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發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器的作用與故障維修
發(fā)布時間:2023-02-25 17:58:23  ▏閱讀:

 

新聞主題

發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器的作用與故障維修

 

摘要:旋轉(zhuǎn)整流器是與交流勵磁機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的裝置。其主要作用是將交流勵磁機(jī)電樞輸出的三相交流勵磁電流,通過整流器上的二極管轉(zhuǎn)換成直流電流,供給轉(zhuǎn)子繞組作為提供勵磁電流的電源。正是由于旋轉(zhuǎn)整流器的應(yīng)用,才使得交流同步發(fā)電機(jī)擺脫了電刷的東縛,不再有頻繁維修更換零件的麻煩,也使得交流同步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用更加廣泛。

 

一、旋轉(zhuǎn)整流器作用和原理

 

1、作用

      發(fā)電機(jī)主要由主定子、主轉(zhuǎn)子、勵磁機(jī)定子、勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子、自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)五大部件組成,主轉(zhuǎn)子、勵磁機(jī)定子是勵磁繞組,需要通入直流電以形成足夠強(qiáng)的磁場;主定子、勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子是電樞繞組,需要通過切割磁力線來進(jìn)行發(fā)電。但是勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)出的電是三相交流電,如何變成主轉(zhuǎn)子需要的直流電以形成磁場也是發(fā)電機(jī)的一個關(guān)鍵所在,這就要求在勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子與主轉(zhuǎn)子中間增加一套整流裝置,將勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子交流電流整流成主轉(zhuǎn)子需要的直流電流。

      發(fā)電機(jī)整流器由一個體積較大的圓環(huán)形整流輪、一塊反向集電鋁板、三個反向二極管、一塊正向集電鋁板、三個正向二極管、一個壓敏電阻、六個銅接頭、六條連接勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子、所有二極管的引線以及多個緊固定件等眾多零部件組成,如圖1所示。通過長螺栓等緊固件固定在預(yù)先壓入轉(zhuǎn)子主軸的勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心上,六條勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子引線分別接到整圓環(huán)形整流輪的六個接線柱上,兩條主轉(zhuǎn)子引線分別接到正向集電鋁板和反向集電鋁板的接線柱上,以達(dá)到對主轉(zhuǎn)子通電,產(chǎn)生主磁場的目的。原理如圖2所示。

 

無刷發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)圖.png

圖1  無刷發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)圖

 

發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器原理圖.png

圖2  發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)圖

 

 

2、整流過程

       整流器是利用硅二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電。

       在硅整流發(fā)電機(jī)中,將六只硅二極管連接成三相橋式全波整流電路,如圖3所示,在圖3中三個正極管子D1、D3和D5的負(fù)極連接在一起,正極分別接在發(fā)電機(jī)的三相繞組的首端,另外三個負(fù)極管子D2、D4和D6的正極連接在一起,負(fù)極分別接在三相繞組的首端。根據(jù)導(dǎo)通原則,連接在一起的幾個二極管中,正極電位最高的二極管總是優(yōu)先導(dǎo)通,即在某一時間內(nèi),只有正極電位最高或負(fù)極電位最低的管子才能導(dǎo)通。整流過程如4圖所示。

(1)在t=0時,UA=0,Uc為正值,Ug為負(fù)值,D5、D4導(dǎo)通,其余4管截止。其電路為;電樞繞組ec-c→D5→"+"→R→“-”→D4→B→電樞繞組eB→電樞繞組ec。

(2)在t1~t2時間內(nèi),UA最高,Ug為最低,D1、D4導(dǎo)通,其余4管截止。其電路為:電樞繞組eA→A→D1→“+”→R→“-”→D4→B→電樞繞組eB→電樞繞組eA

(3)在t2~t3時間內(nèi),UA最高,Uc最低,D1、D6導(dǎo)通,其余4管截止。其電路為:電樞繞組eA→A→D1→"+"→R→"-"→D6→C→電樞繞組ec-→電樞繞組eA。

(4)在t3~t4時間內(nèi),Up最高,Uc最低,D3、D6導(dǎo)通,其余4管截止。

      以此類推,循環(huán)反復(fù),六只管子輪流導(dǎo)通,在負(fù)載R兩端得到較平穩(wěn)的脈動直流電壓。

 

發(fā)電機(jī)三相橋式整流電路圖.png

圖2 發(fā)電機(jī)三相橋式整流電路圖

發(fā)電機(jī)三相橋式整流電壓波形圖.png

圖3 發(fā)電機(jī)三相橋式整流電壓波形圖

 

 

二、發(fā)電機(jī)整流器常見故障

 

1、故障現(xiàn)象

      旋轉(zhuǎn)整流器所在位置如圖5所示,電路如圖5所示。整流器通常是硅整流元件構(gòu)成的整流電路,若電路中一個或幾個旋轉(zhuǎn)硅元件損壞,損壞后的硅元件將失去單向?qū)щ娦裕ㄕ聪蚨紝?dǎo)通),造成電路處于短路狀態(tài)。一旦旋轉(zhuǎn)硅元件短路,當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)組運(yùn)行時,發(fā)電機(jī)無輸出電壓。若不及時發(fā)現(xiàn)和排除故障,就會導(dǎo)致交流勵磁機(jī)電樞繞組燒毀,發(fā)電機(jī)被迫停機(jī)。

 

發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器位置圖.png

圖5  發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器位置圖

發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器電路圖.png

圖5 發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器電路圖

 

 

2、故障原因

① 旋轉(zhuǎn)整流器硅整流二極管,因過壓或過流而損壞。

② 旋轉(zhuǎn)整流器的硅整流元件安裝時扭力矩過大,導(dǎo)致管殼變形,內(nèi)部硅片損傷。

③ 負(fù)載功率因數(shù)過低,使勵磁電流長期超過硅整流元件額定電流而使其損壞。

3、處理方法

(1)應(yīng)按圖紙規(guī)定的電流等級配用旋轉(zhuǎn)硅元件。如果手邊無圖紙資料,可按主發(fā)電機(jī)勵磁電流值上靠到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的硅元件。目前,國內(nèi)生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)整流器常見規(guī)格有16A、25A、40A、70A和200A等幾種。

(2)合理選擇旋轉(zhuǎn)硅元件的電壓等級,旋轉(zhuǎn)硅元件的反向峰值電壓URN應(yīng)為10~15倍勵磁電壓UIN。

(3)緊固旋轉(zhuǎn)硅元件螺母,其扭力矩應(yīng)適當(dāng),用恒力矩扳手旋緊螺母。緊固旋轉(zhuǎn)硅元件螺母的扭力矩數(shù)值按表1所示的規(guī)定。

表1 緊固旋轉(zhuǎn)硅元件螺母的扭力矩

旋轉(zhuǎn)硅元件型號
ZX16
ZX25
ZX40
ZX70
ZX200
額定電流/A
16
25
40
70
200
緊固力矩/(kgf·cm)
20
20
36
36
30
 

(4)采取過電壓保護(hù)措施。過電壓保護(hù)通常在旋轉(zhuǎn)整流器的直流側(cè)裝設(shè)壓敏電阻或阻容吸收回路。亞敏電阻選擇方法如下:

 交流同步電機(jī)用的壓敏電阻一般為MY31型氧化鋅壓敏電阻器,其使用規(guī)格的選取主要以標(biāo)稱電壓(U1mA)值來選定。

      標(biāo)稱電壓的下限一般按下列式計算:

● 直流電路:

U1mA≥(1.8~2)UDC..................(公式1)

● 交流電路:

U1mA≥(2~2.5)UAC..................(公式2)

式中,UDC——線路的直流電壓,V;

UAC——線路的交流電壓有效值,V。

      標(biāo)稱電壓的上限由被保護(hù)設(shè)備的耐壓來決定,應(yīng)使壓敏電阻器在吸收過電壓時將殘壓抑制在設(shè)備的耐壓以下。

 阻容吸收回路的C、R值按下式計算:

C=KcdI02/U02)(μF)..................(公式3)

R=KRdU02/I02)(Ω) ..................(公式4)

式中,I02——交流勵磁機(jī)電樞相電流,A;

U02——交流勵磁機(jī)電樞線電壓,V;

KCd,KRd——抑制電路計算系數(shù),如表2所示。

表2 抑制電路計算系數(shù)Kcd、KRd的數(shù)值

整流電路連接形式
KCd
KRd
單相橋式
120000
0.25
三相橋式
70000√3
0.13
三相半波
70000√3
0.13

 

 

 


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