新聞主題	斯坦福發(fā)電機的特征和勵磁結構

 

摘要：斯坦福發(fā)電機屬于無(wú)刷發(fā)電機范疇，500KW以上配備永磁電機（PGM），無(wú)此配置的機型可要求發(fā)電機廠(chǎng)家出廠(chǎng)前加裝。其原理是勵磁機在定子上的為勵磁繞組提供勵磁，其轉子電樞繞組將發(fā)出交流電，經(jīng)過(guò)整流后在轉子向主發(fā)電機在轉子的勵磁繞組供電，從而使主發(fā)電機在定子的電樞繞組感應出所需的交流電來(lái)?？得魉构驹诒疚牧信e了斯坦福發(fā)電機的特點(diǎn)、勵磁系統類(lèi)型及其結構組成，并詳細介紹了發(fā)電機的維護方法，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(diǎn)

 

        斯坦福發(fā)電機是康明斯的子品牌，是無(wú)錫工廠(chǎng)完全按照康明斯發(fā)電機技術(shù)系統的設計及工藝標準來(lái)制造的一款交流發(fā)電機。產(chǎn)品設計、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)電機廣泛的應用于各個(gè)行業(yè)。

（1）四極無(wú)刷自勵式、防滴漏結構（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）轉子裝配前經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡，完善的阻尼繞組幫助減少非恒負荷下的電壓偏差的熱量。

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

（5）可選的輔助繞組勵磁系統能提供承受短路電流的能力。

（6）先進(jìn)的自動(dòng)調壓系統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)。標準的2/3節距繞組抑制了過(guò)多的中線(xiàn)電流。

（8）經(jīng)動(dòng)平衡的轉子，具有密封的滾珠軸承，具有單支點(diǎn)和雙支點(diǎn)結構。

（9）安裝簡(jiǎn)單，維護保養方便，具有極易操作的接線(xiàn)柱、旋轉二極管和聯(lián)軸器螺栓。

（11）自動(dòng)電壓調節器（AVR）具有保護發(fā)動(dòng)機的自動(dòng)減荷特性。允許一次性向發(fā)電機施加全載，穩態(tài)電壓調整率可實(shí)現±0.5%或±1%。

（12）根據用戶(hù)使用需要，可配置永磁發(fā)電機（PMG），PMG通過(guò)AVR向勵磁機提供功率、輸出一個(gè)與發(fā)電機輸出功率無(wú)關(guān)的恒的勵磁功率，從而大大提高發(fā)電機的強勵能力。 符合所有主導的陸用發(fā)電機標準。

 

二、勵磁系統結構

 

      斯坦福無(wú)刷三相交流同步發(fā)電機的勵磁系統有以下幾種結構形式。

1、自勵系統（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。目前小功率機組大多數都是此方式，沒(méi)有持續能力。

      自勵AVR控制的發(fā)電機，主機定子通過(guò)AS440（或SX421）AVR為勵磁機磁場(chǎng)提供勵磁源，AVR是調節勵磁機磁場(chǎng)勵磁電流的控制裝置。AVR根據來(lái)自主機定子繞組的電壓感應信號作出反饋，通過(guò)控制低功率的勵磁機磁場(chǎng)調節勵磁機電樞的整流輸出功率，從而達到控制主機磁場(chǎng)電流的要求。

      AS440AVR通過(guò)感應兩相平均電壓，確保較高的電壓調整率,除此之外，它還監測發(fā)動(dòng)機的轉速，如低于預選轉速（HZ）設定，則相應降低輸出電壓，以防止發(fā)動(dòng)機低速時(shí)的國力,緩減加載時(shí)的沖擊，以減輕發(fā)動(dòng)機的負擔。SX421除了AS440的特點(diǎn)外，還具有三相均方根感應的特點(diǎn)，在與外部斷路器（裝在開(kāi)關(guān)板上）一起使用時(shí)，它還提供過(guò)電壓保護。

2、他勵系統（AREP)

      采用獨立的電壓監測回路輔助線(xiàn)圈供應自動(dòng)穩壓器電源。

（1） 不可控整流器勵磁系統

      一般由交流勵磁機，不可控整流裝置，勵磁調節器和交流副勵磁機等組成。

（2）可控整流器勵磁系統

      一般由三相可控整流橋（晶閘管），勵磁調節器，交流勵磁機及其自勵恒壓裝置組成。勵磁調節器可調節可控整流器的導通角， 調節可控整流器的輸出電壓，從而調節發(fā)電機的勵磁。

 

圖1  斯坦福發(fā)電機變壓器勵磁系統

圖2  斯坦福發(fā)電機輔助繞組勵磁系統

 

3、永久磁發(fā)電機系統（PMG)

      勵磁系統的發(fā)電機比自勵系統多一個(gè)發(fā)電機，它將自動(dòng)穩壓器的工作電源從主定子上分離出來(lái)。由永磁發(fā)電機獨立供給電源，因此自動(dòng)穩壓器將不受負載的干擾。

      永磁發(fā)電機（PMG）勵磁發(fā)電機通過(guò)MX341（或321）AVR為勵磁機提供勵磁源，AVR是調節勵磁機勵磁電流的控制裝置。如果是MX321AVR，則通過(guò)一個(gè)隔離變壓器向來(lái)自主機定子繞組的電壓感應信號作出反饋，通過(guò)控制低功率的勵磁機磁場(chǎng)，調節勵磁機電樞的整流輸出功率，從而達到控制主機磁場(chǎng)電流的要求。PMG系統提供一個(gè)與定子負載無(wú)關(guān)的恒定的勵磁電源，提供較高的電動(dòng)機啟動(dòng)承受能力，并不受非線(xiàn)性負載（例如可控硅直流電動(dòng)機）產(chǎn)生的主機定子輸出電壓的波形畸變的干擾。MX341AVR通過(guò)檢測二相平均電壓來(lái)確保較高電壓的調整率，另外它還檢測發(fā)動(dòng)機轉速，如低于預選的轉速設定，則相應降低輸出電壓，以防止發(fā)動(dòng)機低速時(shí)的過(guò)勵，緩減加載時(shí)的沖擊，以減輕發(fā)動(dòng)機的負擔。它還提供延時(shí)的過(guò)勵保護，在勵磁機磁場(chǎng)電壓過(guò)高的情況下對發(fā)電機滅磁。

 

圖3  斯坦福發(fā)電機永磁PMG系統框圖

圖4  斯坦福發(fā)電機永磁系統結構剖析圖

 

三、發(fā)電機維護

 

      交流發(fā)電機不需進(jìn)行定期保養，但內外部應定期清潔，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(kāi)，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(xiàn)圈，會(huì )使線(xiàn)圈過(guò)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(lái)清潔。

2、絕緣測試

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

方法：拆開(kāi)在中點(diǎn)和地之間的導線(xiàn)，測量終端至地的阻抗。機器到地的絕緣阻抗應超過(guò)5MΩ，如小于IMΩ ，就應該對線(xiàn)圈進(jìn)行烘干。

（2）測轉子時(shí)一定要拆開(kāi)與二極管的連線(xiàn)。

3、受潮烘干

      發(fā)電機線(xiàn)圈的絕緣，會(huì )因為各種原因受潮，且進(jìn)行恢復性修理時(shí)，絕緣電阻會(huì )降低.線(xiàn)圈的絕緣需要按照其電壓等級，經(jīng)過(guò)測量絕緣電阻和吸收比試來(lái)判斷是否符合有關(guān)規程上的安全數值.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)行了詳細的分析，為發(fā)電機因水災進(jìn)水（或受潮后）發(fā)電機搶修時(shí)提供參考。

（1）帶負荷干燥法

        如果僅是表面受潮時(shí)，可用帶負載干燥法烘干。干燥時(shí)發(fā)電機可先帶50%額定電流負載運行。然后按65%，85%，100%數值增加到額定電流，每一級負荷運行4～5小時(shí)，在干燥的過(guò)程中應定時(shí)檢測各繞組的絕緣電阻。絕緣電阻值滿(mǎn)足規定后烘干即可停止，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(cháng)期未運行?？梢院?jiǎn)單地將發(fā)電機在A(yíng)VR連接線(xiàn)K1、K2斷開(kāi)狀態(tài)下空轉運行。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(guò)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(guò)程中，氣流應能在發(fā)電機內自由流通并帶走濕氣。請使用2個(gè)1～3KW的電吹風(fēng)機，從發(fā)電機進(jìn)風(fēng)口處將熱空氣導入。注意發(fā)熱源和繞組間至少保持300mm以避免過(guò)熱而引起絕緣損壞。    

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

（4）直流電源加熱法 

        升流方法與轉子類(lèi)似，轉子干燥時(shí)多采用此方法。向轉子線(xiàn)圈通直流電加熱，通入的電流一般控制在轉子額定電流的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。有條件時(shí)，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至零，然后啟動(dòng)發(fā)電機。緩緩增加直流電壓使電流通入勵磁機磁場(chǎng)線(xiàn)圈。當勵磁電流增大時(shí)，在短接狀態(tài)的定子電流也將增大。必須監測定子的電流使之不超過(guò)額定電流的80%。  繞組烘干后應重新測試絕緣電阻，以確保滿(mǎn)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（最好把定子和轉子拆開(kāi)）放到烘箱（烤爐）中逐漸升溫烘烤。烘箱（烤爐）應能通風(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。一般要求連續烘烤8～12h，中間可測量幾次絕緣電阻值，以達到規定值并且穩定為止。

（7）紅外線(xiàn)燈泡烘烤法

        如圖7所示，利用紅外線(xiàn)燈泡直接照射電動(dòng)機繞組來(lái)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?jì)仍O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(hù)可逐一試驗，總有一種是適應你的。

 

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(xiàn)燈泡烘干法	圖8  發(fā)電機房防水防潮設計

 

總結：

       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)電機以其結構緊湊，重量輕，輸出功率穩定等特點(diǎn)?？傊?，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、規格和種類(lèi)都非常多樣化，滿(mǎn)足不同行業(yè)對電力供應的各種需求。此外，由于我國南方的天氣比較潮濕（尤其在夏季），應用于我國南方的發(fā)電機有時(shí)會(huì )出現受潮的情況，受潮以后，必須及時(shí)進(jìn)行干燥處理。斯坦福同步發(fā)電機的干燥要根據發(fā)電機受潮的實(shí)際情況采用不同的方法。

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