一、結(jié)構(gòu)和原理

1、結(jié)構(gòu)

同步發(fā)電機主要由定子、轉(zhuǎn)子和其他部件組成。定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、機座;轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)子鐵芯、勵磁繞組和滑環(huán)(隱極式轉(zhuǎn)子還有套箍、心環(huán)，凸極式轉(zhuǎn)子有磁極、磁軛、轉(zhuǎn)子支架);其他部件包括電刷裝置、端蓋、軸承和風(fēng)扇等。

2、工作原理

同步發(fā)電機是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，它通過轉(zhuǎn)子磁場和定子繞組的相對運動，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋．?dāng)轉(zhuǎn)子在外力帶動下，轉(zhuǎn)子磁場和定子導(dǎo)體作相對運動，即導(dǎo)體切割磁力線，因此在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向可根據(jù)右手定則判定。由于轉(zhuǎn)子磁極的位置使導(dǎo)體以垂直方向切割磁力線，所以此時定子繞組中的感應(yīng)電動勢最大。當(dāng)磁極轉(zhuǎn)過90度后。磁極成水平位置，導(dǎo)體不切割磁力線，其感應(yīng)電動勢為零。轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)90度，定時定子繞組又以垂直方向切割磁力線，使感應(yīng)電動勢達(dá)到最大值，但方向與前相反。當(dāng)轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)90度，感應(yīng)電動勢又變?yōu)榱恪＿@樣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周，定子繞組的感應(yīng)電動勢也發(fā)生正、負(fù)變化。如果轉(zhuǎn)子連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中就感應(yīng)出一個周期性不斷變化的交變電動勢。

二、故障診斷與排除方法

1、發(fā)電機過熱

(1)發(fā)電機沒有按規(guī)定的技術(shù)條件運行，如定子電壓過高，鐵損增大;負(fù)荷電流過大，定子繞組銅損增大;頻率過低，使冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變慢，影響發(fā)電機散熱;功率因數(shù)太低，使轉(zhuǎn)子勵磁電流增大，造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱。應(yīng)檢查監(jiān)視儀表的指示是否正常。如不正常，要進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)和處理，使發(fā)電機按照規(guī)定的技術(shù)條件運行。

(2)發(fā)電機的三相負(fù)荷電流不平衡，過載的一相繞組會過熱;若三相電流之差超過額定電流的10%，即屬于嚴(yán)重蛄相電流不平衡，三相電流不平衡會產(chǎn)生負(fù)序磁場，從而增加損耗，引起磁極繞組及套箍等部件發(fā)熱。應(yīng)調(diào)整三相負(fù)荷，使各相電流盡量保持平衡。

(3)風(fēng)道被積塵堵塞，通風(fēng)不良，造成發(fā)電機散熱困難。應(yīng)清除風(fēng)道積塵、油垢、使風(fēng)道暢通無阻。

(4)進(jìn)風(fēng)溫度過高或進(jìn)水溫度過高，冷卻器有堵塞現(xiàn)象。應(yīng)降低進(jìn)風(fēng)或進(jìn)水溫度清除冷卻器內(nèi)的堵塞物。在故障未排除前，應(yīng)限制發(fā)電機負(fù)荷，以降低發(fā)電機溫度。

(5)軸承加潤滑脂過多或過少，應(yīng)按規(guī)定加潤滑脂，通常為軸承室的1/2~1/3(轉(zhuǎn)速低的取上限，轉(zhuǎn)速高的取下限)，并以不超過軸承室的70%為宜。

(6)軸承磨損。若磨損不嚴(yán)重，使軸承局部過熱;若磨損嚴(yán)重，有可能使定子和轉(zhuǎn)子摩擦，造成定子和轉(zhuǎn)子避部過熱。應(yīng)檢查軸承有無噪音，若發(fā)現(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子摩擦，應(yīng)立即停機進(jìn)行檢修或更換軸承。

(7)定子鐵芯絕緣損壞，引起片間短路，造成鐵芯局部的渦流損失增加而發(fā)熱，嚴(yán)重時會使定子繞組損壞。應(yīng)立即停機進(jìn)行檢修。

(8)定子繞組的并聯(lián)導(dǎo)線斷裂，使其他導(dǎo)線的電流增大而發(fā)熱。應(yīng)立即停機進(jìn)行檢修。

2、發(fā)電機中性線對地有異常電壓

(1)正常情況下，由于高次諧波影響或制造工藝等原因造成各磁極下的氣隙不均、磁勢不等而出現(xiàn)的很低電壓，若電壓在一至數(shù)伏，不會有危險，不必處理。

(2)發(fā)電機繞組有短路或?qū)Φ亟^緣不良，導(dǎo)致電設(shè)備及發(fā)電機性能變壞，容易發(fā)熱，應(yīng)及時檢修，以免事故擴大。

(3)空載時中性線對地?zé)o電壓，而有負(fù)荷時出現(xiàn)電壓，是由于三相不平衡引起的，應(yīng)調(diào)整三相負(fù)荷使其基本平衡。

3、發(fā)電機電流過大

(1)負(fù)荷過大，應(yīng)減輕負(fù)荷。

(2)輸電線路發(fā)生相間短路或接地故障，應(yīng)對線路進(jìn)行檢修，故障排除后即可恢復(fù)正常。

4、發(fā)電機端電壓過高

(1)與電網(wǎng)并列的發(fā)電機電網(wǎng)電壓過高，應(yīng)降低并列的發(fā)電機的電壓。

(2)勵磁裝置的故障引起過勵磁，應(yīng)及時檢修勵磁裝置。

5、功率不足

由于勵磁裝置電壓源復(fù)勵補償不足，不能提供電樞反應(yīng)所需的勵磁電流，使發(fā)電機端電壓低于電網(wǎng)電壓，送不出額定無功功率，應(yīng)采取下列措施：

(1)在發(fā)電機與勵磁電抗器之間接入一臺三相調(diào)壓器，以提高發(fā)電機端電壓，使勵磁裝置的磁勢逐漸增大。

(2)改變勵磁裝置電壓磁通勢與發(fā)電機端電壓的相位，使合成總磁通勢增大，可在電抗器每相繞組兩端并聯(lián)數(shù)千歐、10W的電阻。

(3)減小變阻器的阻值，使發(fā)電機的勵磁電流增大。

6、定子繞組絕緣擊穿、短路

(1)定子繞組受潮。對于長期停用或經(jīng)較長時間檢修的發(fā)電機、投入運行前應(yīng)測量絕緣電阻，不合格者不準(zhǔn)投入運行。受潮發(fā)電機要進(jìn)行烘干處理。

(2)繞組本身缺陷或檢修工藝不當(dāng)，造成繞組絕緣擊穿或機械損傷。應(yīng)按規(guī)定的絕緣等級選擇絕緣材料，嵌裝繞組及浸漆干燥等要嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行。

(3)繞組過熱。絕緣過熱后會使絕緣性能降低，有時在高溫下會很快造成絕緣擊穿。應(yīng)加強日常的巡視檢查，防止發(fā)電機各部分發(fā)生過熱而損壞繞組絕緣。

(4)絕緣老化。一般發(fā)電機運行15~20年以上，其繞組絕緣老化，電氣性能變化，甚至使絕緣擊穿。要做好發(fā)電機的檢修及預(yù)防性試驗，若發(fā)現(xiàn)絕緣不合格，應(yīng)及時更換有缺陷的繞組絕緣或更換繞組，以延長發(fā)電機的使用壽命。

(5)發(fā)電機內(nèi)部進(jìn)入金屬異物，在檢修發(fā)電機后切勿將金屬物件、零件或工具遺落到定子膛中;綁緊轉(zhuǎn)子的綁扎線、緊固端部零件，以不致發(fā)生由于離心力作用而松脫。

(6)過大電壓擊穿：1)線路遭受雷擊，而防雷保護(hù)不完善。應(yīng)完善防雷保護(hù)設(shè)施。2)誤操作，如在空載時，將發(fā)電機電壓升得過高。應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程對發(fā)電機進(jìn)行升壓，防止誤操作。3)發(fā)電機內(nèi)部過電壓，包括操作過電壓、弧光接地過電壓和諧振過電壓等，應(yīng)加強繞組絕緣預(yù)防性試驗，及時發(fā)現(xiàn)和消除定子繞組絕緣中存在的缺陷。

7、定子鐵芯松馳

由于制造裝配不當(dāng)，鐵芯沒有緊固好。如果是整個鐵芯松馳，對于小型發(fā)電機，可用兩塊小于定子繞組端部內(nèi)徑的鐵板，穿上雙頭螺栓，收緊鐵芯。待恢復(fù)原形后，再將鐵芯原來夾緊螺栓緊因。如果局部性鐵芯松弛，可先在松弛片間涂刷硅鋼片漆，再在松弛部分打入硬質(zhì)絕緣材料即可。

8、鐵芯片間短路

(1)鐵芯疊片松弛，當(dāng)發(fā)電機運轉(zhuǎn)時鐵芯產(chǎn)生振動而損壞絕緣;鐵芯片個別地方絕緣受損傷或鐵芯局部過熱，使絕緣老化，就按原計劃條中的方法進(jìn)行處理。

(2)鐵芯片邊緣有毛刺或檢修時受機械損傷。應(yīng)用細(xì)銼刀除去毛刺，修整損傷處，清潔表面，再涂上一層硅鋼片漆。

(3)有焊錫或銅粒短接鐵芯，應(yīng)刮除或鑿除金屬熔接焊點，處理好表面。

(4)繞組發(fā)生弧光短路，也可能造成鐵芯短路，應(yīng)將燒損部分用鑿子清除后，處理好表面。

9、發(fā)電機失去剩磁，起動時不能發(fā)電

(1)停機后經(jīng)常失去剩磁，是由于勵磁機磁極所用的材料接近軟鋼，剩磁較少。當(dāng)停機后勵磁繞組沒有電流時磁場就消失，應(yīng)備有蓄電池，在發(fā)電前先進(jìn)行充磁。

(2)發(fā)電機的磁極失去磁性，應(yīng)在繞組中通入比額定電流大的直流電流(時間很短)進(jìn)行充磁，即能恢復(fù)足夠的剩磁。

10、自動勵磁裝置的勵磁電抗器溫度過高

(1)電抗器線圈局部短路，應(yīng)檢修電抗器。

(2)電抗器磁路的氣隙過大，應(yīng)調(diào)整磁路氣隙。

11、發(fā)電機起動后，電壓升不起來

(1)勵磁回路斷線，使電壓升不起來。應(yīng)檢查勵磁回路有無斷線，接觸是否良好。

(2)剩磁消失，如果勵磁機電壓表無批示說明剩磁消失，應(yīng)對勵磁機充磁。

(3)勵磁機的磁場線圈極性接反，應(yīng)將它的正、負(fù)連接線對換。

(4)在發(fā)電機檢修中做某些試驗時誤把磁場線圈通以反向直流電，導(dǎo)致剩磁消失或反向，應(yīng)重新進(jìn)行充磁。