FC無刷同步發(fā)電機的調(diào)試及常見故障檢修

1、仆C6無刷同步發(fā)電機的調(diào)試及常見故障檢修1、前言德國西門子公司設計的1FC6系列發(fā)電機，由廣西柳州電機廠生 產(chǎn)，該系列電機屬于無刷自勵恒壓同步發(fā)電機，下面將從1FC6系列625kVA發(fā)電機進行技術(shù)說明。2、1FC6發(fā)電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)1FC6發(fā)電機主要由3大部分組成，即：主機、勵磁機和勵磁系 統(tǒng)。主機部分為一典型的旋轉(zhuǎn)磁極式的隱極同步發(fā)電機。當轉(zhuǎn)子通以直流電流時產(chǎn)生磁場， 原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時定子上 即產(chǎn)生三相電勢。勵磁機為一典型的旋轉(zhuǎn)電樞式的極同步發(fā)電機，定子上有主磁極，并安裝有主極線圈， 當該線圈中通過直流電流時即產(chǎn)生固定的磁 場，轉(zhuǎn)子上嵌有交流電樞繞組，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組因

2、切割磁力 線而感應出交流電勢， 將該交流電通過與其同軸的旋轉(zhuǎn)整流器變?yōu)橹?流通入主機轉(zhuǎn)子繞組中為主機勵磁。勵磁系統(tǒng)是將主機輸出的三相交流電的一部分經(jīng)過整流變?yōu)橹?流電，通入勵磁機定子線圈中，為勵磁機勵磁。3、仆C6發(fā)電機勵磁系統(tǒng)1FC6發(fā)電機選用THYRIPAPT勵磁系統(tǒng)，該勵磁系統(tǒng)由2部分組 成：勵磁裝置和可控硅電壓調(diào)節(jié)器。1FC6系列625kVA發(fā)電機勵磁裝 置是由1個三相整流變壓器帶3個單相電流互感器工作原理：空載分量由L1C同T6初級繞組共同產(chǎn)生，并在T6次 級繞組感應出空載勵磁電流分量，負載勵磁電流分量用T1、T2、T3產(chǎn)生并在 T6 次級同空載勵磁電流分量進行矢量迭加。供勵磁機定子

3、 勵磁電流。勵磁裝置的調(diào)節(jié) : 調(diào)節(jié)應在電機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定發(fā)熱后進行，并將AVR插頭 X1 拔掉，在額定轉(zhuǎn)速下， 由于剩磁作用會產(chǎn)生一定的電樞電壓， 如果此時電樞沒有電壓， 可能是由于剩磁太弱或無剩磁， 這時可用外 接電源的方法使電機產(chǎn)生自勵過程，外加直流電一般為48V,接法為正極接F1，負極接F2,并且只需在短時間內(nèi)接觸一下即可。3.1 、空載電壓調(diào)節(jié)在n=10310%nN下，調(diào)節(jié)電抗器氣隙使空載電壓為1.081.14UN,并注意氣隙最大調(diào)節(jié)量為5mm如果氣隙調(diào)節(jié)達不到要求， 可調(diào)節(jié)同電抗器連接的繞組匝數(shù)；匝數(shù)增加，電壓上升，匝數(shù)減少， 電壓下跌。3.2、負載電壓調(diào)節(jié)在額定轉(zhuǎn)速額定電流和額定功率因

4、數(shù)下， 通過調(diào)節(jié)整流變壓器抽 頭使負載電壓在范圍內(nèi)。T1、T2、T3匝數(shù)減少電壓上升，匝數(shù)增加， 電壓下降。T6:同AVR相連的（雙頭）變化：2UVM2UVW3電壓上 升，同T13相連的（單頭）變化：2UVW伶2UVW3電壓下降。4、1FC6發(fā)電機可控硅電壓調(diào)節(jié)器自動電壓調(diào)節(jié)器 AVR即卩AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR作 原理是通過控制可控硅的導通角來改變通過分流電阻的分流電流， 從而達到控制勵磁電流的目的通過AVR的調(diào)整，1FC6發(fā)電機就成為真正的恒壓發(fā)電機，其電 壓精度高，從空載到額定負載，其穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率為 0.5%，發(fā)電機 在并聯(lián)運行時，通過調(diào)整電位器S使穩(wěn)態(tài)電

5、壓調(diào)整率達到士 0.5%士 2.5%范圍內(nèi)可調(diào)。4.1 、工作原理AVR的輸入信號由電壓回路 T1 (X1/1, X21/3 )和電流回路 T4(X2/5 , X2/9)向量和組成，其中電流分量只有在需要并聯(lián)運行才加 入，信號經(jīng)變壓器T1降壓后，經(jīng)開關(guān)S1/1，電位器S (若不并聯(lián)運 行，S=0,若并聯(lián)運行，則T4次級電流在S上產(chǎn)生的壓降則迭加在 信號上)，經(jīng)V1-V4整流，再經(jīng)過S/2 一路經(jīng)穩(wěn)壓回路產(chǎn)生標準電壓 并供整塊板直流電源，另一路經(jīng) S1/3在電位器U上產(chǎn)生取樣電壓， 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)設或 外設電壓整定電位器進行人為調(diào)整， 從而改變?nèi)?/p>

6、值， 進而調(diào)整發(fā)電 機輸出電壓，在U值設定后，若發(fā)電機隨著負載的增加或者轉(zhuǎn)速的變 化，其輸出電壓會發(fā)生一些變化， 這個變化會引起與標準電壓差值的 變化，對這微小信號進行放大，使之能夠控制觸發(fā)可控硅導通角，進 而控制勵磁電流的大小， 達到調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓的目的， 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 改變導通角，從而控制分流電流的大小。信號電壓在經(jīng)過濾波回路濾波，同反饋量迭加后一起送入放大 器，其中 K、T 用來調(diào)節(jié)放大器參數(shù)，并經(jīng)由脈沖單元轉(zhuǎn)換成觸發(fā)脈 沖，觸發(fā)可控硅 V22的導通角，V22導通后觸發(fā)V101,并通過R101 分掉靜止整流模塊 V 1 0

7、2的部分電流。4.2 、組成及功能電壓調(diào)節(jié)器由電源、 實測值、濾波回路、調(diào)節(jié)放大器、 脈沖單元、 過壓保護器、外附整定電位器、功率組件等組成。電壓調(diào)節(jié)器包括電 位器U、S、K、T、R 47等可調(diào)元件，發(fā)電機的額定電壓已在制 造廠用電位器U調(diào)整完畢，其動態(tài)性能也已由電位器K、T、R47調(diào)整好了。電位器K用來調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)， 電位器T用來調(diào)節(jié)積分反 應時間，電位器R47則用以向調(diào)節(jié)放大器的輸入端引入偏差號以改善 其動態(tài)性能，將旋鈕K朝著刻度數(shù)子減少的方向旋轉(zhuǎn)，以及旋鈕T朝著刻度數(shù)字增大的方向旋轉(zhuǎn)， 通常使控制系統(tǒng)趨于穩(wěn)定， 減弱其調(diào)節(jié) 作用的強度，在需要時，斷開跨接線BR1可將電位器K所調(diào)節(jié)

8、的調(diào)節(jié) 器放大系數(shù)近似地減小為其四分之一， 電壓調(diào)節(jié)器穩(wěn)定性可利用增加 分流回路內(nèi)的電阻而得到改善， 但此時調(diào)節(jié)器在下限的電壓整定范圍 將減少。4.3、AVR調(diào)整若使用外附整定電位器，必須把調(diào)節(jié)器上的開關(guān) S1/3 打開，一 般情況下應將內(nèi)部整定值先調(diào)整為 50%中間，然后調(diào)整外附整定值使 外附整定值調(diào)整范圍大于額定電壓， 若不夠范圍需將內(nèi)部整定電位器 U仔細調(diào)整以達到目的。5、調(diào)差裝置同步發(fā)電機要并聯(lián)進行， 有功功率的分配要靠拖動機的轉(zhuǎn)速降來 分配，但無功功率的分配需要靠電機來保證， 這就需要發(fā)電機有一個 隨無功電流大小而變化的量，1FC6發(fā)電機采用U相電流同V-W相 電壓相迭加的方式，即當

9、無功電流增加時(假定U相無功電流增加) cos=0,=90,此時，U相電流增加造成的電壓下降，類似于 在V-W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 無功電流增加時,電壓下降,若兩臺相同的發(fā)電機并聯(lián)運行,其無功 功率分配差度將依靠這個調(diào)差裝置來保證。 U =6%1 cos 2 #0 I/IN1FC6發(fā)電機在出廠時是這樣來調(diào)整的：在 cos=0.8 , U 3.6% (I=IN );cos=1.0 時，AU =0; cos=0.0 時，AU =6%,發(fā)電機在UN時，加上cos=0.8 , I-IN的負載，調(diào)節(jié)S,使發(fā) 電機在額定電壓的基礎上下降約 3.6%, S增加，電壓下降。調(diào)

10、整好S 后，將負載變cos=1.0 , I=0.8IN，此時發(fā)電機電壓為UN按上述步驟調(diào)整后，記錄 U S值，并將恢復S為0,在用戶需 要并聯(lián)運行進行利用原S值，或者由用戶自行調(diào)節(jié)S,但應注意調(diào)節(jié) 時，U S應配合調(diào)整。6、1FC6發(fā)電機常見故障檢修1FC6無刷自勵恒壓同步電機，在野外石油鉆井運行效果還很好 的,但由于石油鉆井頻繁的搬運以及運行一段時間后, 仍然有可能產(chǎn) 生這樣或那樣的問題, 以下將從現(xiàn)場各個方面對發(fā)電機可能遇到的故 障現(xiàn)象做出分析并提出解決的辦法。6.1 、電機控制屏電壓調(diào)整不起作用或范圍不夠 這種故障可能有 2 種情況，如果發(fā)電機電壓能夠穩(wěn)定在某個值（例如小于440V）,說

11、明AVRX作基本正常，造成這種故障的原因可 能是外附整定電位器不良，這時可將 AVR板上的三極開關(guān)S1/3 （有 的國產(chǎn)AVR板為四極開關(guān)）即從左邊起第三個開關(guān)撥到同其它兩個一 致的位置（即均為on）,調(diào)整內(nèi)部整定電位器 U,若電壓經(jīng)調(diào)整檢查 外附整定電位器及其引線，如果電壓不變化，說明AVR存在故障或者 分流回路可控硅、分流電阻存在故障。如果調(diào)整外附整定電位器范圍不夠， 應配合電位器U來調(diào)整，二 者配合調(diào)整達到最佳位置。6.2 、發(fā)電機加負載，電壓下跌嚴重發(fā)電機在出廠前已調(diào)整好， 在整個負載的變化范圍內(nèi)， 從空載到 滿載，某電壓變化范圍為4V,若并聯(lián)運行最大為20V,若電壓下跌超 過此值，說

12、明：（ 1）勵磁系統(tǒng)存在故障，若空載電壓正常，說明整流變壓器輸 出減小， 一般情況下是整流變壓器輸出端引線插套松脫， 造成勵磁電 流嚴重不足，電壓下跌嚴重；（ 2）壓敏電阻損壞，短接了勵磁電流。此時，將發(fā)電機停下， 打開勵磁機通風口，用手摸壓敏電阻，發(fā)熱即可判斷敏電阻擊穿。在 檢查這些問題時， 首先采用直觀檢查的方法， 看在運行中勵磁系統(tǒng)內(nèi) 有無打火現(xiàn)象，停機后檢查各插頭插套有無打火痕跡或者松脫現(xiàn)象，一般無需測量就能檢查出來， 如果仍然看不出來， 可以懷疑整流變壓 器等器件。6.3 、發(fā)電機運轉(zhuǎn)到正常運行轉(zhuǎn)速后無電壓這種情況多發(fā)生在新機或長時間未用的電機， 一般情況下是發(fā)電 機缺乏剩磁造成的，

13、可用412V電池，在發(fā)電機出線盒內(nèi)F1 ( + )、 F2 ()端子間，在停機狀態(tài)下，短時充磁即可。如果此時發(fā)電機仍然沒有電壓， 可能是靜止整流模塊損壞或者勵 磁線斷開、接反等線路方面存在問題。6.4、發(fā)電機有電壓，但電壓在 350V以下這種故障的最大可能性是靜止整流模塊或旋轉(zhuǎn)整流模塊， 有一路 出現(xiàn)故障造成的， 當然也可能是由于勵磁繞組在匝間短路， 使勵磁電 流增加，而勵磁系統(tǒng)又提供不了如此多的勵電流，造成電壓下降，還 有新?lián)Q的電抗器磁隙沒調(diào)整好，也使電壓降低。6.5、發(fā)電機電壓高(450V以上)這種現(xiàn)象的故障可能有2種。( 1 )勵磁分流回路有問題，可控硅損壞，可控硅沒有觸發(fā)脈沖 或者線路

14、問題；( 2)電抗器一線圈匝間短路， 這些現(xiàn)象都能使發(fā)電機電壓升高。6.6 、發(fā)電機電壓不平衡一般來講， 用精度等級 0.5 級的萬用表測量三線電壓， 其誤差不 超過 1%(空載)，如果超出此值，說明主機定子繞組可能存在匝間短 路故障，具體測量可用雙臂電橋測量U V,UW,VW之間的電阻，其中Ru u,Ruw,Ruw，之間最大允許有2%勺誤差。若超差，說明確實存在上述故障，若不超差，應著手另外尋找 原因。6.7、發(fā)電機電壓大于1.1UN,整定電位器調(diào)節(jié)無效發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)范圍為士 5%UN將整定電位器調(diào)節(jié)至最小 電壓應低于95%UN若調(diào)節(jié)無效，可能是 AVF板或可控硅回路存在故 障?？上雀?/p>

15、換AVR板，若仍然不行可更換可控硅元件。6.8 、發(fā)電機運行帶載電壓不穩(wěn)，燈泡閃爍 這種情況一般是由于調(diào)整不當造成勺， 由于在電機出廠試驗中原K、T、R47調(diào)整適應于電機試驗站的最佳值，在用戶現(xiàn)場就有可能隨 著負載勺不同造面原來動態(tài)參數(shù)不一定合適， 有時可以按照技術(shù)文件 的說明調(diào)整，即將旋鈕K朝著刻度數(shù)字減小的方向旋轉(zhuǎn)以及將鈕 T朝 著刻度數(shù)字增大的方向旋轉(zhuǎn)， 通常是使控制系統(tǒng)趨于穩(wěn)定， 減弱其調(diào) 節(jié)作用的強度。在需要時，斷開 AVF板上的跨接線BR1,可將K所調(diào) 節(jié)的調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)， 近擬地減小為其四分之一， 電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定 性亦可以通過增加分流回路電阻的電阻而得到改善， 但調(diào)節(jié)器在下限 的電壓整定范圍將變小。 如果調(diào)整上述電位器后仍然不能解決， 應通 知廠家來人解決。6.9 、發(fā)電機中線電流大這種現(xiàn)象分2種情況，一種是由于負載不平衡引起的，根據(jù) VDE0503標準的規(guī)定，1FC6發(fā)電機能隨不平衡20%勺不平衡負載，如 果負載嚴重不平衡， 包括電流不平衡或相位不平衡， 則會升高中線電