无刷静态励磁装置的原理及应用

无刷静态励磁装置的原理及应用

王海英

中国石油兰州石化公司机电仪运维中心电气一部    甘肃 兰州 730060

【摘要】：WLK－03SC型微机励磁装置为中国核工业电机运行技术开发公司设计研制的高可靠、高性能无刷静态励磁装置。装置采用双微机控制系统及液晶触摸显示屏，可带载不停机更换控制板；装置保护功能完善，有失步保护及不减载自动再整步功能；装置智能化程度高，调试方便，人机界面好；可满足工业环境下长周期连续运行的要求，适用于与各类工业企业的无刷同步电动机配套使用。

【关键词】：交流励磁机，旋转整流器，静态励磁装置

一、名词解释

1、旋转整流器：由盘体、控制模块、整流功率模块、启动功率模块、电阻模块构成。

2、控制模块：是整流器的核心控制器件，完成电机启动投励，输出触发脉冲，开通功率模块，并控制启动模块对启动电阻的投入与切除。

3、整流功率模块：是整流器的整流器件，将交流励磁机发出的交流电经整流向主电机转子绕组提供励磁。

4、启动功率模块：在电机异步驱动过程中，投入启动电阻，改善主电机异步驱动力矩，实现电机的平稳迅速无脉振启动，并通过控制模块完成.启动电阻的自动退出。

二、WLK系列无刷励磁同步电动机励磁系统简介

1、 无刷励磁同步电动机介绍

2、无刷励磁同步电动机的组成

3、主要技术性能

1、采用全数字化双微机系统（CPU采用Intel  196系列16位单片机），一套工作，另一套热备，故障时可自动无扰动切换至备用系统，也可手动切换。

2、采用汉化触摸屏人机界面，信息量丰富，观察直观，操作方便。可随时查看同步电机的U、I、cos、f、P、Q，可查看励磁装置的Uff，Iff，等各项重要参数及装置发出的各类报警信息，并可在运行中随时修改设定值。“事件记录”中记载了故障报警及重要操作，便于分析问题。

3、具有完善的保护功能，除一般常规保护外，本装置还具有欠励、过励时延时报警并自动调节至正常值的功能，具有高压断路器拒跳、PT断线、直流失压等报警功能。

4、具有先进的旋转整流器故障检测功能。

5、具有手动/自动调节励磁功能。手动调节范围为额定励磁电压值的20%~130%，此时采用增/减磁按钮来调节励磁，取消了以往故障率高的励磁调节电位器。

6、具有恒电流、恒功率因数自动调节功能。用户可通过装置控制中心面板上的触摸屏选定何种自动调节方式，自动/手动方式可通过操作仪表面板上的“自动/手动”旋钮实现切换。由于有角自动跟踪，所以由“自动”转向“手动”调节时为无扰动切换；

7、具有失步保护及不减载自动再整步功能。当电机因负载突增、电压剧降、励磁电源短时消失等原因导致电机带励、失励失步时，在故障源消除后，本装置会实现自动带载再整步，使电机恢复稳定同步运行；如因故障时间、电机特性或负载等原因无法实现再整步时，失步保护装置会自动动作于跳闸。当配电系统配有我公司的DSB型断电失步保护装置时，可实现断电失步保护功能。

8、在运行期间，电网电压降到额定电压的80%时（定值可设定），励磁系统可提供不小于额定励磁电压1.4倍的强励电压，强励时间不大于50秒。

9、具有通讯功能，可实现上位机远程监控，通讯接口为RS485,通讯协议采用标准Modbus协议。

10、本装置控制系统采用交直流电源双路供电，当任一路电源消失后，另一路电源仍可保证本装置正常工作。控制用直流电源为220V/4A。

11、装置主电源采用双回路电源（380V/220V三相四线制），可自动切换，切换时间<80mS。

12、本装置采用三相半控桥式整流电路，选用优质器件，能满足长周期连续运行的要求。即使在少有的控制插件故障时仍可保证电机稳定同步运转，并可在不停机、不减载条件下更换故障部件。

三、 装置开停机操作

1、励磁设备完好性检查

A、开机前给励磁装置送入~380V、直流220V电源，励磁装置“交流电源”、“直流电源”灯亮；

B、调节方式旋钮置“手动”位；

C、合空气开关LZK，WHK置“调试”位，触摸屏上“COM”灯闪烁，有正常数据显示；经延时自动投励，“励磁工作”灯亮，励磁电压表、电流表出现指示，励磁电流为初始值；

D、按“增磁”、“减磁”按钮，观察励磁电压表、电流表指示应随之均匀变化；

E、将WHK置“0”位，励磁电压表、电流表回零，触摸屏关。

2、开机操作

A、WHK置“工作”位，触摸屏上“COM”灯闪烁，有正常数据显示；

B、调节方式旋钮置“自动”位（也可在“手动”位）；

C、1DL开关合闸后，定子电流表指针摆向满刻度，电机开始启动，“电机运行”灯亮，功率因数表严重滞后；

D、静态励磁装置自动投励（延时方式或定子电流降低方式），仪表板“励磁工作”灯亮，励磁电压表、电流表指示励磁初始值；

E、电机加速并进入亚同步状态，定子电流表指示减小；

F、旋转整流器控制模块投励，电机进入同步，功率因数表超前，定子电流减小到额定值以下，启动结束；

3、停机操作

A、1DL开关分闸后，励磁装置会自动灭磁，励磁电压表、电流表指示回零，仪表板“

电机运行”灯灭、“励磁工作”灯灭；

B、WHK置“0”位，分断空气开关LZK。

四、WLK-03B 旋转整流器介绍

1、 旋转整流器的组成及作用

旋转整流器在主机转子与励磁机转子之间，由3块旋转整流模块，1个压敏模块组成。其作用是将励磁机的交流电变为直流电，为主机提供稳定的直流电。

2、旋转整流器的维护

旋转整流器可结合机组的大、中修进行定期维护，维护包括以下项目:

1.清除尘土，保持装置清洁；

2.对旋转整流器上的紧固点、接线端子进行检查；

3.对快速熔断器、起动电阻、功率模块进行测量；

4.对永磁体及紧固件检查；

5.对转速传感器进行检查。

6.对于启动频繁的电机，要定期更换起动电阻。

五、结束语

同步机无刷励磁静态装置的正常运转，影响到炼油区其他设备的正常运转，直至影响到整个炼油系统的正常生产，因此对同步机无刷励磁静态装置的学习非常重要，

不仅可以提高了设备平稳运行的可靠性，同时以优质的服务赢得了客户的满意和信赖，也提高了电力系统的供电满意度。