高压同步电动机励磁装置故障探讨

摘要：文章通过对高压同步电动机励磁装置的工作原理的分析，对装置在工作中会出现的故障进行了深度剖析，并结合多年工作经验，提出了合理有效的改进措施，在方便读者准确识别故障类型的同时还能够进行有效的维修工作。

关键词：高压同步；电动机；励磁装置；故障探析

中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0054-02

励磁装置在高压同步电动机中发挥着不可小觑的作用，它将直接影响高压同步电动机的运行状况。通过实践可以证明，多数情况下高压同步电动机发生故障都是由励磁装置的故障引起的，而非电动机自身问题。基于励磁装置在高压同步电动机中不可置疑的重要作用，本文将会就励磁装置会出现的故障进行分类讨论，并给出相应的解决方案，以期能够对读者有所帮助。

1 励磁电压骤降

电动机在运行一段时间后，励磁电压骤降，以致几乎为零，此时定子电流上升、灭磁电阻发热严重，同时防护警报发出响声，同步电动机的运行严重受阻。但是在检查中又会发现灭磁可控硅、线路、二极管、灭磁电阻等均无异常，投励失败，短时间内停机。

1.1 故障分析

从以上现象来看，出现电磁电压骤然波动通常是因为灭磁系统出现故障。高压同步电动机在启动及停机过程中灭磁系统的作用是吸收励磁绕组中感应交变的高电压，用以对电动机本身和励磁装置起到保护作用，以免被击穿。在此环节发生事故，是会导致人身伤害的，严重程度可想而知。同时励磁电压会急速波动，灭磁电阻也会严重发热。由以上分析可发现，发生这一故障的原因为灭磁回路的可控硅发生异常而引起的。

1.2 解决方案

由以上分析我们已经清楚，发生这一故障的原因可归结为：灭磁可控硅击穿；稳压管击穿；灭磁可控硅出发端的电压升高。出现这种故障时，我们首先要调节灭磁系统中的触发电压，如若故障仍未消除，应使同步电动机停止运行，仔细检查灭磁晶闸管是否正常运行，是否被击穿。在正常运行时，灭磁电阻是基本无电流通过的，当灭磁晶闸管被击穿时，灭磁线会接入回路，因有电流经过，导致该电阻严重发热，同时电流流过还会形成励磁电压骤降。此时，电压表测量的电压非电磁绕组电压。在此状况下，是需要更换晶闸管之后，高压同步电动机才会正常运

行的。

2 励磁无法正常投励

业内人士都清楚，在励磁开关处于“调定”位置上时，并且励磁回路仪表上的各项显示均正常时，是应正常启动投励的，但也不免有异常情况发生，如启动时无法按时投励，从而电动机保护条件反射式地进行保护动作，因其启动失败。

2.1 故障分析

自动投励环节在整个高压同步电动机的励磁过程中都起着重要作用。在整个启动过程中，转子回路的感应交变电压频率是会随着转子速度的增加而改变的。在高压同步电动机启动的瞬间，转子感应电压的频率和定子侧电网的频率是相等的，在运行过程中，转子转速不断提升，转子的感应电压的频率是要随之下降的。电机的正常运行是由异步起动转为同步运行这一过程，投励环节起着决定性的关键作用。投励过早的话，投励环节就会相应地产生脉振，并且产生比额定转矩高出10倍之多的冲击力，使得电机的定子绕组受到损坏。如果投励太晚的话，会出现电机的继电保护动作，从而发生启动失败。

2.2 解决方案

在投励环节发生异常时，在故障停车之后要检查高压继电保护系统，首先要检查继电器是否掉牌，如果继电器掉牌，则是由于超负荷的保护动作导致的跳闸；其次要仔细检查继电保护是否完善，如果机电保护不存在故障，就要着重关注励磁开关在“调定”的位置上投励时间是不是过长，投励时间发生变化，从而引起了高压继电保护动作跳闸，同样投励无法成功；最后，稳压管脱焊也是造成励磁无法正常投励的又一原因，出现这一故障时只需将稳压管焊接好，便可正常启动电机。

3 励磁电压偏高

当励磁电流调整到额定值的时候，励磁电压仍旧偏高，当同步电动机的电机带超负荷运转时，励磁的电流电压也会相应地发生较大的变动，功率因数表的指针会发生大幅度摆动。

3.1 故障分析

励磁装置常采用6块相同结构的单节晶体管触发的电路插件组成，其由控制信号、同步电源、脉冲信号形成及放大环节构成

3.2 解决方案

在维修过程中可发现，脉冲插件中出现的故障常是由于插件元件接触不良，晶闸管、三极管及单节晶体管遭到损坏，元件参数漂移等因素导致的脉冲信号丢失或者脉冲信号不对称现象。由于各元件相互分离，并且参数在很大程度上受到温度、接触因素以及其他客观因素的影响，如果只采用传统的调试方法，是无法从根本上解决问题的，此时能做到的只有从示波器上观察到是否有单个脉冲信号以及辐射值的大小，然而在实际操作中，这些显示值是无法以点概面地表示6个触发脉冲信号的一致性和同步性的。对于触发插件来讲，6个晶闸管插件是起负载作用的，此时，如果将二极管和脉冲信号相复合，便可直接从示波器上观察到6个脉冲的全部情况。此时，结合示波器坐标调节脉冲插件电位器，便可将脉冲信号调节到最佳状态。这种方式既简洁方便，安全系数又高，大大提高了判断故障的准确性，在维修速度上也会有很大程度的提高。

4 失步保护装置不可靠

失步保护装置是在电动机出现不同步时用以及时避免同步电动机发生失步的。从实际经验来看，在此环节当中发生事故的现象还是比较常见的，失步保护装置在整个励磁装置当中是不可或缺的。在励磁电流小到一定数值时，会出现同步电动机不能稳定运行的状况，从而发生失步，这种状况下电枢电流还会急剧增大，使绕组的绝缘受到威胁，同时还会使转子绕组、灭磁电阻等的安全受到动摇。

励磁电阻在失去电流或者欠缺励磁时，电动机就会失去静态稳定，脱离同步，这类失步叫失励失步。它同时还会造成回路元件被烧毁，灭磁电阻温度过热，动绕组的变形、开焊、过热等故障。在供电系统出现重合闸装置启动或者因为操作有误出现断电情况时，电动机停止运转，这类失步叫断电失步，它同样是会对电动机本身造成危害的，这种由于断电造成的失步对电动机造成的危害具有不确定性，可能危害极小不易察觉，也可能当场烧坏电机，其也是不可忽视的。还有一种失步称为带励失步，故障现象及原因有线路遭雷击、避雷器动作、大机组起动、相邻母线短路等。带励失步对电机的危害有定子绕组绑线变脆、崩断，线圈绝缘层震伤、短路励磁绕组接头处裂纹、开焊等。

解决失步问题的指导原则为，先要保证失步保护装置的安全性能，以此来保护电机的安全，因此对于失步保护装置要及时更新、及时检测，避免因失步保护装置的不可靠性造成电机损毁等严重后果。针对具体的故障原因，在采取相应检修措施时，应在各项相关检查没问题的情况下，注意实际检修动作的规范性。

5 结语

本文中笔者以高压同步电动机励磁装置的故障做出了探析，同时给出了相应的解决方案。不仅就励磁装置的工作原理进行了透彻分析，还为维修的技术层上提高了等级，以期对读者能够有所帮助。

参考文献

[1] 西安丰和电力电子有限责任公司.同步机励磁装置使用说明[S].

[2] 冯定颐.电机及电力拖动（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2008.

作者简介：许骏宏（1983—），男，山西运城人，山西阳煤丰喜临猗分公司助理工程师。

（责任编辑：周 琼）

摘要：文章通过对高压同步电动机励磁装置的工作原理的分析，对装置在工作中会出现的故障进行了深度剖析，并结合多年工作经验，提出了合理有效的改进措施，在方便读者准确识别故障类型的同时还能够进行有效的维修工作。

关键词：高压同步；电动机；励磁装置；故障探析

中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0054-02

励磁装置在高压同步电动机中发挥着不可小觑的作用，它将直接影响高压同步电动机的运行状况。通过实践可以证明，多数情况下高压同步电动机发生故障都是由励磁装置的故障引起的，而非电动机自身问题。基于励磁装置在高压同步电动机中不可置疑的重要作用，本文将会就励磁装置会出现的故障进行分类讨论，并给出相应的解决方案，以期能够对读者有所帮助。

1 励磁电压骤降

电动机在运行一段时间后，励磁电压骤降，以致几乎为零，此时定子电流上升、灭磁电阻发热严重，同时防护警报发出响声，同步电动机的运行严重受阻。但是在检查中又会发现灭磁可控硅、线路、二极管、灭磁电阻等均无异常，投励失败，短时间内停机。

1.1 故障分析

从以上现象来看，出现电磁电压骤然波动通常是因为灭磁系统出现故障。高压同步电动机在启动及停机过程中灭磁系统的作用是吸收励磁绕组中感应交变的高电压，用以对电动机本身和励磁装置起到保护作用，以免被击穿。在此环节发生事故，是会导致人身伤害的，严重程度可想而知。同时励磁电压会急速波动，灭磁电阻也会严重发热。由以上分析可发现，发生这一故障的原因为灭磁回路的可控硅发生异常而引起的。

1.2 解决方案

由以上分析我们已经清楚，发生这一故障的原因可归结为：灭磁可控硅击穿；稳压管击穿；灭磁可控硅出发端的电压升高。出现这种故障时，我们首先要调节灭磁系统中的触发电压，如若故障仍未消除，应使同步电动机停止运行，仔细检查灭磁晶闸管是否正常运行，是否被击穿。在正常运行时，灭磁电阻是基本无电流通过的，当灭磁晶闸管被击穿时，灭磁线会接入回路，因有电流经过，导致该电阻严重发热，同时电流流过还会形成励磁电压骤降。此时，电压表测量的电压非电磁绕组电压。在此状况下，是需要更换晶闸管之后，高压同步电动机才会正常运

行的。

2 励磁无法正常投励

业内人士都清楚，在励磁开关处于“调定”位置上时，并且励磁回路仪表上的各项显示均正常时，是应正常启动投励的，但也不免有异常情况发生，如启动时无法按时投励，从而电动机保护条件反射式地进行保护动作，因其启动失败。

2.1 故障分析

自动投励环节在整个高压同步电动机的励磁过程中都起着重要作用。在整个启动过程中，转子回路的感应交变电压频率是会随着转子速度的增加而改变的。在高压同步电动机启动的瞬间，转子感应电压的频率和定子侧电网的频率是相等的，在运行过程中，转子转速不断提升，转子的感应电压的频率是要随之下降的。电机的正常运行是由异步起动转为同步运行这一过程，投励环节起着决定性的关键作用。投励过早的话，投励环节就会相应地产生脉振，并且产生比额定转矩高出10倍之多的冲击力，使得电机的定子绕组受到损坏。如果投励太晚的话，会出现电机的继电保护动作，从而发生启动失败。

2.2 解决方案

在投励环节发生异常时，在故障停车之后要检查高压继电保护系统，首先要检查继电器是否掉牌，如果继电器掉牌，则是由于超负荷的保护动作导致的跳闸；其次要仔细检查继电保护是否完善，如果机电保护不存在故障，就要着重关注励磁开关在“调定”的位置上投励时间是不是过长，投励时间发生变化，从而引起了高压继电保护动作跳闸，同样投励无法成功；最后，稳压管脱焊也是造成励磁无法正常投励的又一原因，出现这一故障时只需将稳压管焊接好，便可正常启动电机。

3 励磁电压偏高

当励磁电流调整到额定值的时候，励磁电压仍旧偏高，当同步电动机的电机带超负荷运转时，励磁的电流电压也会相应地发生较大的变动，功率因数表的指针会发生大幅度摆动。

3.1 故障分析

励磁装置常采用6块相同结构的单节晶体管触发的电路插件组成，其由控制信号、同步电源、脉冲信号形成及放大环节构成

3.2 解决方案

在维修过程中可发现，脉冲插件中出现的故障常是由于插件元件接触不良，晶闸管、三极管及单节晶体管遭到损坏，元件参数漂移等因素导致的脉冲信号丢失或者脉冲信号不对称现象。由于各元件相互分离，并且参数在很大程度上受到温度、接触因素以及其他客观因素的影响，如果只采用传统的调试方法，是无法从根本上解决问题的，此时能做到的只有从示波器上观察到是否有单个脉冲信号以及辐射值的大小，然而在实际操作中，这些显示值是无法以点概面地表示6个触发脉冲信号的一致性和同步性的。对于触发插件来讲，6个晶闸管插件是起负载作用的，此时，如果将二极管和脉冲信号相复合，便可直接从示波器上观察到6个脉冲的全部情况。此时，结合示波器坐标调节脉冲插件电位器，便可将脉冲信号调节到最佳状态。这种方式既简洁方便，安全系数又高，大大提高了判断故障的准确性，在维修速度上也会有很大程度的提高。

4 失步保护装置不可靠

失步保护装置是在电动机出现不同步时用以及时避免同步电动机发生失步的。从实际经验来看，在此环节当中发生事故的现象还是比较常见的，失步保护装置在整个励磁装置当中是不可或缺的。在励磁电流小到一定数值时，会出现同步电动机不能稳定运行的状况，从而发生失步，这种状况下电枢电流还会急剧增大，使绕组的绝缘受到威胁，同时还会使转子绕组、灭磁电阻等的安全受到动摇。

励磁电阻在失去电流或者欠缺励磁时，电动机就会失去静态稳定，脱离同步，这类失步叫失励失步。它同时还会造成回路元件被烧毁，灭磁电阻温度过热，动绕组的变形、开焊、过热等故障。在供电系统出现重合闸装置启动或者因为操作有误出现断电情况时，电动机停止运转，这类失步叫断电失步，它同样是会对电动机本身造成危害的，这种由于断电造成的失步对电动机造成的危害具有不确定性，可能危害极小不易察觉，也可能当场烧坏电机，其也是不可忽视的。还有一种失步称为带励失步，故障现象及原因有线路遭雷击、避雷器动作、大机组起动、相邻母线短路等。带励失步对电机的危害有定子绕组绑线变脆、崩断，线圈绝缘层震伤、短路励磁绕组接头处裂纹、开焊等。

解决失步问题的指导原则为，先要保证失步保护装置的安全性能，以此来保护电机的安全，因此对于失步保护装置要及时更新、及时检测，避免因失步保护装置的不可靠性造成电机损毁等严重后果。针对具体的故障原因，在采取相应检修措施时，应在各项相关检查没问题的情况下，注意实际检修动作的规范性。

5 结语

本文中笔者以高压同步电动机励磁装置的故障做出了探析，同时给出了相应的解决方案。不仅就励磁装置的工作原理进行了透彻分析，还为维修的技术层上提高了等级，以期对读者能够有所帮助。

参考文献

[1] 西安丰和电力电子有限责任公司.同步机励磁装置使用说明[S].

[2] 冯定颐.电机及电力拖动（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2008.

作者简介：许骏宏（1983—），男，山西运城人，山西阳煤丰喜临猗分公司助理工程师。

（责任编辑：周 琼）

摘要：文章通过对高压同步电动机励磁装置的工作原理的分析，对装置在工作中会出现的故障进行了深度剖析，并结合多年工作经验，提出了合理有效的改进措施，在方便读者准确识别故障类型的同时还能够进行有效的维修工作。

关键词：高压同步；电动机；励磁装置；故障探析

中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0054-02

励磁装置在高压同步电动机中发挥着不可小觑的作用，它将直接影响高压同步电动机的运行状况。通过实践可以证明，多数情况下高压同步电动机发生故障都是由励磁装置的故障引起的，而非电动机自身问题。基于励磁装置在高压同步电动机中不可置疑的重要作用，本文将会就励磁装置会出现的故障进行分类讨论，并给出相应的解决方案，以期能够对读者有所帮助。

1 励磁电压骤降

电动机在运行一段时间后，励磁电压骤降，以致几乎为零，此时定子电流上升、灭磁电阻发热严重，同时防护警报发出响声，同步电动机的运行严重受阻。但是在检查中又会发现灭磁可控硅、线路、二极管、灭磁电阻等均无异常，投励失败，短时间内停机。

1.1 故障分析

从以上现象来看，出现电磁电压骤然波动通常是因为灭磁系统出现故障。高压同步电动机在启动及停机过程中灭磁系统的作用是吸收励磁绕组中感应交变的高电压，用以对电动机本身和励磁装置起到保护作用，以免被击穿。在此环节发生事故，是会导致人身伤害的，严重程度可想而知。同时励磁电压会急速波动，灭磁电阻也会严重发热。由以上分析可发现，发生这一故障的原因为灭磁回路的可控硅发生异常而引起的。

1.2 解决方案

由以上分析我们已经清楚，发生这一故障的原因可归结为：灭磁可控硅击穿；稳压管击穿；灭磁可控硅出发端的电压升高。出现这种故障时，我们首先要调节灭磁系统中的触发电压，如若故障仍未消除，应使同步电动机停止运行，仔细检查灭磁晶闸管是否正常运行，是否被击穿。在正常运行时，灭磁电阻是基本无电流通过的，当灭磁晶闸管被击穿时，灭磁线会接入回路，因有电流经过，导致该电阻严重发热，同时电流流过还会形成励磁电压骤降。此时，电压表测量的电压非电磁绕组电压。在此状况下，是需要更换晶闸管之后，高压同步电动机才会正常运

行的。

2 励磁无法正常投励

业内人士都清楚，在励磁开关处于“调定”位置上时，并且励磁回路仪表上的各项显示均正常时，是应正常启动投励的，但也不免有异常情况发生，如启动时无法按时投励，从而电动机保护条件反射式地进行保护动作，因其启动失败。

2.1 故障分析

自动投励环节在整个高压同步电动机的励磁过程中都起着重要作用。在整个启动过程中，转子回路的感应交变电压频率是会随着转子速度的增加而改变的。在高压同步电动机启动的瞬间，转子感应电压的频率和定子侧电网的频率是相等的，在运行过程中，转子转速不断提升，转子的感应电压的频率是要随之下降的。电机的正常运行是由异步起动转为同步运行这一过程，投励环节起着决定性的关键作用。投励过早的话，投励环节就会相应地产生脉振，并且产生比额定转矩高出10倍之多的冲击力，使得电机的定子绕组受到损坏。如果投励太晚的话，会出现电机的继电保护动作，从而发生启动失败。

2.2 解决方案

在投励环节发生异常时，在故障停车之后要检查高压继电保护系统，首先要检查继电器是否掉牌，如果继电器掉牌，则是由于超负荷的保护动作导致的跳闸；其次要仔细检查继电保护是否完善，如果机电保护不存在故障，就要着重关注励磁开关在“调定”的位置上投励时间是不是过长，投励时间发生变化，从而引起了高压继电保护动作跳闸，同样投励无法成功；最后，稳压管脱焊也是造成励磁无法正常投励的又一原因，出现这一故障时只需将稳压管焊接好，便可正常启动电机。

3 励磁电压偏高

当励磁电流调整到额定值的时候，励磁电压仍旧偏高，当同步电动机的电机带超负荷运转时，励磁的电流电压也会相应地发生较大的变动，功率因数表的指针会发生大幅度摆动。

3.1 故障分析

励磁装置常采用6块相同结构的单节晶体管触发的电路插件组成，其由控制信号、同步电源、脉冲信号形成及放大环节构成

3.2 解决方案

在维修过程中可发现，脉冲插件中出现的故障常是由于插件元件接触不良，晶闸管、三极管及单节晶体管遭到损坏，元件参数漂移等因素导致的脉冲信号丢失或者脉冲信号不对称现象。由于各元件相互分离，并且参数在很大程度上受到温度、接触因素以及其他客观因素的影响，如果只采用传统的调试方法，是无法从根本上解决问题的，此时能做到的只有从示波器上观察到是否有单个脉冲信号以及辐射值的大小，然而在实际操作中，这些显示值是无法以点概面地表示6个触发脉冲信号的一致性和同步性的。对于触发插件来讲，6个晶闸管插件是起负载作用的，此时，如果将二极管和脉冲信号相复合，便可直接从示波器上观察到6个脉冲的全部情况。此时，结合示波器坐标调节脉冲插件电位器，便可将脉冲信号调节到最佳状态。这种方式既简洁方便，安全系数又高，大大提高了判断故障的准确性，在维修速度上也会有很大程度的提高。

4 失步保护装置不可靠

失步保护装置是在电动机出现不同步时用以及时避免同步电动机发生失步的。从实际经验来看，在此环节当中发生事故的现象还是比较常见的，失步保护装置在整个励磁装置当中是不可或缺的。在励磁电流小到一定数值时，会出现同步电动机不能稳定运行的状况，从而发生失步，这种状况下电枢电流还会急剧增大，使绕组的绝缘受到威胁，同时还会使转子绕组、灭磁电阻等的安全受到动摇。

励磁电阻在失去电流或者欠缺励磁时，电动机就会失去静态稳定，脱离同步，这类失步叫失励失步。它同时还会造成回路元件被烧毁，灭磁电阻温度过热，动绕组的变形、开焊、过热等故障。在供电系统出现重合闸装置启动或者因为操作有误出现断电情况时，电动机停止运转，这类失步叫断电失步，它同样是会对电动机本身造成危害的，这种由于断电造成的失步对电动机造成的危害具有不确定性，可能危害极小不易察觉，也可能当场烧坏电机，其也是不可忽视的。还有一种失步称为带励失步，故障现象及原因有线路遭雷击、避雷器动作、大机组起动、相邻母线短路等。带励失步对电机的危害有定子绕组绑线变脆、崩断，线圈绝缘层震伤、短路励磁绕组接头处裂纹、开焊等。

解决失步问题的指导原则为，先要保证失步保护装置的安全性能，以此来保护电机的安全，因此对于失步保护装置要及时更新、及时检测，避免因失步保护装置的不可靠性造成电机损毁等严重后果。针对具体的故障原因，在采取相应检修措施时，应在各项相关检查没问题的情况下，注意实际检修动作的规范性。

5 结语

本文中笔者以高压同步电动机励磁装置的故障做出了探析，同时给出了相应的解决方案。不仅就励磁装置的工作原理进行了透彻分析，还为维修的技术层上提高了等级，以期对读者能够有所帮助。

参考文献

[1] 西安丰和电力电子有限责任公司.同步机励磁装置使用说明[S].

[2] 冯定颐.电机及电力拖动（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2008.

作者简介：许骏宏（1983—），男，山西运城人，山西阳煤丰喜临猗分公司助理工程师。

（责任编辑：周 琼）