同步電機(jī)失步淺析.pdf

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萊鋼科技 2011年4月 同步電機(jī)失步淺析 朱小平 李 前 邱慶利 李曙光 趙麗華 型鋼煉鐵廠 摘要 通過(guò)對(duì)400 Ill 燒結(jié)機(jī)I 主抽風(fēng)機(jī)同步電機(jī)勵(lì)磁失步跳閘現(xiàn)象分析 總結(jié)出引起同步 電機(jī)失步的三類原因 并進(jìn)行相應(yīng)處理 基本消除l 主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)勵(lì)磁失步跳閘故障 關(guān)鍵詞 同步電機(jī)勵(lì)磁失步主抽風(fēng)機(jī) 0前言 隨著工業(yè)的迅速發(fā)展 大功率拖動(dòng)設(shè)備在各行 各業(yè)廣泛應(yīng)用 相比異步電機(jī) 同步電機(jī)自身具有 功率因數(shù)較高的特性 為此 同步電機(jī)現(xiàn)也被多數(shù)大 功率設(shè)備制造廠家所青睞 某種原因 負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl突然變大了 為 n 這時(shí)轉(zhuǎn) 子要減速使Q角增大 例如變?yōu)镼2 在Q2時(shí)對(duì)應(yīng) 的電磁轉(zhuǎn)矩為T(mén) 如果T TI 電機(jī)就能同步運(yùn) 行 不過(guò)這時(shí)運(yùn)行在Q2角度上 如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩又 恢復(fù)為rI 1 電動(dòng)機(jī)的Q角恢復(fù)為Ql T TI 所以電 動(dòng)機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行 1 現(xiàn)狀 T 型鋼煉鐵廠3 400 HI 燒結(jié)機(jī)配套兩臺(tái)主抽風(fēng) 機(jī)同步電機(jī)均為8 700 kW 自2009年l2月底投產(chǎn) 以來(lái) l 主抽風(fēng)機(jī)多次出現(xiàn)失步跳閘事故 嚴(yán)重影響 了燒結(jié)系統(tǒng)的正常生產(chǎn) 0 2 同步電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行要求 同步電動(dòng)機(jī)的定子三相對(duì)稱繞組接到三相對(duì)稱 電源上時(shí) 就會(huì)產(chǎn)生三相合成旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì) 簡(jiǎn)稱電樞 磁通勢(shì) 用空間向量Fa表示 設(shè)電樞磁通勢(shì)Fa的 轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速 假定同步電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子也是逆時(shí)針?lè)较蛞酝睫D(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)著 并 在轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組里通人直流勵(lì)磁電流If 由勵(lì) 磁電流If產(chǎn)生的磁通勢(shì) 稱勵(lì)磁磁通勢(shì) 用空間向 量f1D表示 由于勵(lì)磁電流If是直流 勵(lì)磁磁通勢(shì) FD相對(duì)于定子也以同步轉(zhuǎn)速逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 可 見(jiàn) 作用在同步電動(dòng)機(jī)的主磁路上一共有兩個(gè)磁通 勢(shì) 一為電樞磁通勢(shì)Fa 一為勵(lì)磁磁通勢(shì)FD 二者都 以同步轉(zhuǎn)速逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 即所謂同步旋轉(zhuǎn) 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)行在Q 0 90 的范圍內(nèi) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于Ql見(jiàn)圖1所示 這時(shí)電 磁轉(zhuǎn)矩T與負(fù)載轉(zhuǎn)矩rI1相平衡 即T TI 由于 作者簡(jiǎn)介 朱小平 1981一 男 2006年畢業(yè)于陜西理工學(xué)院電氣自 動(dòng)化專業(yè) 助理工程師 主要從事電氣設(shè)備技術(shù)管理工作 圖1 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)行0 一90 時(shí)運(yùn)行曲線 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)行在Q 90 一 180 的范圍內(nèi) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于Q3如圖2所示 這時(shí) 電磁轉(zhuǎn)矩T與負(fù)載轉(zhuǎn)矩 I1相平衡 即T TI 由于 某種原因 負(fù)載轉(zhuǎn)矩rI l突然變大了 為rI1 這時(shí)Q 角要增大 例如為Q4 但Q4對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩T 比 增大了的負(fù)載轉(zhuǎn)矩1 l 小 即T TI 于是電動(dòng)機(jī) 的Q角還要繼續(xù)增大 而電磁轉(zhuǎn)矩反而變得更小 找不到新的平衡點(diǎn) 這樣繼續(xù)的結(jié)果 電機(jī)的轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速會(huì)偏離同步速 即失去同步 T 90 Q3 04 180 Q 圖2 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)行90 180 時(shí)運(yùn)行曲線 l3 朱小平 等 同步電機(jī)失步淺析 第2期 總第152期 3引起同步電機(jī)失步原因 引起同步電機(jī)失步原因大概分為三類 分別為 過(guò)勵(lì)失步 欠勵(lì)失步 斷電失步 3 1欠勵(lì)失步 欠勵(lì)失步主要是由于轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路某處斷路或 接觸不良 勵(lì)磁繞組匝間短路 勵(lì)磁機(jī)或晶閘管勵(lì) 磁系統(tǒng)發(fā)生故障等原因 使同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組 失去直流勵(lì)磁或嚴(yán)重欠勵(lì)磁 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)滯后旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)很大角度使同步電動(dòng)機(jī)失去靜態(tài)穩(wěn)定 滑出同 步 電動(dòng)機(jī)發(fā)生欠勵(lì)失步時(shí) 丟轉(zhuǎn)不明顯 負(fù)載基 本不變 定子電流過(guò)流不大 電機(jī)無(wú)明顯異常聲 音 繼電器往往拒動(dòng)或動(dòng)作時(shí)間大大加長(zhǎng) 而勵(lì)磁 機(jī)或晶閘管勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生故障最為常見(jiàn) 主要表現(xiàn) 在起動(dòng)可控硅誤導(dǎo)通 插件接觸不良 脈沖丟失 三相電流丟波缺相 不平衡 勵(lì)磁電流 電壓不穩(wěn) 定 造成轉(zhuǎn)子失去直流勵(lì)磁電流 使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)消 失 欠勵(lì)失步一般不能被值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn) 待發(fā) 現(xiàn)電機(jī)冒煙時(shí) 電機(jī)已失步了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間 并已造 成了電機(jī)或勵(lì)磁裝置的損傷損壞 電機(jī)的欠勵(lì)失 步 大多不當(dāng)初損壞電機(jī) 而是造成電機(jī)設(shè)備的內(nèi) 部暗傷 經(jīng)常出現(xiàn)電機(jī)冒煙后 查不出毛病 電機(jī) 還能再投入運(yùn)行 但線棒的絕緣已受了很大的損 傷 欠勵(lì)失步主要會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組 尤其是起 動(dòng)繞組 阻尼條 的過(guò)熱 變形 開(kāi)焊 甚至波 及到定子繞組端部 電機(jī)欠勵(lì)失步時(shí)在轉(zhuǎn)子回路還 會(huì)產(chǎn)生高電壓 造成勵(lì)磁裝置主回路元件損壞 引 起滅磁電阻發(fā)熱 嚴(yán)重時(shí)甚至造成整臺(tái)勵(lì)磁裝置燒 壞事故 3 2過(guò)勵(lì)失步 過(guò)勵(lì)失步主要是由于相鄰出線端頭短路故障 附近大型機(jī)組或機(jī)組群起動(dòng)或自起動(dòng)引起母線電壓 較長(zhǎng)時(shí)間較大幅度的降低 電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的大幅 度突增以及起動(dòng)過(guò)程中勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)早投勵(lì)等原因所 引起 電機(jī)在過(guò)勵(lì)失步時(shí) 勵(lì)磁系統(tǒng)雖仍有直流勵(lì) 磁 但勵(lì)磁電流及定子電流都很大并且產(chǎn)生強(qiáng)烈脈 振 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)超前旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)很大角度 有時(shí)甚至產(chǎn) 生電磁共振和機(jī)械共振 過(guò)勵(lì)失步大多引起電機(jī)產(chǎn) 生疲憊效應(yīng) 引起電機(jī)內(nèi)部暗傷 并逐步積累和發(fā) 展 過(guò)勵(lì)失步所造成電機(jī)損傷主要表現(xiàn)在 定子繞 組綁線崩斷 導(dǎo)線變酥 線圈表面絕緣層被振傷 并逐步由過(guò)熱而烤焦 燒壞 甚至發(fā)展成短路 轉(zhuǎn) 14 子環(huán)連接部位開(kāi)焊變形 轉(zhuǎn)子磁極的燕尾楔松動(dòng) 退出 電刷滑環(huán)松動(dòng) 定子鐵芯松動(dòng) 運(yùn)行中噪聲 增大 嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)斷軸事故 因?yàn)闊Y(jié)工藝要求的特殊性 燒結(jié)機(jī)工藝的料 層厚度 密度 煙氣溫度 風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)開(kāi)度 風(fēng)機(jī)本身振 動(dòng) 摩擦等因素變化引起風(fēng)機(jī)負(fù)載突變 都可導(dǎo)致燒 結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的同步電機(jī)勵(lì)磁過(guò)勵(lì)失步 3 3斷電失步 斷電失步主要是由于外部供電系統(tǒng)跳閘及人工 切換電源時(shí) 使交流電機(jī)供電電源輸送渠道短暫中 斷而導(dǎo)致 在電源中斷又重新恢復(fù)期間 同步電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷降低 電源重新恢復(fù)時(shí) 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的 轉(zhuǎn)速低于定子磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速 它對(duì)電機(jī)的危害是 非同期沖擊 這種沖擊的大小 與系統(tǒng)容量 線路組 抗 電源中斷時(shí)間 負(fù)載性質(zhì) 非凡是與電源重新恢 復(fù)瞬間的電氣分離角有關(guān) 所以這種沖擊有可能使 電機(jī)當(dāng)場(chǎng)損壞 也有可能根本感覺(jué)不到 這種運(yùn)行 狀態(tài)是最為危險(xiǎn)的 4解決方案 4 1勵(lì)磁機(jī)增加EPS電源供電 利用停機(jī)檢修機(jī)會(huì) 多次對(duì)勵(lì)磁柜中的電氣元 件檢查緊固 并給1 主抽風(fēng)機(jī)的勵(lì)磁機(jī)電源回路 串聯(lián)EPS專門(mén)供電 防止外部大功率設(shè)備啟動(dòng)引起 電網(wǎng)電壓大幅波動(dòng) 4 2更換勵(lì)磁控制器 經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)觀察 檢測(cè) 發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁柜中的勵(lì)磁 控制器本身插件易松動(dòng) 勵(lì)磁控制器中的晶閘管偶 爾會(huì)誤導(dǎo)通 2010年9月中旬 將1 主抽風(fēng)機(jī)勵(lì)磁 柜中原勵(lì)磁控制器整套更換 5 結(jié)語(yǔ) 更換1 主抽風(fēng)機(jī)勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁控制器以后 1 主 抽風(fēng)機(jī)再也沒(méi)有失步跳閘 有效保證了400 m 燒結(jié) 機(jī)安全 可靠 穩(wěn)定生產(chǎn) 參考文獻(xiàn) 1 李發(fā)海 王巖 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 北京 清華大學(xué)出版社 2003 特邀編輯 丁利生 下轉(zhuǎn)第l7頁(yè) 萊鋼科技 2011年4月 渣堿度 提高爐渣氧化性 即提高渣中 FeO 含 量 FeO最佳值在12 一18 如圖4所示 這是由 FeO在爐渣中的雙重作用決定的 脫磷由反應(yīng)式 看出是放熱反應(yīng) 低溫對(duì)脫磷有利 羹 薹 圖4渣中FeO對(duì)Lp的影晌 由表1可知 加入的前期溢出渣的堿度在2 0 左右 FeO 含量也達(dá)到了17 以上 利于前期渣 的形成 而且大批量替代廢鋼加入爐內(nèi)降低了熔池 前期溫度 為脫磷創(chuàng)造了條件 因此 前期溢出渣循 環(huán)利用有利于磷的去除 4 3提高金屬收得率 前期溢出渣中 FeO 含量也達(dá)到17 以上 渣 中游離鐵珠按每爐加溢出渣1 500 kg 回收率按90 計(jì)算 每爐可回收金屬284 kg 4 4利于爐體維護(hù) 前期溢出渣和廢鋼一起加入爐內(nèi) 通過(guò)搖爐使 溢出渣平鋪渣面 在兌鐵時(shí) 有效減輕鐵水對(duì)渣面的 機(jī)械沖刷 從而減輕爐襯侵蝕 降低耐材消耗 5 結(jié)論 通過(guò)對(duì)其冶煉特點(diǎn)的分析 本著 前期早化 渣過(guò)程化渣及終渣化透 的原則合理控制槍位 氧壓及渣中FeO的含量 確立的操作模式經(jīng)過(guò)大 量跟蹤實(shí)踐 較好解決了轉(zhuǎn)爐冶煉前期溢出渣循環(huán) 利用的難點(diǎn) 充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn) 節(jié)約耐材及石灰消 耗 提高金屬收得率 實(shí)現(xiàn)含鐵固體資源短流程直 接利用 參考文獻(xiàn) 1 黃希祜 鋼鐵冶金 北京 冶金工業(yè)出版社 2007 2 馮捷 賈艷 轉(zhuǎn)爐煉鋼實(shí)訓(xùn) 北京 臺(tái)金工業(yè)出版社 2001 3 王齊銘 金屬提取冶金學(xué) 西安 西安地圖出版社 2003 特邀編輯 張永青 Development of Cycling Application of Overflow Slag at Earlier Stage of Converter Steelmaking Process Li Jun Li Jianping Ji Rundong Gou Xinyong The Steelworks Abstract Through controlling lance position slag materials and oxygen pressure the splashing prob 1em in cycling application of overflow slag at earlier stage of converter steelmaking process was effec tively resolved and a new way of cycling economy was explored for a economical and cleaner convert er production Key words convener overflow slag cycling application 一 一 十 一十一 一 上接第14頁(yè) A Study on Out of step of Synchronous Motors Zhu Xiaoping Li Qian Qiu Qingli Li Shuguang Zhao Lihua The Ironworks Abstract On analyzing the trip phenomenon for underexited out of step of synchron0us motors of l main exhauster in 400 m sintering machine three reasons causing out of step 0f synchronous m0tors were sum marized and by making corresponding treatments according to the reasons the trip fauIts for underexited out of step of synchronous motors in 1 main exhauster were basically eliminated Key words synchronous motor excitation out of step main exhauster 17