在同步运行状态时， KQ在经过电压情况下才开通既保护元器件，又在正常同步运行时， KQ不误导通3.2 电机在起动及再整步过程中依照“准角强励磁整步”的原则设计。

准角强励磁系指电机转速进入临界滑差，依照电动机投励瞬时在转子回路中产生的磁场与定子绕组产生的磁场互相吸引力最大 ( 即定子磁场的 N、S 极分别与转子绕组产生的 S、N 极相吸 ) 在准角时投入强励，使吸引力进一步加大，这样电机进入同步便轻松、快速、圆滑、无冲击投励时的滑差大小， 可经过数字式功能开关设定， 改造后的电动机起动及投励过程的波形见图 6 所示对于某些转速较低、凸极转矩较强的电机空载或特轻载起动时，常常在还没有投励的情况下便进入同步，装置内拥有凸极投励回路，在电机进入同步后 1~2 秒内自动投磁电机进入同步后， 电脑系统自动控制励磁电压由强磁恢复到正常励磁3.3 采用数字触发器，提高触发脉冲的精度采用数字触发器 8253，提高了触发脉冲信号的精确度 当同步信号回路出现上升过零时， 采用延时结束马上由硬件输出脉冲的方式， 当满足投励条件后， 电脑发出触发脉冲指令， 经专用集成块功放由脉冲变压器输出——宽脉冲， 触发可控硅在同步信号及主回路处于正常的情况下， 电脑系统能保证主电路三相电压波形平衡，拥有自动平衡系统学习参照. . . .为使电动机中励磁电压不致过高、过低或失控，在控制电路中设有 1K、 2K、3K 功能开关，其中 :1K 用来设定励磁电压的上限 ;2K 用来设定电机正常运行时的励磁电压 ;3K 用来设定励磁电压的下限。

投励时，第一按 1K 强励设定值运行 1秒，尔后自动移至正常励磁所设定的地址上采用数字化薄膜面板开关，按动上升键或降落键，可在 1K 及 3K 所设定的范围内调整励磁电压大小 采用电脑控制及数字开关， 使装置性能牢固， 完好除掉了电位器调治所带来的温漂、跳跃、卡死及易受搅乱的弊端3.4 电脑系统智能分析失步信号，正确可靠地动作当同步电动机失步时，在其转子回路产生不衰减的交变电流重量，经过测取转子励磁回路分流器上的交变电流毫伏信号， 经放大变换后输入电脑系统， 对其波形进行智能分析，正确、快速地判断电动机可否同步，对于各种失步，无论其滑差大小、装置均能正确动作 依照其详尽情况动作于灭磁一再整步，或启动后备保护环节动作跳闸如电机未失步，则无论其如何振荡，装置均不动作图7 是同步电动机转子回路的几种典型波形，图中 (a) 、(b) 、(c) 为电动机已失步，励磁回路出现了不衰减不交变电流信号，失步保护快速正确动作， (d) 是同步振荡，电动机未失步，失步保护应不误动作对旧电机或已受暗伤的电动机，有时会出现转子回路开路，此时励磁回路电流突然降落为零失步保护也快速动作3.5 失步自动再整步电动机失步后，马上停发触发脉冲， 励磁控制继电器 LCJ 吸合 ( 如图 8 所示 ) ，断开励磁接触器控制回路及励磁主回路， 待整流主桥路晶闸管关断后， LCJ 释放，电机进入异步驱动状态， 装置自动使 KQJ继电器入于释放状态， 经过 KQJ的常闭接点，使晶闸管 KQ在很低电压下便开通，以改进电动机异步驱动特点。

学习参照. . . .合理选择灭磁电阻 RF，使电动机异步驱动特点获取改进， 电机转速上升， 电机转速上升， 待进入临界差后， 装置自动励磁系统， 按准角强励磁对电动机推行整步，使其恢复到同步状态当时电动机短时失去电源，在恢复电源的瞬时可能造成非同期冲击，由防冲击检测环节送给综合控制器一对 FC。