无刷励磁旋转整流器

WLK系列无刷旋转整流器工作原理及测试方法中国核工业电机运行技术开发有限公司二〇一四年十月1目录WLK系列无刷同步电动机励磁系统概述一、WLK系列无刷同步电动机励磁系统简介-----------------------------------2二、WLK系列无刷励磁同步电动机系统示意图--------------------------------5三、WLK-03B旋转整流器主回路工作原理--------------------------------------6四、WLK-03B旋转整流器主回路原理图-----------------------------------------7WLK-03B型旋转整流器调试方法--------------------------------------------------------82一、无刷励磁同步电动机概述无刷励磁同步电动机是目前国际上已广泛应用的动力拖动设备，具有结构紧凑、电路简单、运行可靠、控制方便、维护量小等优点。尤其是相对于我国目前工业现场广泛应用的励磁电流需通过碳刷和滑环这一对“动接触部件”供给的有刷励磁同步电动机而言优势明显，彻底杜绝了因碳刷和滑环接触不良、碳刷长期磨损而发生的各种电机故障，尤其是取消了需定期维护更换且易产生拉弧、电火花的碳刷和滑环结构，使无刷励磁同步电动机能够在有防爆、防尘、防腐蚀等要求的特殊场合使用，故在矿山选矿、石油、化工等行业的应用日趋广泛，是同步电机应用选型的发展趋势。·无刷励磁同步电动机由主电机、交流励磁机、旋转整流器、静态励磁装置四部分组成。前两部分由电机厂生产，后两部分由励磁配套供应商配套提供。正在落地试验中的主电机·旋转整流器：由盘体、控制模块、整流功率模块、启动功率模块、电阻模块构成。正在检测中的旋转整流器3·控制模块是整流器的核心控制器件，完成电机启动投励，输出触发脉冲，开通功率模块，并控制启动模块对启动电阻的投入与切除。WLK-03B型控制模块·整流功率模块是整流器的整流器件，将交流励磁机发出的交流电经整流向主电机转子绕组提供励磁。TDR型整流功率模块·启动功率模块：在电机异步驱动过程中，投入启动电阻，改善主电机异步驱动力矩，实现电机的平稳迅速无脉振启动，并通过控制模块完成.启动电阻的自动退出。TD型启动功率模块4·静态励磁装置：为交流励磁机提供直流励磁,同时也对同步电机提供相应的保护。采用全数字化控制技术，具有远方通讯功能，以适应无人值守的工业现场要求。可实现励磁自动调节和手动调节两种调节方式及两种运行方式的无扰动切换，并完成励磁系统的增减磁控制和故障报警。人机界面采用汉化触摸屏，文本文件内置，调试操作方便。安装于非爆炸环境。柜体采用钢质单柜体结构，柜体前门为玻璃门。柜体尺寸：700mm（宽）×700mm（深）×2200mm（高）。安装方式：柜体离墙800～1000mm安装。WLK-03型无刷静态励磁装置5二、无刷励磁同步电动机系统示意图6三、WLK-03B旋转整流器主回路工作原理7四、WLK-03B旋转整流器主回路原理图C1KGZKZMK-03BCBgCgAB5KGZTDR33KGZL1RFL2KQgAg控制模块L1TDKQZQ交流励磁机4GZTDR1BATDR22GZ6GZRFL2励磁绕组KZMK-04控制模块电机启动电机转速静态励磁电流发电机输出电压控制模块工作电压计时投励10s0.5s滑差投励旋转整流器工作时序图（全压启动）8WLK-03B旋转整流器现场测试方法（KZMK-04及KZMK-03模块用）一·启动电阻的检测1.检查启动电阻接线是否正确（仔细对照原理图，特别注意启动电阻与L2有公用接线的电机）。2.检查启动电阻的总是否正确：在旋转整流器上解开启动电阻与RF节点的连线，用直流电桥测启动电阻的总阻值；再与设计值比较。3.检查启动电阻对外壳绝缘情况：用1000V左右的兆欧表测量启动电阻与电阻外壳之间绝缘，阻值应大于0.5MΩ；否则要解开每只启动电阻的接线，逐个测量启动电阻与电阻外壳之间绝缘，阻值应大于5MΩ（潮湿天气应大于2MΩ）；二·转子绕组的检测1.检查转子绕组接线是否正确（仔细对照原理图，特别注意启动电阻与L2有公用接线的电机）。2.检查转子绕组接线的是否正确：在旋转整流器上解开转子绕组与L1节点的连线，用直流电桥测阻值；再与设计值比较。3.检查转子绕组对地（轴或盘体）绝缘情况：用1000V左右的兆欧表测量转子绕组与轴之间绝缘，阻值应大于2MΩ（潮湿天气应大于0.5MΩ）；三·旋转整流器接线及元件的固定的检测1.检查旋转整流器接线是否正确（仔细对照原理图）。2.检查旋转整流器的各个连接处是否有防松措施。3.将旋转整流器的控制模块所有引出线端子用导线短接起来；用1000V左右的兆欧表测量L1与旋转整流盘金属盘体之间绝缘电阻，阻值应大于2MΩ（潮湿天气应大于0.5MΩ）.试验后拆除短接线。四·旋转整流器各节点电阻的检测用数字万用表测量以下项目：（此时未接交流励磁机电枢及转子绕组，启动电阻接入）序号万用表档位表笔表笔读数备注1电阻档AB30~200Ω三相电阻应均衡2电阻档BC30~200Ω3电阻档CA30~200Ω4电阻档RFL21~5Ω等于启动电阻阻值5电阻档L1L2500~700Ω低通特性6电阻档AgL115~30Ω可控硅门极特性7电阻档BgL115~30Ω8电阻档CgL115~30Ω9电阻档KQgRF15~30Ω10电阻档熔断器两端0Ω9用数字万用表测量以下项目：（此时未接交流励磁机电枢及转子绕组，启动电阻接入）序号万用表档位红表笔黑表笔读数备注1二极管L2A0.3~0.6V二极管正向特性2/4/6GZ2二极管L2B0.3~0.6V3二极管L2C0.3~0.6V4二极管AL2∞二极管反向特性2/4/6GZ5二极管BL2∞6二极管CL2∞7二极管AL1∞可控硅正向特性1/3/5KGZ8二极管BL1∞9二极管CL1∞10二极管L1A∞可控硅反向特性1/3/5KGZ（启动电阻未接入）11二极管L1B∞12二极管L1C∞13二极管RFL10.3~0.6VZQ正向特性14二极管L1KQg0.7~1.2V仅03模块五·静态小电流通电试验1．接线：采用三相调压器模拟交流励磁机，为旋转整流盘提供工作电源。为了使整流桥输出为小电流，在灭磁电阻支路中串联一电灯BD2，在整流桥输出至电机转子回路中串联一电灯BD1（旋转整流盘单独测试时，可不接电机转子绕组，电灯直接连至整流桥输出正、负极上）。下述试验时，三相调压器副边线电压调至40V~100V(不超过交流励磁机的额定输出电压，一般可从小到大逐步试验)。励磁绕组启动电阻三相刀闸熔断器D1BD1BD2K12A2A2A380V00CBAcba三相调压器ACTDTDR3TDR2TDR1BARFKZMK-03B/04控制模块L1L24GZZQKQRF2GZ6GZ5KGZ3KGZ1KGZKQgL2AgL1BgCgBCWLK-03B旋转整流器现场测试接线图0.5KVA～3KVA三相调压器1台D11A二极管1N40071只BD1、2白炽灯40W~100W/220V2只102．自动投励性能检测合刀闸K1，经10~12秒左右，BD1灯亮，整流桥电压波形为全波整流波形。详见下表检测量试验步骤BD1BD2整流桥波形①合K1灭灭无②经12秒后明亮灭全波整流3.KQ开通、关断性能检测电机启动期间，KQ应导通，旋转整流盘投励后，KQ应由导通转为关断。K1断开后，将二极管D1按试验接线图与C（或A、或B）相可控硅并联，合刀闸K1，BD2、BD1灯全为半亮，整流桥波形为失控波形，经10~12秒左右，控制模块自动投励，BD1由半亮转为亮，BD2由半亮转为灭，整流桥波形为全波整流波形。用短接线短接二极管ZQ的两端，BD2、BD1灯转为半亮，整流桥波形为失控波形。详见下表：检测量试验步骤BD1BD2整流桥波形①合K1半亮半亮失控波形②经12秒后亮灭全波整流③短接ZQ半亮半亮失控波形示波器显示L1、L2之间波形如图：全波整流波形（有电感、大电流时波形，仅作参考）失控波形试验结束后拆除电灯、试验电源及二极管D1。恢复启动电阻、转子绕组及交流励磁机的接线。11六·电机起动试验（与WLK-03SC系列静态励磁柜配合）1．励磁设备完好性检查A、开机前给静态励磁装置送入~380V、直流220V电源，励磁装置“交流电源”、“直流电源”灯亮；B、调节方式旋钮置“手动”位；C、合空气开关LZK，WHK置“调试”位，触摸屏上“COM”灯闪烁，有正常数据显示；经延时自动投励，励磁电压表、电流表出现指示，励磁电流为初始值；D、按“增磁”、“减磁”按钮，观察励磁电压表、电流表指示应随之均匀变化；E、将WHK置“0”位，励磁电压表、电流表回零，触摸屏关。2．开机操作A、WHK置“工作”位，触摸屏上“COM”灯闪烁，有正常数据显示；B、调节方式旋钮置“手动”位；C、1DL开关合闸后，定子电流表指针摆向满刻度，电机开始启动，“电机运行”灯亮，功率因数表严重滞后；（降压启动时相似）D、静态励磁装置自动投励（延时方式或定子电流降低方式），励磁电压表、电流表指示励磁初始值；E、电机加速并进入亚同步状态，定子电流表指示减小；F、旋转整流器控制模块投励，电机进入同步，功率因数表超前，定子电流减小到额定值以下，启动结束；G、手动按“增磁”、“减磁”按钮，调节励磁电流，定子电流、功率因数都随之改变，PT/CT接线正确时应满足以下状态：㈠定子电流为最小值时，检查功率因数表指示应在1附近；㈡如果增大励磁则功率因数向超前方向摆动、减小励磁则功率因数向滞后方向摆动；㈢触摸屏有功功率一直显示为正，当功率因数表超前时，触摸屏无功功率显示为负；当功率因数表滞后时，触摸屏无功功率显示为正；H、调节方式旋钮置“自动”位，进入“恒功率因数”自动调节方式；3．停机操作A、1DL开关分闸后，励磁装置会自动灭磁，励磁电压表、电流表指示回零，仪表板“电机运行”灯灭；B、WHK置“0”位，分断空气开关LZK。4．励磁系统对电机启动频率要求电机启动后，至少间隔30分钟以上才能再次启动，每天启动次数不多于3次。5.旋转整流器可结合机组的大、中修进行定期维护，维护包括以下项目:1.清除尘土，保持装置清洁；2.对旋转整流器上的紧固点、接线端子进行检查；3.对快速熔断器、起动电阻、功率模块进行测量；4.对永磁体及紧固件检查（若有）；5.对转速传感器进行检查（若有）；6.对于启动频繁的电机，要定期更换起动电阻。