励磁机定子旋转整流盘故障检测装置

刘 晖

(南京汽轮电机集团南京汽轮电力控制有限公司，江苏南京 210000)

0 引言

无刷励磁系统发电机是由发电机和与发电机同轴连接的励磁发电机组成。励磁发电机实质是交流发电机，它所产生三相交流电通过连接在其轴上的旋转整流器进行整流，输出的直流电直接接在转子的绕组上，用来产生转子磁场。

无刷励磁系统的优点是由于没有电刷，也就不存在接触不良以及因此而发热的问题，更不会产生电火花而烧坏设备。没有电刷，也就没有磨损的碳粉，发电机两端会非常洁净，而且不用更换电刷，维护量较小。但是，大部分的无刷励磁系统没有配置故障诊断装置，使得运行人员无法随时掌握电机运行状况，不能及时发现并处理故障检测。由于无刷励磁系统取消了集电环和电刷，旋转二极管整流盘的监视和保护十分困难，该问题一直阻碍着无刷励磁系统技术的发展。因此，开展旋转二极管整流盘故障的研究具有重要意义。

1 技术原理

无刷励磁系统的交流励磁机电枢绕组与旋转整流盘相连，旋转整流盘的输出接到发电机励磁绕组，因此旋转整流盘的负载可以看成是一个大电感，输出的直流可以认为是恒定的。从AVR输出到励磁机定子的励磁电流也是恒定的。

无刷励磁系统同步发电机(带有旋转整流盘检测装置)的原理图如图1所示。

PMG为永磁机；AVR为励磁调节器；EX为励磁机；G为发电机图1 无刷励磁系统同步发电机原理图

从永磁机输出到调节器，再从调节器输出经过旋转整流盘故障检测装置到励磁机定子，实现励磁机励磁。

2 试验数据

1) 整流盘正常运行，没有任何故障时，维持励磁电流不变，测得励磁电流波形如图2所示。

图2 正常波形图

由图2可见，励磁电流比较平滑。

2) 维持励磁电流不变，断开整流盘的一桥臂，测得励磁电流的波形如图3所示。

图3 断开一桥臂波形图

由图3可见，励磁电流有波动，说明励磁机定子励磁电流中有交流分量存在。

3) 维持励磁电流不变，断开整流盘的两个桥臂，测得励磁电流的波形如图4所示。

由图4可以看出，励磁电流的交流分量明显增加。

图4 断开两桥臂波形图

4) 维持励磁电流不变，断开整流盘的三个桥臂，测得励磁电流的波形如图5所示。

图5 断开三桥臂波形图

由图5可见，励磁电流的交流分量比较明显。

3 试验分析

由试验测得的波形可以看出，当无刷励磁系统同步发电机的整流盘发生旋转整流二极管断路故障时，励磁机的励磁绕组即励磁机的定子中出现了明显的交流谐波。

我们通过检测励磁电流中的交流谐波，即可设计出可靠的旋转二极管故障检测装置。

4 结论

试验结果显示，此通过检测励磁机定子电流中交流分量来检测无刷励磁发电机整流二极管是否发生故障的装置比较可靠，可在同类产品中推广使用。