斯坦福无刷发电机励磁介绍.ppt

无刷同步发电机 无刷交流发电机实际上是两台发电机构成的 一台作为励磁机 一台才是主发电机 主发电机的励磁绕组在转子 电枢绕组在定子 将发出的电输出 励磁机的电枢绕组在转子 励磁绕组在定子 同步发电机的基本结构 主机定子 励磁机定子 转子 无刷交流发电机的工作原理 对励磁机在定子上的励磁绕组提供励磁 其转子电枢绕组将发出交流电 经过整流后在转子向主发电机在转子的励磁绕组供电 从而使主发电机在定子的电枢绕组感应出所需的交流电来 这就是一般交流发电机的 无刷 工作原理 康明斯 斯坦福凸极同步发电机 STAMFORD发电机 型号 陆用船用 机座号 铁芯长度 极数 轴承数 控制系统MX341 MX321SX440 SX421 I 产品型号识别 STAMFORD发电机 型号 轴的中心高 厘米 M 船用I 陆用l 控制系统3 PMG AVR4 自励 AVR5 自励 铁芯长度 Type 极数 轴承数 产品型号的识别 STAMFORD发电机 产品型号识别发电机为UCM274G13UC为发电机型号 M为船用 27是轴的中心高度 4指4极机 G指铁芯长度 1指轴承数为1个 3指带永磁机 AVR STAMFORD发电机 一 斯坦福发电机的结构 1 主定子 一 斯坦福发电机的结构 2 转子 单轴承主转子总成 双轴承主转子总成 一 斯坦福发电机的结构 3 永磁发电机定子和永磁体转子 一 斯坦福发电机的结构 STFAVR 3 附件 电压调整器 ROTATINGRECTIFIERASSEMBLY Fieldleadconnections F1 Positivelead F2 Negativelead 二 斯坦福发电机的励磁方式 调压性能规范要求 二 斯坦福发电机的励磁方式 自励系统 SHUNT 励磁电源系取自发电机自身或发电机所在的电力系统 目前小功率机组大多数都是此方式 沒有持续能力 他励系统 AREP 采用独立的电压监测回路辅助线圈供应自动稳压器电源 永久磁发电机系统 PMG 励磁系统的发电机比自励系统多一个发电机 它将自动稳压器的工作电源从主定子上分离出来 由永磁发电机独立供给电源 因此自动稳压器将不受负载的干扰 二 斯坦福发电机的励磁方式 励磁机转子 电枢 励磁机磁场 定子 主机定子 主机磁场 转子 机械旋转动力输入 旋转二极管 A V R 输出 检测 电力 电力输出 1 自励 系列4 参考值设定 自励AVR控制的发电机 自励AVR控制的发电机 主机定子通过AS440 或SX421 AVR为励磁机磁场提供励磁源 AVR是调节励磁机磁场励磁电流的控制装置 AVR根据来自主机定子绕组的电压感应信号作出反馈 通过控制低功率的励磁机磁场调节励磁机电枢的整流输出功率 从而达到控制主机磁场电流的要求 AS440AVR通过感应两相平均电压 确保较高的电压调整率 除此之外 它还监测发动机的转速 如低于预选转速 HZ 设定 则相应降低输出电压 以防止发动机低速时的国力 缓减加载时的冲击 以减轻发动机的负担 SX421除了AS440的特点外 还具有三相均方根感应的特点 在与外部断路器 装在开关板上 一起使用时 它还提供过电压保护 二 斯坦福发电机的励磁方式 励磁机转子 电枢 励磁机磁场 定子 主机定子 主机磁场 转子 机械旋转动力输入 旋转二极管 输出 检测 电力输出 参考值设定 A V R 永磁机磁场 转子 永磁机定子 2 永磁机励磁 系列3 永磁发电机 PMG 励磁发电机 永磁发电机 PMG 励磁发电机通过MX341 或321 AVR为励磁机提供励磁源 AVR是调节励磁机励磁电流的控制装置 如果是MX321AVR 则通过一个隔离变压器向来自主机定子绕组的电压感应信号作出反馈 通过控制低功率的励磁机磁场 调节励磁机电枢的整流输出功率 从而达到控制主机磁场电流的要求 PMG系统提供一个与定子负载无关的恒定的励磁电源 提供较高的电动机启动承受能力 并不受非线性负载 例如可控硅直流电动机 产生的主机定子输出电压的波形畸变的干扰 MX341AVR通过检测二相平均电压来确保较高电压的调整率 另外它还检测发动机转速 如低于预选的转速设定 则相应降低输出电压 以防止发动机低速时的过励 缓减加载时的冲击 以减轻发动机的负担 它还提供延时的过励保护 在励磁机磁场电压过高的情况下对发电机灭磁 稳态电压调整率 1 三 斯坦福发电机的励磁控制系统 1 自励AVR控制系统 稳态电压调整调整率 5 2 变压器励磁控制系统 三 斯坦福发电机的励磁控制系统 3 辅助绕组励磁的AVR控制系统 稳态电压调整率 1 三 斯坦福发电机的励磁控制系统 A V R X F1 XX F2 从主定子来的交流电源和传感信号 2相或3相感应 6 7 8 PMG提供电源给AVR 安装时 P2 P3 P4 AVR输出直流电给励磁定子 三 斯坦福发电机的励磁控制系统 4 永磁机励磁的AVR控制系统 ACGeneratorDiagram RotatingPermanentMagnet ACGeneratorDiagram Flux ACGeneratorDiagram P M G Stator ACGeneratorDiagram 170 200voltsa c outputtoA V R P2 P3 P4 ACGeneratorDiagram x xx D C OutputtoExciterStator ACGeneratorDiagram A C OutputfromExciterRotor ACGeneratorDiagram A C rectifiedtoD C inrotatingrectifier ACGeneratorDiagram D C intoMainRotor ACGeneratorDiagram FluxintoMainStator A C Outputs ACGeneratorDiagram SensingSupplyvolts ACGeneratorDiagram X XX 8 7 永磁机励磁无刷发电机工作原理 发电机工作时 永磁机定子输出P2 P3 P4 电压值约为130 150VAC之间 此电压值输入到稳压板 AVR 的P2 P3 P4端子 经AVR内部的二极管予以整流后 输出 空载时约8 9VDC 到电球的励磁机定子线圈 励磁机转子线圈感应出交流电 经安装在励磁机转子线圈上的6个二极管整流出直流 此直流电流到主转子线圈 主转子线圈在旋转状态下产生一个磁场 主定子线圈感应出交流电 如400VAC输出 当负载在瞬间增加或减小时 发电机的输出电压u v w会在瞬间相应降低或提高 P6 P7 P8为400VAC输出的一半 抽头电压 P6 P7 P8反馈到AVR板 若负载增加 则P6 P7 P8在负载增加的瞬间会降低 AVR板会自动提高的 输出值 使u v w提高到400VAC 斯坦福发电机AVR的选用 四 自动调压装置AVR 自动电压调节器 AVR 型号341P NE000 23412 1P MX321 MX321 K1 K2 为磁场开关 不使用时须短路跨接 P2 P3 为磁场电源输入端子 取于发电机出线380V中任意一相和中线的220V3 2 为检测电源输入端子 可以和P2P3相连1 2 为外接VR机外调节电位器 不使用时须短路跨接 X XX X磁场 端 XX磁场 端 S1 S2 DROOPCT电流互感器输入端 A1 A2 VAR PF控制输入 V TRIM A B C 90KW以下A C跨接 90KW 550KWB C跨接 550KW以上A B跨接 MX321 MX321 通过检测发电机主绕组的电压 以控制提供给励磁机定子以及主转子的电流 来维持发电机输出电压介于指定的范围内 并补偿负载 转速 温度及发电机的功率因数 而三相的RMS检测可提供更准确的电压调节 设有可调节的缓慢起动电路可控制发电机输出电压的平滑建立 频率测量电路持续监控着发电机的转速 并根据低于预设拐点值的转速 成比例的降低发电机输出电压 提供励磁系统过低转速保护 MX321调节表 MX321 稳定度调节跳线 低频保护 UFRO 的调节 电压 VOLTS 调节 稳定度 STABILITY 调节 压降 DROOP 调节 电压修正 TRIM 调节 过励磁 EXCTRIP 调节 电压 频率 DIP 比例调节 均方根值调节 RMS 恢复延时 过电压跳脱 电流上限调节 频率选择 MX321调节 电压 VOLTS 调节发电机的输出电压值出厂默认230VAC 不过谨慎的使用AVR上的VOLTS控制钮也可以做调节 或者也可以使用外接电位器调节 若不使用外接电位器 则需将AVR上的端子1 2做短路连接 不可将电压增加到大于发电机额定电压以上 不要让外接电位器的端子接触到大地 因为这些端子的电压可能高于大地 MX321调节 MX321调整 电压 VOLTS 调节需更换AVR的情形或需重新设定VOLTS钮 请按照下列步骤进行 1 在发动机启动前 将VOLTS以逆时钟方向调节到底 2 如连接外接电位器 则将其调节到中间位 3 将STABILITY钮调节到中间位 4 将适当的电压计 0 300VAC 跨接到发电机的火线跟中性线 5 起动发电机 使其在无载的情况下以正常的频率50 53Hz或60 63Hz运转 6 此时若红色的LED灯发亮 则参考 UFRO 调节 7 谨慎的以顺时针调节VOLTS钮至达到额定电压 8 若调节至额定电压时发现不稳定的情况 则参考 稳定度调节 来调节稳定度 必要时重新调节电压 9 电压调节完成 MX321调节 MX321调整 稳定度 STABILITY 调节AVR本身含有一个稳定线路或阻尼线路可以为发电机提供良好的稳定状态以及瞬时特性 用跨接片连结来优化稳定线路对不同大小发电机 MX321调整 稳定度 STABILITY 调节正确的稳定度调节可以通过发电机在无载运转的情况下 将STABILTY钮以逆时钟方向缓慢调节至电压不稳定时 再顺时钟调节一些的位置 约1 5圈 最佳位置或是最边界的位置就是从这一点往顺时钟调节一些的位置 即发电机电压稳定但很靠近不稳定的区域 MX321调整 低频保护 UFRO 的调节 正常情况下不建议调节 AVR包含了过低转速保护线路来确保电压 频率特性 当发电机的转速低于预设的临界值 折点 时 红色LED灯会亮起来以表示UFRO线路开始运作 UFRO调节是一个出厂默认的功能 如图所示 以跨接线连结来选择50Hz或60Hz 是4板或是6极即可完成设定 在最佳的设定下 LED会在频率低于正常值下即发亮 如 在50Hz系统 低于47Hz即发亮 或60Hz系统 低于57Hz即发亮 1 2 6P60HZ1 3 4P60HZ2 3 4P50HZ不接 6P50HZ MX321调节 MX321调节 电压受转速影响小 MX321调节 MX321调节 红灯亮 MX321调节 MX321调整 压降 DROOP 调节欲并联使用发电机时 必须装置可提供AVR功因相关信号之压降积分C T 而此C T 是连接到AVR上的S1与S2 参考发电机电路 此压降 DROOP 调节通常是预设在满载且无功因 PowerFactor 的情况下 可提供5 的压降 顺时针调节可以增加C T 信号输入AVR的大小 而增加延迟功率因数的压降 以逆时针将此控制钮转到底时 便不会有压降 实现并联运行的无功分配 MX321调整 电压修正 TRIM 调节提供一组模拟的输入端 Al A2 给Newage功因控制器或相关的设备做连结 其最大可承受DC电压为 5Volts 于此输入端进入的DC会加到AVR感测电路中 A1会连接到AVR0Volt端 而在A2连接正电压会增加励磁 反之在A2连接负电压会减少励磁 TRIM控制钮可以让使用者自行调节输入端的敏感度 而当TRIM钮以逆时针转到底时 这些外加的信号将不会带来任何影响 而若顺时针转到底 外加信号则会带来最大的影响 MX321调整 过励磁 EXCTRIP 调节此调节功能为内建默认值且不能被更动 当过励磁状况发生时 红色LED会发亮 即警告过低转速与过高压的同一个LED 此时发电机必须停机才能使 过励磁跳脱 状态恢复为正常 MX321调整 电压 频率 DIP 比例调节DIP调节钮可部分控制发电机在实际负载时的电压下降深度 这项功能大多用在 当以涡轮增压发动机驱动的发电机使用在一定范围内的负载 且速度低于UFRO折点时才运作 相当于调整下降斜率 MX321调整 电压 频率 DIP 比例调节DIP调节钮以逆时针转到底时 发电机的电压会依照正常的电压 频率斜度下滑至转速低于常态 而将其顺时针转到底则会增加电压 频率的斜率 提供更大的电压下降以助于发动机恢复转速 DIP调节钮可以依据不同的引擎设定在不同的位置 MX321调整 均方根值调节 RMS 当发电机在较低功因负载加载后使发电机输出波形改变 进而至使AVR之测量取样会产生误差 调节RMS旋钮可降低此因波形改变而造成的电压变动 提高电压调节率 MX321调节 DWELL这项功能最常用在当发电机与涡轮发动机一同驱动一定范围内的负载时 此特性主要是在速度恢复与电压恢复之间提供一段延时 可以使较大的DIP运作在稳定的状态 将DWELL顺时针转到底则可以增加在速度恢复与电压恢复之间的延长时间 MX321调节 MX321调整 电流上限调节 ILIMIT 这项功能最常用来限制短路电流或提供马达启动的电流限制 要使用这个功能 提供修正比例的电流限制CT必须连接在AVR的SIS2端子上 而AVR具有预设过电流10秒钟的限制 MX321调整 过电压调节 OVERV 此项修正是出厂内建默认值且不得私自更改 当过电压状况发生时 红色LED会发亮指示 此时发电机须停机并重设过电压跳脱设定 MX321调整 斜坡 RAMP 当发电机达到一定的速度时 会由此AVR中的缓慢起动与电压上升斜坡电路来控制电压建立的速率 通常在默认值会设定电压上升斜坡的时间在3秒左右 如有需要 也可以调节其至规格限定的上限 AVR输出直流励磁 AVR输出直流励磁 AVR输出直流励磁 五 交流发电机的保养 交流发电机不需进行定期保养 但内外部应定期清洁 并建议作定期检查 定期清洁 交流发电机的定期清洁 清洁的频率则要视机器所在的环境而定 清洁可按下列步骤进行 将所有电源断开 把外表的尘 油污 油积 水及任何液体擦干 通风网也要清洁干净 因为这些东西进入线圈 会使线圈过热或破坏绝缘 尘和污物最好用吸尘器吸掉 不要用吹气或高压喷水来清洁 五 交流发电机的保养 绝缘测试 1 测定子时 断开所有控制线路及AVR 用一个500V的摇表或相似的其它仪器测量线圈与大地的电阻 方法 拆开在中点和地之间的导线 测量终端至地的阻抗 机器到地的绝缘阻抗应超过5M 如小于IM 就应该对线圈进行烘干 2 测转子时一定要拆开与二极管的连线线圈烘干 1 用干燥热气烘干 可用热吹风枪把热气吹向电球线圈 也可用相似的其他方法 把干燥热气吹向电球线圈 或用卤素灯管烘干 2 用一个三相调压器 将三相调压器与发电机定子线圈相连 将电压调至24V 烘干2 3小时 按上述测试方法测量绝缘阻抗 注 经烘于后绝缘阻抗应大于5M 若低于5M 应重新烘于 若烘干后低于1M 说明绝缘已损坏 需要修理后才能使用 六 交流发电机的故障检修 六 交流发电机的故障检修 六 交流发电机的故障检修 六 交流发电机的故障检修 六 交流发电机的故障检修 1 永磁机定子及转子检查 永磁机定子线圈的三个抽头可采用欧姆档检测 阻值在4 6欧姆之间 而且抽头应与地绝缘 定子线圈损坏一般采用重绕线圈的方式予以检修 也可予以全部换新 永磁机转子在电球轴承 轴承座磨损严重时 会出现永磁机转子轴脱落的现象 此时必须将电球的轴承 轴承座予以换新 轴承座也可进行镶套检修 并更换新的永磁机转子 六 交流发电机的故障检修 2 励磁机定子及转子检查 励磁机定子线圈可采用欧姆档检测 阻值一般在12 30欧姆之间 而且线圈必须与地绝缘 励磁机转子上安装有6枚二极管 可采用万用表对二极管进行检测 二极管击穿后 发电机输出电压不正常 注意这6枚二极管有正负之分 不能装错 六 交流发电机的故障检修 3 主定子和主转子检查 主转子线圈在匝间绝缘不良或负载过高时会引起匝间短路现象 此时绝缘漆有局部剥落或烧黑的现象 此主转子线圈子必须予以报废或重绕 这种情况下运行 会出现低负载时电压稳定 大负载时电球无电压输出 主定子线圈的电阻值在0 2 0 5欧姆之间 主转子线圈的电阻值在1 0 2 0欧姆之间 主定子的硅钢若发生击穿或烧熔的现象 建议对该电球予以报废 六 交流发电机的故障检修 斯坦福等PMG永磁式 无刷式发电机不发电 检查AVR及控制器保险丝是否烧断测量F F 电线是否断路发动发动机 测量PMG发电机两电线是否发电 调整AVR上的电压拆下AVR上的F F 电线 用12DC电瓶给磁场供电 转子二极管坏 六 交流发电机的故障检修 故障处理发电机在带载运转时电压下降发电机空载运转时电压不稳定发动机在带载运时频率下降 发电机在带载运转时电压下降 调整AVR的STAB 稳定控制旋钮 AVR故障励磁机的二极管故障发电机超负荷运转 六 交流发电机的故障检修 发电机空载运转时电压不稳定 调整AVR的STAB 稳定控制旋钮 AVR故障柴油机转速不稳 发动机在带载运转时频率下降 柴油油管是否堵塞 柴油或空气滤清器堵塞 调速器需调整或其故障发动机超负荷运转发动机动力不足 六 交流发电机的故障检修 电压不稳定 调整AVR的STAB旋钮更换AVR励磁机故障柴油机转速不稳 谢谢大家