外接励磁实验法在同步发电机故障检测中的应用

王德朋

柴油发电机组使用柴油机驱动同步发电机运转，同步发电机的作用就是把柴油机提供的动能转化为电能。现在柴油发电机组多采用三相无刷同步交流发电机，三相无刷同步交流发电机工作原理较为抽象，结构比较复杂，出现故障时，有时无法准确判断，本文主要通过介绍外接励磁实验法在发电机故障检测方面的应用，希望对从事柴油发电机组工作的相关人员提供帮助和借鉴。

一、三相无刷同步交流发电机的常见故障现象

排除柴油机和负载的故障因素，一般三相无刷同步交流发电机的故障现象包括以下三种，一是电压不稳定，表现为电压忽高忽低，无法稳定在额定值。根据发电机原理，这种故障多是自动电压调节器（AVR）以及相关控制线路的原因。二是发电机发出三相电压不平衡，空载情况下，发电机发出电压不平衡度若大于1%（包括缺相），则证明发电机有故障存在。三是发电机电压比额定值偏高（+10%）或偏低（-10%），无电压也是电压偏低的一种特殊情况。

二、用外接励磁实验法检测同步发电机故障

外接励磁实验法是在故障原因不明朗的情况采取的一种方法，其主要做法就是用12V直流电源代替自动电压调节器向励磁线圈提供励磁电源，然后启动机组，根据机组励磁方式变化前后的参数变化来判断故障原因，本文以斯坦福发电机的UC系列发电机为例进行讲解，接线图如图1所示。

（一）电压不稳定

如果发电机电压不稳定，且柴油机与负载正常，基本可以锁定是自动电压调节器问题，然后采用如图1的接线方法进行接线，然后启动机组，空载运行，若发现电压均衡且在额定电压的10%以内，则若说明应该是AVR的问题，有可能是AVR调整不当，即应对AVR的稳定性端子进行调整，也有可能是AVR已经损坏，必须进行更换。

（二）电压不平衡（不平衡度大于1%）

如果发电机电压不平衡（不平衡度大于1%），可基本确定是定子绕组的问题，用蓄电池单独励磁时，短路电流会在故障绕组中产生热量，发出声音就像带轻微负载时发动机发出的一样，即可判断是定子绕组故障。一般定子绕组会有三种故障，一是绕组接地故障，即定子绕组对地短路或接地电阻较低，可用兆欧表测量三相绕组对地电阻，斯坦福发电机对地绝缘电阻应大于1MΩ；二是绕组短路，包括绕组匝间短路和相间短路，匝间短路可以通过测量每相绕组电阻进行判定，相间短路可以用兆欧表测量相间电阻判定：三是绕组断路，其表现就是发电机缺相，可用万用表测量绕组电阻进一步判定。

（三）电压偏高（+10%）或偏低（-10%）

如果电压稳定、平衡但偏高（+10%）或偏低（-10%），可先通过AVR进行调整，如果AVR调整无效，则可采用外接励磁法（如图1所示），启动机组后空载测量输出电压，如果电压依然偏高（+10%）或偏低（-10%），则按照下列順序进行测试。

1.测试旋转整流器组件

旋转整流器组件上的二极管可用万用表进行检查，二极管端子上的连接线应当去掉，完好的二极管应该有一个很高的的反向电阻和一个很低的正向电阻。如果二极管损坏，则要么正向电阻和反向电阻均有读数（短路），要么正反向均无读数（开路）。

2.测试励磁机定子绕组

励磁机定子电阻可通过引线X+和XX-（如图1所示）进行测量，测量前应当将引线从AVR端子上拆除，测试时用万用表电阻的最低档。阻值约为18～30Ω，各机型详细值可参考发电机说明书。励磁机定子绕组对地的绝缘电阻可用兆欧表进行测试，绝缘电阻值最小应为1MΩ。

3.励磁机转子绕组

励磁机的转子连接到主整流器组件的6个交流连接螺柱上，测试前先将6个螺柱上的引线拆掉，测试其中的三根引线，这三根引线连接到相同极性的二极管。励磁机转子绕组电阻值很小，需要开尔文电桥进行测量以得到准确结果，各机型详细值可参考发电机说明书，也可以通过目测的方法识别灼烧或损坏的绕组。

4.测试主转子绕组

主转子绕组的引线连接到主整流器的金属板上，测试电阻时应将其中至少一根引线拆除。高质量的万用表可以较准确的测量0.5～2Ω的电阻，如果测量阻值比表中给出的还低，就应当用开尔文电桥进行验证。

三、结论

外接励磁实验法的基本做法就是用一个外接电源代替AVR作为励磁源，空载运行机组，测量电压，根据测量情况作出判断，在使用时一是要注意安全，避免发生触电事故，二是要灵活应用，对于有些明显故障可以直接进行判断排除。在故障定位后，应尽快进行修理，保障机组能应急供电。endprint