發(fā)電機及其調(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)電機工作原理</p><p><b>　　及過電壓故障分析</b><

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

3、育鯤”輪共有三臺型號為IFC6502 -6sA43的同步無刷發(fā)電機，其原動機采了WARTSILA 520W4L20型柴油機。本文詳細(xì)介紹了發(fā)電機原理及技術(shù)特點、自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR帶有功率組件）的工作原理及技術(shù)特點，以及并聯(lián)運行時發(fā)電機有差調(diào)節(jié)的原理。有一臺發(fā)電機在工作過程中出現(xiàn)了過電壓故障并造成全船失電。結(jié)合所敘述的原理對該發(fā)電機出現(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)并給出了一些針對預(yù)防發(fā)電機過電壓的日常維護(hù)保養(yǎng)的建議和注意事項。</p><p>　　關(guān)鍵字：同步無刷發(fā)電機 過電壓 自動電壓調(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)電機簡介1</p><p>　　1.1 船用發(fā)電機的基本類型1</p><p&g

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

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

10、　　“育鯤”輪發(fā)電機工作原理及過電壓故障分析</p><p><b>　　1 船用發(fā)電機簡介</b></p><p>　　1.1 船用發(fā)電機的基本類型</p><p>　　按同步發(fā)電機定子和轉(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，磁極固定在鐵芯機殼上；轉(zhuǎn)子是電樞，轉(zhuǎn)子鐵芯圓周槽嵌放對稱的三相電樞繞組，三相繞

11、組的三個出線端和中線分別接到固定在軸上的彼此絕緣的四個滑環(huán)上，通過電刷機構(gòu)對外引出三相四線。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稱的三相電樞繞組，定子切割磁場所產(chǎn)生的三相電由定子直接輸出。一般的船用三相同步發(fā)電機采用轉(zhuǎn)極式，有些小容量的同步發(fā)電機和特殊用途的發(fā)電機（如勵磁機）采用轉(zhuǎn)樞式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.按同步發(fā)電機的勵磁電源的不同有兩種類型，即自勵和

12、他勵。凡是發(fā)電機本身提供勵磁電源的是自勵發(fā)電機。這種勵磁形式是利用發(fā)電機剩磁電壓經(jīng)勵磁裝置給勵磁繞組提供勵磁電流。</p><p>　　凡采用外接電源為發(fā)電機勵磁稱為他勵的。它分為兩種形式，即外加直流勵磁電源勵磁式和采用同軸永磁式直流勵磁機式。外加直流勵磁電源勵磁式是由外界直流電源直接為發(fā)電機勵磁繞組提供勵磁電流。永磁式直流勵磁機在轉(zhuǎn)子上嵌有永久磁極，當(dāng)原動機轉(zhuǎn)動時帶動磁場旋轉(zhuǎn)，在定子上產(chǎn)生直流電，然后將此直流電

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

14、照電壓偏差對發(fā)電機端電壓進(jìn)一步調(diào)節(jié)，能夠基本實現(xiàn)恒壓調(diào)節(jié)，具有穩(wěn)態(tài)特性好的優(yōu)點。</p><p>　　4.同步發(fā)電機有有刷同步發(fā)電機和無刷同步發(fā)電機兩種類型。凡是采用電刷滑環(huán)機構(gòu)向外輸出三相電的同步發(fā)電機稱為有刷同步發(fā)電機，而省去電刷滑環(huán)機構(gòu)而采用同軸勵磁機的同步發(fā)電機稱為無刷同步發(fā)電機。無刷同步發(fā)電機的同軸勵磁機大多采用一個小容量的交流同步發(fā)電機，它由發(fā)電機本身提供勵磁，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)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組中為發(fā)電機勵磁。</p><p>　　1.2 現(xiàn)代船用帶自動電壓調(diào)節(jié)器的無刷同步發(fā)電機的優(yōu)點</p><p>　　現(xiàn)代船用發(fā)電機一般都為無刷同步發(fā)電機。因為采用了無刷代替以前的有刷好處非常明顯：第一，少了電刷機構(gòu)就不用再使用碳粉，降低了污染，同時發(fā)電機繞組絕緣得到保障，延長了發(fā)電機的使用壽命；第二，少了電刷機構(gòu)，減輕了維修保養(yǎng)的負(fù)擔(dān)；第三，少了

16、電刷機構(gòu)，提高了發(fā)電機運行的可靠性。</p><p>　　另外，現(xiàn)代船用發(fā)電機為了使輸出電壓基本恒定，采用自動電壓調(diào)節(jié)器對輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，這首先滿足了負(fù)荷變化時對無功功率調(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)電機即采用了現(xiàn)代船舶通常采用的帶自動電壓調(diào)節(jié)器的無刷同步發(fā)電機。</p><

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

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

19、，額定轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分，額定功率545千瓦，計有1號、2號、3號三臺主發(fā)電機。</p><p>　　主發(fā)電機型號：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； 主勵磁電流：81A； 勵磁機勵磁電流：6.1A；</p><p>　　潤滑方式：自由端單

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

21、2， 勵磁機磁場繞組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)電機工作原理如圖2.2所示：當(dāng)原動機起動后，勵磁裝置利用發(fā)電機剩磁電壓經(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送至勵磁機的定子繞組G4，為勵磁機提供勵磁電流。</p><p>　　勵磁機定子繞組G4得到直流電后產(chǎn)生固定磁場，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。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的轉(zhuǎn)子繞組G2中為主機勵磁。</p><p>　　主機轉(zhuǎn)子繞組G2得到直流電后產(chǎn)生磁場，定子繞組G1因切割磁力線而感應(yīng)出三相交流電勢。</p><p>　　由上述分析可知發(fā)電機啟動后，依靠發(fā)電機的剩磁建立端電壓，端電壓建立后又被引入到勵磁裝置中，使勵磁機的定子繞組勵磁電流加大，以加強發(fā)電機的磁場，這樣的正反饋使發(fā)電機的端電壓逐步升高，直至發(fā)電機磁勢飽和。通

24、過調(diào)試勵磁裝置的電抗器繞組參數(shù)等可將發(fā)電機電壓調(diào)至額定電壓。</p><p>　　過壓保護(hù)模塊U的作用是，當(dāng)加在主機勵磁繞組G2上的沖擊電壓過大時起保護(hù)作用，防止G2燒毀。</p><p>　　2.2 自動電壓調(diào)節(jié)器原理</p><p>　　自動電壓調(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 自動電壓調(diào)節(jié)器原理簡圖</p><p>　　1電源, 2實測值濾波回路,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勵磁整流器</p><p>

26、;　　自動電壓調(diào)節(jié)器即AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR，以下簡稱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、勵磁整流器V102的一個支路上。AVR原理具體如下：</p><p>　　AVR 的輸入信號由電壓回路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)運行時才有效。當(dāng)發(fā)電機單機運行時，電壓信號經(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)生實測電壓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)電機輸出電壓。</p><p>　　發(fā)電機實際電壓信號經(jīng)過整流后再經(jīng)實測值濾波回路2濾波，送至比較器與設(shè)定值比較。隨著發(fā)電機負(fù)載或者轉(zhuǎn)速的變化，其輸出端電壓也會發(fā)生一些變化，這個變化必然引起加在電位器U上電壓的變化，即實

29、測值發(fā)生變化。</p><p>　　在設(shè)定電位器U值不變時，若發(fā)電機端電壓增大，實測值與設(shè)定值偏差正向增大，此時比較器輸出一個正向增大的電壓信號。此電壓信號經(jīng)PI調(diào)節(jié)放大器3放大，輸出一個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?？煽毓鑆22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，使勵磁機勵磁繞組G4勵磁電流減小，使發(fā)電機端電壓減小趨于設(shè)定值。</p><p>　　反之，若發(fā)電機端電壓下降時，實測值與設(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)出的脈沖信號后移，使可控硅V101的導(dǎo)通角變小，使勵磁電流增大，這樣就會調(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)器反饋一個偏差量。反饋來的偏差量會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)自動電壓調(diào)節(jié)器不起作用時，即分流回路不能分流，全部的勵磁電流為發(fā)電機提供勵磁時，此時發(fā)電機空載輸出電壓為440V（發(fā)電機磁勢

32、飽和），由于發(fā)電機下傾的電壓外特性，它也能繼續(xù)工作，可用于應(yīng)急運行。</p><p>　　當(dāng)發(fā)電機并聯(lián)運行時，電流分量才加入。電流信號由X2/5和X2/9引入到電阻R1上，此時與經(jīng)開關(guān)S1/1的電壓信號疊加，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)過程與單機運行時相同。</p><p>　　過壓保護(hù)單元5的作用是當(dāng)發(fā)電機輸出端電壓過大時，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，減小勵磁電流，保護(hù)發(fā)電機。</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)時間，各電位器出廠時已經(jīng)整定好，不可輕易改動。</p><p>　　2.3 發(fā)電機調(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)電機要并聯(lián)運行，有功功率的分配要靠原動機的轉(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)電機有一個隨無功電流大小而變化的量。發(fā)電機采用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(假定UR相無功電流增加)cosφ＝0，φ = 90°，此時，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)器就只對無功電流起作用，即當(dāng)無功電流增加時，使發(fā)電機輸出電壓下降，從而使勵磁電流減小以此來降低無功電流，使發(fā)電機間無功電流基本保持均衡，

35、當(dāng)兩臺參數(shù)相同的發(fā)電機并聯(lián)運，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)電機調(diào)差裝置原理圖</p><p>　　發(fā)電機在出廠時是這樣來調(diào)整的：，即發(fā)電機在額定電壓UN時，加上cosφ＝0.8，IN = I 的負(fù)載，調(diào)節(jié)S，使發(fā)電機在額定電壓的基礎(chǔ)上下降約3.6％，S 增加，電壓下降；cosφ＝1時，發(fā)電機端電壓不下降：cosφ＝0時，端電壓下降約6％。&l

36、t;/p><p>　　2.4發(fā)電機技術(shù)特點</p><p>　　發(fā)電機運行過程中，勵磁回路禁止斷開，否則會引起過電壓。其技術(shù)特點如下：</p><p>　　1.起勵性能:一般情況下發(fā)電機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)的勵磁系統(tǒng)，使電機在任意負(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.動態(tài)性能：發(fā)電機在突加突卸負(fù)載時電壓波動較小，在突加60％額定負(fù)載功率因數(shù)不大于0.4(滯后)時，電壓跌落不超過13％。</p><p>　　5.過載和過電流性能：發(fā)電

38、機在熱態(tài)下過載110％額定負(fù)載發(fā)電機不致出現(xiàn)危險的溫升過熱。發(fā)電機在150％額定電流下運行2 分鐘不致產(chǎn)生過熱。</p><p>　　6.不平衡負(fù)載：發(fā)電機能承受不平衡度達(dá)20％的不平衡負(fù)載，電機能長期運行。</p><p>　　7.并聯(lián)運行：在滿足一定條件情況下，發(fā)電機可與同型號或不同型號的其它電機，長期并聯(lián)運行，此時各臺發(fā)電機的無功功率分配將自動按定額比例分配。</p>

39、<p>　　8.強勵性能：當(dāng)負(fù)載系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，發(fā)電機具有較強的強勵性能，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)急運行：當(dāng)自動電壓調(diào)節(jié)器發(fā)生故障時，發(fā)電機能應(yīng)急運行，此時端電壓升高不超過115％UN。 </p><p>　　3 發(fā)電機過電壓故障</p><p>　

40、　3.1 發(fā)電機過電壓故障現(xiàn)象</p><p>　　“育鯤”輪一號主發(fā)電機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組三號發(fā)電機供電，詳見后附的運行發(fā)電機電壓、頻率異常，備用機并網(wǎng)流程圖）。故障發(fā)生后對一號發(fā)電機進(jìn)行故障排查分析，原動機并沒有任何故障，重新啟動后故障消失，再次啟動該發(fā)電機又發(fā)出過電壓故障報警。更換了自動電壓調(diào)節(jié)器再次啟動依舊發(fā)出過電壓故障報警。</

41、p><p>　　3.2 發(fā)電機過電壓故障原因分析</p><p>　　發(fā)電機過電壓的原因通常有以下幾點：</p><p>　　1.原動機轉(zhuǎn)速過高：根據(jù)發(fā)電機輸出電勢公式E≈CfΦ(其中c為一常數(shù)，f為發(fā)電機頻率，Φ為發(fā)電機磁場磁通)，當(dāng)原動機轉(zhuǎn)速過高時，由n=60f/p(p為磁極對數(shù))知發(fā)電機頻率上升，因此引起發(fā)電機輸出電勢上升，造成發(fā)電機過電壓。</p>

42、<p>　　2.當(dāng)S1/3打開時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，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很小，引起實測值與設(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)出的脈沖信號后移，使可控硅V22的導(dǎo)通角減小，這又會引起可控硅V101的導(dǎo)通角變小，這樣經(jīng)過電阻R101的勵磁電流減小，更多的勵磁電流輸入到發(fā)電機勵磁

43、繞組中，造成發(fā)電機過電壓。</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即為自動電壓調(diào)節(jié)器提供工作電源又輸入發(fā)電機端電壓實測值信號。當(dāng)降壓變壓器T1外接線斷路時，T1就不能為自動電壓調(diào)節(jié)器提供工作電源，此時可控硅V101的導(dǎo)通角為零，分流回路不起作用，輸入到勵磁機勵磁繞組中的勵磁電流增大，造成發(fā)電機過電壓。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。此時變壓器T1也不能為自動電壓調(diào)節(jié)器提供工作電源，造成AVR失效，引起發(fā)電機過電壓。</p><p>　　自動電壓調(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，那么調(diào)節(jié)器端就失去對功率組件端的可控硅V101調(diào)節(jié)作用，此時可控硅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磁電流分流。輸入到勵磁機勵磁繞組中的勵磁電流增大

45、，造成發(fā)電機過電壓。</p><p>　　6.自動電壓調(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，自動電壓調(diào)節(jié)器不能對可控硅V101發(fā)出控制信號，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)電機過電壓一樣，即分流回路不起作用，使發(fā)電機過電壓?？煽毓鑆101發(fā)生故障時也會引起發(fā)電機過電壓，它可直接導(dǎo)致分流回路不工作，引起勵磁機勵磁繞組中的勵磁電流過大，使發(fā)電機過電壓

46、。</p><p>　　7.分流電阻R101接線端燒斷：當(dāng)發(fā)電機端電壓增大，自動電壓調(diào)節(jié)器控制可控硅V101導(dǎo)通角增大時，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)電機過電壓。</p><p>　　3.3 發(fā)電機過電壓故障處理 </p><p>　　當(dāng)故障產(chǎn)生后，由于發(fā)電機原動機并未發(fā)出異常報警，排除上述1故障。更換自動電壓調(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)電機仍然發(fā)出過電壓報警，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)電機過電壓的原因所在。因為虛接，所以故障發(fā)生后再次啟動發(fā)電機并未發(fā)出異

48、常報警，而隔日啟動卻發(fā)出報警。發(fā)現(xiàn)故障原因后將斷路的線修復(fù)，復(fù)位報警后，再次啟動發(fā)電機，發(fā)電機輸出電壓正常，過電壓報警消失，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)電機三部分即主機、勵磁機和勵磁系統(tǒng)的工作原理及功能，以及并聯(lián)運行時有差調(diào)節(jié)原理，使我基本了解了船舶電力系統(tǒng)中發(fā)電機組在單

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

50、機電壓在430V左右時，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)電機發(fā)生無電壓或電壓很低（低于40V）故障時，可能原因是勵磁回路開路或無剩磁；當(dāng)并聯(lián)運行時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)好自動電壓調(diào)節(jié)器可以很大程度減少發(fā)電機過電壓、低電壓等故障。因此，我們應(yīng)對發(fā)電機進(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)電機維修保養(yǎng)時，我們必須要注意，一定要確保原動機處于完全關(guān)斷狀態(tài)，發(fā)電機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>　　針對過電壓故障我們應(yīng)從以下幾點維護(hù)：</p><p>　　經(jīng)常檢查發(fā)電機自動電壓調(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)象要及時處理。</p><p>　　經(jīng)常檢查自動電壓調(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)及時換新。</p><p>　　另外，對發(fā)電機繞組也要定期維護(hù)，在運行期間，由于環(huán)境和運行條件的變化，繞組的絕緣電阻可能會降低，我們應(yīng)及時烘干繞組。如果發(fā)電機使用環(huán)

53、境比較潮濕或灰塵較多時，在停用發(fā)電機時必須仔細(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)電機對于船舶的重要性，作為船舶電氣管理人員工作時必須細(xì)心謹(jǐn)慎，并且要加強平時的維護(hù)保養(yǎng)，減小故障產(chǎn)生的條件，消除故障于無形之中，否則將會引起重大的事故，如當(dāng)全船失電而又不能及時恢復(fù)供電時，后果不堪設(shè)想。因此電氣管理人員不僅要加強理論知識，還要不斷實踐

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