老式励磁装置的主要形式详解

（一）交流-直流发电机励磁装置（即励磁机）

我国早期采用的励磁装置均为交流-直流发电机机组。这是一种典型的固接启动电路（如图9-4）。当主机通电后在异步启动的情况下，由灭磁电阻R、接触器K的接触点1～2与转子相并联形成启动电路，而励磁机的直流电压与主机处于断开位置，即K的断开触点1～3处于断开位置。当主机启动加速达同步转速的95%时，K的电磁线圈得电吸合，其触点1～3闭合，1～2断开，投入励磁，进行同步运行。

图9-4　交流-直流发电机励磁装置的启动及灭磁回路

这种励磁装置在当时是被认可的技术，为大型泵站的发展发挥了一定作用。但由于K接通或断开大电流（800kW机组转子电流为180A左右），其主触头1～3经常烧毛，造成接触不良，表面氧化，严重发热；辅助触头1～2有时也接触不良，造成开路起动，转子由此感应的高电压将使转子本身绝缘受到伤害，还使柜内产生高压拉弧（潮湿和尘埃引起）。另外，因为该装置的噪声大、效率低（因摩擦传动、电机铜铁损和大马拉小车等因素，效率仅55%左右）、检修也比较麻烦等原因，所以普遍要求对其进行改造。

（二）KLF型晶闸管励磁装置

该励磁装置的起动及灭磁回路见图9-5。三相桥式半控整流电路输出接到转子回路中去，甩掉了励磁机中笨重的接触器K。由于起动过程中转子感应的高电压直接加到整流桥上，为了使硅管不遭受过电压击穿，所以设计有灭磁回路。它是由续流二极管V2、晶闸管V1及其触发控制电路——灭磁插件组成的。

图9-5　KLF型晶闸管励磁装置的启动及灭磁回路

同步电动机起动过程中，转子励磁绕组感应交变电压在G2点为正时，转子励磁绕组经V2短接。当C1点为正，电压达不到V1所整定的导通电压值之前，转子只能经过电阻R2、R3、R4、R形成回路，由于此回路的电阻值很大，所以转子相当于开路。当感应电动势上升到V1的整定导通电压值时，V1控制极得到触发电压，V1立即导通，转子绕组即经V1、R形成回路。到G1点为正的半波结束时，由于V1的阳极电压为零，故自行关断。同步电动机起动到相当高的转速后，转子中感应的开路电压达不到V1的整定导通电压值，V1不再导通。

同步电动机在直流励磁电压过零值时，由于转子励磁绕组电感放电，会使整流桥上应换相关断的晶闸管整流器维持导通，造成换相困难或失控。现采用续流二极管与整流桥并联，使晶闸管换相能顺利关断。(www.xing528.com)

在同步电动机的起动或失步过程中，若灭磁环节失灵，V1不导通，则转子将产生危险的开路电压。接入低压击穿保险器F后，可由它击穿进行灭磁。江都一、二、三站26台同步电动机投运20多年，由于触发电路故障造成F击穿30次。当起动时击穿，一般不影响主机投运，R只有十几安电流通过，与F并联的直流电压表指示为零（请注意：当V1在运行中误导通时电压表指示也为零，要加以区分）。在更换时可以拆下F两极间的金属片，调换云母片（其击穿电压为工频50Hz、300V/mm±50V，一般厚度为0.092mm左右）。

对于三相半控整流桥接线，经过多年的生产运行实践证明，当电网电压低于额定值的90%以下起动同步电动机时，起动过程所产生的制动转矩会起到一定的坏作用，可能使起动失败。

（三）静止的同步电动机晶闸管励磁装置

1974年江都一、二站改造交流-直流发电机组的励磁机，采用了直流主电路串联晶闸管的起动、灭磁电路，见图9-6。它吸收图9-5的优点，将回路中的续流二极管V2改接在桥臂侧，在主桥晶闸管的阴极组与续流二极管的阴极结合处的直流正电压的输出端串一只300A/1600V的晶闸管V，以此克服上述的起动过程所产生的制动转矩。在灭磁晶闸管V1的阴极与其反极性增加一只二极管V3，使同步电动机在起动过程中励磁绕组感应的高电压两半波都可以经放电电阻R起动，取得较为理想的固有起动特性。但因缺乏自动控制功能，不能适应泵站改造自动化配合需要，故其现代化的泵站中的应用受到限制。

图9-6　静止的同步电动机晶闸管励磁装置的启动及灭磁回路

（四）KGLF型励磁装置

图9-7　KGLF-10系列励磁装置的起动、灭磁电路

该励磁装置的起动、灭磁电路见图9-7，在三相桥式全控整流的直流输出端不并接“续流二极管”。同步电动机在起动过程中转子励磁绕组感应的交变电压两半波都可以经放电电阻R1、R2起动，不会产生附加的制动转矩，保持了同步电动机的固有起动特性。图中R=R1+R2=（5～10）R0之间（R0为转子绕组阻值）。R的阻值对电机的起动特性有影响，该阻值增加将会增加起动转矩，但会减少牵入转矩，反之，减少起动转矩。江都四站在1977～1994年，R的阻值取10R0，起动至投励约6.3s。在停机时，低压断路器5s内不得断开，已将一部分能量变成交流馈送到电网中，这时全控桥晶闸管工作在逆变状态。

该励磁装置，由于其“异步起动回路”以及相应的“起动控制电路”设计不合理，导致电机“异步起动技术性能”欠佳。在电机起动到额定转速50%～80%以上时，电机开始出现脉振，并越来越强烈和明显；当转差减小到一定程度时，励磁回路感应电流的负半周V1、V2处于时通时断状态，形成转矩特性的“脉动分量”，造成电机的脉振；三相全控桥晶闸管导通角小、主桥输出的直流电压严重不对称、灭磁环节整定值偏移，都会使V1、V2误导通，R1、V2温度偏高。由于稳定性差、事故频繁，故对其改造势在必行。