FC无刷同步发电机的调试及常见故障检修

1、仆C6无刷同步发电机的调试及常见故障检修1、前言德国西门子公司设计的1FC6系列发电机，由广西柳州电机厂生 产，该系列电机属于无刷自励恒压同步发电机，下面将从1FC6系列625kVA发电机进行技术说明。2、1FC6发电机的基本工作原理和基本结构1FC6 发电机主要由 3 大部分组成，即：主机、励磁机和励磁系 统。主机部分为一典型的旋转磁极式的隐极同步发电机。当转子通以直流电流时产生磁场， 原动机拖动转子旋转时定子上 即产生三相电势。励磁机为一典型的旋转电枢式的极同步发电机，定子上有主磁 极，并安装有主极线圈， 当该线圈中通过直流电流时即产生固定的磁 场，转子上嵌有交流电枢绕组，当转子旋转时，电

2、枢绕组因切割磁力 线而感应出交流电势， 将该交流电通过与其同轴的旋转整流器变为直 流通入主机转子绕组中为主机励磁。励磁系统是将主机输出的三相交流电的一部分经过整流变为直 流电，通入励磁机定子线圈中，为励磁机励磁。3、仆C6发电机励磁系统1FC6发电机选用THYRIPAPT励磁系统，该励磁系统由2部分组 成：励磁装置和可控硅电压调节器。1FC6系列625kVA发电机励磁装 置是由1个三相整流变压器带3个单相电流互感器工作原理：空载分量由L1C同T6初级绕组共同产生，并在T6次 级绕组感应出空载励磁电流分量，负载励磁电流分量用T1、T2、T3产生并在 T6 次级同空载励磁电流分量进行矢量迭加。供励

3、磁机定子 励磁电流。励磁装置的调节 : 调节应在电机运转稳定发热后进行，并将AVR插头 X1 拔掉，在额定转速下， 由于剩磁作用会产生一定的电枢电压， 如果此时电枢没有电压， 可能是由于剩磁太弱或无剩磁， 这时可用外 接电源的方法使电机产生自励过程，外加直流电一般为48V,接法为正极接F1，负极接F2,并且只需在短时间内接触一下即可。3.1 、空载电压调节在n=10310%nN下，调节电抗器气隙使空载电压为1.081.14UN,并注意气隙最大调节量为5mm如果气隙调节达不到要求， 可调节同电抗器连接的绕组匝数；匝数增加，电压上升，匝数减少， 电压下跌。3.2 、负载电压调节在额定转速额定电流和

4、额定功率因数下， 通过调节整流变压器抽 头使负载电压在范围内。T1、T2、T3匝数减少电压上升，匝数增加， 电压下降。T6:同AVR相连的（双头）变化：2UVM2UVW3电压上 升，同T13相连的（单头）变化：2UVW伶2UVW3电压下降。4、1FC6发电机可控硅电压调节器自动电压调节器 AVR即卩AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR作 原理是通过控制可控硅的导通角来改变通过分流电阻的分流电流， 从而达到控制励磁电流的目的通过AVR的调整，1FC6发电机就成为真正的恒压发电机，其电 压精度高，从空载到额定负载，其稳态电压调整率为± 0.5%，发电机 在并联运行时，通

5、过调整电位器S使稳态电压调整率达到士 0.5%士 2.5%范围内可调。4.1 、工作原理AVR的输入信号由电压回路 T1 (X1/1, X21/3 )和电流回路 T4(X2/5 , X2/9)向量和组成，其中电流分量只有在需要并联运行才加 入，信号经变压器T1降压后，经开关S1/1，电位器S (若不并联运 行，S=0,若并联运行，则T4次级电流在S上产生的压降则迭加在 信号上)，经V1-V4整流，再经过S/2 一路经稳压回路产生标准电压 并供整块板直流电源，另一路经 S1/3在电位器U上产生取样电压， 若将开关 S1/3 打开，需外接整定电位器，取样电压可以通过内设或 外设电压整定电位器进行人

6、为调整， 从而改变取样值， 进而调整发电 机输出电压，在U值设定后，若发电机随着负载的增加或者转速的变 化，其输出电压会发生一些变化， 这个变化会引起与标准电压差值的 变化，对这微小信号进行放大，使之能够控制触发可控硅导通角，进 而控制励磁电流的大小， 达到调节发电机电压的目的， 在电机有正常 稳定电压输出的情况下， 可控硅始终有分流存在， 每次的调节仅仅是 改变导通角，从而控制分流电流的大小。信号电压在经过滤波回路滤波，同反馈量迭加后一起送入放大 器，其中 K、T 用来调节放大器参数，并经由脉冲单元转换成触发脉 冲，触发可控硅 V22的导通角，V22导通后触发V101,并通过R101 分掉静

7、止整流模块 V 1 02的部分电流。4.2 、组成及功能电压调节器由电源、 实测值、滤波回路、调节放大器、 脉冲单元、 过压保护器、外附整定电位器、功率组件等组成。电压调节器包括电 位器U、S、K、T、R 47等可调元件，发电机的额定电压已在制 造厂用电位器U调整完毕，其动态性能也已由电位器K、T、R47调整好了。电位器K用来调节放大器的放大倍数， 电位器T用来调节积分反 应时间，电位器R47则用以向调节放大器的输入端引入偏差号以改善 其动态性能，将旋钮K朝着刻度数子减少的方向旋转，以及旋钮T朝着刻度数字增大的方向旋转， 通常使控制系统趋于稳定， 减弱其调节 作用的强度，在需要时，断开跨接线B

8、R1可将电位器K所调节的调节 器放大系数近似地减小为其四分之一， 电压调节器稳定性可利用增加 分流回路内的电阻而得到改善， 但此时调节器在下限的电压整定范围 将减少。4.3、AVR调整若使用外附整定电位器，必须把调节器上的开关 S1/3 打开，一 般情况下应将内部整定值先调整为 50%中间，然后调整外附整定值使 外附整定值调整范围大于额定电压， 若不够范围需将内部整定电位器 U仔细调整以达到目的。5、调差装置同步发电机要并联进行， 有功功率的分配要靠拖动机的转速降来 分配，但无功功率的分配需要靠电机来保证， 这就需要发电机有一个 随无功电流大小而变化的量，1FC6发电机采用U相电流同V-W相

9、电压相迭加的方式，即当无功电流增加时(假定U相无功电流增加) cos=0,=90°,此时，U相电流增加造成的电压下降，类似于 在V-W相上的电压下降，电压调节器就只对无功电流起作用，即当无功电流增加时,电压下降,若两台相同的发电机并联运行,其无功 功率分配差度将依靠这个调差装置来保证。 U =6%1 cos 2 #0 I/IN1FC6发电机在出厂时是这样来调整的：在 cos=0.8 , U 3.6% (I=IN );cos=1.0 时，AU =0; cos=0.0 时，AU =6%,发电机在UN时，加上cos=0.8 , I-IN的负载，调节S,使发 电机在额定电压的基础上下降约 3

10、.6%, S增加，电压下降。调整好S 后，将负载变cos=1.0 , I=0.8IN，此时发电机电压为UN按上述步骤调整后，记录 U S值，并将恢复S为0,在用户需 要并联运行进行利用原S值，或者由用户自行调节S,但应注意调节 时，U S应配合调整。6、1FC6发电机常见故障检修1FC6 无刷自励恒压同步电机,在野外石油钻井运行效果还很好 的,但由于石油钻井频繁的搬运以及运行一段时间后, 仍然有可能产 生这样或那样的问题, 以下将从现场各个方面对发电机可能遇到的故 障现象做出分析并提出解决的办法。6.1 、电机控制屏电压调整不起作用或范围不够 这种故障可能有 2 种情况，如果发电机电压能够稳定

11、在某个值（例如小于440V）,说明AVRX作基本正常，造成这种故障的原因可 能是外附整定电位器不良，这时可将 AVR板上的三极开关S1/3 （有 的国产AVR板为四极开关）即从左边起第三个开关拨到同其它两个一 致的位置（即均为on）,调整内部整定电位器 U,若电压经调整检查 外附整定电位器及其引线，如果电压不变化，说明AVR存在故障或者 分流回路可控硅、分流电阻存在故障。如果调整外附整定电位器范围不够， 应配合电位器U来调整，二 者配合调整达到最佳位置。6.2 、发电机加负载，电压下跌严重发电机在出厂前已调整好， 在整个负载的变化范围内， 从空载到 满载，某电压变化范围为4V,若并联运行最大为

12、20V,若电压下跌超 过此值，说明：（ 1）励磁系统存在故障，若空载电压正常，说明整流变压器输 出减小， 一般情况下是整流变压器输出端引线插套松脱， 造成励磁电 流严重不足，电压下跌严重；（ 2）压敏电阻损坏，短接了励磁电流。此时，将发电机停下， 打开励磁机通风口，用手摸压敏电阻，发热即可判断敏电阻击穿。在 检查这些问题时， 首先采用直观检查的方法， 看在运行中励磁系统内 有无打火现象，停机后检查各插头插套有无打火痕迹或者松脱现象，一般无需测量就能检查出来， 如果仍然看不出来， 可以怀疑整流变压 器等器件。6.3 、发电机运转到正常运行转速后无电压这种情况多发生在新机或长时间未用的电机， 一般

13、情况下是发电 机缺乏剩磁造成的，可用412V电池，在发电机出线盒内F1 ( + )、 F2 ()端子间，在停机状态下，短时充磁即可。如果此时发电机仍然没有电压， 可能是静止整流模块损坏或者励 磁线断开、接反等线路方面存在问题。6.4、发电机有电压，但电压在 350V以下这种故障的最大可能性是静止整流模块或旋转整流模块， 有一路 出现故障造成的， 当然也可能是由于励磁绕组在匝间短路， 使励磁电 流增加，而励磁系统又提供不了如此多的励电流，造成电压下降，还 有新换的电抗器磁隙没调整好，也使电压降低。6.5、发电机电压高(450V以上)这种现象的故障可能有2种。( 1 )励磁分流回路有问题，可控硅损

14、坏，可控硅没有触发脉冲 或者线路问题；( 2)电抗器一线圈匝间短路， 这些现象都能使发电机电压升高。6.6 、发电机电压不平衡一般来讲， 用精度等级 0.5 级的万用表测量三线电压， 其误差不 超过 1%(空载)，如果超出此值，说明主机定子绕组可能存在匝间短 路故障，具体测量可用双臂电桥测量U V,UW,VW之间的电阻，其中Ru u,Ruw,Ruw，之间最大允许有2%勺误差。若超差，说明确实存在上述故障，若不超差，应着手另外寻找 原因。6.7、发电机电压大于1.1UN,整定电位器调节无效发电机电压调节器调节范围为士 5%UN将整定电位器调节至最小 电压应低于95%UN若调节无效，可能是 AVF

15、板或可控硅回路存在故 障。可先更换AVR板，若仍然不行可更换可控硅元件。6.8 、发电机运行带载电压不稳，灯泡闪烁 这种情况一般是由于调整不当造成勺， 由于在电机出厂试验中原K、T、R47调整适应于电机试验站的最佳值，在用户现场就有可能随 着负载勺不同造面原来动态参数不一定合适， 有时可以按照技术文件 的说明调整，即将旋钮K朝着刻度数字减小的方向旋转以及将钮 T朝 着刻度数字增大的方向旋转， 通常是使控制系统趋于稳定， 减弱其调 节作用的强度。在需要时，断开 AVF板上的跨接线BR1,可将K所调 节的调节器放大倍数， 近拟地减小为其四分之一， 电压调节器的稳定 性亦可以通过增加分流回路电阻的电阻而得到改善， 但调节器在下限 的电压整定范围将变小。 如果调整上述电位器后仍然不能解决， 应通 知厂家来人解决。6.9、发电机中线电流大这种现象分2种情况，一种是由于负载不平衡引起的，根据 VDE0503标准的规定，1FC6发电机能随不平衡20%勺不平衡负载，如 果负载严重不平衡， 包括电流不平衡或相位不平衡， 则会升高中线