勵(lì)磁機(jī)定子旋轉(zhuǎn)整流盤(pán)故障檢測(cè)裝置

劉 暉

(南京汽輪電機(jī)集團(tuán)南京汽輪電力控制有限公司，江蘇南京 210000)

0 引言

無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)是由發(fā)電機(jī)和與發(fā)電機(jī)同軸連接的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)組成。勵(lì)磁發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)是交流發(fā)電機(jī)，它所產(chǎn)生三相交流電通過(guò)連接在其軸上的旋轉(zhuǎn)整流器進(jìn)行整流，輸出的直流電直接接在轉(zhuǎn)子的繞組上，用來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。

無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是由于沒(méi)有電刷，也就不存在接觸不良以及因此而發(fā)熱的問(wèn)題，更不會(huì)產(chǎn)生電火花而燒壞設(shè)備。沒(méi)有電刷，也就沒(méi)有磨損的碳粉，發(fā)電機(jī)兩端會(huì)非常潔凈，而且不用更換電刷，維護(hù)量較小。但是，大部分的無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)沒(méi)有配置故障診斷裝置，使得運(yùn)行人員無(wú)法隨時(shí)掌握電機(jī)運(yùn)行狀況，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障檢測(cè)。由于無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷，旋轉(zhuǎn)二極管整流盤(pán)的監(jiān)視和保護(hù)十分困難，該問(wèn)題一直阻礙著無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。因此，開(kāi)展旋轉(zhuǎn)二極管整流盤(pán)故障的研究具有重要意義。

1 技術(shù)原理

無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的交流勵(lì)磁機(jī)電樞繞組與旋轉(zhuǎn)整流盤(pán)相連，旋轉(zhuǎn)整流盤(pán)的輸出接到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組，因此旋轉(zhuǎn)整流盤(pán)的負(fù)載可以看成是一個(gè)大電感，輸出的直流可以認(rèn)為是恒定的。從AVR輸出到勵(lì)磁機(jī)定子的勵(lì)磁電流也是恒定的。

無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)(帶有旋轉(zhuǎn)整流盤(pán)檢測(cè)裝置)的原理圖如圖1所示。

PMG為永磁機(jī)；AVR為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；EX為勵(lì)磁機(jī)；G為發(fā)電機(jī)圖1 無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)原理圖

從永磁機(jī)輸出到調(diào)節(jié)器，再?gòu)恼{(diào)節(jié)器輸出經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)整流盤(pán)故障檢測(cè)裝置到勵(lì)磁機(jī)定子，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1) 整流盤(pán)正常運(yùn)行，沒(méi)有任何故障時(shí)，維持勵(lì)磁電流不變，測(cè)得勵(lì)磁電流波形如圖2所示。

圖2 正常波形圖

由圖2可見(jiàn)，勵(lì)磁電流比較平滑。

2) 維持勵(lì)磁電流不變，斷開(kāi)整流盤(pán)的一橋臂，測(cè)得勵(lì)磁電流的波形如圖3所示。

圖3 斷開(kāi)一橋臂波形圖

由圖3可見(jiàn)，勵(lì)磁電流有波動(dòng)，說(shuō)明勵(lì)磁機(jī)定子勵(lì)磁電流中有交流分量存在。

3) 維持勵(lì)磁電流不變，斷開(kāi)整流盤(pán)的兩個(gè)橋臂，測(cè)得勵(lì)磁電流的波形如圖4所示。

由圖4可以看出，勵(lì)磁電流的交流分量明顯增加。

圖4 斷開(kāi)兩橋臂波形圖

4) 維持勵(lì)磁電流不變，斷開(kāi)整流盤(pán)的三個(gè)橋臂，測(cè)得勵(lì)磁電流的波形如圖5所示。

圖5 斷開(kāi)三橋臂波形圖

由圖5可見(jiàn)，勵(lì)磁電流的交流分量比較明顯。

3 試驗(yàn)分析

由試驗(yàn)測(cè)得的波形可以看出，當(dāng)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的整流盤(pán)發(fā)生旋轉(zhuǎn)整流二極管斷路故障時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組即勵(lì)磁機(jī)的定子中出現(xiàn)了明顯的交流諧波。

我們通過(guò)檢測(cè)勵(lì)磁電流中的交流諧波，即可設(shè)計(jì)出可靠的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測(cè)裝置。

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果顯示，此通過(guò)檢測(cè)勵(lì)磁機(jī)定子電流中交流分量來(lái)檢測(cè)無(wú)刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)整流二極管是否發(fā)生故障的裝置比較可靠，可在同類(lèi)產(chǎn)品中推廣使用。