西門子1FC5和1FC6發電機勵磁裝置的替換

宋加民

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，吉林 松原 138000）

目前國內油田配備了大量國產西門子1FC5、1FC6系列無刷三相同步發電機，該發電機是德國西門子公司于八十年代開發的系列產品，由國內廠家引進該發電機專有技術及生產許可證，并獲得西門子公司質量認證、機械部技術鑒定和中國船級社形式認可，嚴格按照西門子標準生產的發電機。

11FC6發電機的勵磁裝置原理

該系列發電機采用具有可控硅自動電壓調節器（AVR）的相復勵磁系統，圖1為1FC6發電機的勵磁原理圖。

圖11FC6發電機勵磁原理圖

1FC6型無刷勵磁發電機的主要結構是，由主發電機G1、勵磁發電機G2、勵磁裝置組成，G1為旋轉磁極式，G2為旋轉磁樞式。勵磁裝置由電抗器、電容器、整流變壓器、電流互感器和自動電壓調節器（AVR）組成。

1FC6型無刷勵磁發電機的工作原理是，柴油機拖動發電機轉動后，勵磁機依靠內部剩磁或外部充磁建立比較低的電壓，該電壓作用于勵磁部件而產生的勵磁電流使得發電機電壓不斷上升，最后穩定于整定值。如果自動電壓調節器（AVR）故障或不接入勵磁系統，則發電機從空載到滿載的整個負載范圍內，其輸出電壓始終高于額定值。當自動電壓調節器（AVR）接入勵磁系統后，有一部分勵磁電流流過其中的可控硅和電阻組成的分流電路。分流電流的大小由自動電壓調節器根據負載大小自動調節，保證了發電機在整個負載范圍內其輸出電壓始終等于額定值。

2 對發電機勵磁置進行更新的必要性分析

2.1 電抗器L1，電抗器功能是提供勵磁電流的電壓分量，出故障時會造成發電機空載電壓升高或降低。

2.2 電流互感器T1-T3，電流互感器作用是提供勵磁電流的電流分量，出故障時會造成發電機帶負載后端電壓下降或壓上升。

2.3 整流變壓器T8，T8是一個雙繞組的三相變壓器，原邊每相繞組根據發電機機型帶有備用抽頭，副邊繞組均帶有多個抽頭供調整使用，一般這些抽頭在出廠時已作好調整，在現場檢修時不能改變抽頭位置，更換時應按原位置進行插接。整流變壓器T8原邊接受電抗器L1輸出的電壓分量，在副邊產生相應的勵磁電流。同時T8副邊繞組也接受電流互感器T1-T3提供的勵磁電流的電流分量。當T8的原邊或副邊出現短路、斷路，都可以使得發電機空載電壓及加載后端電壓下降。如果不在實驗臺上進行調試，現場調整T8的過程很煩瑣。

2.4 靜止整流器，靜止整流器是一個三相橋式整流器，當靜止整流器中六個二極管有發生擊穿或開路電阻值辦法）將使得發電機輸出端電壓下降。

2.5 旋轉整流器V2，旋轉整流器U2由三塊結構相同的整流模塊組成，每個整流模塊內有兩個二極管。旋轉整流器安裝在主發電機轉子與勵磁發電機轉子之間的旋轉軸套上。當旋轉整流器中的二極管發生擊穿或開路，造成勵磁電流減少使得發電機端電壓下降。

2.6 旋轉壓敏電阻U，U是旋轉整流器V2的過電壓保護元件，與旋轉整流器安裝在主發電機轉子與勵磁發電機轉子之間的旋轉軸套上，它們之間的區別是旋轉壓敏電阻R4只有兩個接線端子。常見故障是被破壞性擊穿，擊穿后相當于對輸入到主發電機轉子的勵磁電流進行分流，造成發電機端電壓下降。

2.7 電壓調節器AVR，1、電壓調節器AVR的功能是通過控制勵磁分流電流的大小，從而改變勵磁電流，達到調節發電機電壓的目的。該組件出現故障時會造成發電機電壓過高或過低。

從以上可以得出，相復勵磁方式由于分立器件過多，還有國產后器件質量下降，尤其是1FC6發電機勵磁裝置沒有安裝減震裝置，機械震動造成器件損壞，插接件松動引起的故障很多，該系列機組在油田現場使用時勵磁裝置故障率比較高，從方便維修和減少配件儲備方面來看，對勵磁置進行更新已經十分必要。

3 更換通用型可控硅勵磁板及注意事項

圖2 通用可控硅勵磁板接線圖

圖2為通用可控硅勵磁板接線圖，勵磁板的基波電源端連接發電機L-W端，電壓檢測連接到U-V端，如果發電機需要與其他電源并聯還應該連接調差互感器，F1與F2連接發電機勵磁繞組，從圖2可以看出，可控硅勵磁方式接線簡潔，配件數量少，現場維修簡便，這正是我們鉆井生產所要求的。我公司目前使用的發電機型號為1FC6456-4AL92，該機最大勵磁電壓為100V，額定勵磁電流為8A，根據勵磁電流和電壓參數，我們選擇通用型可控硅勵磁板進行更換，首先將原發電機勵磁裝置拆除，然后將新勵磁板裝入發電機內，按圖2連接好即可。在現場使用中取得良好效果，發電機電壓穩定，并且動態響應好，能夠適應鉆井生產的需要。

在替換時也應注意，應選擇基波可控硅勵磁板，還應注意柴油發電機頻率應不小于47Hz，在安裝時候應將勵磁板安裝在帶有減震裝置的安裝板上，防止由于震動造成控制板損壞。

結語

在電子技術飛速發展的今天，可控硅勵磁裝置已經被證明是非常可靠的，在陸上石油鉆機使用的西門子發電機，在可控硅勵磁滿足負載要求的情況下，沒有必要堅持使用原來落后笨重的相復勵磁裝置，此次改造成功是最好的證明。

[1]徐亮.同步電動機勵磁裝置傳輸數據信號不穩定的解決方法[J].黑龍江科技信息，2011（18）.

[2]喬現平.同步電動機勵磁裝置故障解析[J].改革與開放，2011.