一般情況下，相復(fù)勵(lì)和三次諧波發(fā)電機(jī)的常見(jiàn)故障多發(fā)生在勵(lì)磁調(diào)壓裝置和各電氣連接部位，尤其是電刷裝置和換向器等活動(dòng)接觸處。康明斯公司在本文中列舉了相復(fù)勵(lì)和三次諧波發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障、故障原因及其處理方法，使用維護(hù)人員應(yīng)根據(jù)具體情況，靈活處理。

 

一、工作原理

 

1、相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁原理

由線形電抗器DK把電樞繞組抽頭電壓移相約90°、和電流互感器LH提供的電壓幾何疊加，經(jīng)過(guò)橋式整流器ZL整流，供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組。負(fù)載時(shí)由電流互感器LH供給所需的復(fù)勵(lì)電流，進(jìn)行電流補(bǔ)償，由線形電抗器DK移相進(jìn)行相位補(bǔ)償。

 

圖1 相復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)零部件分解圖

 

2、三次諧波原理

對(duì)一般發(fā)電機(jī)來(lái)源，我們需要的是工頻正弦波，稱為基波，比基波高的正弦波都稱為諧波、其中三次諧波的含量最大，在諧波發(fā)電機(jī)定子槽中，安放有主繞組和諧波勵(lì)磁繞組（s1、s2），而這個(gè)繞組之間沒(méi)有電的聯(lián)系。諧波繞組將繞組中150HZ諧波感應(yīng)出來(lái)，經(jīng)過(guò)ZL橋式整流器整流，送到主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組LE中進(jìn)行勵(lì)磁。

 

圖2 三次諧波發(fā)電機(jī)原理圖

 

 

二、常見(jiàn)故障及排除

 

1、N線電流異常的理論

中心線電流異常原因大致可分為兩類

（1）三相基波電流不平衡導(dǎo)致中性線基波電流過(guò)大；

（2）零序諧波電流在中性線疊加導(dǎo)致電流過(guò)大。

非線性設(shè)備中產(chǎn)生的電流可以采用傅里葉級(jí)數(shù)分解來(lái)描述各次諧波，其中單相整流回路產(chǎn)生的電流經(jīng)過(guò)分解展開(kāi)后主要諧波滿足3N次特性，即以3、9、15次等符合3N次特性的諧波為主，其中3次諧波含量較高。

三次諧波電流主要由單相非線性負(fù)載產(chǎn)生，由于3次諧波屬于零序諧波，在三相電網(wǎng)中，各相的相位差為120°，這正好是3次諧波電流的周期，每相負(fù)載內(nèi)的3次諧波電流在中性線匯集時(shí)，其中瞬時(shí)值是直接同相相加，如圖1所示，所以中性線上的3次諧波電流大于相線上的3次諧波電流，有時(shí)候中性線電流還要大于基波電流，甚至于接近相電流的2倍。

目前諧波治理主要分無(wú)源和有源兩種形式，由于此次治理目標(biāo)為中性線3次諧波。

（1）傳統(tǒng)的無(wú)源濾波技術(shù)針對(duì)三次諧波過(guò)濾難度較大，成本高，效果難以保證；

（2）無(wú)源濾波支路沒(méi)有可靠的限幅保護(hù)，容易出現(xiàn)過(guò)載損壞補(bǔ)償支路的現(xiàn)象；

（3）無(wú)源濾波支路投入會(huì)受到功率因數(shù)的影響，所以成本會(huì)高；

（4）存在諧振放大諧波的隱患；

（5）諧波補(bǔ)償次數(shù)較單一等上述缺陷導(dǎo)致無(wú)源濾波技術(shù)適用性降低，越來(lái)越不被大量采用。

 

圖3 發(fā)電機(jī)三次諧波在中性線上的疊加

 

2、其他常見(jiàn)故障及其處理方法

表1 相復(fù)勵(lì)和三次諧波發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障及其處理方法

故障現(xiàn)象	故障原因	處理方法
1.不能發(fā)電	①無(wú)剩磁	相復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)用12V或者24V直流電充 電；諧波發(fā)電機(jī)用6V直流電充電
	②剩磁方向與整流器輸出電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向相反	往往在重接后因錯(cuò)接形成。將L1、L2兩接頭對(duì)換，或重新充磁
	③電樞繞組抽頭、電抗器、橋式整流器或 勵(lì)磁繞組有斷路或松脫現(xiàn)象	接通、焊好或擰緊
	④接線錯(cuò)誤	按機(jī)組電氣原理線路圖檢查糾正
	⑤勵(lì)磁繞組接錯(cuò)，造成磁極極性不對(duì)	往往在勵(lì)磁繞組換線重接后因錯(cuò)接形成。 檢查、糾正
	⑥電樞繞組或勵(lì)磁繞組有嚴(yán)重短路	電樞繞組短路會(huì)引起嚴(yán)重發(fā)熱以致燒壞線 圈。勵(lì)磁繞組嚴(yán)重短路可由其直流電阻值測(cè)定
	⑦電刷在刷架框內(nèi)卡住	檢查刷架框，是否生銹。可用00號(hào)砂紙擦 凈框架內(nèi)部，嚴(yán)重銹蝕者應(yīng)換新。檢查電刷和刷架框的配合
	⑧電刷和集電環(huán)接觸不良	用酒精洗凈集電環(huán)表面。磨電刷表面使與集電環(huán)表面的弧度吻合，檢查電刷壓力
	⑨整定電阻阻值太小	檢查整定電阻的接法。將變阻器放到最大阻值位置
	⑩硅整流元件短路，正反向均導(dǎo)通	用萬(wàn)用表檢查正反向電阻，替換損壞的元件
	①相復(fù)勵(lì)電機(jī)電抗器無(wú)氣隙，或氣隙太小	無(wú)氣隙或氣隙小時(shí)電抗器抗值太大不能建 壓，用絕緣墊片墊充調(diào)整氣隙
	②轉(zhuǎn)速太低	調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至額定值附近
2.電壓不足	①整流橋中有一個(gè)整流元件短路或斷路	此時(shí)空載電壓約下降10%用萬(wàn)用表檢查， 替換損壞的元件
	②勵(lì)磁繞組部分短路	如果某一極的勵(lì)磁繞組部分短路。除電壓下降外還會(huì)引起振動(dòng)。分別測(cè)量每一極的電阻，調(diào)換損壞的線圈
	③整定電阻阻值太小	檢查整定電阻的接法。將變阻器放到最大 阻值位置
	④相復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)電抗器氣隙太小	用絕緣墊片將氣隙調(diào)大
	⑤轉(zhuǎn)速太低	調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至額定值
	⑥自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器故障	檢查自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器輸入和輸出接線與信號(hào)，檢修自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器
3.電壓太高	①電抗器繞組部分短路或有一相短路	電抗器繞組短路會(huì)引起嚴(yán)重發(fā)熱，可按發(fā)熱情況來(lái)判斷短路
	②整定電阻斷路，不起作用	檢查并接好
	③電抗器氣隙太大	調(diào)小氣隙，重新固定
	④轉(zhuǎn)速太高	調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至額定值
	⑤自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器失控	檢修自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器
4.電壓調(diào)整率差，加負(fù)載時(shí)電壓下跌太多	①勵(lì)磁裝置接線錯(cuò)誤	按圖核對(duì)接正確
	②整流橋中有一個(gè)或兩個(gè)整流元件斷路，反向都不通	此時(shí)空載電壓下降10%左右，加cosφ=1負(fù)載時(shí)電壓稍稍下跌，加cosφ=0.8負(fù)載時(shí)電壓下跌較大。用萬(wàn)用表檢查更換損壞的元件
	③相復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)電流互感器二次側(cè)所用 抽頭不合適	減少電流互感器二次繞組的實(shí)際匝數(shù)
	④原動(dòng)機(jī)調(diào)速率較差	調(diào)整原動(dòng)機(jī)的調(diào)速機(jī)構(gòu)
5．振動(dòng)大	①與原動(dòng)機(jī)對(duì)接不好	找直對(duì)正后再對(duì)接
	②轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好	在轉(zhuǎn)子重繞后應(yīng)校正平衡，根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn) 速校正靜平衡或動(dòng)平衡
	③勵(lì)磁繞組部分短路	分別測(cè)量每一極的電阻，找出短路處，更換線圈
6．集電環(huán)上火花大	①電刷在刷架框內(nèi)活動(dòng)不靈	檢查刷架框，是否生銹，可用00號(hào)砂紙擦 凈掛架內(nèi)部。嚴(yán)重銹蝕時(shí)應(yīng)換新
	②集電環(huán)表面油污，不光滑	清潔集電環(huán)表面，嚴(yán)重發(fā)毛時(shí)應(yīng)加工車光
7．發(fā)熱	①發(fā)電機(jī)過(guò)載	注意儀表使負(fù)載電流、電壓不超過(guò)額定值
	②儀表不準(zhǔn)	定期對(duì)儀表、儀用互感器進(jìn)行校驗(yàn)
	③負(fù)載功率因數(shù)太低	負(fù)載功率因數(shù)太低時(shí)發(fā)電機(jī)應(yīng)降低其視在 功率輸出，在勵(lì)磁電流不超過(guò)額定值的范圍內(nèi)使用
	④轉(zhuǎn)速太低	調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至額定值
	⑤頂部罩蓋未蓋，放置不正確或勵(lì)磁裝置 底板下網(wǎng)板堵死時(shí)引起勵(lì)磁裝置發(fā)熱	正確裝置頂罩或清理網(wǎng)板
	⑥發(fā)電機(jī)電樞、勵(lì)磁繞組、電抗器繞組部 分短路	找出短路，糾正
	⑦通風(fēng)道阻塞	拆開(kāi)徹底吹清
	⑧部分規(guī)格電機(jī)采用傾斜風(fēng)葉的風(fēng)扇，反 向時(shí)風(fēng)量減少	檢查風(fēng)扇，按發(fā)電機(jī)上標(biāo)示的方向運(yùn)行
8．軸承過(guò)熱	①長(zhǎng)期使用使軸承磨損過(guò)度	更換軸承
	②潤(rùn)滑脂質(zhì)量不好，不同牌號(hào)的油脂混雜 使用。潤(rùn)滑脂內(nèi)有雜質(zhì)。潤(rùn)滑脂裝得太多 太滿	清洗軸承和軸承蓋，更換軸承脂，一般型電機(jī)用ZGN-3潤(rùn)滑脂，濕熱型電機(jī)用ZL-3潤(rùn)滑脂，加裝數(shù)量應(yīng)為軸承室容量的1/2～2/3
	③與原動(dòng)機(jī)對(duì)接不好	嚴(yán)格地找直、對(duì)正
	④帶傳動(dòng)時(shí)，拉力過(guò)大	適當(dāng)調(diào)節(jié)傳動(dòng)帶拉力

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