斯坦福无刷发电机励磁介绍

无刷同步发电机

无刷交流发电机实际上是两台发电机构成的，一台作为励磁机，一台才是主发电机。主发电机的励磁绕组在转子，电枢绕组在定子（将发出的电输出）；励磁机的电枢绕组在转子，励磁绕组在定子。2021/10/101同步发电机的基本结构主机定子励磁机定子转子2021/10/102无刷交流发电机的工作原理对励磁机在定子上的励磁绕组提供励磁，其转子电枢绕组将发出交流电，经过整流后在转子向主发电机在转子的励磁绕组供电，从而使主发电机在定子的电枢绕组感应出所需的交流电来。这就是一般交流发电机的“无刷”工作原理。2021/10/103康明斯/斯坦福凸极同步发电机2021/10/104

STAMFORD发电机型号陆用船用机座号铁芯长度极数轴承数控制系统MX341/MX321SX440/SX421I产品型号识别2021/10/105

STAMFORD发电机型号轴的中心高

(厘米)M-船用I-陆用l控制系统3-PMG/AVR4-自励/AVR5-自励铁芯长度Type

极数轴承数产品型号的识别2021/10/106STAMFORD发电机产品型号识别发电机为UCM274G13UC为发电机型号，M为船用，27是轴的中心高度，4指4极机，G指铁芯长度，1指轴承数为1个，3指带永磁机/AVR。2021/10/107STAMFORD发电机主转子

主定子主接线端驱动端盖非驱动端盖和励磁定子总成底脚P.M.G转子P.M.G定子A.V.R.装在A.V.M上出线盒2021/10/108一、斯坦福发电机的结构1.主定子2021/10/109一、斯坦福发电机的结构2.转子过渡盘片过渡轮毂发电机的驱动端由发动机的飞轮支撑.主转子风叶轴承（密封）轴整流模块(BC机装在非驱动侧)励磁转子轴承(密封)PMG转子(建议用于UC机)单轴承主转子总成双轴承主转子总成2021/10/1010一、斯坦福发电机的结构3.永磁发电机定子和永磁体转子2021/10/1011一、斯坦福发电机的结构STFAVR3.附件：电压调整器2021/10/1012ROTATINGRECTIFIERASSEMBLYFieldleadconnectionsF1-+Positive

leadF2(-)Negativelead2021/10/1013二、斯坦福发电机的励磁方式调压性能规范要求2021/10/1014二、斯坦福发电机的励磁方式◆自励系统（SHUNT）：励磁电源系取自发电机自身或发电机所在的电力系统。目前小功率机组大多数都是此方式，沒有持续能力。◆他励系统（AREP）：采用独立的电压监测回路辅助线圈供应自动稳压器电源。◆永久磁发电机系统（PMG)：励磁系统的发电机比自励系统多一个发电机，它将自动稳压器的工作电源从主定子上分离出来。由永磁发电机独立供给电源，因此自动稳压器将不受负载的干扰。2021/10/1015二、斯坦福发电机的励磁方式励磁机转子(电枢)励磁机磁场(定子)主机定子主机磁场(转子)机械旋转动力输入旋转二极管A.V.R.输出检测电力电力输出1.自励（系列4）参考值设定2021/10/1016自励AVR控制的发电机自励AVR控制的发电机，主机定子通过AS440（或SX421）AVR为励磁机磁场提供励磁源，AVR是调节励磁机磁场励磁电流的控制装置。AVR根据来自主机定子绕组的电压感应信号作出反馈，通过控制低功率的励磁机磁场调节励磁机电枢的整流输出功率，从而达到控制主机磁场电流的要求。AS440AVR通过感应两相平均电压，确保较高的电压调整率，除此之外，它还监测发动机的转速，如低于预选转速（HZ）设定，则相应降低输出电压，以防止发动机低速时的国力，缓减加载时的冲击，以减轻发动机的负担。SX421除了AS440的特点外，还具有三相均方根感应的特点，在与外部断路器（装在开关板上）一起使用时，它还提供过电压保护。2021/10/1017二、斯坦福发电机的励磁方式励磁机转子

(电枢)励磁机磁场(定子)主机定子主机磁场(转子)机械旋转动力输入旋转二极管输出检测电力输出参考值设定A.V.R.永磁机磁场

(转子)永磁机定子2.永磁机励磁（系列3）2021/10/1018永磁发电机（PMG）励磁发电机永磁发电机（PMG）励磁发电机通过MX341(或321)AVR为励磁机提供励磁源，AVR是调节励磁机励磁电流的控制装置。如果是MX321AVR，则通过一个隔离变压器向来自主机定子绕组的电压感应信号作出反馈，通过控制低功率的励磁机磁场，调节励磁机电枢的整流输出功率，从而达到控制主机磁场电流的要求。PMG系统提供一个与定子负载无关的恒定的励磁电源，提供较高的电动机启动承受能力，并不受非线性负载（例如可控硅直流电动机）产生的主机定子输出电压的波形畸变的干扰。MX341AVR通过检测二相平均电压来确保较高电压的调整率，另外它还检测发动机转速，如低于预选的转速设定，则相应降低输出电压，以防止发动机低速时的过励，缓减加载时的冲击，以减轻发动机的负担。它还提供延时的过励保护，在励磁机磁场电压过高的情况下对发电机灭磁。2021/10/1019AVR轴伸主机转子(磁场)主机定子线圈风扇旋转整流装置励磁机转子励磁机磁场轴承NSSN机座功率输入电压感应稳态电压调整率+/-1%电源引出三、斯坦福发电机的励磁控制系统1.自励AVR控制系统2021/10/1020轴伸NS主机转子(磁场)主机定子线圈风扇旋转整流装置励磁机转子SN励磁机磁场轴承机座电源引出变压器控制系统稳态电压调整调整率+/-5%2.变压器励磁控制系统三、斯坦福发电机的励磁控制系统2021/10/1021AVR3.辅助绕组励磁的AVR控制系统轴伸主机转子(磁场)主机定子线圈风扇旋转整流装置励磁机转子励磁机磁场轴承NSSN机座功率输入电压感应稳态电压调整率+/-1%电源引出三、斯坦福发电机的励磁控制系统2021/10/1022A.V.RX+(F1)XX-(F2)从主定子来的交流电源和传感信号（2相或3相感应）6-7-8轴承轴整流模块励磁转子和定子主定子主转子PMG提供电源给AVR（安装时）P2-P3-P4AVR输出直流电给励磁定子三、斯坦福发电机的励磁控制系统4.永磁机励磁的AVR控制系统2021/10/1023ACGeneratorDiagramRotatingPermanentMagnet2021/10/1024ACGeneratorDiagramFlux2021/10/1025ACGeneratorDiagramP.M.G.Stator2021/10/1026ACGeneratorDiagramA.V.R.170-200voltsa.c.outputtoA.V.R.P2,P3,P42021/10/1027ACGeneratorDiagramA.V.R.x+xx-D.C.OutputtoExciterStator2021/10/1028ACGeneratorDiagramA.V.R.A.C.OutputfromExciterRotor2021/10/1029ACGeneratorDiagramA.V.R.A.C.rectifiedtoD.C.inrotatingrectifier2021/10/1030ACGeneratorDiagramA.V.R.D.C.intoMainRotor2021/10/1031ACGeneratorDiagramA.V.R.FluxintoMainStatorA.C.Outputs2021/10/1032ACGeneratorDiagramA.V.R.SensingSupplyvolts2021/10/1033ACGeneratorDiagramP2P3P4XXX872021/10/1034永磁机励磁无刷发电机工作原理发电机工作时，永磁机定子输出P2、P3、P4，电压值约为130-150VAC之间，此电压值输入到稳压板（AVR）的P2、P3、P4 端子，经AVR内部的二极管予以整流后，输出×、××（空载时约8-9VDC）到电球的励磁机定子线圈，励磁机转子线圈感应出交流电，经安装在励磁机转子线圈上的6个二极管整流出直流。此直流电流到主转子线圈，主转子线圈在旋转状态下产生一个磁场，主定子线圈感应出交流电（如400VAC输出）。当负载在瞬间增加或减小时，发电机的输出电压u、v、w会在瞬间相应降低或提高，P6、P7、P8为400VAC输出的一半（抽头电压），P6、P7、P8反馈到AVR板，若负载增加，则P6、P7、P8在负载增加的瞬间会降低，AVR板会自动提高的×、××输出值，使u、v、w提高到400VAC。2021/10/1035斯坦福发电机AVR的选用BC16STDBC182STDBC184AUXWDGOPTSTD机座/AVRSA465SA465UC224STDUC274STDHC4OPTOPTSTDHC5HC6HC/MV7STDSX460SX440LOOSESX421OPTOPTOPTOPTMX341OPT(PMG)OPT(PMG)OPT(PMG)OPT(PMG)MX321OPT(PMG)OPT(PMG)OPT(PMG)OPT(PMG)STDSTD2021/10/1036四、自动调压装置AVR自动电压调节器(AVR)型号341P/NE000-23412/1P2021/10/1037MX3212021/10/1038MX321K1、K2：为磁场开关，不使用时须短路跨接。P2、P3：为磁场电源输入端子。取于发电机出线380V中任意一相和中线的220V3、2：为检测电源输入端子。可以和P2P3相连1、2：为外接VR机外调节电位器，不使用时须短路跨接。

X、XX：X磁场+端、XX磁场–端。S1、S2：DROOPCT电流互感器输入端。A1、A2：VAR/PF控制输入(V/TRIM)。A、B、C：90KW以下A、C跨接，90KW~550KWB、C跨接，550KW以上A、B跨接。2021/10/1039MX3212021/10/1040MX321通过检测发电机主绕组的电压，以控制提供给励磁机定子以及主转子的电流，来维持发电机输出电压介于指定的范围内，并补偿负载、转速、温度及发电机的功率因数。而三相的RMS检测可提供更准确的电压调节，设有可调节的缓慢起动电路可控制发电机输出电压的平滑建立。频率测量电路持续监控着发电机的转速，并根据低于预设拐点值的转速，成比例的降低发电机输出电压，提供励磁系统过低转速保护。2021/10/1041MX321调节表2021/10/1042MX321稳定度调节跳线低频保护(UFRO)的调节电压(VOLTS)调节稳定度(STABILITY)调节压降(DROOP)调节电压修正(TRIM)调节过励磁(EXCTRIP)调节电压/频率(DIP)比例调节均方根值调节（RMS)恢复延时过电压跳脱电流上限调节频率选择2021/10/1043MX321调节电压(VOLTS)调节发电机的输出电压值出厂默认230VAC，不过谨慎的使用AVR上的VOLTS控制钮也可以做调节，或者也可以使用外接电位器调节。若不使用外接电位器，则需将AVR上的端子1、2做短路连接。不可将电压增加到大于发电机额定电压以上。不要让外接电位器的端子接触到大地，因为这些端子的电压可能高于大地。2021/10/1044MX321调节2021/10/1045MX321调整电压(VOLTS)调节需更换AVR的情形或需重新设定VOLTS钮，请按照下列步骤进行：(1) 在发动机启动前，将VOLTS以逆时钟方向调节到底.(2) 如连接外接电位器，则将其调节到中间位.(3) 将STABILITY钮调节到中间位.(4) 将适当的电压计(0~300VAC)跨接到发电机的火线跟中性线.(5) 起动发电机，使其在无载的情况下以正常的频率50~53Hz或60~63Hz运转。(6) 此时若红色的LED灯发亮，则参考“UFRO”调节。(7) 谨慎的以顺时针调节VOLTS钮至达到额定电压.(8) 若调节至额定电压时发现不稳定的情况，则参考“稳定度调节”来调节稳定度，必要时重新调节电压。(9) 电压调节完成.2021/10/1046MX321调节2021/10/1047MX321调整稳定度(STABILITY)调节AVR本身含有一个稳定线路或阻尼线路可以为发电机提供良好的稳定状态以及瞬时特性，用跨接片连结来优化稳定线路对不同大小发电机。2021/10/1048MX321调整稳定度(STABILITY)调节正确的稳定度调节可以通过发电机在无载运转的情况下，将STABILTY钮以逆时钟方向缓慢调节至电压不稳定时，再顺时钟调节一些的位置(约1/5圈).最佳位置或是最边界的位置就是从这一点往顺时钟调节一些的位置(即发电机电压稳定但很靠近不稳定的区域).2021/10/1049MX321调整低频保护(UFRO)的调节（正常情况下不建议调节）AVR包含了过低转速保护线路来确保电压/频率特性，当发电机的转速低于预设的临界值（折点）时，红色LED灯会亮起来以表示UFRO线路开始运作。UFRO调节是一个出厂默认的功能，如图所示，以跨接线连结来选择50Hz或60Hz，是4板或是6极即可完成设定。在最佳的设定下，LED会在频率低于正常值下即发亮，如：在50Hz系统，低于47Hz即发亮；或60Hz系统，低于57Hz即发亮.1-2，6P60HZ1-3，4P60HZ2-3，4P50HZ不接，6P50HZ2021/10/1050MX321调节2021/10/1051MX321调节电压受转速影响小2021/10/1052MX321调节2021/10/1053MX321调节红灯亮2021/10/1054MX321调节2021/10/1055MX321调整压降(DROOP)调节欲并联使用发电机时，必须装置可提供AVR功因相关信号之压降积分C.T.，而此C.T.是连接到AVR上的S1与S2(参考发电机电路）。此压降(DROOP)调节通常是预设在满载且无功因(PowerFactor)的情况下，可提供5%的压降。顺时针调节可以增加C.T.信号输入AVR的大小，而增加延迟功率因数的压降。以逆时针将此控制钮转到底时，便不会有压降.实现并联运行的无功分配2021/10/1056MX321调整电压修正(TRIM)调节提供一组模拟的输入端(Al、A2)给Newage功因控制器或相关的设备做连结。其最大可承受DC电压为+/-5Volts.于此输入端进入的DC会加到AVR感测电路中，A1会连接到AVR0Volt端，而在A2连接正电压会增加励磁，反之在A2连接负电压会减少励磁.TRIM控制钮可以让使用者自行调节输入端的敏感度，而当TRIM钮以逆时针转到底时，这些外加的信号将不会带来任何影响；而若顺时针转到底，外加信号则会带来最大的影响.2021/10/1057MX321调整过励磁(EXCTRIP)调节此调节功能为内建默认值且不能被更动。当过励磁状况发生时，红色LED会发亮（即警告过低转速与过高压的同一个LED)，此时发电机必须停机才能使“过励磁跳脱”状态恢复为正常。2021/10/1058MX321调整电压/频率(DIP)比例调节DIP调节钮可部分控制发电机在实际负载时的电压下降深度，这项功能大多用在：当以涡轮增压发动机驱动的发电机使用在一定范围内的负载，且速度低于UFRO折点时才运作.（相当于调整下降斜率）2021/10/1059MX321调整电压/频率(DIP)比例调节DIP调节钮以逆时针转到底时，发电机的电压会依照正常的电压/频率斜度下滑至转速低于常态。而将其顺时针转到底则会增加电压/频率的斜率，提供更大的电压下降以助于发动机恢复转速。DIP调节钮可以依据不同的引擎设定在不同的位置.2021/10/1060MX321调整均方根值调节（RMS)当发电机在较低功因负载加载后使发电机输出波形改变，进而至使AVR之测量取样会产生误差。调节RMS旋钮可降低此因波形改变而造成的电压变动，提高电压调节率。2021/10/1061MX321调节DWELL这项功能最常用在当发电机与涡轮发动机一同驱动一定范围内的负载时；此特性主要是在速度恢复与电压恢复之间提供一段延时，可以使较大的DIP运作在稳定的状态。将DWELL顺时针转到底则可以增加在速度恢复与电压恢复之间的延长时间.2021/10/1062MX321调节2021/10/1063MX321调整电流上限调节（ILIMIT)这项功能最常用来限制短路电流或提供马达启动的电流限制。要使用这个功能，提供修正比例的电流限制CT必须连接在AVR的SIS2端子上，而AVR具有预设过电流10秒钟的限制。2021/10/1064MX321调整过电压调节（OVERV)此项修正是出厂内建默认值且不得私自更改。当过电压状况发生时，红色LED会发亮指示，此时发电机须停机并重设过电压跳脱设定.2021/10/1065MX321调整斜坡（RAMP)当发电机达到一定的速度时，会由此AVR中的缓慢起动与电压上升斜坡电路来控制电压建立的速率，通常在默认值会设定电压上升斜坡的时间在3秒左右。如有需要，也可以调节其至规格限定的上限.2021/10/1066AVR输出直流励磁2021/10/1067AVR输出直流励磁2021/10/1068AVR输出直流励磁2021/10/1069五、交流发电机的保养

交流发电机不需进行定期保养，但内外部应定期清洁，并建议作定期检查。定期清洁：交流发电机的定期清洁：清洁的频率则要视机器所在的环境而定，清洁可按下列步骤进行。将所有电源断开，把外表的尘、油污、油积、水及任何液体擦干，通风网也要清洁干净，因为这些东西进入线圈，会使线圈过热或破坏绝缘，尘和污物最好用吸尘器吸掉，不要用吹气或高压喷水来清洁。2021/10/1070五、交流发电机的保养绝缘测试：

1、测定子时，断开所有控制线路及AVR，用一个500V的摇表或相似的其它仪器测量线圈与大地的电阻。方法：拆开在中点和地之间的导线，测量终端至地的阻抗。机器到地的绝缘阻抗应超过5MΩ，如小于IMΩ

，就应该对线圈进行烘干。2、测转子时一定要拆开与二极管的连线线圈烘干：1．用干燥热气烘干，可用热吹风枪把热气吹向电球线圈，也可用相似的其他方法，把干燥热气吹向电球线圈。或用卤素灯管烘干。2．用一个三相调压器，将三相调压器与发电机定子线圈相连，将电压调至24V，烘干2－3小时，按上述测试方法测量绝缘阻抗。注：经烘于后绝缘阻抗应大于5MΩ。若低于5MΩ，应重新烘于，若烘干后低于1MΩ，说明绝缘已损坏，需要修理后才能使用。2021/10/1071六、交流发电机的故障检修故障现象故障原因检查及处理方法不能发电接线错误按线路图检查、纠正剩磁消失或太低用蓄电池对绕组磁场充电，正极接X,负极接XX主发电机磁场绕组或励磁绕组断线等严重缺陷用万用表测量相应绕组电阻，若为无限大，应予接通；若电阻为零，更换或处理线圈主发电机定子或励磁机绕组断线旋转硅整流元件击穿短路，正反向均导通用万用表测量电阻为无穷大时，应予接通无刷发电机励磁整流器板上的整流二极管V2开路或续流二极管V1短路

打开出线盒，用万用表测量，

V2正反向电阻均为无限大或V1正反向电阻无限小时，更换此元件2021/10/1072故障现象故障原因检查及处理方法空载电压太低或太高转速太低或太高调整转速至额定转速励磁绕组局部短路励磁机励磁绕组电流很大；励磁绕组严重发热且振动大；励磁绕组直流电阻较正常值小得多。应更换线圈续流二极管V1开路

打开出线盒盖，用万用表测V1正反向电阻均为无限大，应更换此元件

旋转整流元件故障打开后机盖的后盖板，断开F1或F2接头，用万用表测量硅旋转元件。若正反向电阻不符合二极管特性要求时，更换损坏元件自动电压调节器上可控硅短路（电压会过高）或可控硅开路（电压会过低）以上检查均正确时，可更换可控硅元件

自动电压调节器损坏、电压过低更换自动电压调节器

六、交流发电机的故障检修2021/10/1073故障现象故障原因检查及处理方法电机过热电机过载减少负载至不超过铭牌额定值负载功率因数低调整负载使励磁电流不超过额定值转速太低调整转速至额定值电机通风道阻塞排除阻塞物发电机绕组有部分短路找出短路，纠正或更换线圈六、交流发电机的故障检修2021/10/1074故障现象故障原因检查及处理方法轴承过热轴承磨损过度更换新轴承润滑脂牌号不对或油脂有杂质或装得过多用煤油清洗后，按规定牌号更换油脂，数量为轴承室容量的1/2—1/3