斯坦福UC系列發(fā)電機(jī)電壓異常故障分析與排除

王 杰，孫中華，王瑞成

斯坦福UC系列發(fā)電機(jī)電壓異常故障分析與排除

王 杰1，孫中華2，王瑞成1

(1. 海軍士官學(xué)校機(jī)電系，安徽蚌埠 233012；2. 海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東青島 266041)

斯坦福自勵(lì)發(fā)電機(jī)作為主電源或應(yīng)急電源應(yīng)用在很多領(lǐng)域，市場(chǎng)保有量大，其電壓過(guò)高、過(guò)低或不穩(wěn)定等異常故障排除困難。本文以使用SX440型自動(dòng)調(diào)壓器的UC系列自勵(lì)發(fā)電機(jī)為研究對(duì)象，在分析其結(jié)構(gòu)與工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)其電壓過(guò)高、過(guò)低或不穩(wěn)定異常故障的原因進(jìn)行梳理，并以故障樹(shù)流程圖的方式給出了排除故障的操作步驟，為人員維修該類故障提供指導(dǎo)和借鑒。

斯坦福發(fā)電機(jī) 電壓異常 故障樹(shù) 流程圖

0 引言

斯坦福UC系列自勵(lì)發(fā)電機(jī)為無(wú)刷勵(lì)磁結(jié)構(gòu)（如圖1所示），容量范圍在50～300kVA，其以較高的可靠性、較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和靈活的輸出形式作為主電源或備用電源廣泛應(yīng)用于軍事、鐵路、礦業(yè)、交通、遠(yuǎn)洋等各種領(lǐng)域，市場(chǎng)保有量比較大[1]。但在運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)載時(shí)電壓過(guò)低、空載或負(fù)載時(shí)電壓過(guò)高、空載或負(fù)載時(shí)電壓不穩(wěn)等異常故障，用戶通過(guò)閱讀這些專業(yè)性強(qiáng)的廠家附帶文字資料很難解決此類故障，急需簡(jiǎn)單明了流程化、步驟化的故障排除方法。

圖1 自勵(lì)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成圖

斯坦福UC系列自勵(lì)發(fā)電機(jī)常配套使用SX440、SX421、SX460、AS440型調(diào)壓器，因這幾型調(diào)壓器的工作原理和使用方法基本相同[2]，故本文以使用SX440型調(diào)壓器（如圖2所示）的UC系列自勵(lì)發(fā)電機(jī)為例，詳細(xì)分析斯坦福UC系列發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)壓電路安裝接線組成和工作原理；在此基礎(chǔ)上，對(duì)上述發(fā)電機(jī)電壓異常故障的排除方法、步驟仔細(xì)梳理，并以流程圖的方式將其清晰的固化下來(lái)，從而為用戶排除該類故障提供技術(shù)指導(dǎo)。

圖2 SX440型電壓調(diào)節(jié)器的外形圖

1 自勵(lì)調(diào)壓工作原理

UC系列自勵(lì)發(fā)電機(jī)需要電壓調(diào)節(jié)器AVR來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓（如圖1所示），以SX440型電壓調(diào)節(jié)器為例，其與發(fā)電機(jī)的詳細(xì)連接關(guān)系如圖3所示，工作原理如下：因?yàn)镵1、K2端子為勵(lì)磁中斷控制端子，當(dāng)K1、K2接通時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部勵(lì)磁電路接通，調(diào)節(jié)器可正常工作；當(dāng)K1、K2斷開(kāi)時(shí)，調(diào)節(jié)器內(nèi)部勵(lì)磁電路斷開(kāi)，調(diào)節(jié)器不工作，所以在實(shí)際使用中首先用短路線將K1、K2短接，保證調(diào)節(jié)器正常工作。在正常工作時(shí)，主發(fā)電機(jī)電樞繞組單相電壓VTN作為勵(lì)磁電源通過(guò)P2與P3端子送入SX440調(diào)壓器，整流后按勵(lì)磁調(diào)整控制原則通過(guò)X、XX端子供給勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組。主發(fā)電機(jī)的輸出線電壓為400V通過(guò)降壓變壓器PT變?yōu)?30V的線電壓，再經(jīng)電壓檢測(cè)信號(hào)端子2、3送入調(diào)節(jié)器的電壓測(cè)量比較電路，調(diào)節(jié)器的電壓測(cè)量比較電路將發(fā)電機(jī)輸出電壓與整定值進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)計(jì)算出電壓的偏差量，向勵(lì)磁控制電路發(fā)出修正信號(hào)，及時(shí)改變與輸出端子X(jué)、XX（其中X為正極輸出端，XX為負(fù)極輸出端）相連的交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組電流，從而使同步發(fā)電機(jī)的輸出電壓向減小偏差方向調(diào)節(jié)。在發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，能夠反應(yīng)同步發(fā)電機(jī)輸出電流大小和性質(zhì)的電流信號(hào)通過(guò)電流互感器送入調(diào)節(jié)器的S1、S2端子，該端子與調(diào)節(jié)器內(nèi)的無(wú)功功率均衡電路相連接，使得調(diào)節(jié)器可以根據(jù)并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)輸出電流的大小和性質(zhì)，對(duì)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使得無(wú)功功率分配均衡。在實(shí)際使用中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)電壓的遠(yuǎn)程微調(diào)，通常在AVR遠(yuǎn)程電壓控制端子1、2端子外接一個(gè)1 kΩ的電位器，可遠(yuǎn)程整定同步發(fā)電機(jī)的輸出電壓，該電位器安裝在控制屏的面板上[3]。

圖3 SX440型電壓調(diào)節(jié)器典型接線圖

2 電壓異常故障排除方法

根據(jù)斯坦福UC系列自勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，電壓異常的典型故障有：負(fù)載時(shí)電壓過(guò)低、空載或負(fù)載時(shí)電壓過(guò)高、空載或負(fù)載時(shí)電壓不穩(wěn)定三種情況，本文將對(duì)上述三種故障排除的方法步驟逐一進(jìn)行梳理，并以流程圖的方式將其固化下來(lái)，使其具有較強(qiáng)的可操作性。

圖4 負(fù)載時(shí)電壓過(guò)低故障排查流程圖

3 結(jié)論

本文首先對(duì)斯坦福UC系列自勵(lì)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析，基于不同型號(hào)的自動(dòng)調(diào)壓器AVR與自勵(lì)發(fā)電機(jī)組和使用方法和工作原理基本相同，所以選取使用SX440型調(diào)壓器的自勵(lì)發(fā)電機(jī)為故障分析的對(duì)象。重點(diǎn)對(duì)使用中出現(xiàn)的機(jī)組負(fù)載時(shí)電壓過(guò)低、空載或負(fù)載時(shí)電壓不穩(wěn)定、空載或負(fù)載時(shí)電壓過(guò)高這三種情況典型故障的排除方法和步驟進(jìn)行了認(rèn)真梳理，并將其以故障樹(shù)流程圖的方式呈現(xiàn)出來(lái)，從而為維修人員排除該類型發(fā)電機(jī)的故障提供技術(shù)指導(dǎo)。

圖5 空載或負(fù)載電壓不穩(wěn)定故障排除流程圖

上述以使用SX440型自動(dòng)調(diào)壓器自勵(lì)發(fā)電機(jī)為例梳理總結(jié)的不發(fā)電故障的排除方法，同樣可以在使用SX460、AS440、SX421、SA465型調(diào)壓器的UC系列自勵(lì)發(fā)電機(jī)上推廣使用。需要注意的是AS440與SA465型調(diào)壓器與勵(lì)磁機(jī)勵(lì)勵(lì)磁繞組相連的端子標(biāo)號(hào)為F1、F2而不是X、XX，與發(fā)電機(jī)輸出繞組相連的端子為7、8端子，而非P2、P3。

圖6 空載或負(fù)載電壓過(guò)高故障排除流程圖

[1] 徐新雷. 集裝箱輪胎吊斯坦福發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障分析[J]. 設(shè)備管理與維修, 2018(10): 23-24.

[2] 康明斯發(fā)電機(jī)技術(shù)（中國(guó)）有限公司.斯坦福發(fā)電機(jī)安裝使用及維護(hù)手冊(cè)[Z]. 2009(11): 22-26.

[3] 魏建勛,高立夫.電磁式相復(fù)勵(lì)自勵(lì)系統(tǒng)的分析與研究[J]. 船電技術(shù), 2015, 35(2): 74-76.

[4] 東莞團(tuán)誠(chéng)自動(dòng)化設(shè)備有限公司. SX440發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器[Z]. 2016(1): 2-3.

Troubleshooting method for voltage abnormality of UC series of STAMFORD generator

Wang Jie1, Sun Zhonghua2, Wang Ruicheng1

（1. Electromechanical department, Naval petty officer academy, Bengbu 233012,Anhui,china; 2. Naval aeronautical engineering institute Qingdao branch, Qingdao 266041, Shandong, China）

TM311.4

A

1003-4862(2022)-0019-003

2022-02-15

王杰（1984-），男，副教授。主要從事發(fā)電與供電裝備的教學(xué)和科研工作。E-mail:shamolanghu@163.com