斯坦福UC系列發電機電壓異常故障分析與排除

王 杰，孫中華，王瑞成

斯坦福UC系列發電機電壓異常故障分析與排除

王 杰1，孫中華2，王瑞成1

(1. 海軍士官學校機電系，安徽蚌埠 233012；2. 海軍航空工程學院青島校區，山東青島 266041)

斯坦福自勵發電機作為主電源或應急電源應用在很多領域，市場保有量大，其電壓過高、過低或不穩定等異常故障排除困難。本文以使用SX440型自動調壓器的UC系列自勵發電機為研究對象，在分析其結構與工作原理的基礎上，對其電壓過高、過低或不穩定異常故障的原因進行梳理，并以故障樹流程圖的方式給出了排除故障的操作步驟，為人員維修該類故障提供指導和借鑒。

斯坦福發電機 電壓異常 故障樹 流程圖

0 引言

斯坦福UC系列自勵發電機為無刷勵磁結構（如圖1所示），容量范圍在50～300kVA，其以較高的可靠性、較強的環境適應性和靈活的輸出形式作為主電源或備用電源廣泛應用于軍事、鐵路、礦業、交通、遠洋等各種領域，市場保有量比較大[1]。但在運行中，經常出現負載時電壓過低、空載或負載時電壓過高、空載或負載時電壓不穩等異常故障，用戶通過閱讀這些專業性強的廠家附帶文字資料很難解決此類故障，急需簡單明了流程化、步驟化的故障排除方法。

圖1 自勵發電機的結構組成圖

斯坦福UC系列自勵發電機常配套使用SX440、SX421、SX460、AS440型調壓器，因這幾型調壓器的工作原理和使用方法基本相同[2]，故本文以使用SX440型調壓器（如圖2所示）的UC系列自勵發電機為例，詳細分析斯坦福UC系列發電機勵磁調壓電路安裝接線組成和工作原理；在此基礎上，對上述發電機電壓異常故障的排除方法、步驟仔細梳理，并以流程圖的方式將其清晰的固化下來，從而為用戶排除該類故障提供技術指導。

圖2 SX440型電壓調節器的外形圖

1 自勵調壓工作原理

UC系列自勵發電機需要電壓調節器AVR來調節勵磁機的勵磁電流來調節發電機輸出電壓（如圖1所示），以SX440型電壓調節器為例，其與發電機的詳細連接關系如圖3所示，工作原理如下：因為K1、K2端子為勵磁中斷控制端子，當K1、K2接通時，勵磁調節器內部勵磁電路接通，調節器可正常工作；當K1、K2斷開時，調節器內部勵磁電路斷開，調節器不工作，所以在實際使用中首先用短路線將K1、K2短接，保證調節器正常工作。在正常工作時，主發電機電樞繞組單相電壓VTN作為勵磁電源通過P2與P3端子送入SX440調壓器，整流后按勵磁調整控制原則通過X、XX端子供給勵磁機勵磁繞組。主發電機的輸出線電壓為400V通過降壓變壓器PT變為230V的線電壓，再經電壓檢測信號端子2、3送入調節器的電壓測量比較電路，調節器的電壓測量比較電路將發電機輸出電壓與整定值進行比較，實時計算出電壓的偏差量，向勵磁控制電路發出修正信號，及時改變與輸出端子X、XX（其中X為正極輸出端，XX為負極輸出端）相連的交流勵磁機的勵磁繞組電流，從而使同步發電機的輸出電壓向減小偏差方向調節。在發電機組并聯運行時，能夠反應同步發電機輸出電流大小和性質的電流信號通過電流互感器送入調節器的S1、S2端子，該端子與調節器內的無功功率均衡電路相連接，使得調節器可以根據并聯運行的同步發電機輸出電流的大小和性質，對同步發電機的勵磁電流作出相應的調節，使得無功功率分配均衡。在實際使用中，為了實現對發電機電壓的遠程微調，通常在AVR遠程電壓控制端子1、2端子外接一個1 kΩ的電位器，可遠程整定同步發電機的輸出電壓，該電位器安裝在控制屏的面板上[3]。

圖3 SX440型電壓調節器典型接線圖

2 電壓異常故障排除方法

根據斯坦福UC系列自勵發電機實際運行情況，電壓異常的典型故障有：負載時電壓過低、空載或負載時電壓過高、空載或負載時電壓不穩定三種情況，本文將對上述三種故障排除的方法步驟逐一進行梳理，并以流程圖的方式將其固化下來，使其具有較強的可操作性。

圖4 負載時電壓過低故障排查流程圖

3 結論

本文首先對斯坦福UC系列自勵發電機的結構及工作原理進行詳細分析，基于不同型號的自動調壓器AVR與自勵發電機組和使用方法和工作原理基本相同，所以選取使用SX440型調壓器的自勵發電機為故障分析的對象。重點對使用中出現的機組負載時電壓過低、空載或負載時電壓不穩定、空載或負載時電壓過高這三種情況典型故障的排除方法和步驟進行了認真梳理，并將其以故障樹流程圖的方式呈現出來，從而為維修人員排除該類型發電機的故障提供技術指導。

圖5 空載或負載電壓不穩定故障排除流程圖

上述以使用SX440型自動調壓器自勵發電機為例梳理總結的不發電故障的排除方法，同樣可以在使用SX460、AS440、SX421、SA465型調壓器的UC系列自勵發電機上推廣使用。需要注意的是AS440與SA465型調壓器與勵磁機勵勵磁繞組相連的端子標號為F1、F2而不是X、XX，與發電機輸出繞組相連的端子為7、8端子，而非P2、P3。

圖6 空載或負載電壓過高故障排除流程圖

[1] 徐新雷. 集裝箱輪胎吊斯坦福發電機常見故障分析[J]. 設備管理與維修, 2018(10): 23-24.

[2] 康明斯發電機技術（中國）有限公司.斯坦福發電機安裝使用及維護手冊[Z]. 2009(11): 22-26.

[3] 魏建勛,高立夫.電磁式相復勵自勵系統的分析與研究[J]. 船電技術, 2015, 35(2): 74-76.

[4] 東莞團誠自動化設備有限公司. SX440發電機自動電壓調節器[Z]. 2016(1): 2-3.

Troubleshooting method for voltage abnormality of UC series of STAMFORD generator

Wang Jie1, Sun Zhonghua2, Wang Ruicheng1

（1. Electromechanical department, Naval petty officer academy, Bengbu 233012,Anhui,china; 2. Naval aeronautical engineering institute Qingdao branch, Qingdao 266041, Shandong, China）

TM311.4

A

1003-4862(2022)-0019-003

2022-02-15

王杰（1984-），男，副教授。主要從事發電與供電裝備的教學和科研工作。E-mail:shamolanghu@163.com