同步电动机频繁损坏的原因及解决的技术措施

同步电动机频繁损坏的原因及解决的技术措施

   同步电动机运行中存在的问题及解决的一、同步电动机运行中经常发生的问题 甘肃景电管理局一、二期工程共有同步电动机63台，其中2240KW同步电动机24台。2000KW同步电动机16台。1400KW同步电动机23台。经过多年运行发现，同步电动机损坏主要表现在：定子绕组端部绑线崩断，绝缘蹭坏..
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一、同步电动机运行中经常发生的问题
    甘肃景电管理局一、二期工程共有同步电动机63台，其中2240KW同步电动机24台；2000KW同步电动机16台；1400KW同步电动机23台。经过多年运行发现，同步电动机损坏主要表现在：定子绕组端部绑线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊；导线在槽口处及端点断裂，齿压板松动，进而引起短路；转子励磁绕组接头处产生裂纹，开焊；短路环开焊；局部过热烤焦绝缘；转子磁级的燕尾楔松动，退出；转子线圈绝缘损伤；起动绕组笼条断裂；电刷滑环松动；风叶裂断；定子铁芯松动，运行中噪声增大等故障。
    按照电机的正常使用寿命（指线圈）应在 20年左右，一般电机运行所带负载及温升等主要技术指标均在额定值以下，因此电机的正常使用寿命还应更长些。但据统计所损坏的同步电动机，运行时间大多在10年以下，有的仅运行2～3年；有的电动机刚大修好，投入运行不到半年又再次严重损坏。电机损坏率高，人们一般认为是电动机制造质量问题，把问题归结到电机制造厂。为此多家电机制造厂，在制造工艺中对某些环节、部位进行加强措施，但效果并不显著，电机损坏事故仍不断出现。
    多年来，我们通过对本单位同步电动机及励磁装置运行长期统计、分析和研究，到许多厂家和单位了解同步电动机运行情况，对大量调查研究数据进行数理统计分析；对电机损坏现象作技术分析研究；对电机的起动过程、投励过程、灭磁过程、正常运行中的各种典型状态波形进行摄片，对所摄波形特征进行分析；上述各项分析研究结果表明：
导致电机损坏的原因不在电机本身，其根本原因在电动机外部，是电动机所配励磁装置只能满足一般基本使用功能，其技术性能很差所致。
    1、目前所用的可控硅励磁装置，电机每次起动均受损伤
甘肃景电管理局一期工程同步电动机励磁装置主威廉希尔官方网站 为桥式半控励磁装置，其主威廉希尔官方网站 （图l）所示。
图1半控桥式励磁装置主回路
图2使用半控桥式励磁装置电机起动时转子回路波形
电机在起冲过程中，存在滑差，在转子线圈内将感应一交变电势，其正半波通过Z Q形成回路，产生+if；而其负半波则通KQ及RF回路，产生-if，如（图-2）所示。由于威廉希尔官方网站 的不对称，形成+if与-if电流不对称，定子电流也因此而强烈脉动，电机将遭受脉振转矩强烈振动，甚至在整个厂房内都可以听到电机起动过程发出的强烈振动声。这种声音一直持续到电机起动结束才消失，电机起动过程所受强烈脉振是电机损伤的重要原因之一。电机起动过程中定子电流及转子电流变化波形如（图-3）及（图-2）所示。
图3电机起动过程中定子电流波形         
   甘肃景电管理局二期工程同步电动机励磁装置主威廉希尔官方网站 是全控桥（图-4），随着电机起动过程滑差减小，转子线圈内感应电势逐步减小，当转速达到50%以上时，励磁回路感应电流负半波通路不畅，将处于时通时断，似通非通状态，同样形成+if与-if电流不对称，由此同样形成脉振转矩，造成电机产生强烈振动，损坏电机。
图4全控桥式励磁装置主回路
无论是全控桥，还是半控桥，电机起动过程投励时往往听到一声沉闷的冲击声，且起动投励时投励电流越大，声音越响。一般可用减小励磁电流的方法来减轻电机的冲击，待电机起动结束后，方将励磁调正常。这是由于目前所用的可控硅励磁装置投励时所选择的“转子位置角”极不合理。这种冲击，同样使电机遭受损伤。
由于可控硅励磁装置本身存在的上述缺陷，使电机在每次起动过程中均遭受强烈脉振，在投励时遭受冲击损伤，但并不是一次就使电机当场损坏，而是每次启动都使电机产生疲劳效应，造成电机内部暗伤，并逐步累积，发展成电机的内部故障。
上述电机起动过程中所出现的脉振，投励时受的冲击，是由于励磁装置起动回路及投励环节设计不合理所造成，通过改善起动回路及投励时合理选择转子位置角，起动过程中的脉振和投励冲击现象完全可以消除。
2、分立元件可控硅励磁装置无可靠的失步保护装置，使电机不断受到失步危害损坏。
    分离元件可控硅励磁装置采用GL型反时限继电器或用DL继电器组成的定时限过流保护兼作失步保护，而电机“过负荷”与电机“失步“是完全不同的两个概念，通过分析电机失步时的暂态过程，现场试验及实拍的电机失步暂态波形，可以充分证明：用过负荷继电器兼作失步保护，当电机失步时，它不能动作，有的虽能动作，但动作时延大大加长，实际上起不到保护电机作用。
    同步电机的失步事故可分为三类：即欠励失步、过励失步和断电失步。
欠励失步是由于励磁系统的种种原因，使同步电动机的励磁绕组失去直流励磁或严重欠励磁，转子磁场滞后旋转磁场很大角度(图5-a)使同步电动机失去静态稳定，滑出同步。电动机发生欠励失步时，丢转不明显，负载基本不变，定子电流过流不大，电机无明显异常声音，GL型继电器往往拒动或动作时间大大加长。欠励失步一般不能被值班人员及时发现，待发现电机冒烟时，电机已失步了相当长时间，并已造成了电机或励磁装置的损伤损坏。
电机的欠励失步，大多不当初损坏电机，而是造成电机设备的内部暗伤，经常出现电机冒烟后，查不出毛病，电机还能再投入运行。但线棒的绝缘已受了很大的损伤。
   欠励失步主要会引起电机转子绕组，尤其是起动绕组（阻尼条）的过热、变形、开焊，甚至波及到定子绕组端部。电机欠励失步时在转子回路还会产生高电压，造成励磁装置主回路元件损坏，引起灭磁电阻发热。严重时甚至造成整台励磁装置烧坏事故。
过励失步，是由于励磁装置故障或调节不当等原因造成励磁电流增大，电机在过励失步时，励磁系统虽仍有直流励磁，但励磁电流及定子电流都很大并且产生强烈脉振，转子磁场超前旋转磁场很大角度(图5-b),有时甚至产生电磁共振和机械共振。过励失步大多引起电机产生疲劳效应，引起电机内部暗伤，并逐步积累和发展。过励失步所造成电机损伤主要表现在：定子绕组绑线崩断，导线变酥，线圈表面绝缘层被振伤，并逐步由过热而烤焦、烧坏，甚至发展成短路；转子环连接部位开焊变形；转子磁极的燕尾楔松动，退出；电刷滑环松动；定了铁芯松动。运行中噪声增大；严重时甚至出现断轴事故。由于电机和水泵是同轴运行，电机的强烈脉振，同样会波及到水泵损伤，如紧固螺丝断裂等。
断电失步是由于供电系统自动重合闸ZCH装置或备用电源自动BZT装置动作，及人工切换电源，使交流电机供电电源输送渠道短暂中断而导致。它对电机的危害是非同期冲击。这种冲击的大小，与系统容量，线路组抗，电源中断时间、负载性质，特别是与电源重新恢复瞬间的电气分离角有关。所以这种冲击有可能使电机当场损坏，也有可能根本感觉不到。这种运行状态是最为危险的。
3、分离元件可控硅励磁装置，控制部分技术性能太差，同样影响电动机使用寿命。
在多年使用可控硅励磁装置中感到，励磁装置故障率太高，经常出现起动可控硅KQ误导通，插件接触不良，脉冲丢失，三相电流丢波缺相，不平衡，励磁电流、电压不稳定，甚至直接引起电机失励等故障，这是由于该励磁装置的控制部分存在很多缺陷，电机运行的可靠性也因此得不到保障，它同样是引起电机损伤的重要原因。