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1、1 、 概述KGLF-2C 型同步电动机励磁装置， 系我厂开发研制的全数字化产品。 装置 控制核心由 SEIMENS 公司 S7200-PLC 和 Pro-face GP37-24V 触摸屏与 KGLF-2 型微机励磁控制器组成 ,主回路选用 6 只 KP500A/1000V 晶闸管风冷器 件组成三相全控桥可控硅整流供电，采用全数字控制技术，运行参数由人机界 面触摸屏设定 ,微机智能完成的转差率检测、灭磁控制、运行显示、实时投励、 脉冲形成、故障自诊断等功能，此励磁装置具有：良好自诊断功能，能够进行 运行参数及故障管理，可在线修改和显示当前运行的各种参数，并可循环存储 故障信息，并且运行可靠、
2、技术先进、结构简单、功能齐全、性能稳定、调试 方便、维护简单等优点。2、适用范围本励磁装置可适用于水泵、鼓风机、气体压缩机、球磨机、粉碎机、轧钢机等负载类型的同步电动机励磁系统。3、工作环境3.1 海拔高度不超过 2000 米；3.2周围介质温度为-20 C+40 C；3.3周围介质相对湿度不超过85% （相当于温度20 5C）；3.4 环境没有导电及易爆尘埃，没有腐蚀气体。4、引用标准4.1 GB10585-89中小型同步电动机励磁系统基本技术要求；4.2 GB12667-90同步电动机半导体励磁装置总技术条件；4.3 GB3797-83电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备；4.4 GB
3、3859半导体电力变流器；4.5 GB2681电工成套装置中的导线颜色；4.6 GB2682 -81电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色;4.7 GB10233-88电气传动控制设备基本试验方法；K G L F - 2 - A / V额定励磁电压 额定励磁电流 系统特征代号设计序号第2代全数字产品5、励磁装置的型号及规格励磁装置额定功率柜体外型尺寸 (咼x宽x深mm )二相干式整流变压器( /Y-11 ) (Y/Y-12 )300A/50V2000 X800 X65035kVA53A/268A380V/75V300A/75V2000 X800 X65050kVA76A/263A380V/110V
4、300A/110V2000 X800 X65070kVA106A/254A380V/160V300A/140V2000 X800 X65085kVA129A/246A380V/200V300A/170V2000 X800 X650105kVA159A/248A380V/245V500A/50V2200 X800 X80050kVA76A/384A380V/75V500A/75V2200 X800 X80075kVA114A/395A380V/110V500A/110V2200 X800 X800100kVA152A/362A380V/160V500A/140V2200 X800 X800130
5、kVA196A/374A380V/200V500A/170V2200 X800 X800160kVA242A/376A380V/245V500A/220V2200 X800 X800210kVA380V/300V318A/403A6、性能指标6.1励磁输出电压可调范围励磁输出电压可在额定值的10%125%范围内平滑可调。6.2励磁装置输出能力励磁系统在额定输出电压40%100%范围内，能输出额定电流并连续运行。 6.3按转差率投全压、投励磁投全压转差率为10%，误差不超过土 10%，投励磁转差率为5%，并保证顺 极性投励。6.4恒流调节励磁当电网在额定电压的80%110%变化时，恒流励磁调节偏
6、差不大于土 4%。 6.5过流和欠流整定范围系统具有过流和欠流保护，过流保护可整定范围为额定值的80%180% ,欠流保护可整定范围为额定值的 20%60%。6.6起动超时保护超过正常起动时间的上限值不投励，励磁系统自动跳闸停机。6.7失步保护同步电动机一旦失步，励磁绕组中的直流电流必然叠加着较大的交流分量， 交流分量的峰值达到额定励磁电流的50%并持续一定时间，系统确认失步，同步电动机联锁停机。6.7电机掉磁保护当电机运行时，如果励磁装置出现内部故障或接收不到高压柜发送来的开车 信号，若持续5秒钟，故障继电器就会动作，系统跳闸停机7、主要特点7.1 系统具有三种投励磁方式 :7.1.1 当转
7、子的转速达到电机额定转速的 95% 时（国标），立即投励磁，该为优 先级投励；7.1.2 按转子感应电压的最小幅值投励， 同步电动机在起动后， 随着转速的升高， 转子感应电压的幅值会愈来愈低，当此值降至相当于50周交流电压810伏有 效值时自动投励，为次优先级投励；7.1.3 当转子转速达到电机额定转速的 90%95%后，微机重复检测转差信号十 次延时 2 3s 投励，为次优先级投励。7.2 具有双路灭磁功能为了保证设备的安全性， 系统设计为低电压和高电压双路灭磁。 同步电机在 异步起动过程中 ,低电压灭磁先灭磁，起动电阻的投入和切除由计算机来控制， 由于电阻投入瞬间电压较低，一般仅为额定励磁
8、电压的 0.10.2 倍，从而同时 也抑制了转子感应的过电压， 保证转子绝缘不受损坏， 使电机具有良好的异步驱 动特性。投励后低电压灭磁取消， 高电压灭磁依然存在， 保证若转子绕组一旦产 生高压，灭磁可及时开通，起到保护系统的作用。7.3 系统可选工作方式7.3.1 恒角给定方式；7.3.2 恒压 PI 控制方式；7.3.3 电流跟踪控制方式；734恒电流带Cos 跟踪补偿控制方式；为了使同步电动机投励后能迅速、平滑、可靠地拖入同步，系统设有强励整步控制。即在投励开始时，励磁电压可强励 1.11.4倍，时间150S。强励倍数和时间根据需要可任意设定7.4具有完备的故障自诊断、报警、保护和显示功
9、能装置送电后，单片机首先检查供电电源是否欠相，快熔是否熔断，如果有欠 相或快熔损坏，发出故障信号，系统不允许开车。开车前将工作方式开关XK置于“调试”位置，可以很方便地检查装置整流、 灭磁、投励等环节工作是否正常，从而确保开车万无一失。系统中的五路稳压电源、六组脉冲、运行状态、以及欠相、快熔熔断、失磁、 过流、失步、启动超时等各类故障等都有发光二极管显示，同时还有故障代码显 示功能。还可以在触摸屏上查询故障类型以及发生故障时间，可查询 200个故 障记录。7.5具有直观的起动过程监控和显示。起动过程中将转差信号的频率折算为数码显示，采用倒计数方式显示，操作 人员可以直观地监视同步电动机异步起动
10、全过程。7.6具有200个故障循环记录功能。7.7具有时时励磁电流、励磁电压运行曲线录波功能，记录时间间隔为2s，记录长度为2048条。7.8系统初始整定值(即系统运行参数的出厂设定值)已被备份在PLC程序中，当系统由于长时间停机 PLC中电池耗尽时，使得的参数值丢失，只需在触摸屏 上的“出厂参数恢复”画面进行简单设置，即可方便地恢复运行参数。8、同步电动机控制基本原理简介凸极式同步电动机电磁功率表达式为：UEU 211Pm= P / M + PM=m0SIN + m( )SIN2Xd2 Xq Xd#相应的电磁转矩表达式为:M=M+M =m -UESINX d oU21 1)SIN2Xq Xd
11、#由此可见凸极式同步电动机的电磁功率 Pm (电磁转矩M )由两部分组成， 一部分为基本分量P，m (M /),另一部分为附加分量P m (M )。凸极式同 步电动机的附加分量与励磁的状态无关，而隐极式同步电动机 Xq=Xd，附加分量P =0 , M =0 ,因此后面的分析不考虑附加分量，因此同步电动机的电Pm= mUElsiNXdM=m UESINX d oN0s磁功率和转矩的表达式简化为电动机空载时:机械负载转矩M2=0，空载损耗Po0，则空载转矩Mo0电磁转矩M= M 2 + M 00 则M=m 匝 SIN 0 XdSIN 00 0表明转子磁极轴线与定子等效磁极轴线几乎重合，此时电机过载
12、能力最 强，最不易失步。电动机加负载时：加载时两组磁极系统的轴线被拉开,0就有一定数值，负载愈大，0愈大当0 max=-时SIN =1 时，Mmax=mUE。Xd 0电磁转矩最大负载超极限:当a到达0 max以后，如负载再加大，此时两组磁极轴线进一步拉开，当09 max时，Pm及M不但不增加，反而出现 M VM2 + Mo的现象，电动机便减 速，以致9更增大，减速愈甚，结果导致转子不能与定子等效旋转磁极同步运行， 电动机处于失步状态，被迫停转。这种电磁现象在物理模型中表现为表征磁拉力 的弹簧被拉断，引起失步停转。所以为了保证同步电动机能十分安全而稳定运行， 在额定工作下，一般使9= 30。左右
13、。因为同步电动机的最大电磁转矩 M与Eo成正比，Eo又与励磁电流Il成正 比,因此加大励磁电流Il可以增大电磁转矩。如果电动机负载突然增加的同时增 加其励磁，就能提高电动机的电磁力矩，增加系统的稳定性，从而避免失步。9.1同步电动机恒定励磁拖动冲击负载的分析同步电动机恒定励磁拖动冲击负载运行， 根据轻载，满载和超载，用磁势向UB对N流/ i w2/卞iy2表/i B2i L2/ MiHA轻载B 满载C超载从图A、B、C可见，当施加于同步电动机的定子电压Ub和励磁电流Il定，这样合成磁势fH (IH)就确定了。如果同步电动机负载增加时，其定子有功 电流Iy就增加(Iy3 Iy2 Iy1 )，因为
14、转子励磁电流Il不变，当负载增加时，励磁#电流Il只沿着“轨迹图” M-N移动向量，而绝对值不变（即Ili= I L2= I L3）,故同步电动机和定子回路无功电流Iw从容性变成了感性，（IW1 IW2均为容性，IW3则为感性）。因此同步电动机定子电流IB1和IB2分别超前定子电压Ub的角度为1和2，所有电动机的功率因数COS1和COS2超前（1 0 2 ）,而定子电流I B 3落后Ub的角度为3，所以功率因数COS3滞后。从上分析可知，恒定励磁拖动冲击负载时，随着负载的增加,功率因数角愈来愈小，最后从超前变至滞后；功率角B 越来越大，当B 90时，同步电动机无法维持静态平衡，因此要失步。结论:9.1.1恒定励磁电流的同步电动机静态过载能力为:EoUaxX dfT= eOu1 1= =2SIN N SIN N Sin30Xd9.1.2负载变化时，为避免失步，应保证功率因数cos 超前运行。9.1.3适用于稳定负载，如：球磨机、鼓风机、压缩机等。9.2恒无功调节励磁电流恒无功调节励磁电流向量图如右:对于冲击负载，为了使电动机稳定运行不失步，同时避免电网受到过大的电 流冲击，可采用恒无功调节励磁电流。上图绘出了同步电动机空载运行及突
