三相同步电动机基本控制线路

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册下》第2806页（1580字）

三相同步电动机主要用于恒速旋转的大型机械设备，其额定电压一般在3．3KV以上，功率大于250kW．同步电动机的特点是：转速恒定；无起动转矩；在起动过程中，转子绕组将产生极高的感应电动势；调节励磁电流可改变其运行特性等。同步电动机的基本控制线路，就是针对这些特点设计的。

因同步电动机无起动转矩，故可采用辅助电动机起动、异步起动、调频起动等方法。其中，最常用的为异步起动。同步电动机起动控制线路，包括电动机定子电源的控制和转子绕组投入励磁的控制。其起动的步骤是：接入定子电源；开始起动，并起动转子绕组灭磁环节；当转速达到同步转速的95%时，切除灭磁环节，投入直流励磁。

同步电动机也有全电压和降压起动两种。图8．4－22所示为全电压起动控制线路。图中，QS为隔离开关，QF为真空断路器，YA_0ff为断路器分闸线圈，YA_0a为合闸线圈。虚线框为省略画法，其中的SA1为励磁装置准备完成等待运行的开关，KA5为励磁装置的励磁保护继电器，KA6为总停及失压等保护继电器触点。在隔离开关QS和励磁装置的电源开关、控制柜的电源开关相继合闸时，励磁准备完成等待运行的开关SA1闭合；励磁正常，KA5断电；低压控制柜工作正常，KA6(1－13)触点闭合，KA2通电，则表示控制线路等待起动。同步电动机起动时，需待转子转速达到同步转速的95%(即准同步转速)及以上时再投入励磁，因此，其控制线路必须对转速进行监测。通常采用定子回路电流或转子回路的频率等参数进行检测。

图8．4－22 同步电动机定子全电压起动的控制线路

在图8．4－23所示起动控制线路中，电动机定子侧为自耦变压器降压起动，转子侧用极化继电器KA按转子回路频率原则加入励磁，由直流发电机提供励磁电压。转子侧的电阻R，为灭磁环节中的放电电阻。

图8．4－23 同步电动机按频率原则加入励磁的控制线路

图8．4－24所示控制线路，是按定子回路电流原则加入励磁的。通过电流继电器KI检测定子回路的电流值，以反映电动机的转速。当达到准同步速时，KI释放。R3为放电电阻。电网电压过低时，该电路设置有强励环节，由KA控制KM2短接电阻R2。

图8．4－24 按定子电流原则加入励磁的起动控制线路

同步电动机晶闸管励磁系统的性能，远优于直流发电机励磁系统。这种励磁系统有KGLF11和KGLF12型，前者为恒定励磁，不附装降压起动装置，后者附装降压起动装置，并可电力制动。图8．4－25所示控制线路为KGLF11型励磁系统的主电路。采用三相全控桥式整流电路，可工作在整流或逆变工作状态，由移相给定环节及逆变环节通过触发电路(未画出)自动切换。电动机停车时，通过逆变将转子绕组电感存储的能量输往电网。电路中的灭磁环节，由R_Fd1、R_Fd2在晶闸管V₇、V_s及其触发电路和二极管V的控制下，进行灭磁。在同步电动机起动到投入励磁时，放电电阻R_Fd1、R_Fd2被自动切除。

图8．4－25 晶闸管励磁系统的主电路

图8．4－26所示为简化的能耗制动主电路。其控制电路与一般异步电动机能耗制动类似。

图8．4－26 简化的同步电动机能耗制动原理