基本信息
- 项目名称：
- 同步电动机励磁控制系统改造
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 新型同步电动机励磁装置具有技术先进、安全可靠、使用方便、调试过程简单等优点，在化工企业同步电动机励磁调节中，可以提高电网的功率因数，降低企业的用电成本，符合国家节能减排政策，并提高了同步电动机运行的安全性、可靠性，使企业的运行成本下降，提高经济效益，必将得到大力的推广。
- 详细介绍：
- 1.作品设计的目的 高压同步电动机能发送无功功率，支持电网电压，有助于充分利用电能，因而在化工行业广泛应用。它的运行安全性和连续性对生产具有重要的影响，因此对它的工作可靠性提出了很高的要求。早期使用的同步电动机励磁装置，一般均由分立元器件组成，由于控制电路复杂，元器件多，因此故障率较高。所以采用新技术设计新型同步电动机励磁装置来提高生产的安全性、可靠性就十分必要，该项目是采用新型同步电动机励磁装置来改造老式的励磁系统，使同步电动机能安全、长周期稳定运行。 2.基本思路以及创新点 同步电动机定子接入6KV电源，全压起动后，进入异步状态，通过灭磁环节自行灭磁。在此期间，触发脉冲电路被封锁，半控整流桥不工作。当转速上升到一定值时，电动机按滑差转全压起动，当电动机的转速达到亚同步速时，通过投磁环节，触发电路开启，输出脉冲至晶闸管控制极，半控桥输出直流电压，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，可使同步电动机在要求的功率因数下运行。当电网电压变化时，通过电压反馈电路和调节器的作用，使电动机励磁绕组端电压保持恒定。当电网电压下降到80％以下时，通过欠压继电器元件的作用，给出强励磁信号，并与励磁给定值叠加，使电动机励磁电流（或电压）上升。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 同步电动机定子接入6KV电源，全压起动后，进入异步状态，通过灭磁环节自行灭磁。在此期间，触发脉冲电路被封锁，半控整流桥不工作。当转速上升到一定值时，电动机按滑差转全压起动，当电动机的转速达到亚同步速时，通过投磁环节，触发电路开启，输出脉冲至晶闸管控制极，半控桥输出直流电压，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，可使同步电动机在要求的功率因数下运行。当电网电压变化时，通过电压反馈电路和调节器的作用，使电动机励磁绕组端电压保持恒定。当电网电压下降到80％以下时，通过欠压继电器元件的作用，给出强励磁信号，并与励磁给定值叠加，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。电动机定子回路断电后，由于延时电路的作用，使触发电路延时封锁脉冲。在此延时时间内，三相半控桥进入逆变状态，使储藏于励磁绕组中的能量回输电网，保证硅元件不受过电压的影响。
科学性、先进性
- （一）研究主要内容 1、新型励磁装置主回路设计; 2、脉冲触发电路设计 3、保护电路设计; 4、现场调试、应用。 （二）技术难题 1、励磁控制器的开发 2、应用程序开发 3、现场波形的测试 （三）主要技术指标和预期成果 1、完成基于PLC的励磁装置的开发应用 2、新、旧励磁装置的技术参数采集 3、通过使用完善励磁装置的功能 （四）拟采用研究方法 主电路采用无续流二极管的新型三相桥式半控整流电路及先进的自冷式热管散热技术，取消了冷却风机；采用新型的励磁控制器为装置的控制核心，可任意设定为闭环可调的恒功率因数、恒电流、恒电压或恒触发角度运行方式，且四种运行方式自动跟踪工作点，可实现无扰动切换。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- （ ）A．实验室阶段 B．中试阶段 C．生产阶段 D． 已投入使用 （自填）
技术转让方式
- 以图纸、设计方案形式转让
作品可展示的形式
- 图纸 、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 新型同步电动机励磁装置具有技术先进、安全可靠、使用方便、调试过程简单等优点，在化工企业同步电动机励磁调节中，可以提高电网的功率因数，降低企业的用电成本，符合国家节能减排政策，并提高了同步电动机运行的安全性、可靠性，使企业的运行成本下降，提高经济效益，必将得到大力的推广。
同类课题研究水平概述
- 目前同步电动机励磁控制系统改造的方法有很多，在实际应用中主要有下面几种： 1.利用微机对励磁控制系统进行改造 利用微机励磁控制系统进行改造常见的有三种方式，第一种方式为主回路电路采用三相全控桥可控硅整流，主要完成整流和灭磁两个功能。主控单元采用二片87C51单片机控制系统，主要完成频率测量、脉冲形成、故障处理等功能。第二种方式为硬件主要由主桥电路、综合控制器、继电器单元、辅助电路等组成，核心部分是由单片机系统组成的微机综合控制器。第三种方式为整流变压器、可控硅整流桥和灭磁装置均采用常规电路控制，而对于自动励磁调节器，采用计算机控制，组成一个典型的DDC(直接数字控制)单速率系统。采用功率因数闭环控制方案，使同步电机运行时的功率因数保持恒定。 2.利用同步电机新型励磁装置进行改造 在同步电机励磁控制系统的改造中，利用成熟的、相对先进的同步电机励磁装置对原有的落后的同步电机励磁装置进行改造也是一种常用的方法。 3.基于PLC控制技术的同步电机励磁控制系统改造 采用PLC作为逻辑控制，通过采集一系列模拟量信号，按一定的控制规律和控制方式实现对投励环节的自动控制，同时具有滑差投励和时间投励两种功能。也可应用PLC与整流器、现场总线技术等对同步电机直流励磁控制系统进行改造。采用整流器来实现同步电机直流励磁给定的电枢输出，通过PLC控制整流器对同步电动机直流励磁自动投入，通过分布式I/O从站对励磁控制系统相关的I/O信号进行连接与控制，以实现电气保护和故障报警等功能。 在上述同步电机励磁控制系统的改造方法中，利用同步电机新型励磁装置进行改造可较好解决同步电动机励磁控制系统的控制，目前技术非常成熟和先进，实施可靠。在同步电动机励磁控制系统的改造中，采用新型励磁装置不失为一种较好的方法。基于微机的同步电机励磁控制系统改造目前应用较广，但具体实施时存在一些不足。在基于PLC控制技术的同步电机励磁控制系统改造中，利用西门子PLC与6RA70直流调速装置改造励磁控制系统是目前较好的方法，也是今后同步电机励磁控制系统改造的发展方向。
