淺談無刷發電機空載和加載電壓不穩定原因及故障排除方法

【摘要】 隨著科學技術的發展交流無刷發電機已經得到了越來越廣泛的應用。簡單的說無刷發電機是靠同軸的勵磁發電機相互感應作用提供勵磁電流的，它比自激式同步發電機少了電刷的摩擦環節，使日常維修和保養更加簡單和方便，同時在工作環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電機。無刷發電機在60年代以來得到廣泛的應用。國際很多跨國制造商紛紛和我國較具有實力的企業合資合作。如德國AFC公司就和我國蘭州電機廠合資生產制造無刷發電機。

【關鍵詞】 無刷 付勵磁機 主勵磁機 旋轉整流器 電壓調節器

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

無刷發電機取消了滑環電刷;無火花高頻干擾;無滑環與炭刷磨損問題;發電時工頻和中頻電壓互不干擾，電壓波形下弦性好，供電品質優良;發電機可靠性高，維護簡單，容易實現電站的智能自動化控制。無刷發電機性能穩定這是不爭的事實，但由于國內對無刷發電機應用才剛剛興起。對無刷發電機特性及日常維護和保養差距還很大?，F就無刷發電機空載及加載輸出電壓不穩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的DKBH4230/04 無刷發電機。無刷勵磁同步發電機的組成主要由主發電機、勵磁電機、旋轉整流器以及勵磁調節器組成。無刷交流發電機實際上是兩臺發電機構成的，一臺作為勵磁機，一臺才是主發電機。主發電機的勵磁繞組在轉子，電樞繞組在定子(將發出的電輸出);勵磁機的電樞繞組在轉子，勵磁繞組在定子。

1.無刷交流發電機的工作原理

DKHB4163-4230/04無刷交流發電機的工作原理是勵磁機由固定的磁場和旋轉的電樞組成，勵磁機定子被設計成能產生剩磁然后在勵磁機轉子(電樞)中感應交流電壓，該電壓經過旋轉整流器整流后直接供給主磁場(轉子)，發電機轉數繼續增加，主轉子在發電機的定子(電樞)中感應電壓，到額定轉數時，定子電壓使電壓調節器工作，電壓調節器產生電壓供給勵磁機建立并穩定發電機的端電壓發電機建立初始電壓后，調壓器就產生可控的直流電壓供給勵磁機定子從而控制發電機電壓。

2.發電機空載電壓不穩定原因及故障排除方法

通過無刷發電機基本結構、原理及組成和原理圖首先分析無刷發電機空載電壓不穩定的原因。在空載的時候可以看出有副勵磁機、勵磁機磁場、勵磁機轉子、旋轉整流器、轉子、定子及電壓調節器參加工作。提出第一個問題在這七個環節中，哪個環節有可能造成空載電壓不穩定呢?我們不防一個一的分析分析，首先副勵磁機是起勵作用的，當原動機帶著無刷發電機轉動達到1000轉/分以上時，副勵磁機最先投入工作發出10伏左右的三相交流電，這時電壓調節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，通過電壓調節器的接線端子×2—— 4、5 送給主勵磁機(勵磁機磁場——勵磁機定子)整個起勵過程結束。勵磁機定子上的勵磁繞組提供勵磁。其勵磁機轉子電樞繞組受到電磁感應將發出20伏-30伏的交流電。電壓調節器通過端子×1——1、4 ( U W )采集到發電機的電壓信號通過電壓調節器(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)。隨著原動機的轉速的提高，采集到的電壓信號不斷增加。當原動機達到額定轉速，經過周而復始的電壓信號的疊加發電機將達到額定電壓。發電機空載加壓的全過程完畢。如果發電機的電壓不精確可以通過Sr1(單獨的電壓整定電位器)和電壓調節器里的R4共同調整，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。經過圖紙分析和萬用表的檢測發現R31接觸不良，見圖1原動機在轉動的時候有震動，造成勵磁機磁場在工作的時候有間歇的斷路現象。換新R31電阻，空載電壓不穩定圓滿解決?？蛰d電壓不穩定還有可能出現其他的原因 例如:采集的電壓信號不穩定、電壓調節器損壞、接線端子接觸不良、旋轉整流器接觸不良、旋轉整流器性能不穩定等等。具體的情況還要具體的分析和判別。

3.發電機加載電壓不穩定原因及故障排除方法

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

什么原因能造成無刷發電機加載發電不穩定呢? 我們將額定電壓下的發電機并入全船電網運行，同時要加一些負荷，發電機端電壓有可能要跌落的，發電機端電壓跌落不是我們想要的結果，實際上我們需要發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節勵磁電流的大小，使多臺發電機并車后工作穩定，不會出現例如環流過大，功率分配不均等現象。其二就是單臺加額定負荷無異常現象，工作原理分析。

電流互感器 ( L K ) 感應到主電路有電流流過 ， 通過電壓調節器的接線端子×2 —— 8 、9 將感應到的電流信號疊加到電壓調節器(N3一級放大在經過電壓調節器N1 N2二級放大送給了×2 —— 4 、 5號端子即勵磁機磁場)。隨著負荷的增加 ，電流互感器感應的電流信號也增加，疊加到電壓上的電流信號也增加，從而使發電機能順利加載至額定功率。發電機端電壓不至跌落，這樣的發電機工作性能才算是穩定。遼漁集團二公司849 輪遇到的加載發電不穩定，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，發現電流互感器接線端子接地，從而造成同電位，在加負載時電壓調節器感應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荷發電機工作一切正常。無刷發電機加負荷發電不穩定的故障圓滿解決。發電機加載發電不穩定還有可能出現其它的可能性例如:旋轉整流器軟擊穿(二極管性能不穩定)、勵磁機轉子軟擊穿(匝間短路 造成三相電壓有偏差)、電壓調節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。

結束語

無刷發電機在日常使用和保養過程中要注意對易壞、易損部件及接線端子的檢查，加強日常保養五步原則聽、看、動、量、監測的力度。努力學習提高自身的文化修養和技術水平，熟知各個電氣設備及部件的性能，必能將故障和事故解決在日常保養和維修當中。在國外由于電子技術發展較早， 較快，使無刷發電機技術已走向成熟。在我國伴隨現代科學技術發展， 無刷發電機一定具有廣泛的應用前景， 將逐漸取代傳統式的發電機。同時也會使日常維修和保養的水平“更上一層樓” !

參考文獻

[1]船舶電氣. 漁業船舶輪機專材2000.11.

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[4]電工學. 勞動人事出版社1985. 4.

[5]電路.高等教育出版社2004. 4.

(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)