外接勵磁實驗法在同步發電機故障檢測中的應用

王德朋

柴油發電機組使用柴油機驅動同步發電機運轉，同步發電機的作用就是把柴油機提供的動能轉化為電能。現在柴油發電機組多采用三相無刷同步交流發電機，三相無刷同步交流發電機工作原理較為抽象，結構比較復雜，出現故障時，有時無法準確判斷，本文主要通過介紹外接勵磁實驗法在發電機故障檢測方面的應用，希望對從事柴油發電機組工作的相關人員提供幫助和借鑒。

一、三相無刷同步交流發電機的常見故障現象

排除柴油機和負載的故障因素，一般三相無刷同步交流發電機的故障現象包括以下三種，一是電壓不穩定，表現為電壓忽高忽低，無法穩定在額定值。根據發電機原理，這種故障多是自動電壓調節器（AVR）以及相關控制線路的原因。二是發電機發出三相電壓不平衡，空載情況下，發電機發出電壓不平衡度若大于1%（包括缺相），則證明發電機有故障存在。三是發電機電壓比額定值偏高（+10%）或偏低（-10%），無電壓也是電壓偏低的一種特殊情況。

二、用外接勵磁實驗法檢測同步發電機故障

外接勵磁實驗法是在故障原因不明朗的情況采取的一種方法，其主要做法就是用12V直流電源代替自動電壓調節器向勵磁線圈提供勵磁電源，然后啟動機組，根據機組勵磁方式變化前后的參數變化來判斷故障原因，本文以斯坦福發電機的UC系列發電機為例進行講解，接線圖如圖1所示。

（一）電壓不穩定

如果發電機電壓不穩定，且柴油機與負載正常，基本可以鎖定是自動電壓調節器問題，然后采用如圖1的接線方法進行接線，然后啟動機組，空載運行，若發現電壓均衡且在額定電壓的10%以內，則若說明應該是AVR的問題，有可能是AVR調整不當，即應對AVR的穩定性端子進行調整，也有可能是AVR已經損壞，必須進行更換。

（二）電壓不平衡（不平衡度大于1%）

如果發電機電壓不平衡（不平衡度大于1%），可基本確定是定子繞組的問題，用蓄電池單獨勵磁時，短路電流會在故障繞組中產生熱量，發出聲音就像帶輕微負載時發動機發出的一樣，即可判斷是定子繞組故障。一般定子繞組會有三種故障，一是繞組接地故障，即定子繞組對地短路或接地電阻較低，可用兆歐表測量三相繞組對地電阻，斯坦福發電機對地絕緣電阻應大于1MΩ；二是繞組短路，包括繞組匝間短路和相間短路，匝間短路可以通過測量每相繞組電阻進行判定，相間短路可以用兆歐表測量相間電阻判定：三是繞組斷路，其表現就是發電機缺相，可用萬用表測量繞組電阻進一步判定。

（三）電壓偏高（+10%）或偏低（-10%）

如果電壓穩定、平衡但偏高（+10%）或偏低（-10%），可先通過AVR進行調整，如果AVR調整無效，則可采用外接勵磁法（如圖1所示），啟動機組后空載測量輸出電壓，如果電壓依然偏高（+10%）或偏低（-10%），則按照下列順序進行測試。

1.測試旋轉整流器組件

旋轉整流器組件上的二極管可用萬用表進行檢查，二極管端子上的連接線應當去掉，完好的二極管應該有一個很高的的反向電阻和一個很低的正向電阻。如果二極管損壞，則要么正向電阻和反向電阻均有讀數（短路），要么正反向均無讀數（開路）。

2.測試勵磁機定子繞組

勵磁機定子電阻可通過引線X+和XX-（如圖1所示）進行測量，測量前應當將引線從AVR端子上拆除，測試時用萬用表電阻的最低檔。阻值約為18～30Ω，各機型詳細值可參考發電機說明書。勵磁機定子繞組對地的絕緣電阻可用兆歐表進行測試，絕緣電阻值最小應為1MΩ。

3.勵磁機轉子繞組

勵磁機的轉子連接到主整流器組件的6個交流連接螺柱上，測試前先將6個螺柱上的引線拆掉，測試其中的三根引線，這三根引線連接到相同極性的二極管。勵磁機轉子繞組電阻值很小，需要開爾文電橋進行測量以得到準確結果，各機型詳細值可參考發電機說明書，也可以通過目測的方法識別灼燒或損壞的繞組。

4.測試主轉子繞組

主轉子繞組的引線連接到主整流器的金屬板上，測試電阻時應將其中至少一根引線拆除。高質量的萬用表可以較準確的測量0.5～2Ω的電阻，如果測量阻值比表中給出的還低，就應當用開爾文電橋進行驗證。

三、結論

外接勵磁實驗法的基本做法就是用一個外接電源代替AVR作為勵磁源，空載運行機組，測量電壓，根據測量情況作出判斷，在使用時一是要注意安全，避免發生觸電事故，二是要靈活應用，對于有些明顯故障可以直接進行判斷排除。在故障定位后，應盡快進行修理，保障機組能應急供電。endprint