新聞主題	斯坦福發(fā)電機的特征和勵磁結(jié)構(gòu)

 

摘要：斯坦福發(fā)電機屬于無刷發(fā)電機范疇，500KW以上配備永磁電機（PGM），無此配置的機型可要求發(fā)電機廠家出廠前加裝。其原理是勵磁機在定子上的為勵磁繞組提供勵磁，其轉(zhuǎn)子電樞繞組將發(fā)出交流電，經(jīng)過整流后在轉(zhuǎn)子向主發(fā)電機在轉(zhuǎn)子的勵磁繞組供電，從而使主發(fā)電機在定子的電樞繞組感應(yīng)出所需的交流電來。康明斯公司在本文列舉了斯坦福發(fā)電機的特點、勵磁系統(tǒng)類型及其結(jié)構(gòu)組成，并詳細(xì)介紹了發(fā)電機的維護(hù)方法，包括發(fā)電機受潮后如何烘干的步驟。

 

一、斯坦福發(fā)電機的特點

 

        斯坦福發(fā)電機是康明斯的子品牌，是無錫工廠完全按照康明斯發(fā)電機技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計及工藝標(biāo)準(zhǔn)來制造的一款交流發(fā)電機。產(chǎn)品設(shè)計、材料、生產(chǎn)、試驗均由英方人員直接管理控制。體積小，重量輕，技術(shù)先進(jìn)，性能可靠是斯坦福發(fā)電機的重要特性。由康明斯柴油機和斯坦福發(fā)電機成的發(fā)電機廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)。

（1）四極無刷自勵式、防滴漏結(jié)構(gòu)（IP22）。H絕緣，為發(fā)電機在惡劣環(huán)境中運行提供保障。

（2）定子是2/3節(jié)距繞制，能有效抑制輸出電壓的波形畸變，及減少磁發(fā)熱。

（3）轉(zhuǎn)子裝配前經(jīng)過動平衡，完善的阻尼繞組幫助減少非恒負(fù)荷下的電壓偏差的熱量。

（4）勵磁機轉(zhuǎn)子的輸出功率通過三相全波橋式整流器輸出給主動轉(zhuǎn)子，該整流器由一浪涌抑制器保護(hù)，以免由諸如短路或并聯(lián)時相位步而引起沖擊造成損失。

（5）可選的輔助繞組勵磁系統(tǒng)能提供承受短路電流的能力。

（6）先進(jìn)的自動調(diào)壓系統(tǒng)能夠保證在惡劣條件下能進(jìn)行可靠的運行作業(yè)。

（7）很容易與電網(wǎng)或其他發(fā)電機并聯(lián)。標(biāo)準(zhǔn)的2/3節(jié)距繞組抑制了過多的中線電流。

（8）經(jīng)動平衡的轉(zhuǎn)子，具有密封的滾珠軸承，具有單支點和雙支點結(jié)構(gòu)。

（9）安裝簡單，維護(hù)保養(yǎng)方便，具有極易操作的接線柱、旋轉(zhuǎn)二極管和聯(lián)軸器螺栓。

（11）自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）具有保護(hù)發(fā)動機的自動減荷特性。允許一次性向發(fā)電機施加全載，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率可實現(xiàn)±0.5%或±1%。

（12）根據(jù)用戶使用需要，可配置永磁發(fā)電機（PMG），PMG通過AVR向勵磁機提供功率、輸出一個與發(fā)電機輸出功率無關(guān)的恒的勵磁功率，從而大大提高發(fā)電機的強勵能力。 符合所有主導(dǎo)的陸用發(fā)電機標(biāo)準(zhǔn)。

 

二、勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

      斯坦福無刷三相交流同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)有以下幾種結(jié)構(gòu)形式。

1、自勵系統(tǒng)（SHUNT)

      勵磁電源系取自發(fā)電機自身或發(fā)電機所在的電力系統(tǒng)。目前小功率機組大多數(shù)都是此方式，沒有持續(xù)能力。

      自勵A(yù)VR控制的發(fā)電機，主機定子通過AS440（或SX421）AVR為勵磁機磁場提供勵磁源，AVR是調(diào)節(jié)勵磁機磁場勵磁電流的控制裝置。AVR根據(jù)來自主機定子繞組的電壓感應(yīng)信號作出反饋，通過控制低功率的勵磁機磁場調(diào)節(jié)勵磁機電樞的整流輸出功率，從而達(dá)到控制主機磁場電流的要求。

      AS440AVR通過感應(yīng)兩相平均電壓，確保較高的電壓調(diào)整率,除此之外，它還監(jiān)測發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，如低于預(yù)選轉(zhuǎn)速（HZ）設(shè)定，則相應(yīng)降低輸出電壓，以防止發(fā)動機低速時的國力,緩減加載時的沖擊，以減輕發(fā)動機的負(fù)擔(dān)。SX421除了AS440的特點外，還具有三相均方根感應(yīng)的特點，在與外部斷路器（裝在開關(guān)板上）一起使用時，它還提供過電壓保護(hù)。

2、他勵系統(tǒng)（AREP)

      采用獨立的電壓監(jiān)測回路輔助線圈供應(yīng)自動穩(wěn)壓器電源。

（1） 不可控整流器勵磁系統(tǒng)

      一般由交流勵磁機，不可控整流裝置，勵磁調(diào)節(jié)器和交流副勵磁機等組成。

（2）可控整流器勵磁系統(tǒng)

      一般由三相可控整流橋（晶閘管），勵磁調(diào)節(jié)器，交流勵磁機及其自勵恒壓裝置組成。勵磁調(diào)節(jié)器可調(diào)節(jié)可控整流器的導(dǎo)通角， 調(diào)節(jié)可控整流器的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁。

 

圖1  斯坦福發(fā)電機變壓器勵磁系統(tǒng)

圖2  斯坦福發(fā)電機輔助繞組勵磁系統(tǒng)

 

3、永久磁發(fā)電機系統(tǒng)（PMG)

      勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機比自勵系統(tǒng)多一個發(fā)電機，它將自動穩(wěn)壓器的工作電源從主定子上分離出來。由永磁發(fā)電機獨立供給電源，因此自動穩(wěn)壓器將不受負(fù)載的干擾。

      永磁發(fā)電機（PMG）勵磁發(fā)電機通過MX341（或321）AVR為勵磁機提供勵磁源，AVR是調(diào)節(jié)勵磁機勵磁電流的控制裝置。如果是MX321AVR，則通過一個隔離變壓器向來自主機定子繞組的電壓感應(yīng)信號作出反饋，通過控制低功率的勵磁機磁場，調(diào)節(jié)勵磁機電樞的整流輸出功率，從而達(dá)到控制主機磁場電流的要求。PMG系統(tǒng)提供一個與定子負(fù)載無關(guān)的恒定的勵磁電源，提供較高的電動機啟動承受能力，并不受非線性負(fù)載（例如可控硅直流電動機）產(chǎn)生的主機定子輸出電壓的波形畸變的干擾。MX341AVR通過檢測二相平均電壓來確保較高電壓的調(diào)整率，另外它還檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速，如低于預(yù)選的轉(zhuǎn)速設(shè)定，則相應(yīng)降低輸出電壓，以防止發(fā)動機低速時的過勵，緩減加載時的沖擊，以減輕發(fā)動機的負(fù)擔(dān)。它還提供延時的過勵保護(hù)，在勵磁機磁場電壓過高的情況下對發(fā)電機滅磁。

 

圖3  斯坦福發(fā)電機永磁PMG系統(tǒng)框圖

圖4  斯坦福發(fā)電機永磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖析圖

 

三、發(fā)電機維護(hù)

 

      交流發(fā)電機不需進(jìn)行定期保養(yǎng)，但內(nèi)外部應(yīng)定期清潔，并建議作定期檢查。

1、定期清潔

     發(fā)電機清潔的頻率則要視機器所在的環(huán)境而定，清潔可按下列步驟進(jìn)行。

（1）將所有電源斷開，把外表的塵、油污、油積、水及任何液體擦干

（2）通風(fēng)網(wǎng)也要清潔干凈，因為這些東西進(jìn)入線圈，會使線圈過熱或破壞絕緣

（3）塵和污物最好用吸塵器吸掉，不要用吹氣或高壓噴水來清潔。

2、絕緣測試

 （1）測定子時，斷開所有控制線路及AVR，用一個500V的搖表或相似的其它儀器測量線圈與大地的電阻。

方法：拆開在中點和地之間的導(dǎo)線，測量終端至地的阻抗。機器到地的絕緣阻抗應(yīng)超過5MΩ，如小于IMΩ ，就應(yīng)該對線圈進(jìn)行烘干。

（2）測轉(zhuǎn)子時一定要拆開與二極管的連線。

3、受潮烘干

      發(fā)電機線圈的絕緣，會因為各種原因受潮，且進(jìn)行恢復(fù)性修理時，絕緣電阻會降低.線圈的絕緣需要按照其電壓等級，經(jīng)過測量絕緣電阻和吸收比試來判斷是否符合有關(guān)規(guī)程上的安全數(shù)值.如果發(fā)電機的絕緣低則需要進(jìn)行干燥處理。本文對幾種發(fā)電機干燥處理的常用措施及其適用范圍進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為發(fā)電機因水災(zāi)進(jìn)水（或受潮后）發(fā)電機搶修時提供參考。

（1）帶負(fù)荷干燥法

        如果僅是表面受潮時，可用帶負(fù)載干燥法烘干。干燥時發(fā)電機可先帶50%額定電流負(fù)載運行。然后按65%，85%，100%數(shù)值增加到額定電流，每一級負(fù)荷運行4～5小時，在干燥的過程中應(yīng)定時檢測各繞組的絕緣電阻。絕緣電阻值滿足規(guī)定后烘干即可停止，發(fā)電機正常試運行。

（2）冷態(tài)運行法    

        如果一臺正常的發(fā)電機在灰塵、潮濕的環(huán)境中長期未運行。可以簡單地將發(fā)電機在AVR連接線K1、K2斷開狀態(tài)下空轉(zhuǎn)運行。大約10分鐘，這樣可能已足以干燥繞組表面，將絕緣電阻值升高至超過1.0MΩ，使發(fā)電機可以直接用于正常運行。

（3）空氣熱風(fēng)干燥法    

      如圖5所示。將發(fā)電機所有蓋板拆除以便潮濕空氣的逸出。在干燥過程中，氣流應(yīng)能在發(fā)電機內(nèi)自由流通并帶走濕氣。請使用2個1～3KW的電吹風(fēng)機，從發(fā)電機進(jìn)風(fēng)口處將熱空氣導(dǎo)入。注意發(fā)熱源和繞組間至少保持300mm以避免過熱而引起絕緣損壞。    

    注意：缺點是干燥時間太長，可視發(fā)電機容量大小選擇使用。   

（4）直流電源加熱法 

        升流方法與轉(zhuǎn)子類似，轉(zhuǎn)子干燥時多采用此方法。向轉(zhuǎn)子線圈通直流電加熱，通入的電流一般控制在轉(zhuǎn)子額定電流的80%左右，而且從30%左右的額定電流逐步升高，以控制干燥的溫度不超限為準(zhǔn)。有條件時，定子也可采用此法，如使用備用勵磁電源、直流電焊機并聯(lián)作為電源以及其他的各種容量能達(dá)到要求的直流電源。

（5）短路烘干法   

      如圖6所示。先將直流電源電壓調(diào)至零，然后啟動發(fā)電機。緩緩增加直流電壓使電流通入勵磁機磁場線圈。當(dāng)勵磁電流增大時，在短接狀態(tài)的定子電流也將增大。必須監(jiān)測定子的電流使之不超過額定電流的80%。  繞組烘干后應(yīng)重新測試絕緣電阻，以確保滿足上述最低電阻的要求。

（6）烤爐烘烤法

        在有條件的地方，將發(fā)電機整體（最好把定子和轉(zhuǎn)子拆開）放到烘箱（烤爐）中逐漸升溫烘烤。烘箱（烤爐）應(yīng)能通風(fēng)，以便帶走潮氣，并且最好是夾層的，里層放發(fā)電機，在外層加熱。里層的溫度保持在90～100℃，而且不能有明火和煙塵，以及其他可燃性和腐蝕性氣體存在。一般要求連續(xù)烘烤8～12h，中間可測量幾次絕緣電阻值，以達(dá)到規(guī)定值并且穩(wěn)定為止。

（7）紅外線燈泡烘烤法

        如圖7所示，利用紅外線燈泡直接照射電動機繞組來進(jìn)行烘干的。燈泡功率按4~5kW/㎡選用。

        除了以上所述對付發(fā)電機潮濕和進(jìn)水的7種干燥方法，還可以在機房內(nèi)設(shè)置抽水泵和強力軸流風(fēng)機等措施進(jìn)行防水防潮（如圖8所示），這些有效方法有條件的用戶可逐一試驗，總有一種是適應(yīng)你的。

 

圖5  發(fā)電機受潮循環(huán)熱風(fēng)烘干法	圖6  發(fā)電機受潮繞組短路干燥法
圖7  發(fā)電機受潮紅外線燈泡烘干法	圖8  發(fā)電機房防水防潮設(shè)計

 

總結(jié)：

       斯坦福發(fā)電機是康明斯電力技術(shù)（中國）有限公司生產(chǎn)的一種交流同步發(fā)電機。該發(fā)電機以其結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，輸出功率穩(wěn)定等特點。總之，斯坦福發(fā)電機是一種高質(zhì)量、高效能、具有優(yōu)良性能的交流同步發(fā)電機，其型號、尺寸、參數(shù)、規(guī)格和種類都非常多樣化，滿足不同行業(yè)對電力供應(yīng)的各種需求。此外，由于我國南方的天氣比較潮濕（尤其在夏季），應(yīng)用于我國南方的發(fā)電機有時會出現(xiàn)受潮的情況，受潮以后，必須及時進(jìn)行干燥處理。斯坦福同步發(fā)電機的干燥要根據(jù)發(fā)電機受潮的實際情況采用不同的方法。

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