1、 概述
kglf-2c型同步電動機勵磁裝置，系我廠開發研製的全數位化產品。裝置控制核心由seimens公司s7200-plc和pro-face gp37w2-bg41-24v觸控螢幕與kglf-2型微機勵磁控制器組成,主迴路選用6只kp500a/1000v閘流體風冷器件組成三相全控橋可控矽整流供電，採用全數字控制技術，執行引數由人機介面觸控螢幕設定,微機智慧型完成的轉差率檢測、滅磁控制、執行顯示、實時投勵、脈衝形成、故障自診斷等功能，此勵磁裝置具有：良好自診斷功能，能夠進行執行引數及故障管理，可**修改和顯示當前執行的各種引數，並可迴圈儲存故障資訊，並且執行可靠、技術先進、結構簡單、功能齊全、效能穩定、除錯方便、維護簡單等優點。
2、適用範圍
本勵磁裝置可適用於水幫浦、鼓風機、氣體壓縮機、球磨機、粉碎機、軋鋼機等負載型別的同步電動機勵磁系統。
3、工作環境
3.1海拔高度不超過2000公尺；
3.2周圍介質溫度為-20℃～+40℃；
3.3周圍介質相對濕度不超過85%（相當於溫度20±5℃）；
3.4環境沒有導電及易爆塵埃，沒有腐蝕氣體。
4、引用標準
4.1 gb10585-89 中小型同步電動機勵磁系統基本技術要求；
4.2 gb12667-90 同步電動機半導體勵磁裝置總技術條件；
4.3 gb3797-83 電控裝置第二部分：裝有電子器件的電控裝置；
4.4 gb3859 半導體電力變流器；
4.5 gb2681 電工成套裝置中的導線顏色；
4.6 gb2682 -81 電工成套裝置中的指示燈和按鈕的顏色；
4.7 gb10233-88 電氣傳動控制裝置基本試驗方法；
5、勵磁裝置的型號及規格
5.1型號說明
5.2規格系列
6、效能指標
6.1勵磁輸出電壓可調範圍
勵磁輸出電壓可在額定值的10%～125%範圍內平滑可調。
6.2勵磁裝置輸出能力
勵磁系統在額定輸出電壓40%～100%範圍內，能輸出額定電流並連續執行。
6.3按轉差率投全壓、投勵磁
投全壓轉差率為10%，誤差不超過±10%，投勵磁轉差率為5%，並保證順極性投勵。
6.4恆流調節勵磁
當電網在額定電壓的80%～110%變化時，恆流勵磁調節偏差不大於±4%。
6.5過流和欠流整定範圍
系統具有過流和欠流保護，過流保護可整定範圍為額定值的80%～180%，欠流保護可整定範圍為額定值的20%～60%。
6.6起動超時保護
超過正常起動時間的上限值不投勵，勵磁系統自動跳閘停機。
6.7失步保護
同步電動機一旦失步，勵磁繞組中的直流電流必然疊加著較大的交流分量，交流分量的峰值達到額定勵磁電流的50%並持續一定時間，系統確認失步，同步電動機聯鎖停機。
7、主要特點
7.1系統具有三種投勵磁方式:
7.1.1當轉子的轉速達到電機額定轉速的95%時（國標），立即投勵磁，該為優先順序投勵；
7.1.2按轉子感應電壓的最小幅值投勵，同步電動機在起動後，隨著轉速的公升高，轉子感應電壓的幅值會愈來愈低，當此值降至相當於50周交流電壓8～10伏有效值時自動投勵，為次優先順序投勵；
7.1.3當轉子轉速達到電機額定轉速的90%～95%後，微機重複檢測轉差訊號十次延時2～3s投勵，為次優先順序投勵。
7.2具有雙路滅磁功能
為了保證裝置的安全性，系統設計為低電壓和高電壓雙路滅磁。同步電機在非同步起動過程中,低電壓滅磁先滅磁，起動電阻的投入和切除由計算機來控制，由於電阻投入瞬間電壓較低，一般僅為額定勵磁電壓的0.1～0.
2倍，從而同時也抑制了轉子感應的過電壓，保證轉子絕緣不受損壞，使電機具有良好的非同步驅動特性。投勵後低電壓滅磁取消，高電壓滅磁依然存在，保證若轉子繞組一旦產生高壓，滅磁可及時開通，起到保護系統的作用。
7.3系統可選工作方式
7.3.1 恆角給定方式；
7.3.2電壓pi控制方式
7.3.3電流跟蹤方式
為了使同步電動機投勵後能迅速、平滑、可靠地拖入同步，系統設有強勵整步控制。即在投勵開始時，勵磁電壓可強勵1.1～1.
4倍，時間1～50s。強勵倍數和時間根據需要可任意設定。
7.6具有完備的故障自診斷、報警、保護和顯示功能
裝置送電後, 微控制器首先檢查供電電源是否欠相,快熔是否熔斷, 如果有欠相或快熔損壞, 發出故障訊號,系統不允許開車。
開車前將工作方式開關xk置於「除錯」位置，可以很方便地檢查裝置整流、滅磁、投勵等環節工作是否正常，從而確保開車萬無一失。
系統中的五路穩壓電源、六組脈衝、執行狀態、以急欠相、快熔熔斷、失磁、過磁、失步、啟動超時等各類故障等都有發光二極體顯示，同時還有故障**顯示功能。還可以在觸控螢幕上查詢故障型別以及發生故障時間，可查詢200個故障記錄。
7.7具有直觀的起動過程監控和顯示
起動過程中將轉差訊號的頻率折算為數碼顯示，採用倒計數方式顯示, 操作人員可以直觀地監視同步電動機非同步起動全過程。
7.7具有200個故障迴圈記錄功能
7.8具有時時勵磁電流、勵磁電壓執行曲線錄波功能
8、同步電動機控制基本原理簡介
凸極式同步電動機電磁功率表示式為：
pm= p＇m＋ pm=m＋(－)
相應的電磁轉矩表示式為：
m=m＇+m＇＇=m＋（－）
由此可見凸極式同步電動機的電磁功率pm（電磁轉矩m）由兩部分組成，一部分為基本分量p＇m（m＇），另一部分為附加分量p＇＇m（m＇＇）。凸極式同步電動機的附加分量與勵磁的狀態無關，而隱極式同步電動機xq=xd，附加分量p＇＇=0，m＇＇=0，因此後面的分析不考慮附加分量，因此同步電動機的電磁功率和轉矩的表示式簡化為
pm= mm=m
電動機空載時：
機械負載轉矩m2=0，空載損耗p0≈0，則空載轉矩m0≈0
電磁轉矩m= m2＋m0≈0 則m=m≈0
0 θ≈0
θ≈0表明轉子磁極軸線與定子等效磁極軸線幾乎重合，此時電機過載能力最強，最不易失步。
電動機加負載時：
載入時兩組磁極系統的軸線被拉開，
θ就有一定數值，負載愈大，θ愈大
當θmax=時=1時，mmax= m
電磁轉矩最大。
負載超極限：
當α到達θmax以後，如負載再加大，此時兩組磁極軸線進一步拉開，當θ＞θmax時，pm及m不但不增加，反而出現m＜m2＋m0的現象，電動機便減速，以致θ更增大，減速愈甚，結果導致轉子不能與定子等效旋轉磁極同步執行，電動機處於失步狀態，被迫停轉。這種電磁現象在物理模型中表現為表徵磁拉力的彈簧被拉斷，引起失步停轉。所以為了保證同步電動機能十分安全而穩定執行，在額定工作下，一般使θ＝30°左右。
因為同步電動機的最大電磁轉矩m與e0成正比，e0又與勵磁電流il成正比，因此加大勵磁電流il可以增大電磁轉矩。如果電動機負載突然增加的同時增加其勵磁，就能提高電動機的電磁力矩，增加系統的穩定性，從而避免失步。
9.1同步電動機恆定勵磁拖動衝擊負載的分析
同步電動機恆定勵磁拖動衝擊負載執行，根據輕載，滿載和超載，用磁勢向量圖所對應的電流向量來表示
a—輕載b—滿載c—超載
從圖a、b、c可見，當施加於同步電動機的定子電壓ub和勵磁電流il一定，這樣合成磁勢fh（ih）就確定了。如果同步電動機負載增加時，其定子有功電流iy就增加（iy3＞iy2＞iy1），因為轉子勵磁電流il不變，當負載增加時，勵磁電流il只沿著「軌跡圖」m-n移動向量，而絕對值不變（即il1= il2= il3），故同步電動機和定子迴路無功電流iw從容性變成了感性，（iw1＞ iw2均為容性，iw3則為感性）。因此同步電動機定子電流ib1和ib2分別超前定子電壓ub的角度為φ1和φ2，所有電動機的功率因數cosφ1和cosφ2超前（φ1＞φ2），而定子電流i b 3落後ub的角度為φ3，所以功率因數cosφ3滯後。
從上分析可知，恆定勵磁拖動衝擊負載時，隨著負載的增加，功率因數角φ愈來愈小，最後從超前變至滯後；功率角θ越來越大，當θ＞90°時，同步電動機無法維持靜態平衡，因此要失步。
結論：9.1.1恆定勵磁電流的同步電動機靜態過載能力為：
29.1.2負載變化時，為避免失步，應保證功率因數cosφ
超前執行。
9.1.3適用於穩定負載，如：球磨機、鼓風機、壓縮機等。
9.2恆無功調節勵磁電流
恆無功調節勵磁電流向量圖如右：
對於衝擊負載，為了使電動機穩定執行不失步，同時避免電網受到過大的電流衝擊，可採用恆無功調節勵磁電流。
上圖繪出了同步電動機空載執行及突加負載執行時各電量引數變化的關係，施加於同步電動機定子電壓ub一定，轉子勵磁電流為il1，對應定子電流ib1分解為一部分有功電流iy1（空載損耗），一部分容性電流iw1。此時定子電流ib1超前定子電壓ub為φ1角，功率因數cosφ1超前，此時同步電動機輸出無功電流iw1。
當同步電動機負載突加時，有功電流iy1增加至iy2，通過無功閉環控制使il1增加至il2，保持同步電動機定子電流軌跡按「恆無功線」m`—n`變化，使同步電動機輸出的無功電流i w2 =iw1不變。此時同步電動機定子電流ib2 與ub 夾角為φ2 ，功率因數φ2 仍超前。解除安裝後，勵磁電流il2 回到il1 ，系統又回到空載狀態下執行。
9.3恆功率因數調節
恆功率因數調節勵磁電流的向量圖如下：
設同步電動機在某一負載下執行，其定子電流為ib1 ，有功電流iy1，無功電流iw1，勵磁電流il1，功率因數cosφ1 ≈0.9（超前）。當負載變化時，通過功率因數調節器閉環控制，使定子電流ib 沿著「恆功率因數」軌跡線m＇＇—n＇＇變化。
即勵磁電流il1 →il2 ，功率角θ1 →θ2 ，定子電流由ib1 增大至ib2 ，無功電流由iw1增大至i w2 ，從而維持功率因數角φ1 = φ2 從而確保功率因數不變，即cosφ1 = cosφ2。
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