1、KQLD系列同步電動機集成式勵磁裝置原理及使用說明北京重型電機廠威望博爾（北京）科技發展公司目 錄一、概述 1二、工作原理2三、整定與調試 6四、系統試車9五、訂貨、包裝、運輸和存放 10一：概 述1、用途本裝置可作為拖動重載或輕載的同步電動機的直流勵磁電源，與同步電動機單機配套，適用于各種氣體壓縮機、風機、球磨機等。2、特點本產品為KGLF系列的更新換代產品，主回路采用三相全控橋式整流線路，控制部分采用集成式集中控制方式，提高了產品的自動調節性能和穩定性及可靠性，也便于維護及維修。（1） 本裝置與同步電動機定子回路沒有直接的電氣聯系，因此同步電動機可根據電網情況選擇全壓或降壓起動。（2） 全

2、壓起動時，按同步電動機轉子滑差順極性自動投勵，同步機起動后轉速到達亞同步速時，按轉差為5-4順極性投入勵磁，使同步機拖入同步運行。（3） 降壓起動的同步機轉速到達同步速的90左右時，自動切除降壓起動的電抗或電阻，投入全壓，使同步機加速起動至亞同步速，按轉子滑差為4-5順極性投入勵磁，使同步機拖入同步運行。（4） 當電網電壓波動時具有電壓負反饋，通過線性調節器的作用，保持恒定勵磁。具有較強的抗干擾能力，當電網電壓下降至額定值的80時，可自動投入強勵環節，強勵電流為額定值的1.4倍左右，強勵時間不超過60秒，保證同步電動機不失步運行。（5） 勵磁裝置具有滅磁環節，在同步電動機異步起動過程中，能自動

3、滅磁。可通過控制柜內裝失步保護繼電器，也利用本集控單元中的失步保護電路，對電機進行失步保護。（6） 可以手動調節勵磁電流、電壓從0110%連續平滑可調。（7） 本設備交流輸入電源須與同步電動機定子回路來自同一段母線。（8） 同步電動機正常停車開始至5秒鐘內不得斷開三相全控整流橋交流電源及觸發裝置的同步電源，定子回路斷開時，可通過本裝置中的延遲環節，使三相全控橋進入逆變狀態，釋放電動機勵磁繞組能量，使硅元件不受過電壓影響。（9） 本裝置采用集成電路，將調節器、觸發電路、投勵環節及直流電源等電路集中于同一印刷板，具有結構緊湊、調試方便等優點。半導體均經過電熱老化篩選。（10）集控單元備有故障顯示、

4、測試插口，集成電路使用插座，更換方便，維修快捷。3、裝置的型號及其意義 4、主要技術參數：交流輸入電壓：三相四線380V、50HZ裝置規格輸入電流（A）輸出電壓（V）輸出電流（A）輸出功率（KW）300A/45V45.5A45V300A13.5300A/50V45.5A50V300A15300A/60V45.5A60V300A18300A/75V60.6A75V300A21.5300A/90V75.8A90V300A27300A/110V95.5A110V300A33300A/130V95.5A130V300A39300A/160V121.2A160V300A48450A/50V60.6A50

5、V450A22.5450A/75V95.5A75V450A34450A/130V151.5A130V450A58.55、使用條件（1） 海拔高度不超過1000米。（2） 周圍空氣介質溫度在-10+40的范圍內。（3） 周圍空氣相對濕度不大于85（溫度為25±5時）。（4） 戶內安裝，在沒有導電及易爆塵埃，沒有腐蝕金屬和破壞電氣絕緣氣體的場所。（5） 沒有劇烈振動和沖擊及垂直傾斜度不超過5度的場所。一、 工作原理1、同步電動機系統工作原理如下圖一 同步電動機起動過程中，滅磁環節工作，使轉子感應交變電流兩半波都通過放電電阻，保證電機的正常起動。起動過程中，整流電路晶閘管處于阻斷狀態，當電

6、機起動至亞同步速時（轉差5），投勵環節自動發出投勵脈沖，使觸發環節發出脈沖到主電路晶閘管上，于是投入勵磁，同步電動機進入同步運行。電壓負反饋電壓約24V隨電網電壓波動，并可調節反饋的強弱。如果電網電壓降低，則調節反饋的電位器的輸出電壓也下降，在給定電位器的輸出電壓不變的情況下，這時其運算放大器的輸出電壓上升，使脈沖移相角減少，輸出的勵磁電壓上升，保持了恒定。當電網電壓降至80時，系統給出強勵信號，其運算電路的輸出電壓增加，使觸發脈沖的移相角減少，使輸出電壓增加，起到強勵作用。逆變環節的作用是當電機正常停車時，+15V電源失電，調節器的輸出鉗位在零電平，將觸發脈沖移到=30°位置，達到

7、逆變的目的。投全壓環節和投勵環節可實現滑差投全壓、順極性投勵、延時投勵、早投保護等功能。投全壓已整定在轉速為同步速的85-95時投全壓，并可增加某一電阻阻值實現在較高轉速時投全壓。調試時整定同步速的94時投勵，并可防止過早投勵，現整定為1-2秒。延時投勵電路整定在5秒左右，一旦投勵，電路自行鎖定，只有斷電源才能解除。調節2W1電位器可將延時整定在0.6-15秒范圍內以滿足各型電機的要求。2、主電路簡介（1）電路采用三相全控橋式整流線路，改變全控橋上晶閘管元件的控制角，就可得到不同值的直流輸出電壓。當同步電動機正常停車或故障停機時，由逆變環節提供的控制信號使全控橋工作在逆變狀態。在三相全控橋由整

8、流狀態停車后變為逆變狀態的波形變化過程如下圖二所示：（2）直流電壓表V與放電電阻Rfd1串接于整流橋的輸出端作為整流電壓的測量。電壓表V同時跨接于滅磁晶閘管7KGZ和8KGZ的兩端對它們起監視作用。（3）直流電流表A并接于勵磁回路分流器上，投入勵磁后指示出勵磁電流值。3、保護電路（1）過電壓保護同步電動機異步運行時，轉子感應過電壓由滅磁環節將放電電阻Rfd1接入，來消除轉子開路過電壓。由Ra、Rb、Rc和Ca、Cb、Cc組成的阻容吸收裝置抑制整流變壓器ZLB一次側分合閘引起的操作過電壓。阻容三角形還能起到吸收由于整流變壓器ZLB三次諧波的干擾。三相全控橋可控硅整流器16KGZ換流截止及快速熔斷

9、器FA1FA3熔斷時，在可控硅16KGZ陽極和陰極兩端產生的過電壓由阻容電路16R1，1-6C1緩沖吸收，消弱電壓上升率。（2）均壓保護為使三相全控整流橋同相正、負兩側上的可控硅整流器（如原理圖中1KGZ和4KGZ）合理分擔同步電動機超起動時的轉子感應電壓，因此裝設16R2均壓電阻。（3）過流保護安裝于三相全控整流橋上的快速熔斷器是作為直流側短路和可控硅元件本身短路的保護用。熔斷器熔斷時，通過附裝其上的微動開關的常開點閉合，即時發出聲光報警并跳開同步電動機定子回路電源開關，使同步電動機停車。安裝于整流變壓器ZLB一次側的空氣自動開關ZK的熱脫扣器，主要作為整流變壓器二次側過載保護用。動作電流應

10、滿足強勵電流30秒鐘不脫扣要求。4、集成式控制單元電路簡介（1）滅磁環節同步電動機起動過程中，轉子勵磁繞組的感應交變電壓在一個周期的波形變化如下圖三所示： 同步電動機起動后至投入勵磁前的這一段時間內，全控橋上晶閘管處于阻斷狀態。在起動過程中，轉子勵磁繞組所感應出的交變電壓，開始此電壓未達到滅磁可控硅的整定導通電壓，相當于勵磁繞組開路起動，感應電壓急劇上升，當感應電壓瞬間值上升至滅磁可控硅的導通電壓時，7KGZ、8KGZ導通工作，接入放電電阻，直至此半波結束，滅磁可控硅陽極電壓過零而自行關斷。滅磁可控硅導通電壓，采用分段式控制。在啟動時由繼電器接點短接，使用較低導通電壓。同步速運行時，接點斷開，

11、實現較高導通電壓。（2）觸發電路：采用德國西門子觸發專用集成電路TCA785以及CMOS數字電路，TCA785集成電路為單片可控硅移相觸發電路，該器件輸出兩路相差180°的觸發脈沖可在0160°之間移相，此脈寬約20°，用于控制單向、雙向可控硅，方便地構成多種變流裝置的觸發電路。（3）移相環節： 采用集成運算放大器構成移相電路，給定信號，反饋信號經運算放大綜合放大后，以控制集成觸發電路輸出脈沖的移相角。（4）投勵環節：同步電動機在整個過程中，其轉子感應交變電壓的頻率是隨著轉子的加速而變化的，轉速越高，感應交變電壓的頻率越低，電機剛起動瞬間電壓頻率與回路電網頻率（F

12、1）相同為50周，而到達任一轉差（S）時的轉子感應電壓頻率（F）為：F=F1*S=50*S當同步電動機加速至亞同步速時，轉差S=0.05，此時轉子感應電壓頻率為：F=50*0.05=2.5（周）一個周期為：T=1/F=1/2.5=0.4（秒）電機進入亞同步轉速時，滑差投勵電路發出投勵信號，觸發電路發出觸發脈沖，送主電路可控硅，從而投入勵磁，將同步電動機拖入同步運行。按轉子滑差順極無接點投勵環節有關電器元件在同步電動機起動過程中的波形見圖四所示：（5）自動投入全壓環節：其控制原理與投勵環節相同，同步電動機降壓起動至同步轉速的90左右時，投全壓繼電器動作，從而控制同步電動機定子回路的全壓開關合閘，

13、電機加速起動，進入亞同步速時，投勵環節動作，投入勵磁。同步電動機采用降壓起動方案時，需注意以下問題：電機拖動重負荷時，應先給全壓后投入勵磁。電機拖輕負荷起動時，如電機在降壓起動過程中有足夠起動轉矩拖動至亞同步轉速，先給全壓后投勵或先投勵后給全壓都可以拖入同步運行。如在降壓起動過程中轉矩不足，不能加速到亞同步速，則需在電機起動至力所能及的轉速下給全壓，電機加速到亞同步速時投入勵磁，拖入同步。降壓起動至給全壓使電機加速起動稱為“二次起動”，二次起動應在電機降壓起動至較高轉速下進行，否則將引起電網的過大沖擊，轉子感應交變電壓增高，并引起二次起動電流過大，過流跳閘，造成電機起動失敗。（6）停車逆變環節

14、同步電動機定子回路斷電正常停車或事故停車，三相全控橋交流電源不得斷電，主電路可控硅控制角從原來的小于120°，突變成大于120°，小于180°，三相全控橋即由整流狀態變為逆變狀態。（7）快熔熔斷保護環節 主電路快速熔器熔斷時，FA輸入保護電路，發出聲、光報警信號，還可以根據需要切斷同步電動機定子電源。二、 整定與調試1、滅磁環節（1）50HZ交流電壓模擬同步電動機起動時其轉子勵磁繞組的感應交變電壓，分別加在滅磁可控硅7KGZ和8KGZ的陽極陰極間，令其導通工作。本裝置出廠時，對裝置已進行過調整，即高開通值（投勵后）整定電壓有效值大于本裝置額定勵磁電壓的1.8倍，小

15、于2.8倍，低開通值為10-15V（啟動時）。接線與調試設備如下圖五所示 調試方法照上圖五接線，切除勵磁柜交流電源，示波器接至滅磁電路對應端（示波器外殼接地線必須解除）。合刀開關K，調節TB二次側電壓從0V升壓，示波器出現圖六A所示波形即正常。后緩慢上升TB，輸出電壓至滅磁可控硅的整定導通電壓，調節電位器，使示波器出現圖六B波形，即表示滅磁可控硅已導通（此狀態不可持續過長），然后微降TB輸出電壓，又出現圖六A波形，表示可控硅已關斷。將TB輸出電壓降低再檢測滅磁，示波器又出現圖六B波形（時間不要過長）。7KGZ、8KGZ的高、低開通值按上述方法分別進行調整。調整后鎖定電位器。 2、三相脈沖觸發環

16、節、逆變環節及滅磁環節按下圖接入放電電阻，假負載電阻 將板上轉換開關放到“調定”位置，合閘后裝置應無輸出電壓。此時觀查觸發電路的同步電壓梯形波及鋸齒波，鋸齒波切頂位置應在停車“逆變”狀態下，等于145°左右，調節“勵磁調節”電位器PW，電壓表V，電流表A應均勻上升。用示波器觀查直流輸出電壓波形是否對稱。如設備送電后，PW在起始位置即有輸出電壓，或調節PW時，電壓表跳躍上升并有時跌落，即為三相電源相序與設備內部不同引起，應切斷電源，將三相電源相序校好。在相序檢查無誤后，將勵磁電壓、電流調至額定值附近，將轉換開關置“零”位，主橋出現逆變滅磁波形，等滅磁完畢，再將轉換開關置“調試”位，投勵

17、后，開始時電流表A上升，電壓表V為0，約1-2秒后電壓表上升，即滅磁回路正常。3、電壓負反饋自動保證恒定勵磁調整（出廠調試）按圖接入交流電源，放電電阻及假負載電阻同上。（1）斷開空氣開關，用TB三相調壓變壓器接入三相交流電源、電壓調至380V。（2）調節設備輸出電壓至額定值的100（出廠調試）或同步電動機運行勵磁電壓值（現場調試）。（3）改變TB輸出電壓為380V的80-105，直流電流表A讀數波動不應大于原先調定值的10。（4）如達不到以上要求，可調節電壓反饋上電位器，重復上述調試過程，直至滿意為止。4、最大整流電壓值調整接線圖同上，按下步驟調整.（1）將比例電位器調至阻值適中位置。（2）調

18、節面板電位器W至最大值，用示波器觀察輸出電壓波形。（3）如輸出電壓不能至最大值，逐步增大電位器阻值，直到整流電壓接近110額定值。（4）調節PW，整流電壓應能從零至110額定值連續平滑調節。5.給同步電動機轉子送電流實驗先在轉子繞組上串接假負載電阻，供電后，檢查風機風向，輸出電壓波形及電壓指示，正常后解除假負載電阻，調節輸出電壓、電流到接近額定值（時間不可過長），正常后，全部調試完成。6、投全壓、投勵及延時投勵整定投全壓按90同步速整定，投勵則整定在95左右，延時時間按電機大小整定為0.615秒，現場如整定可使用DX-11投勵信號發生器整定。7、保護整定為功率因數滯后0.60.85，時限0.6

19、10秒。三、 系統試車1、注意事項（1） 同步電動機銘牌所標勵磁電壓、勵磁電流不得大于本設備額定值。（2） 本裝置中放電電阻RFD1已按其阻值為510倍轉子勵磁繞組直流阻值配置，客戶不得任意更換。（3） 設備主電路、控制電路對地絕緣要良好。（4） 控制板上電位器經整定后不得隨意調動。（5） 同步電動機起動過程中，定子回路不允許斷電，例如：采用降壓起動方式，降壓起動 開關的分閘必須在全壓起動開關合閘后，否則將引起誤投勵。（6） 同步電動機起動過程，不允許用示波器觀察轉子兩端電壓波形，避免損壞示波器。（7） 使用過程中如發現故障，調節失靈，應仔細檢查設備內、外有無短路、斷路，檢查各測試孔波形，排除故障后方可繼續使用，以免故障繼續擴大。（8） 如需更換可控硅等元件，應按電氣元件明細表選配。2、 系統試車（1） 檢查設備對外接線是否正確。（2） 合ZK接通交流電源。（3） 接通風機交流接觸器KM1或油開關DL，“電機運行”指示燈亮。（4） 將轉換開關放到“調定”位置，風機接觸器合閘，風機起動，風向由下向上。（5）