[變壓器]勵磁繞組

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勵磁繞組（也叫激磁繞組）是可以產(chǎn)生磁場的線圈繞組。一般在電動機和發(fā)電機內(nèi)，有串勵和并勵之分。發(fā)電機內(nèi)用勵磁繞組，可以替代永磁體，可以產(chǎn)生永磁體無法產(chǎn)生的強大的磁通密度，且可以方便調(diào)節(jié)，從而可以實現(xiàn)大功率發(fā)電。

在電機的定，轉(zhuǎn)子繞組中，將空載時產(chǎn)生氣隙磁場的繞稱為勵磁繞組（或激磁繞組）;將另一產(chǎn)生功率轉(zhuǎn)換（吸收或出有功功率）的繞組稱為電樞繞組?？梢姡l(fā)電機的勵磁組就是轉(zhuǎn)子繞組，而定子繞組則是電樞繞組。異步電動機的勵繞組是定子繞組，而基本處于短路狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子繞組則是電樞組。

勵磁繞組有單波繞組和復(fù)波繞組。單波繞組的特點是將同極性下的所有線圈按一定規(guī)律全部串聯(lián)起來，形成一條并聯(lián)支路。所以整個電樞繞組只有兩條并聯(lián)支路。波繞組線圈的換向器節(jié)距式中P為磁極對數(shù)；k為換向片數(shù)；a為使Ys等于整數(shù)的正整數(shù)，它等于波繞組的并聯(lián)支路對數(shù)。單波繞組的a=1，而a=2的復(fù)波繞組稱雙波繞組，它可以看成是由兩個單波繞組并聯(lián)而成的復(fù)波繞組，故有4條并聯(lián)支路；a》2者可類推，但用得很少。波繞組從并聯(lián)電路連接原理上說，只需兩組電刷，即一組正電刷和一組負(fù)電刷。

電動機的勵磁繞組

電動機是利用導(dǎo)線切割磁力線感應(yīng)出電勢的電磁感應(yīng)原理，將原動機的機械能變?yōu)殡娔茌敵觥Ｍ桨l(fā)電機由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子是發(fā)出電力的電樞，轉(zhuǎn)子是磁極。定子由電樞鐵芯，均勻排放的三相繞組及機座和端蓋等組成。轉(zhuǎn)子通常為隱極式，由勵磁繞組、鐵芯和軸、護環(huán)、中心環(huán)等組成。汽輪發(fā)電機的極數(shù)多為兩極的，也有四極的。轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入直流電流，產(chǎn)生接近于正弦分布磁場（稱為轉(zhuǎn)子磁場），其有效勵磁磁通與靜止的電樞繞組相交鏈。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子磁場隨同一起旋轉(zhuǎn)、每轉(zhuǎn)一周，磁力線順序切割定子的每相繞組，在三相定子繞組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢。發(fā)電機帶對稱負(fù)載運行時，三相電樞電流合成產(chǎn)生一個同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場。定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互作用，會產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。從汽輪機輸入的機械轉(zhuǎn)矩克服制動轉(zhuǎn)矩而作功。發(fā)電機可發(fā)出有功功率和無功功率。所以，調(diào)整有功功率就得調(diào)節(jié)汽機的進汽量。轉(zhuǎn)子磁場的強弱直接影響定子繞組的電壓，所以，調(diào)發(fā)電機端電壓或調(diào)發(fā)電機的無功功率必須調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流。發(fā)電機的有功功率和無功功率幾何相加之和稱為視在功率。有功功率和視在功率之比稱為發(fā)電機的功率因數(shù)（力率），發(fā)電機的額定功率因數(shù)一般為0.85。

直流電機中的勵磁繞組跟電樞繞組的作用分別是什么？

電動機的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機械能。電動機分為交流電動機和直流電動機兩大類。

（一） 交流電動機及其控制

交流電動機分為異步電動機和同步電動機兩類。異步電動機按照定子相數(shù)的不同分為單項異步電動機、兩相異步電動機和三相異步電動機。三相異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，成本低廉等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

1. 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動機的構(gòu)造也分為兩部分定子與轉(zhuǎn)子。

（1）定子

定子是電動機固定部分作用是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。它主要由定子鐵心、定子繞組和機座組成。

（2）轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子是重點掌握的部分轉(zhuǎn)子有兩種鼠籠式與繞線式。掌握他們各自的特點與區(qū)別。鼠籠式用于中小功率100k以下的電動機，他的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，使用維護方便。繞線式可以改善啟動性能和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙大小，會影響電動機的性能，一般氣隙厚度為0.2-1.5mm之間。

掌握定子繞組的接線方法。

2. 三相異步電動機的工作原理

掌握公式n1=60f/P、S=（n1-n）/n1、n=（1-S）60f/P，同時明白它們的意義（很重要），要能夠靈活運用這些公式進行計算。同時記住：通常電動機在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率SN約為0.01-0.06。

3. 三相異步電動機銘牌上的數(shù)據(jù)

（1）型號：掌握書上的例子。

（2）額定值：一般了解掌握額定頻率和額定轉(zhuǎn)速我國的頻率為50赫茲。

（3）連接方法：有Y型和角型。

（4）絕緣等級和溫升：掌握允許溫升的定義。

（5）工作方式：一般了解。

4. 三相異步電動機的機械特性

掌握額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩與啟動轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。書上的公式要掌握并能靈活運用進行計算。同時記住以下內(nèi)容

1,在等速轉(zhuǎn)動時電動機的轉(zhuǎn)矩必須和阻轉(zhuǎn)矩相平衡。

2,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時最初瞬間電動機的轉(zhuǎn)矩T3一般三相異步電動機的過載系數(shù)是1.8-2.2 。

4,電動機剛啟動時n=0，s=1.

5,三相異步電動機的起動

(1) 直接起動

啟動時轉(zhuǎn)差率為1轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢很大轉(zhuǎn)子電流也很大。當(dāng)電動機在額定電壓下啟動時稱為直接啟動直接啟動的電流約為額定電流的5-7倍。一般來說額定功率為7.5kw以下的小容量異步電動機可直接起動。

直接起動控制線路所用電器包括組合開關(guān)、按鈕、交流接觸器中間繼電器、熱繼電器及熔斷器。掌握它們各自的特點同時掌握熔斷器熔絲額定電流的計算。

直接起動控制電路掌握其控制原理。

(2）鼠籠式異步電動機的降壓起動。

掌握星型-角型起動和自耦變壓器降壓起動的工作原理

（3）繞線式三相異步電動機的起動

6. 三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制7. 三相異步電動機的調(diào)速

該部分較重要，要對公式理解。改變電動機的轉(zhuǎn)速有三種可能，即改變頻率、改變繞組的磁極對數(shù)或改變轉(zhuǎn)差率。

8. 同步電動機

（1）同步電動機的構(gòu)造要與異步電動機進行對比區(qū)分。

（2）同步電動機的工作原理

了解同步電動機的轉(zhuǎn)速是恒定的不隨負(fù)載而變化。同步電動機的轉(zhuǎn)速是不能調(diào)節(jié)的。來源：電子發(fā)燒友

本文為直流電機燒勵磁繞組的過程分析，直流驅(qū)動器6RA7091-6DV62-0驅(qū)動板故障。

故障現(xiàn)象：

上電直流驅(qū)動器6RA7091-6DV62-0，初始化完成后無故障報警。啟動驅(qū)動器后報F005（勵磁回路故障），這時監(jiān)控勵磁回路工作電流22~25A之間，且無法關(guān)閉該勵磁輸出電流。查看驅(qū)動器參數(shù)P102 = 16.5（A），直流電機1GG6288-0NG40-1VV1-Z的勵磁電流參數(shù)11~16.5A，電壓165~310V。顯然，如果該驅(qū)動器驅(qū)動板啟動后，一直輸出22~25A的勵磁電流，此時，如果沒有啟動電機冷卻風(fēng)機，縱然啟動了風(fēng)機，勵磁繞組工作在超出正常勵磁額定電流的前提下，電機溫升會急劇上升，直至燒毀該電機的邏輯是吻合的。而非勵磁繞組匝間絕緣下降所致，另外，根據(jù)該電機的勵磁繞組被燒毀后的繞組現(xiàn)象看，所燒毀的繞組（4組均存在著類似的過熱燒毀痕跡），更能夠說明電機燒毀是過流發(fā)熱引起。

在修復(fù)了該直流電機后的現(xiàn)場測試也是這樣的一種狀態(tài)，啟動系統(tǒng)控制電源、啟動液壓站后，在JOG狀態(tài)下，點動啟動該電機，驅(qū)動器報F005，且在該勵磁回路上監(jiān)控電流值，一直保持在22~25A，釋放點動按鈕或者按復(fù)位鍵，該勵磁電流仍然有輸出，關(guān)閉驅(qū)動器控制電源220V，勵磁電流仍然輸出，只有關(guān)閉勵磁電源（2相380V交流），才能關(guān)閉輸出勵磁電流（強制關(guān)閉勵磁電源）。

打開驅(qū)動器，卸下驅(qū)動器驅(qū)動板清洗、目測，沒有明顯的燒跡，圖示：

用萬用表測試功率元件2相整流模塊，無明顯的擊穿現(xiàn)象；再測試2相可控硅，仍然沒有明顯的擊穿或者短路故障，（該勵磁輸出為半橋可控硅控制的橋式整流方式）圖示：

將驅(qū)動器驅(qū)動板按原樣回裝，再次測試故障現(xiàn)象依舊存在。于是，懷疑驅(qū)動器系統(tǒng)板及驅(qū)動板。但從故障現(xiàn)象看，系統(tǒng)板的故障概率小于驅(qū)動板，因為這時，驅(qū)動器雖然無法控制勵磁輸出，但能夠做輸出的控制說明系統(tǒng)板（C98130-A7058-B17-3）故障的概率相對較小，圖示：

維修中心工程師根據(jù)我的故障描述，測試驅(qū)動器報警F005后，直接用新的直流驅(qū)動器驅(qū)動板C98043-A7004-L1-7替換，按被測直流電機的參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動器參數(shù)測試，F(xiàn)005故障消失，測試電機能夠正常運行。

將備份的參數(shù)還原后回裝到控制柜，連接直流電機電樞回路，勵磁回路及控制板電源、信號回路，回裝驅(qū)動器風(fēng)機，檢查確認(rèn)無誤后啟動驅(qū)動器，電機出現(xiàn)飛車現(xiàn)象，這時報警F042（測速機故障），圖示：

自該電機的故障經(jīng)歷分析，該電機在故障前測速機（測速發(fā)電機）是正常的，還原接線時，也確認(rèn)過線號。回想起該電機修理時，西門子特級維修中心的調(diào)試工程師曾經(jīng)說過，勵磁繞組的接線可能與原線號不符。果斷在驅(qū)動器上將勵磁輸出線對換（F1/F2），重新啟動電機轉(zhuǎn)動，監(jiān)控該電機的勵磁電流在10.7A，電流值在電機額定勵磁電流值范圍內(nèi)屬于正常。

完善控制思路：

1） 原系統(tǒng)直流電機的冷卻風(fēng)機是接至系統(tǒng)電源上，即啟動系統(tǒng)就啟動了電機冷卻風(fēng)機。

變更：在原控制方式下，增加一回路由plc控制方式，即啟動系統(tǒng)后就啟動冷卻風(fēng)機，停止時，當(dāng)停止勵磁工作后，延時10分鐘給電機冷卻后再停止電機冷卻風(fēng)機；

2） 由于設(shè)備工作環(huán)境比較惡劣，在電機冷卻風(fēng)機的出風(fēng)口，增設(shè)風(fēng)量檢測開關(guān)。當(dāng)電機進風(fēng)口（無紡布）被污染到一定程度時，檢測開關(guān)動作，果斷停止電機工作；

3） 增加勵磁回路的電流監(jiān)控，并將上述新增加的3項控制內(nèi)容增設(shè)故障報警工作機制，直觀反映到OP屏（新增系統(tǒng)報警文本內(nèi)容）

【本文轉(zhuǎn)自西門子工業(yè)技術(shù)論壇，作者：WWCWWC】

【本文由大衛(wèi)說電氣修改發(fā)布，2017年11月17日】