励磁装置在使用中的故障分析及处理办法改动

1、励磁装置在使用中的故障分析及处理办法中国核工业电机运行技术开发公司 邓友华随着改革开放与科学技术的不断发展， 工业成套设备大都具备了智能化、微机化功能。应用广泛的励磁装置也同样不断升级换代，推出了保护完善，运行可靠性更高的各种微机励磁产品。新型励磁装置通过采用新技术、新工艺、新器件、新材料，不但强化了装置功能，还大幅降低了自身故障率。在以拖动负载为核心构成的设备系统中，励磁装置只是其中一环。经过长期励磁装置运行实践，我和同事们遇到不少关于励磁装置故障处理问题。不管多么先进的设备都不可能终身不出故障，但我们力图从不可避免中通过设备设计、制造者、设备使用维护者的共同努力，尽量降低故障发生的概率，追

2、求从量变（减少故障）到质变（保障设备长周期安全运行）的飞跃。为了提高励磁装置的运行维护质量和效率，需要使用人员不断总结分析，把教训变成经验，将经验升华为理论，用理论指导今后的设备维护工作。为此，将积累的关于励磁装置的部分故障事例及处理办法拼撰一起，供有兴趣同行和读者参考或商榷。从下面的事例可以看出，励磁装置能否正常可靠运行，除本身质量外，与其相关联的供电系统（如电网容量与稳定性） 、电机性能（如转矩特性） 、现场环境（如导电粉尘、腐蚀性气体、高温高湿） 、工艺管理（如负荷忽高忽低甚至堵转）等在一定条件下都会成为励磁装置难以正常运行的重要影响因素。例 1：运行中，励磁电流比正常值低了。故障现象：

3、励磁装置正常运行过程中，励磁电流减小，励磁电压约有升高，电机运转正常，没有报警和其它异常。原因分析：根据欧姆定律I=U/R ，励磁电压Uf 基本恒定条件下，引起励磁电流 If 减小的原因是励磁输出回路电阻R 增大了， 由正常励磁绕组直流电阻口变成了f+j即是导致If降低的故障电阻。输出回路最容易产生L的地方是电刷与滑环之间的接触面，具体说有下列几种情况引起：（ 1） 电刷弹簧松动、压力不足，或电刷磨损变形，减小了与滑环的有效接触面积，按R= p L/S（式中R为电阻，L为导线长度，S为导电横截面 积，p为导电材料在20c时的电阻系数，碳在20c的值p =10欧mm米）， 接触面S减小，输出回路

4、电阻就会增加，比rf大一些，相当于回路中出现了 一个附加电阻ri 。另一方面， S 减小后，接触面电流密度增大，电刷温度升高，碳是正温度系数材料，按 R2=R11+% （t2-t1）（式中R1是低温t1时的 电阻，R2是高温t2时的电阻，口为导体材料的电阻温度系数，碳在0100c 范围内温度系数值 =0.0005/ C）,电刷温度升高也会使ri有所增加。（ 2） 电刷与滑环接触面上粘上了润滑油或油与尘土混合成的油垢，在接触面上形成有碍导电的油污层， 相当于导电回路串入了一个接触电阻 ri 。（ 3） 电刷与滑环接触面间打火。滑环由于磨损，外圆不圆，表面粗糙，或者电刷跳动等原因，使电刷与滑环接触

5、面有间隙，根据E=Bv/d （式中E是电压V加在间距为d的间隙上形成的电场强度，（3是微小尖端产生的 场增强因子，当尖端高度与尖端底之比为 8时，（3达到100）,当间隙中某一 点 E 较强，尤其存在微尖端情况下，就会因空气电离而产生火花。严重时火花强度达到 2 级、 3 级，甚至发展为弧光。弧光电流密度大，达470A/cm2，温度高，容易把转动中的滑环烧伤成糙面，糙面上新形成的微尖端又会产生新的火花点，将火花蔓延成片。火花、弧光虽然能导电，但存在阻抗，即在励磁输出回路中串入一个附加电阻ri 。（ 4） 励磁输出电缆连接处氧化层产生接触电阻。绝大多数同步电机励磁绕组的直流电阻rf100V同左不

6、变化按1 式 计 算a1400750,广015Uf14.7V79V123.4V按2 式 计算Uf75Va79通过上表比较及实践经验可知:A. 当读取的Uf值显著大于按（1）式计算值，即75V14.7V,说明依同步信号发出的触发脉冲控制角比励磁变压提供的线电压U21相位超前 了，超前量从口读数与按（2）式计算的0c值相减140O-79O-60O根据 差值60就知道励磁变压接线不是 /Y 11,而错接为 /Y 1。B.同理，当读取的Uf值显著小于按（1）式计算值，则为触发脉冲滞后了， 若读取与（2）式计算值相差60,那励磁变压器就错接为9。（未列数据）C.另一种情况是励磁变压器接线错为逆序，其表现

7、为%差值不为60,变化不定，0c 120及 20的某一个值，Uf跳变；20%1200，可连续调节 不跳变。AC是比较常见的励磁变压器接线错误。除了上述方法判断外，也可用 示波器观察典型波形来综合判断。只有判断清楚属于哪一种错线类型，才能 针对性采取纠正措施。处理措施：停机断电后，励磁变压器接线更正：对 1,原边 A、C相互换，副边a、c相互换；对A/Y3,副边a、c相互换后，再b、c相互 换；对逆序，在原边A、B、C三相中任选两根线对调。更改完接线后，再通电检查，直至励磁变压器接线为 /Y 11为止。本例提示：（1）虽然错在变压器接线，却表现为励磁输出异常，容易认为是励磁装置本身有问题， 张冠

8、李戴；（ 2） 有时接线没有错， 但上一级A 、 B 、C 相别不对，也会形成逆序，送电时应予检查。例 8：电机启动投励后，功率因素表指示异常。故障现象：励磁装置仪表盘上装功率因数 cos表，合高压断路器DL后 cos表指针滞后满偏，投励后指针应从滞后摆向超前，但有时发现投励后指 针严重滞后。原因分析：电机的电子电压、经 PT线引入100V至励磁柜，定子电流 经CT变换成5A也引入励磁柜，两者直接送入 cos表端子。所以cos表 直观反映定子电流Id、定子电压Ue之间的相位关系。又由于定子、转子之 间的磁场耦合，使励磁电流If与Id、cos三者满足“U型曲线变化关系。 要cos空表指示正常，要

9、重视两方面：A.送入cos里的CT PT信号应满足下列三者之一（通常选（1）较多）：（1） CT为A相电流，PT为B、C相电压。（2） CT为B相电流，PT为C、A相电压。（3） CT为C相电流，PT为A、B相电压。B.CT、PT的接线端子位置应准确。如以（1）为例，A相有头端（亦称正 极性端）和尾端两根线，不能接错位置；B、C相各有一根线引入励磁柜端子， 也不能接错位。电机启动后还应通过 cos状态指示来判断上述引入信号及接线是否有 错。正确的状态是：If增加时，cos指针从超前方向移动；If减小时，cos 指针向滞后方向移动；cos超前时，无功功率Q前为cos滞后时， Q前为“ + ” ；当cos为1时，Id值最小，当cos偏离1时向超前或滞后移动 Id 都增大。当接线错位就会出现投励后，cos表指示异常。处理办法：当cos表指示异常，应检查CT PT接线，找出接错点。最 好停机后换线，因开机时，CT线不能开路，PT线不能短路。本例提示：有时也会发现接线完全正确的情况下，cos表指示不对，经查是cos表内部接反了，虽然这种情况比较少见，也应留意。至此，列述了共8 项典型故障实例，它们基本属于“故障的根源在励磁柜外，故障的表现在励磁柜