發(fā)電機(jī)及其調(diào)壓器

1、<p><b>　　大連海事大學(xué)</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　二Ο一Ο年五月</b></p><p>　　“育鯤”輪發(fā)電機(jī)工作原理</p><p><b>　　及過電壓故障分析</b><

2、/p><p>　　專業(yè)班級(jí)：輪機(jī)06-8</p><p>　　姓 名：祝 彥 兵</p><p>　　指導(dǎo)教師：邸 徳 輝</p><p><b>　　輪機(jī)工程學(xué)院</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　摘要 ：“

3、育鯤”輪共有三臺(tái)型號(hào)為IFC6502 -6sA43的同步無刷發(fā)電機(jī)，其原動(dòng)機(jī)采了WARTSILA 520W4L20型柴油機(jī)。本文詳細(xì)介紹了發(fā)電機(jī)原理及技術(shù)特點(diǎn)、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR帶有功率組件）的工作原理及技術(shù)特點(diǎn)，以及并聯(lián)運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)有差調(diào)節(jié)的原理。有一臺(tái)發(fā)電機(jī)在工作過程中出現(xiàn)了過電壓故障并造成全船失電。結(jié)合所敘述的原理對(duì)該發(fā)電機(jī)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析并查出根源所在。根據(jù)所查出的故障根源和實(shí)際情況，采取了適當(dāng)?shù)拇胧┙鉀Q了該故障，在文章的

4、結(jié)尾作了總結(jié)并給出了一些針對(duì)預(yù)防發(fā)電機(jī)過電壓的日常維護(hù)保養(yǎng)的建議和注意事項(xiàng)。</p><p>　　關(guān)鍵字：同步無刷發(fā)電機(jī) 過電壓 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR帶有功率組件）</p><p>　　ABSTRACT:M/V YUKUN is installed with three brushless synchronous alternative generators, of which th

5、e type is IFC6502 -6sA43,their prime motors are WARTSILA 520W4L20 diesel engines. The thesis introduces the working principle and the technical characteristics of the synchronous generator, the automatic voltage regulato

6、r with assemblies in detail. By the way it also introduces the principle of differential regulation while in parallel. Over voltage occurs while one of generators runs, which cause</p><p>　　KEYWORDS: brushle

7、ss synchronous generator, overvoltage, automatic voltage regulator with assemblies </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 船用發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1 船用發(fā)電機(jī)的基本類型1</p><p&g

8、t;　　1.2 現(xiàn)代船用帶自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的無刷同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)2</p><p>　　2 育鯤輪發(fā)電機(jī)工作原理2</p><p>　　2.1 發(fā)電機(jī)原理3</p><p>　　2.2 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原理4</p><p>　　2.3 發(fā)電機(jī)調(diào)差裝置工作原理6</p><p>　　2.4發(fā)電機(jī)技術(shù)特點(diǎn)7<

9、;/p><p>　　3 發(fā)電機(jī)過電壓故障7</p><p>　　3.1 發(fā)電機(jī)過電壓故障現(xiàn)象7</p><p>　　3.2 發(fā)電機(jī)過電壓故障原因分析8</p><p>　　3.3 發(fā)電機(jī)過電壓故障處理9</p><p><b>　　4 總結(jié)9</b></p><p>

10、　　“育鯤”輪發(fā)電機(jī)工作原理及過電壓故障分析</p><p><b>　　1 船用發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　1.1 船用發(fā)電機(jī)的基本類型</p><p>　　按同步發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和作用不同有兩種類型，即旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式。轉(zhuǎn)樞式的定子是磁極，磁極固定在鐵芯機(jī)殼上；轉(zhuǎn)子是電樞，轉(zhuǎn)子鐵芯圓周槽嵌放對(duì)稱的三相電樞繞組，三相繞

11、組的三個(gè)出線端和中線分別接到固定在軸上的彼此絕緣的四個(gè)滑環(huán)上，通過電刷機(jī)構(gòu)對(duì)外引出三相四線。轉(zhuǎn)極式的轉(zhuǎn)子是磁極（轉(zhuǎn)子線圈通直流電或者采用永磁鐵）；定子是電樞，定子鐵芯圓周槽嵌放對(duì)稱的三相電樞繞組，定子切割磁場(chǎng)所產(chǎn)生的三相電由定子直接輸出。一般的船用三相同步發(fā)電機(jī)采用轉(zhuǎn)極式，有些小容量的同步發(fā)電機(jī)和特殊用途的發(fā)電機(jī)（如勵(lì)磁機(jī)）采用轉(zhuǎn)樞式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.按同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源的不同有兩種類型，即自勵(lì)和

12、他勵(lì)。凡是發(fā)電機(jī)本身提供勵(lì)磁電源的是自勵(lì)發(fā)電機(jī)。這種勵(lì)磁形式是利用發(fā)電機(jī)剩磁電壓經(jīng)勵(lì)磁裝置給勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電流。</p><p>　　凡采用外接電源為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁稱為他勵(lì)的。它分為兩種形式，即外加直流勵(lì)磁電源勵(lì)磁式和采用同軸永磁式直流勵(lì)磁機(jī)式。外加直流勵(lì)磁電源勵(lì)磁式是由外界直流電源直接為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電流。永磁式直流勵(lì)磁機(jī)在轉(zhuǎn)子上嵌有永久磁極，當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，在定子上產(chǎn)生直流電，然后將此直流電

13、引入到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁?，F(xiàn)代船舶基本不采用他勵(lì)發(fā)電機(jī)。</p><p>　　3.自勵(lì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式有兩種類型，即不可控相復(fù)勵(lì)和可控相復(fù)勵(lì)。所謂相復(fù)勵(lì)即根據(jù)負(fù)載電流和發(fā)電機(jī)輸出端電壓共同對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁進(jìn)行調(diào)整。不可控相復(fù)勵(lì)裝置中沒有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，直接從發(fā)電機(jī)輸出端采集電壓和電流信號(hào)作用在勵(lì)磁磁場(chǎng)上，具有動(dòng)態(tài)特性好的優(yōu)點(diǎn)。可控相復(fù)勵(lì)裝置中含有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，可以對(duì)采集的電壓信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，按

14、照電壓偏差對(duì)發(fā)電機(jī)端電壓進(jìn)一步調(diào)節(jié)，能夠基本實(shí)現(xiàn)恒壓調(diào)節(jié)，具有穩(wěn)態(tài)特性好的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　4.同步發(fā)電機(jī)有有刷同步發(fā)電機(jī)和無刷同步發(fā)電機(jī)兩種類型。凡是采用電刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)向外輸出三相電的同步發(fā)電機(jī)稱為有刷同步發(fā)電機(jī)，而省去電刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)而采用同軸勵(lì)磁機(jī)的同步發(fā)電機(jī)稱為無刷同步發(fā)電機(jī)。無刷同步發(fā)電機(jī)的同軸勵(lì)磁機(jī)大多采用一個(gè)小容量的交流同步發(fā)電機(jī)，它由發(fā)電機(jī)本身提供勵(lì)磁，在旋轉(zhuǎn)電樞上發(fā)出三相交流電，通過與之同軸

15、的旋轉(zhuǎn)二極管整流后直接引入到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。</p><p>　　1.2 現(xiàn)代船用帶自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的無刷同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　現(xiàn)代船用發(fā)電機(jī)一般都為無刷同步發(fā)電機(jī)。因?yàn)椴捎昧藷o刷代替以前的有刷好處非常明顯：第一，少了電刷機(jī)構(gòu)就不用再使用碳粉，降低了污染，同時(shí)發(fā)電機(jī)繞組絕緣得到保障，延長(zhǎng)了發(fā)電機(jī)的使用壽命；第二，少了電刷機(jī)構(gòu)，減輕了維修保養(yǎng)的負(fù)擔(dān)；第三，少了

16、電刷機(jī)構(gòu)，提高了發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性。</p><p>　　另外，現(xiàn)代船用發(fā)電機(jī)為了使輸出電壓基本恒定，采用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，這首先滿足了負(fù)荷變化時(shí)對(duì)無功功率調(diào)節(jié)的要求；而且電壓恒定能夠使負(fù)載工作穩(wěn)定，延長(zhǎng)其使用壽命，減少了工作人員的維修保養(yǎng)負(fù)擔(dān)。</p><p>　　“育鯤”輪發(fā)電機(jī)即采用了現(xiàn)代船舶通常采用的帶自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的無刷同步發(fā)電機(jī)。</p><

17、p>　　2 “育鯤”輪發(fā)電機(jī)工作原理 </p><p>　　“育鯤”輪主發(fā)電機(jī)是采用德國(guó)西門子技術(shù)由汾西機(jī)器廠制造的三相無刷交流同步發(fā)電機(jī)。如圖2.1所示，從發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上可以看出，無刷同步發(fā)電機(jī)是由同軸的兩臺(tái)交流發(fā)電機(jī)構(gòu)成。右側(cè)為直流勵(lì)磁繞組在定子上的轉(zhuǎn)樞式勵(lì)磁機(jī)，中間為勵(lì)磁繞組在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)極式主發(fā)電機(jī)，左側(cè)為機(jī)械通風(fēng)葉片。</p><p>　　主機(jī)為隱極同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子通以直流

18、電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，即使磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中就會(huì)感應(yīng)出三相電。勵(lì)磁機(jī)為凸極同步發(fā)電機(jī)，定子上安裝有主磁極線圈，該線圈中通以直流電時(shí)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子上嵌有交流電樞繞組，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組因切割磁力線而感應(yīng)出交流電勢(shì)。</p><p>　　圖2.1 無刷發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)為瓦西蘭公司生產(chǎn)的Auxpac 520W4L20型4缸發(fā)電柴油機(jī)

19、，額定轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分，額定功率545千瓦，計(jì)有1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)三臺(tái)主發(fā)電機(jī)。</p><p>　　主發(fā)電機(jī)型號(hào)：IFC6 502-6SA43； 磁極數(shù)：6； 額定電壓：400V； 額定頻率：50HZ； </p><p>　　額定功率：520KW； 額定電流：938A； 主勵(lì)磁電流：81A； 勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流：6.1A；</p><p>　　潤(rùn)滑方式：自由端單

20、滾動(dòng)軸承； 冷卻方式：自帶軸流風(fēng)機(jī)內(nèi)冷式。</p><p><b>　　2.1 發(fā)電機(jī)原理</b></p><p>　　由圖2.1發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖可知發(fā)電機(jī)由主機(jī)、勵(lì)磁機(jī)及勵(lì)磁裝置三大部分組成。</p><p>　　圖2.2 發(fā)電機(jī)原理接線圖</p><p>　　主機(jī)定子繞組G1， 勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組G3 ，主機(jī)轉(zhuǎn)子繞組G

21、2， 勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)繞組G4，C1……C3 電容器 V2 旋轉(zhuǎn)整流器，T6 整流變壓器 ，X6…….X7 端子板，L1 電抗器 X1……X4, 端子板T1…….T3 單相電流互感器，T4 下垂補(bǔ)償電流互感器（中間互感器），A1 帶功率組件的電壓調(diào)節(jié)器，R1外附整定電位器，U過壓保護(hù)模塊</p><p>　　發(fā)電機(jī)工作原理如圖2.2所示：當(dāng)原動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，勵(lì)磁裝置利用發(fā)電機(jī)剩磁電壓經(jīng)過電抗器L1與電容C1--C3組成的諧

22、振裝置被放大（諧振的作用是增大此輸出電壓,利于發(fā)電機(jī)起壓）。經(jīng)諧振后的電壓送至變壓器T6，從變壓器輸出繞組輸出的電壓經(jīng)接插件X4/1--X4/6送至勵(lì)磁整流器V102整流(見圖2.3)，整流后的電流經(jīng)接插件X4/7--X4/12送至勵(lì)磁機(jī)的定子繞組G4，為勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流。</p><p>　　勵(lì)磁機(jī)定子繞組G4得到直流電后產(chǎn)生固定磁場(chǎng)，嵌在轉(zhuǎn)子上的電樞繞組G3因切割磁力線而感應(yīng)出交流電勢(shì)。該交流電通過與其同軸

23、的旋轉(zhuǎn)整流器V2變?yōu)橹绷麟娡ㄈ胫鳈C(jī)的轉(zhuǎn)子繞組G2中為主機(jī)勵(lì)磁。</p><p>　　主機(jī)轉(zhuǎn)子繞組G2得到直流電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，定子繞組G1因切割磁力線而感應(yīng)出三相交流電勢(shì)。</p><p>　　由上述分析可知發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，依靠發(fā)電機(jī)的剩磁建立端電壓，端電壓建立后又被引入到勵(lì)磁裝置中，使勵(lì)磁機(jī)的定子繞組勵(lì)磁電流加大，以加強(qiáng)發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)，這樣的正反饋使發(fā)電機(jī)的端電壓逐步升高，直至發(fā)電機(jī)磁勢(shì)飽和。通

24、過調(diào)試勵(lì)磁裝置的電抗器繞組參數(shù)等可將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)至額定電壓。</p><p>　　過壓保護(hù)模塊U的作用是，當(dāng)加在主機(jī)勵(lì)磁繞組G2上的沖擊電壓過大時(shí)起保護(hù)作用，防止G2燒毀。</p><p>　　2.2 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原理</p><p>　　自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器是由電壓調(diào)節(jié)器和功率組件（包括整流器、分流回路中的可控硅和電阻）兩部分組成。</p><p&

25、gt;　　圖2.3 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原理簡(jiǎn)圖</p><p>　　1電源, 2實(shí)測(cè)值濾波回路,3 PI調(diào)節(jié)放大器，4脈沖單元，5過壓保護(hù)器，6外附整定電位器，T1降壓變壓器，S調(diào)差電位器，U設(shè)定電位器，K電位器、調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，T電位器、調(diào)節(jié)時(shí)間常數(shù)，R47電位器、調(diào)反饋偏差量，R101分流回路中的電阻器，V22分流回路中的可控硅，V101分流回路中的可控硅，V102勵(lì)磁整流器</p><p>

26、;　　自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器即AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR，以下簡(jiǎn)稱AVR，原理如圖2.3所示，它由電源單元（電源變壓器T1及整流元件）、電壓反饋單元、濾波單元、調(diào)節(jié)放大單元、脈沖單元、過壓保護(hù)單元、外附電壓設(shè)定調(diào)節(jié)電位器、全波整流電路（功率組件）V102等部分組成。其工作原理是通過控制可控硅V101的導(dǎo)通角來改變通過分流電阻R101的分流電流，從而達(dá)到控制勵(lì)磁電流的目的。R101和可控硅V101所構(gòu)成的分流回路并聯(lián)在

27、勵(lì)磁整流器V102的一個(gè)支路上。AVR原理具體如下：</p><p>　　AVR 的輸入信號(hào)由電壓回路T1(X1/1，X1/3和X1/5輸入)和電流回路T4(X2/5，X2/9輸入)向量和組成，其中電流分量只有在需要并聯(lián)運(yùn)行時(shí)才有效。當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，電壓信號(hào)經(jīng)變壓器T1 降壓后，經(jīng)開關(guān)S1/1、電位器S，再經(jīng)橋式整流器V1--V4整流，通過S1/2 一路經(jīng)穩(wěn)壓回路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電壓，整流穩(wěn)壓后的標(biāo)準(zhǔn)電壓為電壓調(diào)節(jié)器

28、提供所需直流電源。另一路經(jīng)經(jīng)S1/3 在電位器U 上產(chǎn)生實(shí)測(cè)電壓Uist，若將開關(guān)S1/3 打開，需外接整定電位器，取樣電壓可以通過內(nèi)設(shè)或外設(shè)電壓整定電位器進(jìn)行人為調(diào)整，從而改變?nèi)又?，進(jìn)而調(diào)整發(fā)電機(jī)輸出電壓。</p><p>　　發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓信號(hào)經(jīng)過整流后再經(jīng)實(shí)測(cè)值濾波回路2濾波，送至比較器與設(shè)定值比較。隨著發(fā)電機(jī)負(fù)載或者轉(zhuǎn)速的變化，其輸出端電壓也會(huì)發(fā)生一些變化，這個(gè)變化必然引起加在電位器U上電壓的變化，即實(shí)

29、測(cè)值發(fā)生變化。</p><p>　　在設(shè)定電位器U值不變時(shí)，若發(fā)電機(jī)端電壓增大，實(shí)測(cè)值與設(shè)定值偏差正向增大，此時(shí)比較器輸出一個(gè)正向增大的電壓信號(hào)。此電壓信號(hào)經(jīng)PI調(diào)節(jié)放大器3放大，輸出一個(gè)更大的電壓用于控制脈沖單元，能夠使脈沖單元發(fā)出的觸發(fā)脈沖信號(hào)移相，使可控硅V22導(dǎo)通角增大。從接插件X2/9、X2/10和X2/11引入經(jīng)整流器V23--V28整流后的一部分直流電流要經(jīng)電阻R202分流，可控硅V22的作用就是通

30、過改變導(dǎo)通角控制此分流電流的大小。可控硅V22導(dǎo)通角的增大使加在可控硅V101的控制端的電流增大，從而增大了V101導(dǎo)通角，分流電阻R101分流增大，使勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組G4勵(lì)磁電流減小，使發(fā)電機(jī)端電壓減小趨于設(shè)定值。</p><p>　　反之，若發(fā)電機(jī)端電壓下降時(shí)，實(shí)測(cè)值與設(shè)定值之間的偏差反向增大，經(jīng)放大后控制脈沖單元發(fā)出的脈沖信號(hào)后移，使可控硅V101的導(dǎo)通角變小，使勵(lì)磁電流增大，這樣就會(huì)調(diào)節(jié)降低的端電壓重新返回

31、到設(shè)定值。</p><p>　　為了獲得最佳的校正效果，經(jīng)過電阻R47向調(diào)節(jié)器反饋一個(gè)偏差量。反饋來的偏差量會(huì)與濾波后的電壓分量一起送入比較器，使調(diào)節(jié)更加精確。這里必須說明，在電機(jī)有正常穩(wěn)定電壓輸出的情況下，可控硅始終有分流存在，每次的調(diào)節(jié)僅僅是改變導(dǎo)通角，從而控制分流電流的大小。另外即使當(dāng)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器不起作用時(shí)，即分流回路不能分流，全部的勵(lì)磁電流為發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁時(shí)，此時(shí)發(fā)電機(jī)空載輸出電壓為440V（發(fā)電機(jī)磁勢(shì)

32、飽和），由于發(fā)電機(jī)下傾的電壓外特性，它也能繼續(xù)工作，可用于應(yīng)急運(yùn)行。</p><p>　　當(dāng)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，電流分量才加入。電流信號(hào)由X2/5和X2/9引入到電阻R1上，此時(shí)與經(jīng)開關(guān)S1/1的電壓信號(hào)疊加，經(jīng)電位器S調(diào)節(jié)，再經(jīng)橋式整流器V1--V4整流，后面的調(diào)節(jié)過程與單機(jī)運(yùn)行時(shí)相同。</p><p>　　過壓保護(hù)單元5的作用是當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出端電壓過大時(shí)，它直接控制可控硅V22使其導(dǎo)通角增

33、大，以增大V101的導(dǎo)通角，減小勵(lì)磁電流，保護(hù)發(fā)電機(jī)。</p><p>　　電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性由調(diào)節(jié)放大器決定：電位器K用來調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，電位器T用來調(diào)節(jié)積分反應(yīng)時(shí)間，各電位器出廠時(shí)已經(jīng)整定好，不可輕易改動(dòng)。</p><p>　　2.3 發(fā)電機(jī)調(diào)差裝置工作原理</p><p>　　調(diào)差裝置的工作原理如下圖2.4所示，同步發(fā)電機(jī)要并聯(lián)運(yùn)行，有功功率的分配要靠原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)

34、速降來分配，但無功功率的分配需要靠電壓來保證，這就需要發(fā)電機(jī)有一個(gè)隨無功電流大小而變化的量。發(fā)電機(jī)采用UR相電流同US—UT相電壓相疊加的方，即當(dāng)無功電流增加時(shí)(假定UR相無功電流增加)cosφ＝0，φ = 90°，此時(shí)，UR相電流增加造成的電壓下降，類似于在US—UT相上的電壓下降，電壓調(diào)節(jié)器就只對(duì)無功電流起作用，即當(dāng)無功電流增加時(shí)，使發(fā)電機(jī)輸出電壓下降，從而使勵(lì)磁電流減小以此來降低無功電流，使發(fā)電機(jī)間無功電流基本保持均衡，

35、當(dāng)兩臺(tái)參數(shù)相同的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)，其無功功率分配差度將依靠此調(diào)差裝置來保證。</p><p>　　圖2.4 發(fā)電機(jī)調(diào)差裝置原理圖</p><p>　　發(fā)電機(jī)在出廠時(shí)是這樣來調(diào)整的：，即發(fā)電機(jī)在額定電壓UN時(shí)，加上cosφ＝0.8，IN = I 的負(fù)載，調(diào)節(jié)S，使發(fā)電機(jī)在額定電壓的基礎(chǔ)上下降約3.6％，S 增加，電壓下降；cosφ＝1時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓不下降：cosφ＝0時(shí)，端電壓下降約6％。&l

36、t;/p><p>　　2.4發(fā)電機(jī)技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　　發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，勵(lì)磁回路禁止斷開，否則會(huì)引起過電壓。其技術(shù)特點(diǎn)如下：</p><p>　　1.起勵(lì)性能:一般情況下發(fā)電機(jī)勿需充磁即能快速建立起空載電壓。</p><p>　　2.電壓整定:發(fā)電機(jī)可利用AVR板上的電壓整定電位器或外設(shè)的電壓整定電位器方便地對(duì)輸出電壓進(jìn)行整定，整定范圍

37、不小于額定電壓的±5％。</p><p>　　3.穩(wěn)態(tài)性能： 由于采用了先進(jìn)的勵(lì)磁系統(tǒng)，使電機(jī)在任意負(fù)載下輸出電壓均保證恒定，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率為±0.5％。</p><p>　　4.動(dòng)態(tài)性能：發(fā)電機(jī)在突加突卸負(fù)載時(shí)電壓波動(dòng)較小，在突加60％額定負(fù)載功率因數(shù)不大于0.4(滯后)時(shí)，電壓跌落不超過13％。</p><p>　　5.過載和過電流性能：發(fā)電

38、機(jī)在熱態(tài)下過載110％額定負(fù)載發(fā)電機(jī)不致出現(xiàn)危險(xiǎn)的溫升過熱。發(fā)電機(jī)在150％額定電流下運(yùn)行2 分鐘不致產(chǎn)生過熱。</p><p>　　6.不平衡負(fù)載：發(fā)電機(jī)能承受不平衡度達(dá)20％的不平衡負(fù)載，電機(jī)能長(zhǎng)期運(yùn)行。</p><p>　　7.并聯(lián)運(yùn)行：在滿足一定條件情況下，發(fā)電機(jī)可與同型號(hào)或不同型號(hào)的其它電機(jī)，長(zhǎng)期并聯(lián)運(yùn)行，此時(shí)各臺(tái)發(fā)電機(jī)的無功功率分配將自動(dòng)按定額比例分配。</p>

39、<p>　　8.強(qiáng)勵(lì)性能：當(dāng)負(fù)載系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，發(fā)電機(jī)具有較強(qiáng)的強(qiáng)勵(lì)性能，使端電壓盡量維持不變，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)持續(xù)短路電流可維持在3.2IN 以上達(dá)5 秒。</p><p>　　9.應(yīng)急運(yùn)行：當(dāng)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器發(fā)生故障時(shí)，發(fā)電機(jī)能應(yīng)急運(yùn)行，此時(shí)端電壓升高不超過115％UN。 </p><p>　　3 發(fā)電機(jī)過電壓故障</p><p>　

40、　3.1 發(fā)電機(jī)過電壓故障現(xiàn)象</p><p>　　“育鯤”輪一號(hào)主發(fā)電機(jī)在工作過程中因過電壓主開關(guān)跳閘，并造成瞬間全船失電（電網(wǎng)立即由已經(jīng)建立電壓的第一備用機(jī)組三號(hào)發(fā)電機(jī)供電，詳見后附的運(yùn)行發(fā)電機(jī)電壓、頻率異常，備用機(jī)并網(wǎng)流程圖）。故障發(fā)生后對(duì)一號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障排查分析，原動(dòng)機(jī)并沒有任何故障，重新啟動(dòng)后故障消失，再次啟動(dòng)該發(fā)電機(jī)又發(fā)出過電壓故障報(bào)警。更換了自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器再次啟動(dòng)依舊發(fā)出過電壓故障報(bào)警。</

41、p><p>　　3.2 發(fā)電機(jī)過電壓故障原因分析</p><p>　　發(fā)電機(jī)過電壓的原因通常有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1.原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高：根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電勢(shì)公式E≈CfΦ(其中c為一常數(shù)，f為發(fā)電機(jī)頻率，Φ為發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)磁通)，當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高時(shí)，由n=60f/p(p為磁極對(duì)數(shù))知發(fā)電機(jī)頻率上升，因此引起發(fā)電機(jī)輸出電勢(shì)上升，造成發(fā)電機(jī)過電壓。</p>

42、<p>　　2.當(dāng)S1/3打開時(shí)外附整定電位器斷路：由圖2.3我們可以看出，外附整定電位器6對(duì)經(jīng)過整流后的輸入電壓有一定的分壓作用。當(dāng)外附整定電位器斷路時(shí)，電位器U上的電壓為零，那么輸入到比較器正輸入端的電壓就會(huì)很小，引起實(shí)測(cè)值與設(shè)定值之間的偏差反向增大，經(jīng)放大后控制脈沖單元發(fā)出的脈沖信號(hào)后移，使可控硅V22的導(dǎo)通角減小，這又會(huì)引起可控硅V101的導(dǎo)通角變小，這樣經(jīng)過電阻R101的勵(lì)磁電流減小，更多的勵(lì)磁電流輸入到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁

43、繞組中，造成發(fā)電機(jī)過電壓。</p><p>　　電源單元故障：包括外部故障和內(nèi)部故障。外部故障即降壓變壓器T1外接線開路：我們通過分析AVR的原理得知，降壓變壓器T1即為自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器提供工作電源又輸入發(fā)電機(jī)端電壓實(shí)測(cè)值信號(hào)。當(dāng)降壓變壓器T1外接線斷路時(shí)，T1就不能為自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器提供工作電源，此時(shí)可控硅V101的導(dǎo)通角為零，分流回路不起作用，輸入到勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組中的勵(lì)磁電流增大，造成發(fā)電機(jī)過電壓。內(nèi)部故障又包括

44、變壓器T1副邊輸出斷路或整流橋中二極管V1—V4故障或穩(wěn)壓管故障。此時(shí)變壓器T1也不能為自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器提供工作電源，造成AVR失效，引起發(fā)電機(jī)過電壓。</p><p>　　自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器端與功率組件端開路：當(dāng)調(diào)節(jié)器端與功率組件端斷開時(shí)，那么調(diào)節(jié)器端就失去對(duì)功率組件端的可控硅V101調(diào)節(jié)作用，此時(shí)可控硅V101導(dǎo)通角為零，處于關(guān)斷狀態(tài)，即分流回路不能使一部分勵(lì)磁電流分流。輸入到勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組中的勵(lì)磁電流增大

45、，造成發(fā)電機(jī)過電壓。</p><p>　　6.自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓器端可控硅V22故障或功率組件端可控硅V101故障：當(dāng)可控硅V22發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器不能對(duì)可控硅V101發(fā)出控制信號(hào)，所發(fā)生的結(jié)果與調(diào)節(jié)器端與功率組件端斷開故障引起發(fā)電機(jī)過電壓一樣，即分流回路不起作用，使發(fā)電機(jī)過電壓?？煽毓鑆101發(fā)生故障時(shí)也會(huì)引起發(fā)電機(jī)過電壓，它可直接導(dǎo)致分流回路不工作，引起勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組中的勵(lì)磁電流過大，使發(fā)電機(jī)過電壓

46、。</p><p>　　7.分流電阻R101接線端燒斷：當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓增大，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器控制可控硅V101導(dǎo)通角增大時(shí)，通過分流電阻R101的電流增大，可能燒斷電阻接線端燒斷，使分流回路斷路，造成發(fā)電機(jī)過電壓。</p><p>　　3.3 發(fā)電機(jī)過電壓故障處理 </p><p>　　當(dāng)故障產(chǎn)生后，由于發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)并未發(fā)出異常報(bào)警，排除上述1故障。更換自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)

47、器調(diào)節(jié)器電路板和功率組件并不能解決故障，發(fā)電機(jī)仍然發(fā)出過電壓報(bào)警，這說明調(diào)節(jié)器端與功率組件并無故障，在換電路板過程中并未發(fā)現(xiàn)分流電阻接線端燒斷，所以可以排除4、5、6故障。檢查發(fā)電機(jī)外附整定電位器是否斷路，發(fā)現(xiàn)并無斷路，所以故障可能就是降壓變壓器T1外接線斷路。在變壓器T1外接線斷路檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)與變壓器T1原邊相連接在電抗器L1處的外接線2斷開搭在接線端子上，這是引起發(fā)電機(jī)過電壓的原因所在。因?yàn)樘摻?，所以故障發(fā)生后再次啟動(dòng)發(fā)電機(jī)并未發(fā)出異

48、常報(bào)警，而隔日啟動(dòng)卻發(fā)出報(bào)警。發(fā)現(xiàn)故障原因后將斷路的線修復(fù)，復(fù)位報(bào)警后，再次啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)輸出電壓正常，過電壓報(bào)警消失，故障被解除。</p><p><b>　　4 總結(jié)</b></p><p>　　通過在文中分析IFC6502 -6sA43型發(fā)電機(jī)三部分即主機(jī)、勵(lì)磁機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理及功能，以及并聯(lián)運(yùn)行時(shí)有差調(diào)節(jié)原理，使我基本了解了船舶電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組在單

49、機(jī)運(yùn)行時(shí)如何實(shí)現(xiàn)自勵(lì)起壓和恒壓輸出及多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)如何實(shí)現(xiàn)無功分配。同時(shí)在結(jié)合自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原理對(duì)發(fā)電機(jī)過電壓故障分析時(shí)，充分認(rèn)識(shí)了勵(lì)磁系統(tǒng)的功能，也積累了一些處理象發(fā)電機(jī)過電壓此類故障的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　從上述故障我們看出，無刷同步發(fā)電機(jī)中的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器是發(fā)電機(jī)最重要的控制設(shè)備，為了使發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定，它也就成了發(fā)電機(jī)中主要維護(hù)保養(yǎng)對(duì)象之一。它通常是一塊集成電路板，本身組件故障率相對(duì)低。例如當(dāng)發(fā)電

50、機(jī)電壓在430V左右時(shí)，而且設(shè)定電位器調(diào)節(jié)無效，應(yīng)該懷疑電壓調(diào)節(jié)器故障，有時(shí)是器件損壞，或者是線路開路原因；電壓低于額定值且調(diào)節(jié)無效，可能是旋轉(zhuǎn)整流器故障或電壓調(diào)節(jié)器故障。另外當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生無電壓或電壓很低（低于40V）故障時(shí)，可能原因是勵(lì)磁回路開路或無剩磁；當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)無功電流分配不均的原因可能是電流分量反饋單元故障。維護(hù)保養(yǎng)好自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器可以很大程度減少發(fā)電機(jī)過電壓、低電壓等故障。因此，我們應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)以預(yù)防其故障發(fā)生

51、。</p><p>　　在發(fā)電機(jī)維修保養(yǎng)時(shí)，我們必須要注意，一定要確保原動(dòng)機(jī)處于完全關(guān)斷狀態(tài)，發(fā)電機(jī)與外部的電源全部短開，如：烘潮加熱器的電源。否則將危及人身安全。</p><p>　　針對(duì)過電壓故障我們應(yīng)從以下幾點(diǎn)維護(hù)：</p><p>　　經(jīng)常檢查發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的接線是否存在松脫，例如外附整定電位器的接線、降壓電壓器的外接線、功率組件的接插件等，一旦發(fā)現(xiàn)松

52、脫現(xiàn)象要及時(shí)處理。</p><p>　　經(jīng)常檢查自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器電路板的狀態(tài)，觀察是否存在燒蝕現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)換板。</p><p>　　經(jīng)常檢查分流電阻的狀態(tài)及同軸旋轉(zhuǎn)二極管的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)換新。</p><p>　　另外，對(duì)發(fā)電機(jī)繞組也要定期維護(hù)，在運(yùn)行期間，由于環(huán)境和運(yùn)行條件的變化，繞組的絕緣電阻可能會(huì)降低，我們應(yīng)及時(shí)烘干繞組。如果發(fā)電機(jī)使用環(huán)

53、境比較潮濕或灰塵較多時(shí)，在停用發(fā)電機(jī)時(shí)必須仔細(xì)地擦凈并烘干，尤其是絕緣部件的表面。我們還要定期更換冷卻空氣濾器，以保證冷卻和防止灰塵進(jìn)入。</p><p>　　由于發(fā)電機(jī)對(duì)于船舶的重要性，作為船舶電氣管理人員工作時(shí)必須細(xì)心謹(jǐn)慎，并且要加強(qiáng)平時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)，減小故障產(chǎn)生的條件，消除故障于無形之中，否則將會(huì)引起重大的事故，如當(dāng)全船失電而又不能及時(shí)恢復(fù)供電時(shí)，后果不堪設(shè)想。因此電氣管理人員不僅要加強(qiáng)理論知識(shí)，還要不斷實(shí)踐

54、以確保船舶電力系統(tǒng)安全。</p><p>　　本文在編寫過程中得到電機(jī)員邸徳輝老師的大力幫助和指導(dǎo)，在此特別感謝。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　?。?）趙殿禮 張春來，船舶電站控制及管理技術(shù)，大連：大連海事大學(xué)出版社，2009年。</p><p>　?。?）瓦錫蘭Auxpac20機(jī)