，

(泰豪沈陽(yáng)電機(jī)有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110024)

0 引言

我公司為鞍礦生產(chǎn)的TMW3000-30/2900無刷同步電動(dòng)機(jī)共二臺(tái)，一臺(tái)在現(xiàn)場(chǎng)使用完全正常，另外一臺(tái)出現(xiàn)故障。具體故障如下：電機(jī)起動(dòng)異步運(yùn)行時(shí)正常，當(dāng)通過交流勵(lì)磁機(jī)及旋轉(zhuǎn)整流盤投勵(lì)牽入電步時(shí)，電機(jī)出現(xiàn)了異常嚴(yán)重的振動(dòng)。技術(shù)服務(wù)人員在現(xiàn)場(chǎng)多次處理未找出具體故障原因，只好返廠處理。電機(jī)返廠后，進(jìn)行了空載試驗(yàn)，電機(jī)異步起動(dòng)后一切正常，無振動(dòng)現(xiàn)象，投勵(lì)后電機(jī)立即出現(xiàn)了嚴(yán)重的振動(dòng)(擺動(dòng))，與在客戶現(xiàn)場(chǎng)情況完全相同，這一點(diǎn)排除了現(xiàn)場(chǎng)電源問題(后期測(cè)試中，在故障情況下再次做了異步起動(dòng)及投勵(lì)牽入同步試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在投勵(lì)后同步機(jī)定子電流迅速回落，這是正常的，說明轉(zhuǎn)子繞組已經(jīng)投勵(lì))。而通過測(cè)速探頭返到測(cè)速表上的轉(zhuǎn)速并沒有提高，也就是沒有牽入同步轉(zhuǎn)速；此時(shí)，站在底板上感到了電機(jī)強(qiáng)烈的振動(dòng)，手摸同步機(jī)定子有強(qiáng)烈的振動(dòng)和擺動(dòng)感。電機(jī)名牌數(shù)據(jù)：型號(hào)：TMW3000-30/2900;額定電壓：6 000V;額定電流：336A;額定轉(zhuǎn)速：200rpm;勵(lì)磁電壓：147V;勵(lì)磁電流：250A;技術(shù)條件：1EY.282.043;出廠日期：2007年2月;出廠編號(hào)：07T0001。

1 故障分析及排除過程

因電機(jī)除旋轉(zhuǎn)整流盤為其它公司生產(chǎn)，主機(jī)及交流勵(lì)磁機(jī)均為我公司產(chǎn)品，決定采用排除法去逐步找出故障原因，并首先確認(rèn)旋轉(zhuǎn)整流盤是否存在問題，之后逐級(jí)排除。

1.1 旋轉(zhuǎn)整流盤無故障排除方法及過程

用一臺(tái)TMW1950-30/2600(07T0707)無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)做旋轉(zhuǎn)整流盤落地試驗(yàn)，該電機(jī)勵(lì)磁電流與上述故障電機(jī)接近。為此，決定在做完1 950kW電機(jī)本機(jī)的旋轉(zhuǎn)整流盤落地試驗(yàn)后，如電機(jī)投勵(lì)牽入同步運(yùn)行正常無振動(dòng)，再用同樣的方法利用1 950kW電機(jī)對(duì)上述故障電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流盤做落地試驗(yàn)。試驗(yàn)得出1 950kW電機(jī)投勵(lì)運(yùn)行完全正常，示波器8個(gè)通道(交流勵(lì)磁機(jī)輸入、輸出，旋轉(zhuǎn)整流盤輸出，電動(dòng)機(jī)定子輸入)顯示各電壓、電流波形也非常良好。說明兩個(gè)旋轉(zhuǎn)整流盤都沒有問題，排除了旋轉(zhuǎn)整流盤的問題。故障必然發(fā)生在電機(jī)或交流勵(lì)磁機(jī)本體。

1.2 排除交流勵(lì)磁機(jī)故障的可能性

圖1 交流勵(lì)磁機(jī)電樞繞組的三相交流感應(yīng)開路電壓波形

圖2 線電壓與相電壓關(guān)系圖

1.3 在故障電機(jī)上測(cè)試旋轉(zhuǎn)整流盤輸出的直流開路電壓波形

將交流勵(lì)磁機(jī)與旋轉(zhuǎn)整流盤聯(lián)接線接好，斷開旋轉(zhuǎn)整流盤與主機(jī)勵(lì)磁繞組的聯(lián)接線，并將旋轉(zhuǎn)整流盤的輸出線接到盤外圓的兩個(gè)測(cè)試鋁箔圈上，用項(xiàng)1.2同樣的方法在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下測(cè)試旋轉(zhuǎn)整流盤輸出的直流開路電壓波形見圖3，其波形為標(biāo)準(zhǔn)的二極管、晶閘管整流后電壓脈動(dòng)一高一低連續(xù)波形。但從長(zhǎng)段波形圖上發(fā)現(xiàn)固定的周期上，總有一個(gè)突發(fā)的尖波峰出現(xiàn)。經(jīng)分析，這個(gè)波峰是每隔72個(gè)二極管波峰或72個(gè)晶閘管波峰出現(xiàn)一次，而三相交流正弦波整流合成后每個(gè)周期就出現(xiàn)六個(gè)二極管或六個(gè)晶閘管波峰，72個(gè)波峰相當(dāng)于12個(gè)周期，而勵(lì)磁機(jī)為24極，旋轉(zhuǎn)一周正好是12個(gè)如上周期，也就是說機(jī)組每旋轉(zhuǎn)一周就出現(xiàn)一個(gè)異常波峰，而旋轉(zhuǎn)整流盤直流開路電壓輸出信號(hào)是由盤外所繞的鋁箔傳遞的，鋁箔繞制時(shí)必然存在一條接縫，分析認(rèn)為正是這條接縫引起了每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個(gè)異常跳變的電壓波峰。因些認(rèn)為旋轉(zhuǎn)整流盤輸出的波形完全正常。這也同時(shí)說明，旋轉(zhuǎn)整流盤及其之前的交流勵(lì)磁機(jī)應(yīng)該沒有問題。

圖3 旋轉(zhuǎn)整流盤輸出的直流開路電壓波形

1.4 利用交流阻抗電壓測(cè)試法測(cè)試電動(dòng)機(jī)磁極繞組

斷開旋轉(zhuǎn)整流盤與主機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的連線，在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行測(cè)試。利用自偶調(diào)壓器將110V低壓交流電送給磁極繞組的兩根引線，然后用交流電壓表首先分半測(cè)試兩組磁極繞組的兩個(gè)交流電壓值(每組15個(gè)磁極繞組)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其中一組為51V，另外一組為59V，說明51V那組繞組存在短路點(diǎn)。一種可能是匝間短路，另一種可能是磁極繞組間短路。如按照59V那組計(jì)算，每個(gè)磁極應(yīng)分壓3.93V，如此，有故障的那組磁極比正常值低約兩個(gè)磁極的電壓值。如真是匝間短路絕對(duì)不會(huì)是一匝或幾匝短路，應(yīng)是多匝多磁極短路，這種可能微乎其微。所以最大的可能是兩磁極間在磁極根部繞組發(fā)生短路，如有一處短路，正好減小兩個(gè)磁極電壓值。經(jīng)對(duì)51V那組繞組分段逐級(jí)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其中兩個(gè)繞組分壓值為0，檢查發(fā)現(xiàn)，其中一個(gè)磁極繞組根部有一匝線向外鼓出與另一繞組根部短接，該故障點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致主機(jī)兩磁極處于短路狀態(tài)(電機(jī)磁路不均布)，轉(zhuǎn)子實(shí)際上相當(dāng)于28極電機(jī)轉(zhuǎn)子，而定子仍為30極，定轉(zhuǎn)子極數(shù)的不同及電機(jī)磁路不均布引發(fā)了電機(jī)的異常振動(dòng)。

1.5 排除故障點(diǎn)試運(yùn)行

將上面發(fā)現(xiàn)的故障點(diǎn)絕緣處理并排除后，電機(jī)異步起動(dòng)及投勵(lì)牽入同步運(yùn)行一切正常。

2 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)本臺(tái)無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)異常振動(dòng)原因的排查處理，可以總結(jié)出：當(dāng)該類電機(jī)在未投勵(lì)磁時(shí)電機(jī)運(yùn)行無振動(dòng)現(xiàn)象，而在輸入了勵(lì)磁電壓時(shí)產(chǎn)生異常振動(dòng)時(shí)，可以確定的是勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，而影響勵(lì)磁系統(tǒng)的環(huán)節(jié)較多，從這一故障現(xiàn)象的排查過程也給我們一些啟示，電機(jī)投勵(lì)時(shí)出現(xiàn)的問題時(shí)，故障點(diǎn)多數(shù)應(yīng)發(fā)生在勵(lì)磁繞組及其相關(guān)的部分上，應(yīng)優(yōu)先排查。