赛克斯电气SKLTD同步电机励磁柜

SKLTD 系列全数字同步电动机励磁控制器 励磁柜

概述

SKLTD 系列全数字同步电动机励磁控制器是专为同步电动机起动、运行而设计。它可作为起动、拖动轻载或重载的同步电动机的直流励磁电源，与同步电动机单机配套使用。

励磁控制器具有如下特点：

*采用高档单片机作为控制核心，有丰富的参数设定、检测和完善的保护功能；

*具有多种投励方式选择;

*可对给定值、输出电压、输出电流、工作状态等参数进行实时检测、显示；

*励磁恒电压/恒电流特性可选；

*具有强励、空载限制、无功补偿等功能；

*具有断相、低励、过流、过热保护功能；

*停机逆变灭磁功能；

*通讯功能：具有RS422/RS485通讯接口，可与外部进行通讯；

*硬件和软件结合，调速维护方便；

*控制板采用先进的SMT工艺，集各功能于一体，减少了外部接线，可靠性高。

注意：本控制器单独提供给用户时，不提供同步电动机高低压开关柜，分、合闸设备，励磁整流变压器，灭磁电阻等其它辅助控制设备。本控制器配套成系统柜提供时，由双方协商处理。

型号规格及技术指标

■ 型号规格

4 技术指标

在海拔高度超过1000米的地区，由于空气稀薄造成控制器散热效果变差，按GB/T3859.2-93标准要求有必要降额使用，额定电流与海拔高度的关系如图所示。

5 控制原理及功能特性

■ 励磁控制器原理框图

SKLTD系列全数字同步电动机励磁控制器，控制电路由以下部分组成：

*CPU微处理器及其逻辑单元；

*给定控制单元；

*转差检测单元；

*电流、电压检测单元；

*通讯接口单元；

*显示、操作面板；

*灭磁单元、晶闸管触发及整流单元。

▲这些电路在CPU的统一协调和控制下完成所有控制功能。系统方框如下：

▲同步电动机起动过程中，灭磁环节工作，使转子感应交变电压正负半周都通过灭磁电阻RFD1、RFD2，保证电机的正常起动。

▲起动过程中，晶闸管整流电路处于阻断状态。当电动机速度上升到同步转速90%时（转差10%左右），控制器输出投全压断电继电触点信号，控制定子侧的全压开关。当电动机速度上升到同步转速95%时（转差5%左右），输出触发脉冲，全控桥整流电路输出电压，励磁投入，同步电动机拖入同步运行。

▲运行过程中控制器输出恒定的电压或电流供励磁绕组：同步电动机定子有功电流，用来在负载增加时实现自动增磁，使带冲击负荷的同步电动机输出较稳定的无功电流。

■ 功能简介

▲灭磁环节

同步电动机起动后至投入励磁前的一段时间内，全控整流桥处于阻断状态，电动机为异步起动；起动时，励磁绕组会有较高的感应电压产生，如不限制感应电压的幅值，可能会损坏励磁绕组绝缘，对电机造成损坏，所以在起动时要对感应电压进行灭磁，图为灭磁电路部分。

*同步电动机起动时，励磁绕组上感应的交变电压波形如图所示，在感应电压的负半周时，二极管D1将灭磁电阻RFD1、RFD2直接接入，通过二极管、灭磁电阻灭磁；

*在感应电压的正半周时，二极管D1关断。当感应电压超过一定值时，灭磁晶闸管T7、T8导通，将灭磁电阻RFD1、RFD2接入，通过T7、T8灭磁电阻灭磁。

*调整电位器VR3，可调整灭磁晶闸管导通T7、T8的导通点。

*直流电压表PV1跨接于E+、E-，与灭磁电阻RFD1、RFD2串接于整流桥的输出端，作为整流电压的测量，同时对灭磁晶闸管的通断起监视作用。

转差检测、投励环节

*同步电动机在整个起动过程中，（T0-T2），其转子感应交变电压的频率是随着转子的加速而变化的，转速越高，感应交变电压的频率就越低，电动机起动瞬间转子感应电压频率与定子回路电网率相同。

T0：同步电动机起动时刻：

T2：同步电动机起动至同步转速的95％左右；

1、当电动机转子加速至同步转速的95％（转差为S=0．05，如T2处），单片机检测到转差S≤5％时，发出触发信号，励磁整流桥导通，投入励磁，将电动机拖人同步转速运行。

2、PR-111选择为0（投励方式为模拟转差检测）：PR-01由设定投全压时的转速，PR-02设定投励磁时的转速。单片机检测到投全压转速时，投全压继电器输出信号；单片机检测到投励磁转达速时，顺极性投入励磁。

3、PR-11选择为1（投励方式为模拟转差检测）：PR-01、PR-02窗口不起作用，投全压或投励磁的转速由控制板上模拟检测部分检测。在转速达到90％时，检测部分发出投全压中断信号，单片机控制投全压继电器输出；在转速达到95％时，检测部分发出投励磁中断信号，单片机控制投励磁继电器输出，同时顺极性投入励磁。

4、由于励磁电压是通过滑环接入励磁绕组的，如接触不佳，感应电压可能出现较多毛刺干扰影响转差信号的检测，所以设置了数字检测和模拟检测以供用户选择。

5、为了正常投励，还设置了投励时间限制。即在设定时间内（由PR-03设置）未投入励磁，设定时间到时，直接将励磁投入。

▲投作压环节

*投全压环节为同步电动机降压起动而设计。在降压起动时，同步转速到达90％左右，发出投全压继电信号，控制定子回路的全电压开关合闸，电机加速起动；同步转速到达95％时，投入励磁。同步电动机采用降压起动方案时，需要注意以下问题：

1、如降压起动过程中起动转矩不足，不能加速至同步转速，则须在电动机至力所能及的转速下给全压，电机加速至亚同步转速时投入励磁，拖入同步。

2、降压起动至投全压时，同步电动机加速的起动称为二次起动，二次起动应在电动机降压起动至较高转速下进行，否则将引起对电网的过大冲击，转子感应交变电压过高，并引起二次起动电流过大，引起过流跳闸，电机起动失败。

▲低励检测环节

*为防止励磁电流过低造成运行故障，设置了励磁过低检测环节（低励检测），低励检测的励磁设定值在PR-05中设定。

*当励磁电流低于设定值时，报警继电器1输出触点信号，同时故障指示灯闪烁，显示E一20故障信息；当励磁电流恢复到设定值以上时，报警继电器1停止输出，故障指示灯熄灭，故障信息自动清除。

▲强励环节

*当定子侧电网电压下降至额定值的80％时（或其他整定值时），由外部送入强励触点信号（接于QL、M2端子），控制器根据强励倍数（PR-04设定）输出强力电压（或电流），直至外部触点断开。

▲空载限制环节

*当KZXZ端子与M2短接时，励磁控制器输出空载限制电压(或电流)。

该功能可用于配合完成同步电动机动力制动，同步电动机动力制动时由电动机运行变为发电机运行，动力制动时，定子回路接入频敏变阻器进行能耗制动，供给动力制动时的励磁电压（或电流）值一般为同步电动机的空载电压（或电流）值。

*此外，当励磁控制器散热器过热时，不管给定值的大小，而强制按空载限制值输出，同时故障指示灯闪烁，显示E一07故障信息。直到散热器温度正常后，自动清除该故障信息。

▲无功补偿环节

*拖动冲击负载的同步电动机，当负载增加时，如励磁电流不变，其输出无功电流减小，超过额定负载时减小的更为严重，甚至从电网吸收感性无功电流，这不利于电机的运行和电网电压的稳定。带冲击负载的同步电动机对电网的影响大，需要按照电动机负载的大小，自动调节励磁。

*励磁控制器监测同步电动机定子回路有功电流信号，在负载增加时实现自动增磁，使冲击负载的同步电动机输出较稳定的无功电流。

*此环节用二极管开关式相敏桥和双T 滤波器组成，同步电动机定子回路的回路电压100V经移相取得与电机定子回路B相同相的电压，再经降压后，将两个与B相同相的电压Ub1、Ub2作为相敏桥的开关电压，将同步电动机定子回路B相电流互感器监测的电流信号。

*若同步电动机定子回路B相电流Ib超前B相电压Ub为φ角（功率因数角COSφ），则Uib超前Ub也为φ角。

*相敏桥输出电压有效值与同步电动机定子有功电流成正比，经双T滤波器取得环节的输出电压，送入单片机，综合控制，进行励磁自动调节。

▲停机逆变

*本励磁控制器的可控硅整流电路采用三相全控桥整流，改变晶闸管的触发角（a），就可得到不同的直流输出电压。当同步电动机停机时，全控桥从整流状态进入逆变状态（停留时间为5秒钟），这样可快速灭磁。三相全控桥由整流状态进入逆变状态的输出波形变化过程入下图所示：

*过流保护功能

当输出电流大于额定值的300％时，过电流环节起作用，载止输出并报警。

7 安装及配线

■ 励磁装置的安装

使用前请认真阅读本用户手册，严格按说明要求接线、使用。

请安装在室内通风良好的场所，一般应采用垂直安装方式。同时还应注意以下事项：

*环境温度：要求在-10℃～45℃的范围内，如环境温度为40℃～50℃，应取下盖板或打开安装柜前门，以利于通风散热。

*安装在振动小于5.9米/秒2(0.6G)的场所；

*若有特殊安装要求，请与代理商或我公司联系

■ 配线方法、步骤及要点：

*把满足要求的电流接到励磁控制器电源输入端子(R、S、T)；

*励磁控制器输出端子A+、A-接到同步电动机励磁绕组；

*输出端子E+、E-接来磁电阻，灭磁电阻另一端分别接到A+、A-；

*将励磁控制器的“PE’，点安全牢固按地；

*尽量使用多芯屏蔽电缆或绞合线连接控制端子，电缆屏蔽层的近端(靠励磁控制器的一端)应连接到励磁控制器的接地端子；控制回路用0.75mm～lmm导线连接；

*配线时，控制电缆、工作电源(AC220V)，应充分远离主电路和强电电路(包括主回路电源线，励磁输出线，继电器、接触器连接线等)并且不能与之并行放置(可采用垂直布线)，避免干扰。

 *如果控制板继电器输出触点用于带动感性负载(例如接触式继电器、接触器)，则应加浪涌电压吸收电路，如：RC吸收电路(注意它的漏电电流应小于所控接触器或继电器的保持电流)、压敏电阻或二极管(只能用于直流电磁回路，安装时一定要注意极性)等。吸收电路元件应装在负载的两端。

■ 接线端子说明