【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展交流無刷發(fā)電機已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。簡單的說無刷發(fā)電機是靠同軸的勵磁發(fā)電機相互感應(yīng)作用提供勵磁電流的，它比自激式同步發(fā)電機少了電刷的摩擦環(huán)節(jié)，使日常維修和保養(yǎng)更加簡單和方便，同時在工作環(huán)境非常惡劣和需要防爆的場合，電刷火花往往還是一種危險源。為了提供可靠和安全的電源，通常都可以采用無刷發(fā)電機。無刷發(fā)電機在60年代以來得到廣泛的應(yīng)用。國際很多跨國制造商紛紛和我國較具有實力的企業(yè)合資合作。如德國AFC公司就和我國蘭州電機廠合資生產(chǎn)制造無刷發(fā)電機。

【關(guān)鍵詞】 無刷 付勵磁機 主勵磁機 旋轉(zhuǎn)整流器 電壓調(diào)節(jié)器

Abstract:With the development of science and technology， the brushless generator has been used more and more widely. In order to provide the reliable and safe power supply， we often can use the brushless generator. Since the 1960s， the brushless generator was widely applied. Many multinational manufacturers in internation have been cooperating with the powerful enterprise in China.

概述

無刷發(fā)電機取消了滑環(huán)電刷;無火花高頻干擾;無滑環(huán)與炭刷磨損問題;發(fā)電時工頻和中頻電壓互不干擾，電壓波形下弦性好，供電品質(zhì)優(yōu)良;發(fā)電機可靠性高，維護簡單，容易實現(xiàn)電站的智能自動化控制。無刷發(fā)電機性能穩(wěn)定這是不爭的事實，但由于國內(nèi)對無刷發(fā)電機應(yīng)用才剛剛興起。對無刷發(fā)電機特性及日常維護和保養(yǎng)差距還很大?，F(xiàn)就無刷發(fā)電機空載及加載輸出電壓不穩(wěn)定和日常維修中的處理方法和大家共同探討。

遼漁集團三公司849 、 850 輪 就采用了德國AFC公司和蘭電合資股份有限公司生產(chǎn)的DKBH4230/04 無刷發(fā)電機。無刷勵磁同步發(fā)電機的組成主要由主發(fā)電機、勵磁電機、旋轉(zhuǎn)整流器以及勵磁調(diào)節(jié)器組成。無刷交流發(fā)電機實際上是兩臺發(fā)電機構(gòu)成的，一臺作為勵磁機，一臺才是主發(fā)電機。主發(fā)電機的勵磁繞組在轉(zhuǎn)子，電樞繞組在定子(將發(fā)出的電輸出);勵磁機的電樞繞組在轉(zhuǎn)子，勵磁繞組在定子。

1.無刷交流發(fā)電機的工作原理

DKHB4163-4230/04無刷交流發(fā)電機的工作原理是勵磁機由固定的磁場和旋轉(zhuǎn)的電樞組成，勵磁機定子被設(shè)計成能產(chǎn)生剩磁然后在勵磁機轉(zhuǎn)子(電樞)中感應(yīng)交流電壓，該電壓經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流器整流后直接供給主磁場(轉(zhuǎn)子)，發(fā)電機轉(zhuǎn)數(shù)繼續(xù)增加，主轉(zhuǎn)子在發(fā)電機的定子(電樞)中感應(yīng)電壓，到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，定子電壓使電壓調(diào)節(jié)器工作，電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生電壓供給勵磁機建立并穩(wěn)定發(fā)電機的端電壓發(fā)電機建立初始電壓后，調(diào)壓器就產(chǎn)生可控的直流電壓供給勵磁機定子從而控制發(fā)電機電壓。

2.發(fā)電機空載電壓不穩(wěn)定原因及故障排除方法

通過無刷發(fā)電機基本結(jié)構(gòu)、原理及組成和原理圖首先分析無刷發(fā)電機空載電壓不穩(wěn)定的原因。在空載的時候可以看出有副勵磁機、勵磁機磁場、勵磁機轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)整流器、轉(zhuǎn)子、定子及電壓調(diào)節(jié)器參加工作。提出第一個問題在這七個環(huán)節(jié)中，哪個環(huán)節(jié)有可能造成空載電壓不穩(wěn)定呢?我們不防一個一的分析分析，首先副勵磁機是起勵作用的，當(dāng)原動機帶著無刷發(fā)電機轉(zhuǎn)動達到1000轉(zhuǎn)/分以上時，副勵磁機最先投入工作發(fā)出10伏左右的三相交流電，這時電壓調(diào)節(jié)器就采集到了電壓信號，通過接線端子×2—— 1 2 3 將電壓信號整流、濾波、放大后，通過電壓調(diào)節(jié)器的接線端子×2—— 4、5 送給主勵磁機(勵磁機磁場——勵磁機定子)整個起勵過程結(jié)束。勵磁機定子上的勵磁繞組提供勵磁。其勵磁機轉(zhuǎn)子電樞繞組受到電磁感應(yīng)將發(fā)出20伏-30伏的交流電。電壓調(diào)節(jié)器通過端子×1——1、4 ( U W )采集到發(fā)電機的電壓信號通過電壓調(diào)節(jié)器(變壓器、整流橋、N1 N2兩極電壓信號放大又送給了×2—— 4 、5號端子即勵磁機磁場)。隨著原動機的轉(zhuǎn)速的提高，采集到的電壓信號不斷增加。當(dāng)原動機達到額定轉(zhuǎn)速，經(jīng)過周而復(fù)始的電壓信號的疊加發(fā)電機將達到額定電壓。發(fā)電機空載加壓的全過程完畢。如果發(fā)電機的電壓不精確可以通過Sr1(單獨的電壓整定電位器)和電壓調(diào)節(jié)器里的R4共同調(diào)整，使電壓達到精確值。遼漁集團二公司849 輪遇到的空載電壓不穩(wěn)定，觀察配電板的電壓表從380V可以低到100V一下，瞬間又起來。就這樣上下跳動。經(jīng)過圖紙分析和萬用表的檢測發(fā)現(xiàn)R31接觸不良，見圖1原動機在轉(zhuǎn)動的時候有震動，造成勵磁機磁場在工作的時候有間歇的斷路現(xiàn)象。換新R31電阻，空載電壓不穩(wěn)定圓滿解決?？蛰d電壓不穩(wěn)定還有可能出現(xiàn)其他的原因 例如:采集的電壓信號不穩(wěn)定、電壓調(diào)節(jié)器損壞、接線端子接觸不良、旋轉(zhuǎn)整流器接觸不良、旋轉(zhuǎn)整流器性能不穩(wěn)定等等。具體的情況還要具體的分析和判別。

3.發(fā)電機加載電壓不穩(wěn)定原因及故障排除方法

無刷發(fā)電機加載發(fā)電不穩(wěn)定這也是849輪遇到的又一典型事例。簡單的說就是加負(fù)荷加不上，表現(xiàn)為一加負(fù)載電壓就從380V直往下跌落，負(fù)載與發(fā)電機切除發(fā)電機工作正常。發(fā)電機從起勵至額定電壓的全過程剛才已經(jīng)分析了。現(xiàn)在引入一個名詞 “電流信號的疊加”。

什么原因能造成無刷發(fā)電機加載發(fā)電不穩(wěn)定呢? 我們將額定電壓下的發(fā)電機并入全船電網(wǎng)運行，同時要加一些負(fù)荷，發(fā)電機端電壓有可能要跌落的，發(fā)電機端電壓跌落不是我們想要的結(jié)果，實際上我們需要發(fā)電機的電壓是恒定不變的，或是略有變動而后就能迅速恢復(fù)正常。見圖2是電流互感器(LK)，它有兩種功能:其一AVR通過電流互感器采集的電流信號自動調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，使多臺發(fā)電機并車后工作穩(wěn)定，不會出現(xiàn)例如環(huán)流過大，功率分配不均等現(xiàn)象。其二就是單臺加額定負(fù)荷無異?，F(xiàn)象，工作原理分析。

電流互感器 ( L K ) 感應(yīng)到主電路有電流流過 ， 通過電壓調(diào)節(jié)器的接線端子×2 —— 8 、9 將感應(yīng)到的電流信號疊加到電壓調(diào)節(jié)器(N3一級放大在經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器N1 N2二級放大送給了×2 —— 4 、 5號端子即勵磁機磁場)。隨著負(fù)荷的增加 ，電流互感器感應(yīng)的電流信號也增加，疊加到電壓上的電流信號也增加，從而使發(fā)電機能順利加載至額定功率。發(fā)電機端電壓不至跌落，這樣的發(fā)電機工作性能才算是穩(wěn)定。遼漁集團二公司849 輪遇到的加載發(fā)電不穩(wěn)定，在理論上分析是電流互感器沒有投入工作或是部分投入工作。利用萬用表和絕緣表檢測電流互感器 ( L K )及線路，發(fā)現(xiàn)電流互感器接線端子接地，從而造成同電位，在加負(fù)載時電壓調(diào)節(jié)器感應(yīng)不到電流互感器二次端電流的變化(也就是說電流信號沒有疊加到電壓信號上)。所以 一加負(fù)載端電壓就跌落。將接地的故障排除后再從新開機并重新加負(fù)荷發(fā)電機工作一切正常。無刷發(fā)電機加負(fù)荷發(fā)電不穩(wěn)定的故障圓滿解決。發(fā)電機加載發(fā)電不穩(wěn)定還有可能出現(xiàn)其它的可能性例如:旋轉(zhuǎn)整流器軟擊穿(二極管性能不穩(wěn)定)、勵磁機轉(zhuǎn)子軟擊穿(匝間短路 造成三相電壓有偏差)、電壓調(diào)節(jié)器損壞等等在遇到具體問題的時候還要具體加以分析和判斷。

結(jié)束語

無刷發(fā)電機在日常使用和保養(yǎng)過程中要注意對易壞、易損部件及接線端子的檢查，加強日常保養(yǎng)五步原則聽、看、動、量、監(jiān)測的力度。努力學(xué)習(xí)提高自身的文化修養(yǎng)和技術(shù)水平，熟知各個電氣設(shè)備及部件的性能，必能將故障和事故解決在日常保養(yǎng)和維修當(dāng)中。在國外由于電子技術(shù)發(fā)展較早， 較快，使無刷發(fā)電機技術(shù)已走向成熟。在我國伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展， 無刷發(fā)電機一定具有廣泛的應(yīng)用前景， 將逐漸取代傳統(tǒng)式的發(fā)電機。同時也會使日常維修和保養(yǎng)的水平“更上一層樓” !

參考文獻

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(作者單位: 林 江 遼漁集團大連麥克輕鋼彩板工程有限公司周 帥 遼漁集團船廠)