摘要:发电机出现电压低报警的故障现象可通过确认显示仪表没有偏差、确认发电机组转速/频率正常、确认当发生报警时负载变化幅度不大等等来做相关的排查工作。其原因一般是发电机的磁极结型发生变化,输出电压不稳定,或由于绕组损坏,造成电压低下,还有可能是绕组连接线的损坏,造成电流不足,从而影响发电机的输出电压。本文围绕故障现象、故障原因及处理方法三个方面,系统描述发电机转速达到额定转速、励磁回路开关闭合、调压电位器调至最大时发电机无输出电压或输出电压很低的典型表现,深入分析铁芯剩磁消失、励磁回路接线错误、励磁回路电路不通、旋转整流器直流侧电路中断、交流励磁机故障、励磁绕组断线或接地、炭刷接触不良及电路断线八类故障成因,并提出充磁处理、接线纠正、断线查找、绝缘检查等对应处理方法,为柴油发电机电压低报警故障的排查与修复提供技术参考。
一、故障现象
1. 典型故障表现
(1)机组运转状态。发电机组运转后,发电机转速达到额定转速,柴油机调速系统工作正常,转速稳定在额定值附近。
(2)励磁回路操作。将交流励磁机定子励磁回路开关闭合,励磁回路接通,调压电位器调至升高方向到最大值。
(3)电压输出异常。在上述操作条件下,发电机无输出电压或输出电压很低,无法达到额定电压值,不能满足负载供电需求。
2. 故障现象的初步排查
(1)确认显示仪表没有偏差。发电机出现电压低报警的故障现象可通过确认显示仪表没有偏差来做相关的排查工作。应使用经过校准的万用表或外接电压表测量发电机输出端电压,与机组控制屏显示的电压值进行对比,排除因显示仪表本身偏差造成的误报警。
(2)确认发电机组转速/频率正常。应确认发电机组转速/频率正常,若转速偏低则发电机输出电压会随之下降,此时应检查柴油机调速系统与转速传感器,排除因转速异常导致的电压偏低。
(3)确认当发生报警时负载变化幅度不大。应确认当发生报警时负载变化幅度不大,若报警发生时负载突增或突减,则电压波动可能由负载变化引起,而非发电机本身故障。
(4)确认励磁回路开关状态。应确认交流励磁机定子励磁回路开关已可靠闭合,排除因开关接触不良或未闭合导致的励磁回路中断。
3. 故障现象的分类
(1)完全无电压输出。发电机输出电压为零或接近零,表明励磁系统完全失效,可能由剩磁消失、励磁回路断路或旋转整流器损坏引起。
(2)输出电压很低。发电机输出电压明显低于额定值,表明励磁系统部分失效,可能由剩磁减弱、励磁绕组部分短路或炭刷接触不良引起。
(3)电压不稳定。发电机输出电压在低位波动,表明励磁系统工作不稳定,可能由接线接触不良、AVR故障或旋转整流器二极管性能不良引起。
4. 故障现象与故障原因的关系
(1)电压为零且充磁无效。若电压为零且充磁后仍无输出,应重点检查励磁回路是否断路、旋转整流器是否损坏或交流励磁机是否故障。
(2)电压很低但可建立。若电压很低但可通过调压电位器建立一定电压,应重点检查剩磁是否减弱、炭刷接触是否不良或励磁绕组是否部分短路。
(3)电压随转速变化异常。若电压随转速变化异常,应重点检查励磁回路接线是否正确、AVR工作是否正常。

图1 典型交流发电机外形图
二、故障原因
1. 发电机铁芯剩磁消失或太弱
(1)故障机理。新装发电机组受长途运输颠振或发电机放置太久,发电机铁芯剩磁消失或剩磁感弱,造成发电机剩磁电压消失或小于正常的剩磁电压值,即剩磁线电压小于10V,剩磁相电压小于6V。
(2)材料因素。由于同步发电机定、转子及交流励磁机的定、转子铁芯通常采用1~1.5mm厚的硅钢片冲制叠成,励磁后受到振动,剩磁就容易消失或减弱。
(3)典型场景。机组长期停用、运输过程中剧烈振动或检修后未进行充磁处理,均可能导致剩磁消失。
2. 励磁回路接线错误
(1)极性接反。检修发电机时,工作不慎把励磁绕组的极性接反,通电后使励磁绕组电流产生的磁场与剩磁方向相反而抵消,造成剩磁消失。
(2)测量与试验影响。此外,在检修时,测量励磁绕组的直流电阻或试验自动电压调节器AVR对励磁绕组通直流电流时,没有注意其极性,也会造成铁芯剩磁消失。
(3)排查要点。应核对接线图,确认励磁绕组正负极与AVR输出极性一致,避免因接线错误导致剩磁抵消。
3. 励磁回路电路不通
(1)故障机理。发电机励磁回路中电气接触不良或各电气元件接线头松脱,引线断线,造成电路中断,发电机励磁绕组无励磁电流。
(2)常见部位。接线端子、插接件、熔断器及AVR输出端均为易发生接触不良或断线的部位。
(3)排查方法。用万用表欧姆挡逐段测量励磁回路通断,查找断线或接触不良处。
4. 旋转整流器直流侧的电路中断
(1)故障机理。由于旋转整流器直流侧的电路中断,因此,交流励磁机经旋转整流器整流后,给励磁绕组提供的励磁电流不能送入励磁绕组,造成交流同步发电机不能发电。
(2)常见原因。旋转整流器二极管损坏、整流桥连接线松脱或励磁绕组引线断裂。
(3)排查方法。拆检旋转整流器,检查二极管正反向特性及连接线状态。
5. 交流励磁机故障无输出电压
(1)故障机理。交流励磁机故障发不出电压,使交流同步发电机的励磁绕组无励磁电流。
(2)常见原因。交流励磁机励磁绕组断线、旋转整流器损坏或励磁机定子绕组故障。
(3)排查方法。检查交流励磁机励磁绕组通断与绝缘状态,测量励磁机输出端电压。
6. 发电机励磁绕组断线或接地
(1)故障机理。发电机励磁绕组断线或接地,造成发电机无励磁电流或励磁电流极小。
(2)排查方法。用万用表查找断线处,用500V兆欧表检查绕组对地绝缘,找出接地点。
(3)处理措施。断线处应重新焊接并绝缘处理,接地处应修复绝缘或更换绕组。
7. 炭刷接触不良或炭刷磨损严重
(1)接触不良处理。对于炭刷接触不良故障,应对炭刷和整流环之间的接触情况进行适当的调整,使两者之间完全可靠地接触。
(2)磨损严重处理。对于炭刷严重磨损故障,只有重换新的同规格的配件。
(3)日常维护。应定期检查炭刷长度、弹簧压力及整流环表面状态,保持接触良好。
8. 电路中有断线之处
(1)故障机理。电路中有断线之处,导致励磁电流无法正常流通。
(2)排查方法。应仔细地查找断线点,对于脱焊的焊点,应重新加焊料将其施焊牢固。
(3)检查范围。包括励磁回路、AVR控制回路及旋转整流器连接线路。
三、处理方法
1. 发电机铁芯剩磁消失的充磁处理
(1)自励式发电机充磁。发电机铁芯剩磁消失时,应进行充磁处理。其充磁方法为:对于自励式发电机,通常用外加蓄电池或干电池,利用其正负极线往励磁绕组的引出端短时间接通通电即可,但一定要认清直流电源与励磁绕组的极性,即将直流电源的正极接励磁绕组的正极,直流电源的负极接励磁绕组的负极。
(2)控制面板充磁电路。如果柴油发电机组控制面板上备有充磁电路时,应将钮子开关扳向“充磁”位置,即可向交流励磁机充磁。
(3)三次谐波励磁发电机充磁。对于三次谐波励磁的发电机,当空载起励电压建立不起来时,也可用直流电源进行充磁。
(4)充磁注意事项。充磁时间不宜过长,一般数秒即可;充磁时应确认极性正确,避免反向充磁导致剩磁进一步减弱。
2. 励磁回路接线错误的纠正
(1)查找错误接线。励磁回路接线错误,查找后予以纠正。
(2)核对极性。应核对接线图与实物标记,确认励磁绕组正负极与AVR输出极性一致。
(3)重新接线。纠正后应重新紧固接线端子,并进行绝缘检查,确认无短路或接地。
3. 励磁回路断线与接触不良的处理
(1)查找断线处。用万用表欧姆挡查找励磁回路断线处,并予以接通。
(2)处理接触不良。接触不良的故障处,用细砂布打磨表面氧化层,松脱的接线螺栓、螺母应将其紧固。
(3)更换损坏元件。对于熔断器熔断、插接件损坏等情况,应更换同规格新件。
4. 励磁绕组接地与断线的修复
(1)绝缘检查。励磁绕组的接地与断线故障,可用500V兆欧表(摇表)检查绕组的对地绝缘,找出接地点。
(2)断线查找。用万用表找出断线处,并予以修复。
(3)修复要求。修复后应重新进行绝缘测试与通断测试,确认绝缘电阻符合要求、回路导通良好。
5. 旋转整流器与交流励磁机的检修
(1)旋转整流器检查。拆检旋转整流器,检查二极管正反向特性,损坏的二极管应更换。
(2)连接线检查。检查整流桥连接线与励磁绕组引线,松脱处应重新紧固,断裂处应重新焊接。
(3)交流励磁机检查。检查交流励磁机励磁绕组通断与绝缘状态,测量励磁机输出端电压,确认励磁机工作正常。
6. 炭刷与整流环的维护
(1)接触调整。对炭刷和整流环之间的接触情况进行适当的调整,使两者之间完全可靠地接触。
(2)更换炭刷。对于炭刷严重磨损故障,只有重换新的同规格的配件。
(3)整流环清洁。定期清洁整流环表面,去除氧化层与碳粉,保持接触电阻稳定。
总结
柴油发电机电压低报警故障的典型表现为发电机转速达到额定转速、励磁回路开关闭合、调压电位器调至最大时,发电机无输出电压或输出电压很低。其故障原因可归纳为铁芯剩磁消失或太弱、励磁回路接线错误、励磁回路电路不通、旋转整流器直流侧电路中断、交流励磁机故障、励磁绕组断线或接地、炭刷接触不良或磨损严重及电路断线八类。处理方法上,剩磁消失应进行充磁处理,注意直流电源与励磁绕组的极性对应;接线错误应查找后纠正;断线与接触不良应用万用表查找并修复;绕组接地与断线应用兆欧表检查绝缘并修复;旋转整流器与交流励磁机应拆检并更换损坏元件;炭刷应调整接触或更换新件。通过系统排查与规范处理,方能恢复发电机励磁系统的正常工作,消除电压低报警故障。
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