外接勵磁實驗法在同步發(fā)電機(jī)故障檢測中的應(yīng)用

王德朋

柴油發(fā)電機(jī)組使用柴油機(jī)驅(qū)動同步發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)，同步發(fā)電機(jī)的作用就是把柴油機(jī)提供的動能轉(zhuǎn)化為電能。現(xiàn)在柴油發(fā)電機(jī)組多采用三相無刷同步交流發(fā)電機(jī)，三相無刷同步交流發(fā)電機(jī)工作原理較為抽象，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，出現(xiàn)故障時，有時無法準(zhǔn)確判斷，本文主要通過介紹外接勵磁實驗法在發(fā)電機(jī)故障檢測方面的應(yīng)用，希望對從事柴油發(fā)電機(jī)組工作的相關(guān)人員提供幫助和借鑒。

一、三相無刷同步交流發(fā)電機(jī)的常見故障現(xiàn)象

排除柴油機(jī)和負(fù)載的故障因素，一般三相無刷同步交流發(fā)電機(jī)的故障現(xiàn)象包括以下三種，一是電壓不穩(wěn)定，表現(xiàn)為電壓忽高忽低，無法穩(wěn)定在額定值。根據(jù)發(fā)電機(jī)原理，這種故障多是自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）以及相關(guān)控制線路的原因。二是發(fā)電機(jī)發(fā)出三相電壓不平衡，空載情況下，發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓不平衡度若大于1%（包括缺相），則證明發(fā)電機(jī)有故障存在。三是發(fā)電機(jī)電壓比額定值偏高（+10%）或偏低（-10%），無電壓也是電壓偏低的一種特殊情況。

二、用外接勵磁實驗法檢測同步發(fā)電機(jī)故障

外接勵磁實驗法是在故障原因不明朗的情況采取的一種方法，其主要做法就是用12V直流電源代替自動電壓調(diào)節(jié)器向勵磁線圈提供勵磁電源，然后啟動機(jī)組，根據(jù)機(jī)組勵磁方式變化前后的參數(shù)變化來判斷故障原因，本文以斯坦福發(fā)電機(jī)的UC系列發(fā)電機(jī)為例進(jìn)行講解，接線圖如圖1所示。

（一）電壓不穩(wěn)定

如果發(fā)電機(jī)電壓不穩(wěn)定，且柴油機(jī)與負(fù)載正常，基本可以鎖定是自動電壓調(diào)節(jié)器問題，然后采用如圖1的接線方法進(jìn)行接線，然后啟動機(jī)組，空載運行，若發(fā)現(xiàn)電壓均衡且在額定電壓的10%以內(nèi)，則若說明應(yīng)該是AVR的問題，有可能是AVR調(diào)整不當(dāng)，即應(yīng)對AVR的穩(wěn)定性端子進(jìn)行調(diào)整，也有可能是AVR已經(jīng)損壞，必須進(jìn)行更換。

（二）電壓不平衡（不平衡度大于1%）

如果發(fā)電機(jī)電壓不平衡（不平衡度大于1%），可基本確定是定子繞組的問題，用蓄電池單獨勵磁時，短路電流會在故障繞組中產(chǎn)生熱量，發(fā)出聲音就像帶輕微負(fù)載時發(fā)動機(jī)發(fā)出的一樣，即可判斷是定子繞組故障。一般定子繞組會有三種故障，一是繞組接地故障，即定子繞組對地短路或接地電阻較低，可用兆歐表測量三相繞組對地電阻，斯坦福發(fā)電機(jī)對地絕緣電阻應(yīng)大于1MΩ；二是繞組短路，包括繞組匝間短路和相間短路，匝間短路可以通過測量每相繞組電阻進(jìn)行判定，相間短路可以用兆歐表測量相間電阻判定：三是繞組斷路，其表現(xiàn)就是發(fā)電機(jī)缺相，可用萬用表測量繞組電阻進(jìn)一步判定。

（三）電壓偏高（+10%）或偏低（-10%）

如果電壓穩(wěn)定、平衡但偏高（+10%）或偏低（-10%），可先通過AVR進(jìn)行調(diào)整，如果AVR調(diào)整無效，則可采用外接勵磁法（如圖1所示），啟動機(jī)組后空載測量輸出電壓，如果電壓依然偏高（+10%）或偏低（-10%），則按照下列順序進(jìn)行測試。

1.測試旋轉(zhuǎn)整流器組件

旋轉(zhuǎn)整流器組件上的二極管可用萬用表進(jìn)行檢查，二極管端子上的連接線應(yīng)當(dāng)去掉，完好的二極管應(yīng)該有一個很高的的反向電阻和一個很低的正向電阻。如果二極管損壞，則要么正向電阻和反向電阻均有讀數(shù)（短路），要么正反向均無讀數(shù)（開路）。

2.測試勵磁機(jī)定子繞組

勵磁機(jī)定子電阻可通過引線X+和XX-（如圖1所示）進(jìn)行測量，測量前應(yīng)當(dāng)將引線從AVR端子上拆除，測試時用萬用表電阻的最低檔。阻值約為18～30Ω，各機(jī)型詳細(xì)值可參考發(fā)電機(jī)說明書。勵磁機(jī)定子繞組對地的絕緣電阻可用兆歐表進(jìn)行測試，絕緣電阻值最小應(yīng)為1MΩ。

3.勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組

勵磁機(jī)的轉(zhuǎn)子連接到主整流器組件的6個交流連接螺柱上，測試前先將6個螺柱上的引線拆掉，測試其中的三根引線，這三根引線連接到相同極性的二極管。勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電阻值很小，需要開爾文電橋進(jìn)行測量以得到準(zhǔn)確結(jié)果，各機(jī)型詳細(xì)值可參考發(fā)電機(jī)說明書，也可以通過目測的方法識別灼燒或損壞的繞組。

4.測試主轉(zhuǎn)子繞組

主轉(zhuǎn)子繞組的引線連接到主整流器的金屬板上，測試電阻時應(yīng)將其中至少一根引線拆除。高質(zhì)量的萬用表可以較準(zhǔn)確的測量0.5～2Ω的電阻，如果測量阻值比表中給出的還低，就應(yīng)當(dāng)用開爾文電橋進(jìn)行驗證。

三、結(jié)論

外接勵磁實驗法的基本做法就是用一個外接電源代替AVR作為勵磁源，空載運行機(jī)組，測量電壓，根據(jù)測量情況作出判斷，在使用時一是要注意安全，避免發(fā)生觸電事故，二是要靈活應(yīng)用，對于有些明顯故障可以直接進(jìn)行判斷排除。在故障定位后，應(yīng)盡快進(jìn)行修理，保障機(jī)組能應(yīng)急供電。endprint