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[摘 要]找出同步电动机频繁损坏的根本原因，不仅排除掉设备运行问题，而且减少对生产系统带来巨大安全质量问题。分析同步电动机运行中的故障征象显得格外重要，针对故障特征提出了改进同步电动机故障对策。
[关键词]同步机 运行分析 控制技术
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0298-01
一、常見故障
1、同步电动机送电后，不能启动。
（1）电源电压达不到设备启动电压。电源电压过低启动转矩降低，而负载转矩一定，所以电动机无法启动。只需提高电源电压，使得启动转矩大于负载转矩，电动机方能够正常工作。
（2）电动机设备存在缺陷。检修人员检查电动机定子、转子绕组是否发生短路，焊接部位是否出现开焊情况等等，以上这些问题会导致电动机在启动时不能建立稳定的磁场强度，不能满足电动机启动条件；对电动机轴承是否出现磨损、端盖是否松动，然而轴承磨损和端盖松动容易导致转子下沉，转子与定子铁心出现摩擦，使得电动机无法启动；对于定子、转子绕组故障使用摇表逐点测量，根据现场情况处理；对轴承和端盖松动情况，每次在设备启动前，应仔细检查转子有无卡涩，对于过于磨损的轴承及时跟换，一般来说电机的使用寿命在15年左右。
2、励磁系统设计缺陷。
励磁系统起动回路在设计时存在缺陷，使同步电动机经常处在启动时有振荡情况。在启动电动机时，转子线圈运动切割磁感线，产生正弦波电流，正弦波的正半波和负半波通过ZQ和KQ/RF形成闭合回路，产生+if、-if。因为负载信号是没有规律的，所以形成+if与-if输出信号也是不同的。电动机定子因电流信号不稳定导致产生振荡。同时也会因电流信号导致定子转矩受到波动。造成设备发出巨大的噪声。这种声音从设备运行开始伴随到结束才消失。投励环节设计存在缺陷，同样会出现无法工作的情况，需要多次重启才能达到效果。由于控制系统插件采用的是集成电路技术，集成电路元器件损坏和温度漂移以及稳定性较差，使得无法准确测量电动机电压。主要是由于检测感应信号的稳压管12WY和三极管3BG性能不稳定，还有对电容器5C的充放电时间不确定；在同步机进入亚同步时，该投励触发时却没有发出信号，往往造成电动机无法启动。以上情况均是励磁设备设计不到位，频繁造成电动机重启原因，使得电动机使用寿命缩减。励磁装置没有设计振荡保护装置，导致电动机使用时不够稳定。当电动机处于低振荡，设备无法运转，也可能出现运转情况，启动时间相对正常时间要长，同样还是对设备会造成损伤。
3、阻尼绕组故障
同步电动机转子的阻尼绕组供同步电动机启动用，同时可以消除因负载变化产生的转矩振荡。在启动电动机时，阻尼绕组运动切割磁感线，产生电流，使得启动转矩大于负载转矩，这个过程中由于电流过大，使得线圈产生大量热量。一般情况下，电动机启动时间较短，线圈在启动后散热较快，但是在启动时间较长时，线圈产生大量热量，可能造成阻尼脱焊、变形甚至断裂等情况，均会使得设备无法运转。阻尼脱焊情况下，采取重新焊接方式，注意一般选用银铜焊条将焊缝补满；当阻尼断裂的情况时，选用与阻尼相同材料的焊条进行焊接。
二、技术改造后的效果
1、同步电动机励磁装置改造后，在振荡转矩过程中稳定、缓和、高效，完全消除了采用老式励磁屏在电机异步暂态过程中所存在的脉振，满足了带载起动及再整步的要求；其投励按照“准角强励整步”的原则设计，具有强励磁整步的功能，电机拉入同步的过程稳定、缓和、高效，很好的保护了电压对设备的损害，同时提升了设备稳定运行的功能；其先进完善可靠的带励失步、失励失步保护系统，也保证了同步电动机在发生带励失步和失励失步时，效率增高，稳定电压，提升了设备稳定运行的功能，很好的保护了电压对设备的损害。利用电磁装置改造后， 6KV高压同步电动机发生故障情况明显低于改造之前、大大减轻检修人员和维护人员工作压力。
2、由于采用了先进的电脑控制技术，所有控制过程能够对数据采集分析，面板采用新型薄膜按键，能够直观反馈出电动机正常使用信号及故障问题，当电动机信号出现振荡，通过跳闸保护设备、励磁出现振荡、显示电动机是否处于正常运行状态；对电动机的重要组成部分也能够实现信号监控，通过数据采集分析判断是否正常运转。可以不要对设备停止运行或者降低功率，不损伤电机的情况下实现在线更换的功能，使整个操作简单便利，稳定性高，极大方便维护人员相关检修效率。
3、由于交流电网上的主要負荷是异步电机和配电变压器等感性负载，它们都需要从电网吸收无功功率。根据同步电机的性质（容性负载），如使其工作在过励状态，将滞后的无功功率发送给电网，可改善系统电网的功率因数。选用的LZK3型励磁装置设置了闭环恒功率因数调节，通过功率因数变送器，将主机运行时的功率因数转换为标准电信号，经过输入/输出板处理后给电脑系统采样参数与设定数值进行比较后，使用软件实现PID调节，这样不管电机负载如何变化，励磁装置都能自动跟踪调节，保持恒功率因数运行，减少电机的定、转子、整流变压器的损耗，与老式励磁装置相比真正意义上实现了同步电动机的最佳经济运行。
参考文献：
[1] 《半导体变流技术》 莫正康 机械工业出版社 1990.7.
[2] 《电机学》 刘介才 机械工业出版社 1991.3.
[3] 《同步电动机可控硅励磁装置说明》 友明科技有限公司 2001
[关键词]同步机 运行分析 控制技术
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0298-01
一、常見故障
1、同步电动机送电后，不能启动。
（1）电源电压达不到设备启动电压。电源电压过低启动转矩降低，而负载转矩一定，所以电动机无法启动。只需提高电源电压，使得启动转矩大于负载转矩，电动机方能够正常工作。
（2）电动机设备存在缺陷。检修人员检查电动机定子、转子绕组是否发生短路，焊接部位是否出现开焊情况等等，以上这些问题会导致电动机在启动时不能建立稳定的磁场强度，不能满足电动机启动条件；对电动机轴承是否出现磨损、端盖是否松动，然而轴承磨损和端盖松动容易导致转子下沉，转子与定子铁心出现摩擦，使得电动机无法启动；对于定子、转子绕组故障使用摇表逐点测量，根据现场情况处理；对轴承和端盖松动情况，每次在设备启动前，应仔细检查转子有无卡涩，对于过于磨损的轴承及时跟换，一般来说电机的使用寿命在15年左右。
2、励磁系统设计缺陷。
励磁系统起动回路在设计时存在缺陷，使同步电动机经常处在启动时有振荡情况。在启动电动机时，转子线圈运动切割磁感线，产生正弦波电流，正弦波的正半波和负半波通过ZQ和KQ/RF形成闭合回路，产生+if、-if。因为负载信号是没有规律的，所以形成+if与-if输出信号也是不同的。电动机定子因电流信号不稳定导致产生振荡。同时也会因电流信号导致定子转矩受到波动。造成设备发出巨大的噪声。这种声音从设备运行开始伴随到结束才消失。投励环节设计存在缺陷，同样会出现无法工作的情况，需要多次重启才能达到效果。由于控制系统插件采用的是集成电路技术，集成电路元器件损坏和温度漂移以及稳定性较差，使得无法准确测量电动机电压。主要是由于检测感应信号的稳压管12WY和三极管3BG性能不稳定，还有对电容器5C的充放电时间不确定；在同步机进入亚同步时，该投励触发时却没有发出信号，往往造成电动机无法启动。以上情况均是励磁设备设计不到位，频繁造成电动机重启原因，使得电动机使用寿命缩减。励磁装置没有设计振荡保护装置，导致电动机使用时不够稳定。当电动机处于低振荡，设备无法运转，也可能出现运转情况，启动时间相对正常时间要长，同样还是对设备会造成损伤。
3、阻尼绕组故障
同步电动机转子的阻尼绕组供同步电动机启动用，同时可以消除因负载变化产生的转矩振荡。在启动电动机时，阻尼绕组运动切割磁感线，产生电流，使得启动转矩大于负载转矩，这个过程中由于电流过大，使得线圈产生大量热量。一般情况下，电动机启动时间较短，线圈在启动后散热较快，但是在启动时间较长时，线圈产生大量热量，可能造成阻尼脱焊、变形甚至断裂等情况，均会使得设备无法运转。阻尼脱焊情况下，采取重新焊接方式，注意一般选用银铜焊条将焊缝补满；当阻尼断裂的情况时，选用与阻尼相同材料的焊条进行焊接。
二、技术改造后的效果
1、同步电动机励磁装置改造后，在振荡转矩过程中稳定、缓和、高效，完全消除了采用老式励磁屏在电机异步暂态过程中所存在的脉振，满足了带载起动及再整步的要求；其投励按照“准角强励整步”的原则设计，具有强励磁整步的功能，电机拉入同步的过程稳定、缓和、高效，很好的保护了电压对设备的损害，同时提升了设备稳定运行的功能；其先进完善可靠的带励失步、失励失步保护系统，也保证了同步电动机在发生带励失步和失励失步时，效率增高，稳定电压，提升了设备稳定运行的功能，很好的保护了电压对设备的损害。利用电磁装置改造后， 6KV高压同步电动机发生故障情况明显低于改造之前、大大减轻检修人员和维护人员工作压力。
2、由于采用了先进的电脑控制技术，所有控制过程能够对数据采集分析，面板采用新型薄膜按键，能够直观反馈出电动机正常使用信号及故障问题，当电动机信号出现振荡，通过跳闸保护设备、励磁出现振荡、显示电动机是否处于正常运行状态；对电动机的重要组成部分也能够实现信号监控，通过数据采集分析判断是否正常运转。可以不要对设备停止运行或者降低功率，不损伤电机的情况下实现在线更换的功能，使整个操作简单便利，稳定性高，极大方便维护人员相关检修效率。
3、由于交流电网上的主要負荷是异步电机和配电变压器等感性负载，它们都需要从电网吸收无功功率。根据同步电机的性质（容性负载），如使其工作在过励状态，将滞后的无功功率发送给电网，可改善系统电网的功率因数。选用的LZK3型励磁装置设置了闭环恒功率因数调节，通过功率因数变送器，将主机运行时的功率因数转换为标准电信号，经过输入/输出板处理后给电脑系统采样参数与设定数值进行比较后，使用软件实现PID调节，这样不管电机负载如何变化，励磁装置都能自动跟踪调节，保持恒功率因数运行，减少电机的定、转子、整流变压器的损耗，与老式励磁装置相比真正意义上实现了同步电动机的最佳经济运行。
参考文献：
[1] 《半导体变流技术》 莫正康 机械工业出版社 1990.7.
[2] 《电机学》 刘介才 机械工业出版社 1991.3.
[3] 《同步电动机可控硅励磁装置说明》 友明科技有限公司 2001