大型发电机励磁装置防静电生产工艺研究

吴金山 沈建青 宗鹏飞

摘 要：大型发电机励磁装置的工作效能是极为重要的，因此需要减少静电，保障其正常工作。本文对于其进行研究，通过对其研究现状与工作原理分析，对其元件贮存、元件领用、电路板焊接和生产装配过程进行了探讨，为其进一步发展打下坚实的基础。

关键词：发电机；励磁；防静电

中图分类号：TM63 文献标志码：A

0 引言

因无刷励磁方式其结构中没有转动接触元器件，如碳刷、滑环等，元件间安装紧密，杜绝了因轉子滑环流过大电流引起的问题，不易有火花的产生，也避免了碳刷磨损造成的碳粉污染问题，增加电机绝缘寿命，所以现在大多数大中型发电机组都采用无刷励磁。但旋转二极管整流装置在正常运行中高速旋转，常见的直接监测方法无法测量其各类电气量，因此防静电技术是目前的技术难题，是无刷励磁技术广泛应用的瓶颈，本文对其进行分析。

1 大型发电机励磁装置概述

1.1 研究现状

根据旋转二极管正常与故障情况下励磁电流频谱的不同特点，先直接采集励磁电流，然后对其进行频谱分析，判断旋转二极管的故障状态。并且识别结果可靠。采用75mV分流器通道和罗氏线圈通道两种励磁电流采集通道不但可以监视其各类电气量，而且可以为识别旋转二极管状态提供可靠准确的数据。并且在实际应用中，无需对励磁机进行改造。伴随着电力技术的进步，发电机的励磁电压和功率也随其单机容量的增大而变大。单个二极管容量也需要增大。实际应用中常采用数个二极管并联后替代大容量的二极管，这样可以使单个二极管的负载降低，但是这种将多个二极管并联的方法对二极管的参数要求较高。故在国内，旋转二极管故障判别方法以三相全波整流桥为对象进行研究。此优点是：（1）使二极管的负载减轻、容量降低；（2）整流电压的直流程度被提高、电压纹波系数有效降低等。缺点是：（1）整流二极管在多相无刷励磁机中频繁换相，过渡时较为激烈，这需要提高对旋转整流二极管的保护；（2）在实际应用中理论分析多、工程实践少、检测元件要求高等，需要进一步的技术升级。

1.2 工作原理

在励磁电机的工作过程当中，通过切割磁感线而产生电动势，其中的交流电通过整流桥可以转化为直流电，在整流桥之中需要加入熔断丝，这样的安排可以对二极管进行保护，二极管发生故障的时候，通过断开熔断丝可以让整个电路的电流瞬间降到零，这样就可以避免，对励磁部分产生一定的危害，同时多出来的热量，也可以通过散热器进行逸散。

整流桥和无刷励磁系统之间的连接较为复杂，旋转整流装置还可以将其输出通入到发电机，所以我们可以认为，旋转的整流桥是一个较大的电感，其对电流变化有着超前阻碍的作用，如果我们对换向过程进行忽略，就可以把整个过程视为理想化。无刷励磁机的电枢电流为矩形波，高度是Id/2，宽度是π。旋转整流桥的故障较多，但是由于其是无刷励磁系统的重要组成部分，因此对其进行分析是极为重要的，如果电压较大出现过电压电流等异常情况，就会让其出现故障的情况变多，旋转二极管的故障是其主要原因，二极管的故障原因主要包括一管断路、两管断路等各种情况，我们对于断路和短路有着不同的处理方式，当旋转的整流桥出现一定的问题时，旋转电势会由三相转变为不正常的运行状态，可能会产生椭圆电势等，通过对电流进行分解，就可以看出来其谐波次数较高无法控制，所以我们对于常见的故障进行分析，以求为将来故障的排除提出一定的解决方案。下面我们对一管断路的情况展开探究。由于无刷励磁电机结构的构造是极为复杂的，因此，我们无法对旋转二极管的内部电流进行直接的检测，但是我们可以通过检测其感应电势和电流来判断其运行情况，通过我们的工程验证可以证实，无论是正常运行还是出现故障，电枢反应磁场都会得到一定的感应电势，我们对其谐波分量展开探讨，就可以将其工作状态进行监测，这些电势我们已经证明其来源于电枢磁场，所以磁场的谐波问题和旋转二极管的工作情况是有着密切关系的。

2 大型发电机励磁装置生产原则

2.1 先进技术

大型发电机励磁装置在设计过程当中必须确保拥有相应的前瞻性，借助成熟、先进的设计理念，在保证性价比高的前提下，选取可靠成熟的技术方法与中高端设备，使开发出来的大型发电机励磁装置科技含量较高，并在整个大型发电机励磁装置行业中处于靠前位置，使合理性价比条件处于国内领先地位。

2.2 实战服务

建设大型发电机励磁装置应该与国家相关部门的规定、要求相契合。通过与上级应急指挥调度的响应，立足实战应用，使指挥效能提升、指挥手段完善，在辅助指挥环节当中最大限度地发挥系统的功能功效。

2.3 节约资源

大型发电机励磁装置应该将现阶段所具备的系统资源最大限度的整合，使得网络与通信设备最大限度地利用起来，将信息数据予以有效共享，树立实用与经济理念，预防出现重复建设。

2.4 可持续发展

受到科技发展迅速的影响，加之工厂不断扩大的规模，建设的大型发电机励磁装置必须将眼光放在将来，基于实战的考虑，新建的系统应和扩展、更新、调整的需要相适应，能够兼容别的系统，拥有可持续发展能力。

2.5 可靠稳定

大型发电机励磁装置所从事的工作关系着工厂的财产和保密安全，那么在建设过程当中应该将实时运转大量数据信息资源、软件系统、硬件设备最大限度考虑进来，稳定运行系统，应该存在着周密备份方案，可以让系统出现异常的时候及时的进行补救，除此之外，还应该进行自动恢复，冗余容错数据存储系统与关键设备。应该实施分散控制与集中管理的方式设计系统结构，使各个子系统在通信网络支持下集中管理，从而拥有着相对完整的系统结构。

3 大型发电机励磁装置防静电生产工艺分析

3.1 元件贮存

防静电带盖元件盒，材质：塑料；可以有效的释放物体表面积累的静电荷，使其不会产生电荷积聚和高电位差；具有坚韧耐磨，防潮防腐，隔热防震，经济耐用等多项优点。可以大大减少电子元件在生产过程中的损坏率，减低了成本，提高了产品质量和利润；主要用途：消除静电，大量用于电子元器件及产品生产过程的贮存以及运输。

3.2 元件领用

当工作人员在发动机改进工作中需要采购新元器件必须提供相关的改进设计方案，电路原理图和元件清单。并由设计项目负责人填写《元器件需求单》，签字交实验室负责人审核后，由发电站站长批准。经同意后由实验室进行采购，由专人进行购买，登帐保管。

3.3 电路板焊接

在大型电机励磁装置防静电设备电路板安装与焊接的过程中，通过都是采用锡球回流焊接为主的，其在工作中是通过预热、回流、冷却等3个环节共同组成的。其中预热环节采用相关黏度和丝网性能的溶剂为主的，以对其温度加热为主要手段来进行处理。需要注意的是在预热中需要对温度加热时间进行控制，避免由于元件外部温度加热过快而出现断裂现象。

3.4 生产装配

生产装配是在大型电机励磁装置防静电设备生产的最后阶段，是采用库存的通用零部件装配来满足相关设备应用作用和质量要求的一个工作环节。这些零部件是在相关工作人员使用之前根据其计划安排来进行生产和存储的，等到设备进入使用场地之后直接装配成一个完整的产品并投入使用。

结语

在设计过程中，应该将系统连接、安全隔离等安全措施考虑进来，从而为系统安全提供保证，大型发电机励磁装置应当与旧产品、同类其他产品兼容，做好防静电工作。

参考文献

[1]娄玲娇. 大型水轮发电机组继电保护若干问题研究[D].华中科技大学，2014.

[2]纪大尧.大型发电机励磁装置防静电生产工艺研究[J].科技与企业，2013（10）：379.