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[分享] 发电机的组成、工作原理及常见故障分析

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发表于 2018-3-29 11:25:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
[font=arial, 宋体, sans-serif][color=#333333]发电机是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动[/color][color=#000000],将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。[/color][/font]
[font=arial, 宋体, sans-serif][color=#000000]发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电[/color][color=#333333]磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。[/color][/font]
[color=#333333][font=arial, 宋体, sans-serif][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]发电机可分为直流发电机和交流发电机,,由于交流发电机在许多方面优于直流发电机,直流发电机近乎被淘汰。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]交流发电机的组成:一般由转子总成、定子总成、整流器总成、端盖、皮带轮、风扇等组成。[/color][/align][align=center][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]转子的功用是产生旋转磁场。转子由爪极、磁轭、磁场绕组、导电滑环、转子轴组成:[/color][/align][align=center][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]转子轴上压装着两块爪极,两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。[/color][/align][align=center][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]定子的功用是产生三相交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成,定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]发电机工作原理[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]同步发电机是根据电磁感应原理工作的,它通过转子磁场和定子绕组的相对运动,将机械能转变为电能。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]当转子在外力带动下,转子磁场和定子导体作相对运动,即导体切割磁力线,因此在导体中产生感应电动势,其方向可根据右手定则判定。由于转子磁极的位置使导体以垂直方向切割磁力线,所以此时定子绕组中的感应电动势最大。[/color][/align][align=center][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]当磁极转过90度后。磁极成水平位置,导体不切割磁力线,其感应电动势为零。转子再转90度,定时定子绕组又以垂直方向切割磁力线,使感应电动势达到最大值,但方向与前相反。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]当转子再转90度,感应电动势又变为零。这样转子转动一周,定子绕组的感应电动势也发生正、负变化。如果转子连续匀速旋转,在定子绕组中就感应出一个周期性不断变化的交变电动势。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]1、发电机过热[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)发电机没有按规定的技术条件运行,如定子电压过高,铁损增大;负荷电流过大,定子绕组铜损增大;[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]频率过低,使冷却风扇转速变慢,影响发电机散热;功率因数太低,使转子励磁电流增大,造成转子发热。应检查监视仪表的指示是否正常。如不正常,要进行必要的调节和处理,使发电机按照规定的技术条件运行。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)发电机的三相负荷电流不平衡,过载的一相绕组会过热;[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]若三相电流之差超过额定电流的10%,即属于严重蛄相电流不平衡,三相电流不平衡会产生负序磁场,从而增加损耗,引起磁极绕组及套箍等部件发热。应调整三相负荷,使各相电流尽量保持平衡。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](3)风道被积尘堵塞,通风不良,造成发电机散热困难。应清除风道积尘、油垢、使风道畅通无阻。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](4)进风温度过高或进水温度过高,冷却器有堵塞现象。应降低进风或进水温度清除冷却器内的堵塞物。在故障未排除前,应限制发电机负荷,以降低发电机温度。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](5)轴承加润滑脂过多或过少,应按规定加润滑脂,通常为轴承室的1/2~1/3(转速低的取上限,转速高的取下限),并以不超过轴承室的70%为宜。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](6)轴承磨损。若磨损不严重,使轴承局部过热;若磨损严重,有可能使定子和转子摩擦,造成定子和转子避部过热。应检查轴承有无噪音,若发现定子和转子摩擦,应立即停机进行检修或更换轴承。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](7)定子铁芯绝缘损坏,引起片间短路,造成铁芯局部的涡流损失增加而发热,严重时会使定子绕组损坏。应立即停机进行检修。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](8)定子绕组的并联导线断裂,使其他导线的电流增大而发热。应立即停机进行检修。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]2、发电机中性线对地有异常电压[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)正常情况下,由于高次谐波影响或制造工艺等原因造成各磁极下的气隙不均、磁势不等而出现的很低电压,若电压在一至数伏,不会有危险,不必处理。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)发电机绕组有短路或对地绝缘不良,导致电设备及发电机性能变坏,容易发热,应及时检修,以免事故扩大。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](3)空载时中性线对地无电压,而有负荷时出现电压,是由于三相不平衡引起的,应调整三相负荷使其基本平衡。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]3、发电机电流过大[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)负荷过大,应减轻负荷。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)输电线路发生相间短路或接地故障,应对线路进行检修,故障排除后即可恢复正常。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]4、发电机端电压过高[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)与电网并列的发电机电网电压过高,应降低并列的发电机的电压。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)励磁装置的故障引起过励磁,应及时检修励磁装置。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]5、功率不足[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]由于励磁装置电压源复励补偿不足,不能提供电枢反应所需的励磁电流,使发电机端电压低于电网电压,送不出额定无功功率,应采取下列措施:[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)在发电机与励磁电抗器之间接入一台三相调压器,以提高发电机端电压,使励磁装置的磁势逐渐增大。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)改变励磁装置电压磁通势与发电机端电压的相位,使合成总磁通势增大,可在电抗器每相绕组两端并联数千欧、10W的电阻。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](3)减小变阻器的阻值,使发电机的励磁电流增大。[/color][/align][align=center][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]6、定子绕组绝缘击穿、短路[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)定子绕组受潮。对于长期停用或经较长时间检修的发电机、投入运行前应测量绝缘电阻,不合格者不准投入运行。受潮发电机要进行烘干处理。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)绕组本身缺陷或检修工艺不当,造成绕组绝缘击穿或机械损伤。应按规定的绝缘等级选择绝缘材料,嵌装绕组及浸漆干燥等要严格按工艺要求进行。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](3)绕组过热。绝缘过热后会使绝缘性能降低,有时在高温下会很快造成绝缘击穿。应加强日常的巡视检查,防止发电机各部分发生过热而损坏绕组绝缘。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](4)绝缘老化。一般发电机运行15~20年以上,其绕组绝缘老化,电气性能变化,甚至使绝缘击穿。要做好发电机的检修及预防性试验,若发现绝缘不合格,应及时更换有缺陷的绕组绝缘或更换绕组,以延长发电机的使用寿命。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](5)发电机内部进入金属异物,在检修发电机后切勿将金属物件、零件或工具遗落到定子膛中;绑紧转子的绑扎线、紧固端部零件,以不致发生由于离心力作用而松脱。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](6)过大电压击穿:[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]①、线路遭受雷击,而防雷保护不完善。应完善防雷保护设施。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]②、误操作,如在空载时,将发电机电压升得过高。应严格按操作规程对发电机进行升压,防止误操作。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]③、发电机内部过电压,包括操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压等,应加强绕组绝缘预防性试验,及时发现和消除定子绕组绝缘中存在的缺陷。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]7、定子铁芯松驰[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]由于制造装配不当,铁芯没有紧固好。如果是整个铁芯松驰,对于小型发电机,可用两块小于定子绕组端部内径的铁板,穿上双头螺栓,收紧铁芯。待恢复原形后,再将铁芯原来夹紧螺栓紧因。如果局部性铁芯松弛,可先在松弛片间涂刷硅钢片漆,再在松弛部分打入硬质绝缘材料即可。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]8、铁芯片间短路[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)铁芯叠片松弛,当发电机运转时铁芯产生振动而损坏绝缘;铁芯片个别地方绝缘受损伤或铁芯局部过热,使绝缘老化,就按原计划条中的方法进行处理。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)铁芯片边缘有毛刺或检修时受机械损伤。应用细锉刀除去毛刺,修整损伤处,清洁表面,再涂上一层硅钢片漆。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](3)有焊锡或铜粒短接铁芯,应刮除或凿除金属熔接焊点,处理好表面。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](4)绕组发生弧光短路,也可能造成铁芯短路,应将烧损部分用凿子清除后,处理好表面。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]9、发电机失去剩磁,起动时不能发电[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)停机后经常失去剩磁,是由于励磁机磁极所用的材料接近软钢,剩磁较少。当停机后励磁绕组没有电流时磁场就消失,应备有蓄电池,在发电前先进行充磁。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)发电机的磁极失去磁性,应在绕组中通入比额定电流大的直流电流(时间很短)进行充磁,即能恢复足够的剩磁。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]10、自动励磁装置的励磁电抗器温度过高[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)电抗器线圈局部短路,应检修电抗器。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)电抗器磁路的气隙过大,应调整磁路气隙。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)]11、发电机起动后,电压升不起来[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](1)励磁回路断线,使电压升不起来。应检查励磁回路有无断线,接触是否良好。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](2)剩磁消失,如果励磁机电压表无批示说明剩磁消失,应对励磁机充磁。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](3)励磁机的磁场线圈极性接反,应将它的正、负连接线对换。[/color][/align][align=left][color=rgb(34, 34, 34)](4)在发电机检修中做某些试验时误把磁场线圈通以反向直流电,导致剩磁消失或反向,应重新进行充磁。[/color][/align][/font][/color]

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