斯坦福無刷發(fā)電機勵磁介紹PPT課件

1、.,1,無刷同步發(fā)電機,無刷交流發(fā)電機實際上是兩臺發(fā)電機構成的，一臺作為勵磁機，一臺才是主發(fā)電機。主發(fā)電機的勵磁繞組在轉子，電樞繞組在定子（將發(fā)出的電輸出）；勵磁機的電樞繞組在轉子，勵磁繞組在定子。,.,2,同步發(fā)電機的基本結構,主機定子,勵磁機定子,轉子,.,3,無刷交流發(fā)電機的工作原理,對勵磁機在定子上的勵磁繞組提供勵磁，其轉子電樞繞組將發(fā)出交流電，經(jīng)過整流后在轉子向主發(fā)電機在轉子的勵磁繞組供電，從而使主發(fā)電機在定子的電樞繞組感應出所需的交流電來。這就是一般交流發(fā)電機的“無刷”工作原理。,.,4,康明斯/斯坦福凸極同步發(fā)電機,.,5,STAMFORD發(fā)電機,型 號,陸用 船用,機座號,鐵芯

2、長度,極數(shù),軸承數(shù),控制系統(tǒng) MX341/ MX321 SX440/ SX421,I,產(chǎn)品型號識別,.,6,STAMFORD發(fā)電機,型號,軸的中心高 (厘米),M - 船用 I - 陸用l,控制系統(tǒng) 3 - PMG / AVR 4 - 自勵/ AVR 5 - 自勵,鐵芯長度,Type,極數(shù),軸承數(shù),產(chǎn)品型號的識別,.,7,STAMFORD發(fā)電機,產(chǎn)品型號識別 發(fā)電機為UCM274G13 UC為發(fā)電機型號，M為船用，27是軸的中心高度，4指4極機，G指鐵芯長度，1指軸承數(shù)為1個，3指帶永磁機/AVR。,.,8,STAMFORD發(fā)電機,.,9,一、斯坦福發(fā)電機的結構,1.主定子,.,10,一、斯坦

3、福發(fā)電機的結構,2. 轉子,單軸承主轉子總成,雙軸承主轉子總成,.,11,一、斯坦福發(fā)電機的結構,3.永磁發(fā)電機定子和永磁體轉子,.,12,一、斯坦福發(fā)電機的結構,STF AVR,3.附件：電壓調整器,.,13,ROTATING RECTIFIER ASSEMBLY,Field lead connections,F1 - + Positive lead,F2 (-) Negative lead,.,14,二、斯坦福發(fā)電機的勵磁方式,調壓性能規(guī)范要求,.,15,二、斯坦福發(fā)電機的勵磁方式,自勵系統(tǒng)（SHUNT） ：勵磁電源系取自發(fā)電機自身或發(fā)電機所在的電力系統(tǒng)。目前小功率機組大多數(shù)都是此方式，沒

4、有持續(xù)能力。 他勵系統(tǒng)（AREP）：采用獨立的電壓監(jiān)測回路輔助線圈供應自動穩(wěn)壓器電源。 永久磁發(fā)電機系統(tǒng)（PMG)：勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機比自勵系統(tǒng)多一個發(fā)電機，它將自動穩(wěn)壓器的工作電源從主定子上分離出來。由永磁發(fā)電機獨立供給電源，因此自動穩(wěn)壓器將不受負載的干擾。,.,16,二、斯坦福發(fā)電機的勵磁方式,勵磁機 轉子 (電樞),勵磁機磁場 (定子),主 機 定 子,主機磁場 ( 轉子 ),機械旋轉 動力輸入,旋轉二極管,A.V.R.,輸出,檢測,電力,電力輸出,1.自 勵 （系列4）,參考值設定,.,17,自勵AVR控制的發(fā)電機,自勵AVR控制的發(fā)電機，主機定子通過AS440（或SX421）AVR為勵

5、磁機磁場提供勵磁源，AVR是調節(jié)勵磁機磁場勵磁電流的控制裝置。AVR根據(jù)來自主機定子繞組的電壓感應信號作出反饋，通過控制低功率的勵磁機磁場調節(jié)勵磁機電樞的整流輸出功率，從而達到控制主機磁場電流的要求。AS440AVR通過感應兩相平均電壓，確保較高的電壓調整率，除此之外，它還監(jiān)測發(fā)動機的轉速，如低于預選轉速（HZ）設定，則相應降低輸出電壓，以防止發(fā)動機低速時的國力，緩減加載時的沖擊，以減輕發(fā)動機的負擔。SX421除了AS440的特點外，還具有三相均方根感應的特點，在與外部斷路器（裝在開關板上）一起使用時，它還提供過電壓保護。,.,18,二、斯坦福發(fā)電機的勵磁方式,勵磁機 轉子 (電樞),勵磁機磁

6、場 (定子),主機定子,主機磁場 (轉子),機械旋轉 動力輸入,旋轉二極管,輸出,檢測,電力輸出,參考值設定,A.V.R.,永磁機磁場 (轉子),永磁機 定子,2.永磁機勵磁（系列3）,.,19,永磁發(fā)電機（PMG）勵磁發(fā)電機,永磁發(fā)電機（PMG）勵磁發(fā)電機通過MX341(或321)AVR為勵磁機提供勵磁源，AVR是調節(jié)勵磁機勵磁電流的控制裝置。如果是MX321AVR，則通過一個隔離變壓器向來自主機定子繞組的電壓感應信號作出反饋，通過控制低功率的勵磁機磁場，調節(jié)勵磁機電樞的整流輸出功率，從而達到控制主機磁場電流的要求。PMG系統(tǒng)提供一個與定子負載無關的恒定的勵磁電源，提供較高的電動機啟動承受能

7、力，并不受非線性負載（例如可控硅直流電動機）產(chǎn)生的主機定子輸出電壓的波形畸變的干擾。MX341AVR通過檢測二相平均電壓來確保較高電壓的調整率，另外它還檢測發(fā)動機轉速，如低于預選的轉速設定，則相應降低輸出電壓，以防止發(fā)動機低速時的過勵，緩減加載時的沖擊，以減輕發(fā)動機的負擔。它還提供延時的過勵保護，在勵磁機磁場電壓過高的情況下對發(fā)電機滅磁。,.,20,穩(wěn)態(tài)電壓調整率 +/- 1%,三、斯坦福發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng),1.自勵AVR控制系統(tǒng),.,21,穩(wěn)態(tài)電壓調整調整率+/- 5%,2.變壓器勵磁控制系統(tǒng),三、斯坦福發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng),.,22,3.輔助繞組勵磁的AVR控制系統(tǒng),穩(wěn)態(tài)電壓調整率 +/

8、- 1%,三、斯坦福發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng),.,23,A.V.R,X+ (F1),XX- (F2),從主定子來 的交流電源 和傳感信號 （2相或3相 感應）,6-7-8,PMG提供電源給AVR（安裝時）,P2 -P3 -P4,AVR輸 出直流 電給勵 磁定子,三、斯坦福發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng),4.永磁機勵磁的AVR控制系統(tǒng),.,24,AC Generator Diagram,Rotating Permanent Magnet,.,25,AC Generator Diagram,Flux,.,26,AC Generator Diagram,P.M.G. Stator,.,27,AC Generato

9、r Diagram,170-200 volts a.c. output to A.V.R.,P2, P3, P4,.,28,AC Generator Diagram,x+,xx-,D.C. Output to Exciter Stator,.,29,AC Generator Diagram,A.C. Output from Exciter Rotor,.,30,AC Generator Diagram,A.C. rectified to D.C. in rotating rectifier,.,31,AC Generator Diagram,D.C. into Main Rotor,.,32,

10、AC Generator Diagram,Flux into Main Stator,A.C. Outputs,.,33,AC Generator Diagram,Sensing Supply volts,.,34,AC Generator Diagram,X,XX,8,7,.,35,永磁機勵磁無刷發(fā)電機工作原理,發(fā)電機工作時，永磁機定子輸出P2、P3、P4，電壓值約為130-150VAC之間，此電壓值輸入到穩(wěn)壓板（AVR）的P2、P3、P4端子，經(jīng)AVR內部的二極管予以整流后，輸出、（空載時約8-9VDC）到電球的勵磁機定子線圈，勵磁機轉子線圈感應出交流電，經(jīng)安裝在勵磁機轉子線圈上的6個二極

11、管整流出直流。此直流電流到主轉子線圈，主轉子線圈在旋轉狀態(tài)下產(chǎn)生一個磁場，主定子線圈感應出交流電（如400VAC輸出）。 當負載在瞬間增加或減小時，發(fā)電機的輸出電壓u、v、w會在瞬間相應降低或提高，P6、P7、P8為400VAC輸出的一半（抽頭電壓），P6、P7、P8反饋到AVR板，若負載增加，則P6、P7、P8在負載增加的瞬間會降低，AVR板會自動提高的、輸出值，使u、v、w提高到400VAC。,.,36,斯坦福發(fā)電機AVR 的選用,.,37,四、自動調壓裝置AVR,自動電壓調節(jié)器 (AVR) 型號 341 P/NE000-23412/1P,.,38,MX321,.,39,MX321,K1、

12、K2：為磁場開關，不使用時須短路跨接。 P2、P3：為磁場電源輸入端子。取于發(fā)電機出線380V中任意一相和中線的220V 3、2：為檢測電源輸入端子。可以和P2 P3相連 1、2：為外接VR機外調節(jié)電位器，不使用時須短路跨接。 X、XX： X磁場 + 端、XX磁場 端。 S1、S2：DROOP CT 電流互感器輸入端。 A1、A2：VAR / PF 控制輸入(V / TRIM)。 A、B、C：90KW 以下 A、C 跨接，90KW 550KW B、C 跨接，550KW 以上 A、B 跨接。,.,40,MX321,.,41,MX321,通過檢測發(fā)電機主繞組的 電壓，以控制提供給勵磁機定子以及主

13、轉子的電流，來維持發(fā)電機輸出電壓介于指定的范圍內，并補償負載、轉速、 溫度及發(fā)電機的功率因數(shù)。而三相的RMS 檢測可提供更準確的電壓調節(jié)，設有可 調節(jié)的緩慢起動電路可控制發(fā)電機輸 出電壓的平滑建立。 頻率測量電路持續(xù)監(jiān)控著發(fā)電機的 轉速，并根據(jù)低于預設拐點值的轉速， 成比例的降低發(fā)電機輸出電壓，提供勵 磁系統(tǒng)過低轉速保護。,.,42,MX321調節(jié)表,.,43,MX321,穩(wěn)定度調節(jié)跳線,低頻保護(UFRO)的調節(jié),電壓(VOLTS)調節(jié),穩(wěn)定度(STABILITY)調節(jié),壓降(DROOP)調節(jié),電壓修正(TRIM)調節(jié),過勵磁(EXC TRIP)調節(jié),電壓/頻率(DIP)比例調節(jié),均方根值調

14、節(jié)（RMS),恢復延時,過電壓跳脫,電流上限調節(jié),頻率選擇,.,44,MX321 調節(jié),電壓(VOLTS)調節(jié) 發(fā)電機的輸出電壓值出廠默認 230VAC，不過謹慎的使用AVR上的 VOLTS控制鈕也可以做調節(jié)，或者也 可以使用外接電位器調節(jié)。若不使用 外接電位器，則需將AVR上的端子1、 2做短路連接。 不可將電壓增加到大于發(fā)電機額定電壓以 上。 不要讓外接電位器的端子接觸到大地，因為 這些端子的電壓可能高于大地。,.,45,MX321 調節(jié),.,46,MX321調整,電壓(VOLTS)調節(jié) 需更換AVR的情形或需重新設定 VOLTS鈕，請按照下列步驟進行： (1)在發(fā)動機啟動前，將VOLTS

15、以逆時 鐘方向調節(jié)到底. (2)如連接外接電位器，則將其調節(jié)到 中間位. (3)將STABILITY鈕調節(jié)到中間位. (4)將適當?shù)碾妷河?0 300VAC)跨接到發(fā)電機的火線跟中性線. (5)起動發(fā)電機，使其在無載的情況下 以正常的頻率5053Hz或 6063Hz 運轉。 (6)此時若紅色的LED燈發(fā)亮，則參考 “UFRO” 調節(jié)。 (7)謹慎的以順時針調節(jié)VOLTS鈕至 達到額定電壓. (8)若調節(jié)至額定電壓時發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的 情況，則參考“穩(wěn)定度調節(jié)”來調節(jié) 穩(wěn)定度，必要時重新調節(jié)電壓。 (9)電壓調節(jié)完成.,.,47,MX321 調節(jié),.,48,MX321調整,穩(wěn)定度(STABILITY)

16、調節(jié) AVR本身含有一個穩(wěn)定線路或阻尼線 路可以為發(fā)電機提供良好的穩(wěn)定狀態(tài) 以及瞬時特性，用跨接片連結來優(yōu)化 穩(wěn)定線路對不同大小發(fā)電機。,.,49,MX321調整,穩(wěn)定度(STABILITY)調節(jié) 正確的穩(wěn)定度調節(jié)可以通過發(fā)電機在 無載運轉的情況下，將STABILTY鈕以 逆時鐘方向緩慢調節(jié)至電壓不穩(wěn)定時， 再順時鐘調節(jié)一些的位置(約1/5圈). 最佳位置或是最邊界的位置就是從這 一點往順時鐘調節(jié)一些的位置(即發(fā)電 機電壓穩(wěn)定但很靠近不穩(wěn)定的區(qū)域).,.,50,MX321調整,低頻保護(UFRO)的調節(jié)（正常情況下不建議調節(jié)） AVR包含了過低轉速保護線路來確 保電壓/頻率特性，當發(fā)電機的轉速

17、低于 預設的臨界值（折點）時，紅色LED燈 會亮起來以表示UFRO線路開始運作。 UFRO調節(jié)是一個出廠默認的功能，如圖所示，以跨接線連結 來選擇50Hz或60Hz，是4板或是6極 即可完成設定。在最佳的設定下，LED 會在頻率低于正常值下即發(fā)亮，如：在 50Hz系統(tǒng)，低于47Hz即發(fā)亮；或60Hz 系統(tǒng)，低于57Hz即發(fā)亮.,1-2，6P 60HZ 1-3， 4P 60HZ 2-3，4P 50HZ 不接，6P 50HZ,.,51,MX321 調節(jié),.,52,MX321 調節(jié),電壓受轉速影響小,.,53,MX321 調節(jié),.,54,MX321 調節(jié),紅燈亮,.,55,MX321 調節(jié),.,56

18、,MX321調整,壓降(DROOP)調節(jié) 欲并聯(lián)使用發(fā)電機時，必須裝置可提供 AVR功因相關信號之壓降積分C.T.，而 此C.T.是連接到AVR上的S1與S2 (參考發(fā)電機電路）。此壓降(DROOP) 調節(jié)通常是預設在滿載且無功因 (Power Factor)的情況下，可提供5%的 壓降。 順時針調節(jié)可以增加C.T.信號輸入 AVR的大小，而增加延遲功率因數(shù)的 壓降。以逆時針將此控制鈕轉到底時， 便不會有壓降. 實現(xiàn)并聯(lián)運行的無功分配,.,57,MX321調整,電壓修正(TRIM)調節(jié) 提供一組模擬的輸入端(Al、A2)給 Newage功因控制器或相關的設備做連 結。其最大可承受DC電壓為+/

19、-5 Volts. 于此輸入端進入的DC會加到AVR感 測電路中，A1會連接到AVR 0 Volt端， 而在A2連接正電壓會增加勵磁，反之 在A2連接負電壓會減少勵磁. TRIM控制鈕可以讓使用者自行調節(jié)輸 入端的敏感度，而當TRIM鈕以逆時針 轉到底時，這些外加的信號將不會帶來 任何影響；而若順時針轉到底，外加信 號則會帶來最大的影響.,.,58,MX321調整,過勵磁(EXC TRIP)調節(jié) 此調節(jié)功能為內建默認值且不能被更 動。當過勵磁狀況發(fā)生時，紅色LED會 發(fā)亮（即警告過低轉速與過高壓的同一 個LED)，此時發(fā)電機必須停機才能使 “過勵磁跳脫”狀態(tài)恢復為正常。,.,59,MX321調

20、整,電壓/頻率(DIP)比例調節(jié) DIP調節(jié)鈕可部分控制發(fā)電機在實際負 載時的電壓下降深度，這項功能大多用 在：當以渦輪增壓發(fā)動機驅動的發(fā)電機 使用在一定范圍內的負載，且速度低于 UFRO折點時才運作.（相當于調整下降斜率）,.,60,MX321調整,電壓/頻率(DIP)比例調節(jié) DIP調節(jié)鈕以逆時針轉到底時，發(fā)電 機的電壓會依照正常的電壓/頻率斜度 下滑至轉速低于常態(tài)。而將其順時針轉 到底則會增加電壓/頻率的斜率，提供更 大的電壓下降以助于發(fā)動機恢復轉速。 DIP調節(jié)鈕可以依據(jù)不同的引擎設定在 不同的位置.,.,61,MX321調整,均方根值調節(jié)（RMS) 當發(fā)電機在較低功因負載加 載后使發(fā)

21、電機輸出波形改變，進而至使 AVR之測量取樣會產(chǎn)生誤差。 調節(jié)RMS 旋鈕可降低此因波形改變而造成的電 壓變動，提高電壓調節(jié)率。,.,62,MX321 調節(jié),DWELL 這項功能最常用在當發(fā)電機與渦輪發(fā) 動機一同驅動一定范圍內的負載時；此 特性主要是在速度恢復與電壓恢復之 間提供一段延時，可以使較大的DIP運 作在穩(wěn)定的狀態(tài)。 將DWELL順時針轉 到底則可以增加在速度恢復與電壓恢 復之間的延長時間.,.,63,MX321 調節(jié),.,64,MX321調整,電流上限調節(jié)（I LIMIT) 這項功能最常用來限制短路電流或提 供馬達啟動的電流限制。要使用這個功 能，提供修正比例的電流限制CT必須 連

22、接在AVR的SI S2端子上，而AVR具有預設過電流10秒鐘的限制。,.,65,MX321調整,過電壓調節(jié)（OVER V) 此項修正是出廠內建默認值且不得私 自更改。當過電壓狀況發(fā)生時，紅色 LED會發(fā)亮指示，此時發(fā)電機須停機并 重設過電壓跳脫設定.,.,66,MX321調整,斜坡（RAMP) 當發(fā)電機達到一定的速度時，會由此 AVR中的緩慢起動與電壓上升斜坡電 路來控制電壓建立的速率，通常在默認 值會設定電壓上升斜坡的時間在3秒左 右。如有需要，也可以調節(jié)其至規(guī)格限 定的上限.,.,67,AVR輸出直流勵磁,.,68,AVR輸出直流勵磁,.,69,AVR輸出直流勵磁,.,70,五、交流發(fā)電機

23、的保養(yǎng),交流發(fā)電機不需進行定期保養(yǎng)，但內外部應定期清潔，并建議作定期檢查。 定期清潔： 交流發(fā)電機的定期清潔：清潔的頻率則要視機器所在的環(huán)境而定，清潔可按下列步驟進行。 將所有電源斷開，把外表的塵、油污、油積、水及任何液體擦干，通風網(wǎng)也要清潔干凈，因為這些東西進入線圈，會使線圈過熱或破壞絕緣，塵和污物最好用吸塵器吸掉，不要用吹氣或高壓噴水來清潔。,.,71,五、交流發(fā)電機的保養(yǎng),絕緣測試： 1 、測定子時，斷開所有控制線路及AVR，用一個500V的搖表或相似的其它儀器測量線圈與大地的電阻。 方法：拆開在中點和地之間的導線，測量終端至地的阻抗。機器到地的絕緣阻抗應超過5M，如小于IM ，就應該對

24、線圈進行烘干。 2、測轉子時一定要拆開與二極管的連線 線圈烘干： 1用干燥熱氣烘干，可用熱吹風槍把熱氣吹向電球線圈，也可用相似的其他方法，把干燥熱氣吹向電球線圈。或用鹵素燈管烘干。 2用一個三相調壓器，將三相調壓器與發(fā)電機定子線圈相連，將電壓調至24V，烘干23小時，按上述測試方法測量絕緣阻抗。 注：經(jīng)烘于后絕緣阻抗應大于5M。若低于5M ，應重新烘于，若烘干后低于1M ，說明絕緣已損壞，需要修理后才能使用。,.,72,六、交流發(fā)電機的故障檢修,.,73,六、交流發(fā)電機的故障檢修,.,74,六、交流發(fā)電機的故障檢修,.,75,六、交流發(fā)電機的故障檢修,.,76,六、交流發(fā)電機的故障檢修,1）永磁機定子及轉子檢查,永磁機定子線圈的三個抽頭可采用歐姆檔檢測，阻值在4-6歐姆之間，而且抽頭應與地絕緣，定子線圈損壞一般采用重繞線圈的方式予以檢修，也可予以全部換新。 永磁機轉子在電球軸承、軸承座磨損嚴重時，會出現(xiàn)永磁機轉子軸脫落的現(xiàn)象，此時必須將電球的軸承，軸承座予以換新（軸承座也可進行