[变压器]励磁绕组简介

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励磁绕组（也叫激磁绕组）是可以产生磁场的线圈绕组。一般在电动机和发电机内，有串励和并励之分。发电机内用励磁绕组，可以替代永磁体，可以产生永磁体无法产生的强大的磁通密度，且可以方便调节，从而可以实现大功率发电。

在电机的定，转子绕组中，将空载时产生气隙磁场的绕称为励磁绕组（或激磁绕组）;将另一产生功率转换（吸收或出有功功率）的绕组称为电枢绕组。可见，发电机的励磁组就是转子绕组，而定子绕组则是电枢绕组。异步电动机的励绕组是定子绕组，而基本处于短路状态下的转子绕组则是电枢组。

励磁绕组有单波绕组和复波绕组。单波绕组的特点是将同极性下的所有线圈按一定规律全部串联起来，形成一条并联支路。所以整个电枢绕组只有两条并联支路。波绕组线圈的换向器节距式中P为磁极对数；k为换向片数；a为使Ys等于整数的正整数，它等于波绕组的并联支路对数。单波绕组的a=1，而a=2的复波绕组称双波绕组，它可以看成是由两个单波绕组并联而成的复波绕组，故有4条并联支路；a》2者可类推，但用得很少。波绕组从并联电路连接原理上说，只需两组电刷，即一组正电刷和一组负电刷。

电动机的励磁绕组

电动机是利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢，转子是磁极。定子由电枢铁芯，均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。转子通常为隐极式，由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。汽轮发电机的极数多为两极的，也有四极的。转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场（称为转子磁场），其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时，转子磁场随同一起旋转、每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转矩克服制动转矩而作功。发电机可发出有功功率和无功功率。所以，调整有功功率就得调节汽机的进汽量。转子磁场的强弱直接影响定子绕组的电压，所以，调发电机端电压或调发电机的无功功率必须调节转子电流。发电机的有功功率和无功功率几何相加之和称为视在功率。有功功率和视在功率之比称为发电机的功率因数（力率），发电机的额定功率因数一般为0.85。

直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么？

电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。

（一） 交流电动机及其控制

交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。

1. 三相异步电动机的基本结构

三相异步电动机的构造也分为两部分定子与转子。

（1）定子

定子是电动机固定部分作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。

（2）转子

转子是重点掌握的部分转子有两种鼠笼式与绕线式。掌握他们各自的特点与区别。鼠笼式用于中小功率100k以下的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2-1.5mm之间。

掌握定子绕组的接线方法。

2. 三相异步电动机的工作原理

掌握公式n1=60f/P、S=（n1-n）/n1、n=（1-S）60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式进行计算。同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0.01-0.06。

3. 三相异步电动机铭牌上的数据

（1）型号：掌握书上的例子。

（2）额定值：一般了解掌握额定频率和额定转速我国的频率为50赫兹。

（3）连接方法：有Y型和角型。

（4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。

（5）工作方式：一般了解。

4. 三相异步电动机的机械特性

掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。书上的公式要掌握并能灵活运用进行计算。同时记住以下内容

1,在等速转动时电动机的转矩必须和阻转矩相平衡。

2,当负载转矩增大时最初瞬间电动机的转矩T3一般三相异步电动机的过载系数是1.8-2.2 。

4,电动机刚启动时n=0，s=1.

5,三相异步电动机的起动

(1) 直接起动

启动时转差率为1转子中感应电动势很大转子电流也很大。当电动机在额定电压下启动时称为直接启动直接启动的电流约为额定电流的5-7倍。一般来说额定功率为7.5kw以下的小容量异步电动机可直接起动。

直接起动控制线路所用电器包括组合开关、按钮、交流接触器中间继电器、热继电器及熔断器。掌握它们各自的特点同时掌握熔断器熔丝额定电流的计算。

直接起动控制电路掌握其控制原理。

(2）鼠笼式异步电动机的降压起动。

掌握星型-角型起动和自耦变压器降压起动的工作原理

（3）绕线式三相异步电动机的起动

6. 三相异步电动机的正反转控制7. 三相异步电动机的调速

该部分较重要，要对公式理解。改变电动机的转速有三种可能，即改变频率、改变绕组的磁极对数或改变转差率。

8. 同步电动机

（1）同步电动机的构造要与异步电动机进行对比区分。

（2）同步电动机的工作原理

了解同步电动机的转速是恒定的不随负载而变化。同步电动机的转速是不能调节的。来源：电子发烧友

本文为直流电机烧励磁绕组的过程分析，直流驱动器6RA7091-6DV62-0驱动板故障。

故障现象：

上电直流驱动器6RA7091-6DV62-0，初始化完成后无故障报警。启动驱动器后报F005（励磁回路故障），这时监控励磁回路工作电流22~25A之间，且无法关闭该励磁输出电流。查看驱动器参数P102 = 16.5（A），直流电机1GG6288-0NG40-1VV1-Z的励磁电流参数11~16.5A，电压165~310V。显然，如果该驱动器驱动板启动后，一直输出22~25A的励磁电流，此时，如果没有启动电机冷却风机，纵然启动了风机，励磁绕组工作在超出正常励磁额定电流的前提下，电机温升会急剧上升，直至烧毁该电机的逻辑是吻合的。而非励磁绕组匝间绝缘下降所致，另外，根据该电机的励磁绕组被烧毁后的绕组现象看，所烧毁的绕组（4组均存在着类似的过热烧毁痕迹），更能够说明电机烧毁是过流发热引起。

在修复了该直流电机后的现场测试也是这样的一种状态，启动系统控制电源、启动液压站后，在JOG状态下，点动启动该电机，驱动器报F005，且在该励磁回路上监控电流值，一直保持在22~25A，释放点动按钮或者按复位键，该励磁电流仍然有输出，关闭驱动器控制电源220V，励磁电流仍然输出，只有关闭励磁电源（2相380V交流），才能关闭输出励磁电流（强制关闭励磁电源）。

打开驱动器，卸下驱动器驱动板清洗、目测，没有明显的烧迹，图示：

用万用表测试功率元件2相整流模块，无明显的击穿现象；再测试2相可控硅，仍然没有明显的击穿或者短路故障，（该励磁输出为半桥可控硅控制的桥式整流方式）图示：

将驱动器驱动板按原样回装，再次测试故障现象依旧存在。于是，怀疑驱动器系统板及驱动板。但从故障现象看，系统板的故障概率小于驱动板，因为这时，驱动器虽然无法控制励磁输出，但能够做输出的控制说明系统板（C98130-A7058-B17-3）故障的概率相对较小，图示：

维修中心工程师根据我的故障描述，测试驱动器报警F005后，直接用新的直流驱动器驱动板C98043-A7004-L1-7替换，按被测直流电机的参数设置相应的驱动器参数测试，F005故障消失，测试电机能够正常运行。

将备份的参数还原后回装到控制柜，连接直流电机电枢回路，励磁回路及控制板电源、信号回路，回装驱动器风机，检查确认无误后启动驱动器，电机出现飞车现象，这时报警F042（测速机故障），图示：

自该电机的故障经历分析，该电机在故障前测速机（测速发电机）是正常的，还原接线时，也确认过线号。回想起该电机修理时，西门子特级维修中心的调试工程师曾经说过，励磁绕组的接线可能与原线号不符。果断在驱动器上将励磁输出线对换（F1/F2），重新启动电机转动，监控该电机的励磁电流在10.7A，电流值在电机额定励磁电流值范围内属于正常。

完善控制思路：

1） 原系统直流电机的冷却风机是接至系统电源上，即启动系统就启动了电机冷却风机。

变更：在原控制方式下，增加一回路由plc控制方式，即启动系统后就启动冷却风机，停止时，当停止励磁工作后，延时10分钟给电机冷却后再停止电机冷却风机；

2） 由于设备工作环境比较恶劣，在电机冷却风机的出风口，增设风量检测开关。当电机进风口（无纺布）被污染到一定程度时，检测开关动作，果断停止电机工作；

3） 增加励磁回路的电流监控，并将上述新增加的3项控制内容增设故障报警工作机制，直观反映到OP屏（新增系统报警文本内容）

【本文转自西门子工业技术论坛，作者：WWCWWC】

【本文由大卫说电气修改发布，2017年11月17日】