俄制空压机励磁系统国产化

摘要： 目前俄罗斯生产的4BM10空压机在国内的一些企业中还在使用，本文提出以一种新型的国产化的励磁装置代替俄罗斯生产的4BM10空压机励磁系统，采用了国产化的元件进行控制，改变了俄罗斯励磁系统中元件老化、控制繁琐落后、不易配件等因素，以此获取更高的经济效益和安全性能，对目前使用4BM10空压机的企业可以介鉴。

Abstract: 4BM10 air compressor produced by Russian is still using in domestic enterprises at present. In this paper, a new type excitation device of localization instead of the 4BM10 air compressor excitation system produced by Russian was presented, which changed the factors in Russia excitation system, such as components aging, slow and cockamamie control, difficulty in fittings and so on, obtained the higher economic benefits and safety performance, which could give the reference for enterprises which use 4BM10 air compressor.

关键词： 集控单元；触发电路；相序检测电路；功放电路；失步保护电路；灭磁环节

Key words: centralized control unit；trigger circuit；phase sequence detection circuit；amplifier circuit；out-of-step protection circuit；deexcitation links

中图分类号：TH6 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）15-0041-01

1概述

同步电动机是电力系统以及工业生产中的重要设备，其励磁装置的性能直接影响同步电动机运行的可靠性和稳定性。

同步电动机励磁装置集控单元，主要用于轻载或重载起动的同步电动机，如球磨机、气体压缩机、风机、泵类负载等。可控制同步电动机容量为125-10000KW的励磁电源，可用于三相全控桥式整流电路，亦可用于三相半控桥式整流电路。

当同步电动机全压或降压起动时，其转速达到同步转速94%（亚同步速）时，集控单元通过投励环节，按滑差顺极性过零自动投励，将同步电动机牵入同步速运行。

集控单元具有电网电压补偿环节，通过线性调节器的作用，保持励磁电压或励磁电流的恒定。具有较强的抗干扰能力，一旦电网电压降到80%时，可自动投入强励磁环节，保证电机不失步运行。

集控单元包括灭磁环节和失步保护环节，在同步电动机异步起动过程中，能自动灭磁。由于某种原因造成电机失步时，集控单元中的失步环节，对电机进行失步保护。

当电动机定子回路断开时，通过集控单元中的延迟环节，使三相全控桥进入逆变状态，释放电动机励磁绕组能量，使晶闸管元件不受过电压影响。

集控单元采用集成电路，将调节器、触发电路、投励环节及直流电源等电路集中于同一印刷板，具有结构简单、调试方便等优点。

2系统工作原理

同步电动机的定子合上电源，降压或全压起动后，进入异步起动状态，通过灭磁环节自行灭磁，在此期间，触发电路脉冲被封锁，全控整流桥不工作。当转速上升到一定值时，通过投全压环节，电动机按滑差转全压起动，当电动机的转速达到亚同步转速时，通过投励环节的作用，触发电路开启，输出脉冲至晶闸管控制极，全控桥输出直流电压，施加于电动机的励磁绕组，同步电动机被牵入同步运行，起动完毕。

改变励磁给定值，可使电动机在要求的功率因数下运行。

当电网电压变化时，通过电压补偿电路和调节器的作用，使电机励磁绕组端电压保持恒定。

当电动机定子电压下降到80%以下时,集控单元接受到高压柜给出的强励磁信号,使电动机励磁电流（或电压）上升，一旦电压恢复，强励切除,系统又恢复到原来的稳定状态。强励时间不大于50秒。

电动机定子回路断电后，由于延迟电路的作用，使触发电路延时封锁脉冲，在此延迟时间内，三相全控桥进入逆变状态，使励磁绕组中的能量回馈电网，保证晶闸管元件不受过电压影响。

由于某种因素造成同步电动机失步运行。一旦失步，电动机定子回路功率因数大幅度下降，失步保护电路经延时后，给出失步跳闸信号，延时跳闸可避免误动作，增加了系统运行的可靠性。

3励磁装置调试

①检查同步电动机高压侧主开关应处于分断状态，万能转换开关SA2应处于“0”位，调励磁调节旋钮W至逆时针最小位置。②合空气开关QF，电源指示灯亮。③合控制电源开关SA1。④将万能转换开关SA2转到“调定”位置，风机运行指示灯亮，风机工作，风向自下向上。⑤顺时针缓慢调励磁调节旋钮W，至励磁电压和励磁电流达到额定值为止。⑥按下灭磁检测按钮，励磁电压表读数接近零，励磁电流表读数不变，释放检测按钮，励磁电压表读数恢复。⑦分开定子回路隔离开关，将万能转换开关转到“允许”位置，空合定子回路主开关，检查本装置是否进入工作状态，与主开关的合、分闸连锁、保护是否正常。⑧上述步骤完成后，便可进行试车。

4结论

通过以上分析，4BM10空压机励磁控制系统改造达到如下要求：①同步电动机的起动：当同步电动机起动时，灭磁环节自动投入工作。电机转子感应的交变能量通过灭磁电阻释放，保证电机的正常起动。同步电动机在未达到亚同步转速（既滑差0.05）时，整流桥的晶闸管无脉冲，处于阻断状态。当电机达到亚同步转速时，集控单元输出脉冲给晶闸管控制极，整流桥导通向同步电动机转子绕组投入励磁，同步电动机牵入同步运行。②同步电动机同步运行：同步电动机牵入同步运行后，通过集控单元的电压（或电流）反馈对信号进行控制，保证在电源电压波动和其他情况下，输出的励磁电压（或电流）不变，实现对同步电动机的恒定励磁。③停机：正常或故障停机时，集控单元将触发脉冲控制角快速推移到逆变角，整流桥以最大的逆变电压快速灭磁，转子的感应能量通过灭磁电阻释放，保证同步电动机停机。④过流保护：当出现过载或短路时，空气开关自动脱扣；当直流侧或晶闸管短路和过电流时，熔断器快速熔断，微动开关发出报警信号，电机定子回路主开关跳闸，使同步电动机停机。⑤过压保护：当同步电动机起动和失步（异步运行）时，转子感应的交流过电压，由灭磁环节通过灭磁电阻消除；操作过电压（开关分断时引起的过电压）通过阻容三角形进行吸收；换相过电压通过并接于晶闸管的RC网络进行吸收；均压保护通过并接于晶闸管的电阻实现。

总之，4BM10空压机励磁控制系统的国产化改造，解决了俄罗斯励磁控制系统中元件老化、控制繁琐落后、不易配件等问题，其结构合理、更换方便、维修快捷。当然随着工业自动化水平和生产效率的不断提高，对电气设备控制系统要求也会更高，我们只有不断努力学习和融合更多方面的专业知识，这样才能适应工业飞速发展的需要。

参考文献：

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[2]徐滨士，欧忠文.空压机电气控制系统.机械工业出版社，2009.

[3]沈裕康，严武升，杨庚辰.空气压缩机站设备运行与维修手册，2002.