一、結構和原理 

    1、結構 

    同步發(fā)電機主要由定子、轉子和其他部件組成。定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、機座；轉子部分包括轉子鐵芯、勵磁繞組和滑環(huán)（隱極式轉子還有套箍、心環(huán)，凸極式轉子有磁極、磁軛、轉子支架）；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)電機是根據電磁感應原理工作的，它通過(guò)轉子磁場(chǎng)和定子繞組的相對運動(dòng)，將機械能轉變?yōu)殡娔?。當轉子在外力帶動(dòng)下，轉子磁場(chǎng)和定子導體作相對運動(dòng)，即導體切割磁力線(xiàn)，因此在導體中產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，其方向可根據右手定則判定。由于轉子磁極的位置使導體以垂直方向切割磁力線(xiàn)，所以此時(shí)定子繞組中的感應電動(dòng)勢額定。當磁極轉過(guò)90度后。磁極成水平位置，導體不切割磁力線(xiàn)，其感應電動(dòng)勢為零。轉子再轉90度，定時(shí)定子繞組又以垂直方向切割磁力線(xiàn)，使感應電動(dòng)勢達到額定值，但方向與前相反。當轉子再轉90度，感應電動(dòng)勢又變?yōu)榱?。這樣轉子轉動(dòng)一周，定子繞組的感應電動(dòng)勢也發(fā)生正、負變化。如果轉子連續勻速旋轉，在定子繞組中就感應出一個(gè)周期性不斷變化的交變電動(dòng)勢。 

二、故障診斷與排除方法 

    1、發(fā)電機過(guò)熱 

   （1）發(fā)電機沒(méi)有按規定的技術(shù)條件運行，如定子電壓過(guò)高，鐵損增大；負荷電流過(guò)大，定子繞組銅損增大；頻率過(guò)低，使冷卻風(fēng)扇轉速變慢，影響發(fā)電機散熱；功率因數太低，使轉子勵磁電流增大，造成轉子發(fā)熱。應檢查監視儀表的指示是否正常。如不正常，要進(jìn)行必要的調節和處理，使發(fā)電機按照規定的技術(shù)條件運行。
 
   （2）發(fā)電機的三相負荷電流不平衡，過(guò)載的一相繞組會(huì )過(guò)熱；若三相電流之差超過(guò)額定電流的10%，即屬于嚴重蛄相電流不平衡，三相電流不平衡會(huì )產(chǎn)生負序磁場(chǎng)，從而增加損耗，引起磁極繞組及套箍等部件發(fā)熱。應調整三相負荷，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。應清除風(fēng)道積塵、油垢、使風(fēng)道暢通無(wú)阻。
 
   （4）進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)高或進(jìn)水溫度過(guò)高，冷卻器有堵塞現象。應降低進(jìn)風(fēng)或進(jìn)水溫度清除冷卻器內的堵塞物。在故障未排除前，應限制發(fā)電機負荷，以降低發(fā)電機溫度。
 
   （5）軸承加潤滑脂過(guò)多或過(guò)少，應按規定加潤滑脂，通常為軸承室的1/2—1/3（轉速低的取上限，轉速高的取下限），并以不超過(guò)軸承室的70%為宜。
 
   （6）軸承磨損。若磨損不嚴重，使軸承局部過(guò)熱；若磨損嚴重，有可能使定子和轉子摩擦，造成定子和轉子避部過(guò)熱。應檢查軸承有無(wú)噪音，若發(fā)現定子和轉子摩擦，應立即停機進(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，嚴重時(shí)會(huì )使定子繞組損壞。應立即停機進(jìn)行檢修。
 
   （8）定子繞組的并聯(lián)導線(xiàn)斷裂，使其他導線(xiàn)的電流增大而發(fā)熱。應立即停機進(jìn)行檢修。 

    2、發(fā)電機中性線(xiàn)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、磁勢不等而出現的很低電壓，若電壓在一至數伏，不會(huì )有危險，不必處理。
 
   （2）發(fā)電機繞組有短路或對地絕緣不良，導致電設備及發(fā)電機性能變壞，容易發(fā)熱，應及時(shí)檢修，以免事故擴大。
 
   （3）空載時(shí)中性線(xiàn)對地無(wú)電壓，而有負荷時(shí)出現電壓，是由于三相不平衡引起的，應調整三相負荷使其基本平衡。
 
    3、發(fā)電機電流過(guò)大

   （1）負荷過(guò)大，應減輕負荷。
 
   （2）輸電線(xiàn)路發(fā)生相間短路或接地故障，應對線(xiàn)路進(jìn)行檢修，故障排除后即可恢復正常。

    4、發(fā)電機端電壓過(guò)高
 
   （1）與電網(wǎng)并列的發(fā)電機電網(wǎng)電壓過(guò)高，應降低并列的發(fā)電機的電壓。
 
   （2）勵磁裝置的故障引起過(guò)勵磁，應及時(shí)檢修勵磁裝置。 

    5、功率不足 

    由于勵磁裝置電壓源復勵補償不足，不能提供電樞反應所需的勵磁電流，使發(fā)電機端電壓低于電網(wǎng)電壓，送不出額定無(wú)功功率，應采取下列措施：
 
   （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(cháng)期停用或經(jīng)較長(cháng)時(shí)間檢修的發(fā)電機、投入運行前應測量絕緣電阻，不合格者不準投入運行。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，造成繞組絕緣擊穿或機械損傷。應按規定的絕緣等級選擇絕緣材料，嵌裝繞組及浸漆干燥等要嚴格按工藝要求進(jìn)行。
 
   （3）繞組過(guò)熱。絕緣過(guò)熱后會(huì )使絕緣性能降低，有時(shí)在高溫下會(huì )很快造成絕緣擊穿。應加強日常的巡視檢查，防止發(fā)電機各部分發(fā)生過(guò)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)電機的檢修及預防性試驗，若發(fā)現絕緣不合格，應及時(shí)更換有缺陷的繞組絕緣或更換繞組，以延長(cháng)發(fā)電機的使用壽命。
 
   （5）發(fā)電機內部進(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；綁緊轉子的綁扎線(xiàn)、緊固端部零件，以不致發(fā)生由于離心力作用而松脫。
 
   （6）過(guò)大電壓擊穿：1）線(xiàn)路遭受雷擊，而防雷保護不完善。應完善防雷保護設施。2）誤操作，如在空載時(shí)，將發(fā)電機電壓升得過(guò)高。應嚴格按操作規程對發(fā)電機進(jìn)行升壓，防止誤操作。3）發(fā)電機內部過(guò)電壓，包括操作過(guò)電壓、弧光接地過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓等，應加強繞組絕緣預防性試驗，及時(shí)發(fā)現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，鐵芯沒(méi)有緊固好。如果是整個(gè)鐵芯松馳，對于小型發(fā)電機，可用兩塊小于定子繞組端部?jì)葟降蔫F板，穿上雙頭螺栓，收緊鐵芯。待恢復原形后，再將鐵芯原來(lái)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，當發(fā)電機運轉時(shí)鐵芯產(chǎn)生振動(dòng)而損壞絕緣；鐵芯片個(gè)別地方絕緣受損傷或鐵芯局部過(guò)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(shí)受機械損傷。應用細銼刀除去毛刺，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，應刮除或鑿除金屬熔接焊點(diǎn)，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(dòng)時(shí)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。當停機后勵磁繞組沒(méi)有電流時(shí)磁場(chǎng)就消失，應備有蓄電池，在發(fā)電前先進(jìn)行充磁。
 
   （2）發(fā)電機的磁極失去磁性，應在繞組中通入比額定電流大的直流電流（時(shí)間很短）進(jìn)行充磁，即能恢復足夠的剩磁。
 
    10、自動(dòng)勵磁裝置的勵磁電抗器溫度過(guò)高
 
   （1）電抗器線(xiàn)圈局部短路，應檢修電抗器。
 
   （2）電抗器磁路的氣隙過(guò)大，應調整磁路氣隙。
 
    11、發(fā)電機起動(dòng)后，電壓升不起來(lái)
 
   （1）勵磁回路斷線(xiàn)，使電壓升不起來(lái)。應檢查勵磁回路有無(wú)斷線(xiàn)，接觸是否良好。
 
   （2）剩磁消失，如果勵磁機電壓表無(wú)批示說(shuō)明剩磁消失，應對勵磁機充磁。
 
   （3）勵磁機的磁場(chǎng)線(xiàn)圈極性接反，應將它的正、負連接線(xiàn)對換。
 
   （4）在發(fā)電機檢修中做某些試驗時(shí)誤把磁場(chǎng)線(xiàn)圈通以反向直流電，導致剩磁消失或反向，應重新進(jìn)行充磁。
 
    12、發(fā)電機振動(dòng)
 
   （1）轉子不圓或平衡未調整好，應嚴格制造和安裝質(zhì)量或重新調整轉子的平衡。
 
   （2）轉軸彎曲，可采用研磨法、加熱法及錘擊法等校正轉軸。
 
   （3）聯(lián)軸節連接不正，應重新高速聯(lián)軸節配合螺栓的夾緊力，必要時(shí)聯(lián)軸節端面需重新加工。 

   （4）結構部件共振，可通過(guò)改變結構部件的支持方法來(lái)改變它固有的頻率。
 
   （5）勵磁繞組層間短路，應檢修勵磁繞組，并進(jìn)行絕緣處理。
 
   （6）供油量或油壓不足，應加大噴嘴直徑升高油壓；加大供油口減小間隙。
 
   （7）供油量過(guò)大或油壓過(guò)高，就減小噴嘴直徑，降低油壓，提高面積壓力，增大間隙。
 
   （8）定子鐵芯裝配松動(dòng)，應重新裝壓鐵芯。
 
   （9）軸承密封過(guò)緊，使轉軸局部過(guò)熱、彎曲。應檢查和調整軸承密封，使其與軸有適當配合間隙。
 
   （10）發(fā)電機通風(fēng)系統不對稱(chēng)，應注意定子鐵芯兩端擋風(fēng)板及轉子支架擋風(fēng)板結構布置和尺寸的選擇，使風(fēng)路系統對稱(chēng)，增強蓋板、擋風(fēng)板的剛度并緊固牢靠。

    13、發(fā)電機的振蕩失步 

    正常情況下，發(fā)電機發(fā)出的功率是和負荷功率相平衡的。當系統發(fā)生短路故障或發(fā)電機大幅度甩負荷時(shí)，發(fā)電機的功率就與用戶(hù)的負荷不相平衡。要想調整負荷使其平衡，由于轉子慣性和調速器延時(shí)需要一個(gè)過(guò)程，在此期間，發(fā)電機的穩定運行將被破壞，使發(fā)電機產(chǎn)生振蕩。如果故事嚴重，甚至會(huì )使發(fā)電機與系統失去同步。發(fā)電機振蕩失步時(shí)，值班人員應通過(guò)增加勵磁電流來(lái)創(chuàng )造恢復同步的條件；也可適當調整該機的負荷，以幫助恢復同步。 

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