通過對同步電動機(jī)端電壓的幅值、頻率的微調(diào)，使得同步電動機(jī)定子端電壓和電網(wǎng)電壓之差值達(dá)到下述指標(biāo)時:Δf<1/4Hz、ΔU<2％UN、ΔSγ≈0(ΔSγ為相位差)，同步并網(wǎng)條件即告成立。系統(tǒng)封鎖整流器和逆變器的全部觸發(fā)脈沖，輸出電流下降到零。與此同時，電動機(jī)并入電網(wǎng)，隨后起動裝置的電源側(cè)和負(fù)載側(cè)開關(guān)分?jǐn)�，結(jié)束起動過程。整步微調(diào)階段歷時約20s到40s。
4 故障現(xiàn)象及原始處理過程
4.1 并網(wǎng)超時故障
(1) 故障現(xiàn)象
并網(wǎng)超時是調(diào)試階段、和投產(chǎn)初期較常出現(xiàn)的一個故障。主要現(xiàn)象是，轉(zhuǎn)速接近1000r/min后，不能并網(wǎng)導(dǎo)致起動超時失敗;在整步階段的勵磁電流為85A到130A之間，明顯大于加速階段的70A到75A之間。
(2) 故障分析
根據(jù)同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知:
式中:n電機(jī)的轉(zhuǎn)速;
u2整流器的輸入電壓;
α整流器的移相控制角;
Id直流回路的電流;
r0逆變器的換相超前角即每相電流的起始點(diǎn)相對于該相自然換相點(diǎn)的角度;
u逆變器的換流重疊角;
φ氣隙磁通。
轉(zhuǎn)速n與氣隙磁通φ成反比，如果氣隙磁通φ過大，將會抑制轉(zhuǎn)速的上升，使轉(zhuǎn)速達(dá)不到額定值，使并網(wǎng)超時起動失敗。經(jīng)分析、測試整步并網(wǎng)階段勵磁電流偏大有兩個主要原因:
如前所述，當(dāng)進(jìn)入整步并網(wǎng)階段時，勵磁的控制方式由恒磁通轉(zhuǎn)為以電網(wǎng)電壓為目標(biāo)調(diào)節(jié)電機(jī)端電壓。其指標(biāo)是使電動機(jī)端電壓U端與電網(wǎng)電壓U網(wǎng)的誤差在2％以內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)速n大于95％時由加速階段切換到整步階段，由于電壓上升速度遠(yuǎn)快于轉(zhuǎn)速上升速度，這樣就導(dǎo)致n約為95％時，U端＝(100%-2％)U網(wǎng)，也就是氣隙磁通φ偏大，即勵磁電流偏大，而且只要U端在(100%±2％)U網(wǎng)范圍內(nèi)勵磁電流不再進(jìn)行調(diào)整，最后使n=100％時，電機(jī)的端電壓在上限值附近。
對同步繼電器進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)其電壓幅值匹配明顯不合理，其幅值匹配是1.05U網(wǎng)＝U端。加前一因素的影響，使并網(wǎng)電壓幅值控制目標(biāo)實際是1.07U網(wǎng)＝U端，導(dǎo)致勵磁電流過大，其他情況稍有變化，轉(zhuǎn)速n就達(dá)不到額定值，使并網(wǎng)失敗。
(3) 對策措施
根據(jù)這一情況把同步繼電器的電壓幅值匹配調(diào)整為0.975U網(wǎng)＝U端，整步階段勵磁電流明顯下降，為70A到85A之間，消除了并網(wǎng)失敗現(xiàn)象。
4.2 編碼器故障
(1) 故障現(xiàn)象
2001年7月1日，因其它故障導(dǎo)致三燒結(jié)1#、2#主排同時停機(jī)，主排具備起動條件后，起動1#主排，在起動過程中逆變控制單元MC2315出現(xiàn)“ERR2”故障(零電流超時)，使起動失敗。然后起動2#主排，同樣故障起動失敗。
(2) 故障分析
零電流超時通常是因為轉(zhuǎn)子位置檢測錯誤或MC2315板故障引起的。這里采用光電編碼器測量轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速，此類裝置耐高溫能力差，由于連續(xù)高溫天氣，環(huán)境溫度過高，持續(xù)在65°以上。根據(jù)點(diǎn)檢檢查記錄，編碼器信號7、8通道已經(jīng)不是標(biāo)準(zhǔn)方波，性能顯著劣化。基本可以斷定故障是因為編碼器信號紊亂引起。由于更換編碼器時間較長，可以考慮先冷卻編碼器，觀察使用效果，再決定是否更換編碼器。
觸發(fā)角取消在同步馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，編碼器的測速功能，關(guān)閉編碼器電源。同時改善廠房內(nèi)通風(fēng)條件，降低 環(huán)境溫度。延長編碼器壽命。
4.3 晶閘管短路故障
(1) 故障現(xiàn)象
2001年7月某次工事結(jié)束，起動1#主排，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)不動，按緊停按鈕終止起動。進(jìn)行一些檢查后，起動2#主排，故障現(xiàn)象不變。具體現(xiàn)象是:電動機(jī)勵磁投入后，電動機(jī)聲音反應(yīng)正常(有電流通過)。主回路投入后，電動機(jī)聲音反應(yīng)正常，但不轉(zhuǎn)動。起動裝置的直流電流顯示與設(shè)定的440A略有偏差。
(2) 故障分析
起動1#主排電動機(jī)不動。造成這種情況的可能原因有:沒有勵磁電流或勵磁電流不足，沒有主回路電流或主回路電流不足，編碼器位置檢測不正確，還有電動機(jī)本身問題造成起動力矩不足。
由于在歷次及最近的定修中，電動機(jī)的機(jī)械、電氣參數(shù)完全正常，而且又是兩臺電動機(jī)同樣故障，在這里可以暫不考慮電動機(jī)本身。勵磁盤電流顯示正常，電動機(jī)的二極管故障沒有報警，勵磁電流投入時電動機(jī)聲音正常，可以認(rèn)為勵磁回路正常。
首先更換編碼器，但更換編碼器后起動1#主排故障現(xiàn)象不變，說明與編碼器無關(guān)。電動機(jī)電流的聲音反應(yīng)正常，說明電流確實流過定子線圈。我們發(fā)現(xiàn)三相交流進(jìn)線電流不平衡。對整流器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軟起動裝置整流橋中1#晶閘管短路。更換晶閘管，啟動裝置運(yùn)行正常。
對降壓變壓器、晶閘管進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軟起動裝置整流橋1#晶閘管短路，整流橋原理圖如圖2所示。
圖2 晶閘管整流橋原理圖
該裝置中，整流器采用速度、電流雙環(huán)控制，沒有直接檢測直流回路的電流，而是通過檢測交流回路的電流來計算直流電流。整流橋晶閘管的工作順序依次是12、23、34、45、56、61，如果1#晶閘管擊穿，在12導(dǎo)通期間，直流回路有電流流過，從而在電機(jī)的定子線圈中有電流流過。由于啟動電流限幅在20%，而電機(jī)的速度為零，即反電勢為零，所以整流器晶閘管觸發(fā)角比較大。觸發(fā)3#晶閘管時，由于ab相經(jīng)由1#、3#晶閘管短路，直流回路沒有電流通過。降壓變壓器短路阻抗很大(8.6%)，限制了短路電流;同時，由于交流電流增大，系統(tǒng)計算出直流電流反饋增大，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)，及時地調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，在下一個晶閘管觸發(fā)時，觸發(fā)角很大，限制了交流電流的持續(xù)增大，所以相應(yīng)的晶閘管、快熔沒有發(fā)生連鎖反應(yīng)損壞。由于實際流進(jìn)電機(jī)的電流不大，使得電動機(jī)不能起動。
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