一般情況下，相復勵和三次諧波發(fā)電機的常見故障多發(fā)生在勵磁調(diào)壓裝置和各電氣連接部位，尤其是電刷裝置和換向器等活動接觸處。康明斯公司在本文中列舉了相復勵和三次諧波發(fā)電機常見故障、故障原因及其處理方法，使用維護人員應根據(jù)具體情況，靈活處理。
一、工作原理
1、相復勵勵磁原理
由線形電抗器DK把電樞繞組抽頭電壓移相約90°、和電流互感器LH提供的電壓幾何疊加，經(jīng)過橋式整流器ZL整流，供給發(fā)電機勵磁繞組。負載時由電流互感器LH供給所需的復勵電流，進行電流補償，由線形電抗器DK移相進行相位補償。
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圖1 相復勵發(fā)電機零部件分解圖 |
2、三次諧波原理
對一般發(fā)電機來源，我們需要的是工頻正弦波，稱為基波，比基波高的正弦波都稱為諧波、其中三次諧波的含量最大，在諧波發(fā)電機定子槽中，安放有主繞組和諧波勵磁繞組（s1、s2），而這個繞組之間沒有電的聯(lián)系。諧波繞組將繞組中150HZ諧波感應出來，經(jīng)過ZL橋式整流器整流，送到主發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組LE中進行勵磁。
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圖2 三次諧波發(fā)電機原理圖 |
二、常見故障及排除
1、N線電流異常的理論
中心線電流異常原因大致可分為兩類
（1）三相基波電流不平衡導致中性線基波電流過大；
（2）零序諧波電流在中性線疊加導致電流過大。
非線性設備中產(chǎn)生的電流可以采用傅里葉級數(shù)分解來描述各次諧波，其中單相整流回路產(chǎn)生的電流經(jīng)過分解展開后主要諧波滿足3N次特性，即以3、9、15次等符合3N次特性的諧波為主，其中3次諧波含量較高。
三次諧波電流主要由單相非線性負載產(chǎn)生，由于3次諧波屬于零序諧波，在三相電網(wǎng)中，各相的相位差為120°，這正好是3次諧波電流的周期，每相負載內(nèi)的3次諧波電流在中性線匯集時，其中瞬時值是直接同相相加，如圖1所示，所以中性線上的3次諧波電流大于相線上的3次諧波電流，有時候中性線電流還要大于基波電流，甚至于接近相電流的2倍。
目前諧波治理主要分無源和有源兩種形式，由于此次治理目標為中性線3次諧波。
（1）傳統(tǒng)的無源濾波技術(shù)針對三次諧波過濾難度較大，成本高，效果難以保證；
（2）無源濾波支路沒有可靠的限幅保護，容易出現(xiàn)過載損壞補償支路的現(xiàn)象；
（3）無源濾波支路投入會受到功率因數(shù)的影響，所以成本會高；
（4）存在諧振放大諧波的隱患；
（5）諧波補償次數(shù)較單一等上述缺陷導致無源濾波技術(shù)適用性降低，越來越不被大量采用。
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圖3 發(fā)電機三次諧波在中性線上的疊加 |
2、其他常見故障及其處理方法
表1 相復勵和三次諧波發(fā)電機常見故障及其處理方法
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故障現(xiàn)象
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故障原因
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處理方法
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1.不能發(fā)電
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①無剩磁
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相復勵發(fā)電機用12V或者24V直流電充
電；諧波發(fā)電機用6V直流電充電 |
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②剩磁方向與整流器輸出電流產(chǎn)生磁場的方向相反
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往往在重接后因錯接形成。將L1、L2兩接頭對換，或重新充磁
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③電樞繞組抽頭、電抗器、橋式整流器或
勵磁繞組有斷路或松脫現(xiàn)象 |
接通、焊好或擰緊
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④接線錯誤
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按機組電氣原理線路圖檢查糾正
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⑤勵磁繞組接錯，造成磁極極性不對
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往往在勵磁繞組換線重接后因錯接形成。
檢查、糾正 |
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⑥電樞繞組或勵磁繞組有嚴重短路
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電樞繞組短路會引起嚴重發(fā)熱以致燒壞線
圈。勵磁繞組嚴重短路可由其直流電阻值測定 |
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⑦電刷在刷架框內(nèi)卡住
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檢查刷架框，是否生銹?？捎?0號砂紙擦
凈框架內(nèi)部，嚴重銹蝕者應換新。檢查電刷和刷架框的配合 |
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⑧電刷和集電環(huán)接觸不良
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用酒精洗凈集電環(huán)表面。磨電刷表面使與集電環(huán)表面的弧度吻合，檢查電刷壓力
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⑨整定電阻阻值太小
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檢查整定電阻的接法。將變阻器放到最大阻值位置
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⑩硅整流元件短路，正反向均導通
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用萬用表檢查正反向電阻，替換損壞的元件
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①相復勵電機電抗器無氣隙，或氣隙太小
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無氣隙或氣隙小時電抗器抗值太大不能建
壓，用絕緣墊片墊充調(diào)整氣隙 |
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②轉(zhuǎn)速太低
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調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至額定值附近
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2.電壓不足
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①整流橋中有一個整流元件短路或斷路
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此時空載電壓約下降10%用萬用表檢查，
替換損壞的元件 |
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②勵磁繞組部分短路
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如果某一極的勵磁繞組部分短路。除電壓下降外還會引起振動。分別測量每一極的電阻，調(diào)換損壞的線圈
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③整定電阻阻值太小
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檢查整定電阻的接法。將變阻器放到最大
阻值位置 |
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④相復勵發(fā)電機電抗器氣隙太小
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用絕緣墊片將氣隙調(diào)大
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⑤轉(zhuǎn)速太低
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調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至額定值
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⑥自動電壓調(diào)節(jié)器故障
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檢查自動電壓調(diào)節(jié)器輸入和輸出接線與信號，檢修自動電壓調(diào)節(jié)器
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3.電壓太高
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①電抗器繞組部分短路或有一相短路
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電抗器繞組短路會引起嚴重發(fā)熱，可按發(fā)熱情況來判斷短路
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②整定電阻斷路，不起作用
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檢查并接好
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③電抗器氣隙太大
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調(diào)小氣隙，重新固定
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④轉(zhuǎn)速太高
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調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至額定值
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⑤自動電壓調(diào)節(jié)器失控
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檢修自動電壓調(diào)節(jié)器
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4.電壓調(diào)整率差，加負載時電壓下跌太多
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①勵磁裝置接線錯誤
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按圖核對接正確
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②整流橋中有一個或兩個整流元件斷路，反向都不通
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此時空載電壓下降10%左右，加cosφ=1負載時電壓稍稍下跌，加cosφ=0.8負載時電壓下跌較大。用萬用表檢查更換損壞的元件
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③相復勵發(fā)電機電流互感器二次側(cè)所用
抽頭不合適 |
減少電流互感器二次繞組的實際匝數(shù)
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④原動機調(diào)速率較差
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調(diào)整原動機的調(diào)速機構(gòu)
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5．振動大
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①與原動機對接不好
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找直對正后再對接
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②轉(zhuǎn)子動平衡不好
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在轉(zhuǎn)子重繞后應校正平衡，根據(jù)電機的轉(zhuǎn)
速校正靜平衡或動平衡
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③勵磁繞組部分短路
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分別測量每一極的電阻，找出短路處，更換線圈
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6．集電環(huán)上火花大
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①電刷在刷架框內(nèi)活動不靈
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檢查刷架框，是否生銹，可用00號砂紙擦
凈掛架內(nèi)部。嚴重銹蝕時應換新
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②集電環(huán)表面油污，不光滑
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清潔集電環(huán)表面，嚴重發(fā)毛時應加工車光
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7．發(fā)熱
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①發(fā)電機過載
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注意儀表使負載電流、電壓不超過額定值
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②儀表不準
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定期對儀表、儀用互感器進行校驗
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③負載功率因數(shù)太低
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負載功率因數(shù)太低時發(fā)電機應降低其視在
功率輸出，在勵磁電流不超過額定值的范圍內(nèi)使用
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④轉(zhuǎn)速太低
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調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至額定值
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⑤頂部罩蓋未蓋，放置不正確或勵磁裝置
底板下網(wǎng)板堵死時引起勵磁裝置發(fā)熱
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正確裝置頂罩或清理網(wǎng)板
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⑥發(fā)電機電樞、勵磁繞組、電抗器繞組部
分短路
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找出短路，糾正
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⑦通風道阻塞
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拆開徹底吹清
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⑧部分規(guī)格電機采用傾斜風葉的風扇，反
向時風量減少
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檢查風扇，按發(fā)電機上標示的方向運行
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8．軸承過熱
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①長期使用使軸承磨損過度
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更換軸承
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②潤滑脂質(zhì)量不好，不同牌號的油脂混雜
使用。潤滑脂內(nèi)有雜質(zhì)。潤滑脂裝得太多
太滿
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清洗軸承和軸承蓋，更換軸承脂，一般型電機用ZGN-3潤滑脂，濕熱型電機用ZL-3潤滑脂，加裝數(shù)量應為軸承室容量的1/2～2/3
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③與原動機對接不好
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嚴格地找直、對正
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④帶傳動時，拉力過大
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適當調(diào)節(jié)傳動帶拉力
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