公司地址：海南省琼海市富联电机股份有限公司
电话：15836366221
传真：400-625-4268
邮箱：7535077@163.com
集团网址：http://www.hlzsy.cn/
无刷励磁依据旋转整流器类型可划分为旋转二极管型和旋转可控硅型，其系统原理图如图 1 - 1 所示。
目前实际应用中均采用旋转二极管型，而旋转可控硅型在旋转中收发触发脉冲及检测等技术问题仍处于研究阶段。
永磁机电枢产生的高频电源经两组全控整流桥整流转换为直流，供给主励磁机励磁绕组;
主励磁机电枢输出的中频交流电供给旋转整流装置，旋转整流器输出的直流电源输送至发电机转子的励磁绕组。
励磁机电枢绕组直接连接至三相桥式全波旋转整流装置，该旋转整流装置的正、负极直接与主发电机转子相连，为发电机提供励磁。
整流装置电路为三相桥式全波整流，每一支路由两个并联整流管与两个并联熔断器串联，可及时切断故障，当每相 25%的硅整流管损坏时，仍能满足发电要求。
该类励磁系统的励磁电压响应时间小于 0.1s，属于高起始响应无刷励磁系统。
在正常运行情况下，发电机励磁电流的大小由自动电压调节器(AVR)依据发电机输出端电压偏差信号自动调节，以维持发电机端电压在给定水平。
励磁机采用空冷方式，通风未设计专门的风扇，仅借助旋转二极管的径向安装，利用旋转产生风压;
为防止励磁机圆筒电枢旋转产生负压导致轴承向励磁机漏油，在励磁机顶部设置一只过滤器与大气连通。
无刷旋转二极管励磁系统具备结构简单、便于维护、可靠性高的特点，但无刷励磁方式取消滑环和电刷后带来两方面新问题：一是难以采用常规方法直接测量转子电流、转子温度、监视转子回路对地绝缘以及旋转整流桥上的熔断器等，必须采用特殊的测量和监视手段;
二是无法采用在发电机磁场回路装设快速灭磁开关和放电电阻的传统灭磁方式，只能在交流励磁机磁场回路装设灭磁开关，致使灭磁时间相对较长。
](此处应插入对应的系统图)
1 - 三相副励磁机;2 - 接地故障检测用电刷和滑环;3 - 正交轴测量线 - 熔断器响应监控装置;6 - 二极管整流装置;7 - 三相引线 - MULTI - CONTRACT 接头;9 - 转子绕组;10 - 定子绕组;11 - 自动电压调节器;12 - 固定式熔断器响应监控装置。
永久性磁铁副励磁机产生的三相交流电经全控整流桥整流转换为直流，通过 AVR 控制，为激励主励磁机提供可变直流电。
由图1 - 4可知，整流环与励磁机转子安装于和发电机转子刚性联接的同一轴上，并由位于轴端部的轴承予以支撑。
通过由插入式螺栓和插座构成的多触点电触点系统，两个轴总成的机械耦合使位于中心轴孔内的直流引线实现同时连接。
与各个散热片相连的是熔断器，当一个二极管失效时，熔断器会切断这两个二极管的连接。
为抑制因整流产生的瞬间电压峰值，每个整流环需安装6个由一个电容和一个阻尼电阻器组成的RC网络。
当发电机出口发生三相短路或不对称短路时，励磁机不会产生有害变形或过热现象。交流主励磁机采用150Hz。
三相主励磁机为一个6极旋转电枢装置，如图1 - 7所示。这6个极与激励和阻尼绕组安装于定子架内。
两个极之间安装有一个正交轴，用于测量励磁机的感应电流。转子由多层迭片构成。
迭片通过贯穿螺栓在压缩环上压制而成。将三相绕组插入迭片转子的槽内，在铁芯长度范围内对绕组导体进行交叉，然后用玻璃纤维带固定转子绕组的端匝，并在面对整流轮的一侧进行连接。
绕组端延伸至与整流环的三相导线相连接的集电环，注满合成树脂，凝固后，将整个转子热装到轴上。
每个磁极由 10 个独立的永久磁铁构成，这些磁铁被安置于一个非磁性金属壳内，并通过螺栓固定于轮毂与外极靴之间。转子轮毂采用热装方式安装于轴的自由端。
冷却空气为闭式循环，并在横向靠近励磁机安装的两个冷却器装置中进行再冷却。
如图 1 - 10 所示，整流环从两侧吸入冷空气，随后将热空气排至位于基板下方的腔室。
冷空气从两端进入主励磁机，并被输送至转子体下方的输送管道，然后经转子铁芯的径向槽排至下腔室。而热空气则通过冷却器区域返回至主机壳。
励磁机还配备干燥装置除湿器，其目的在于防止汽轮机发电机停机时，在励磁机内部或盘车装置上形成凝结水。
1 - 干燥空气出口;2 - 截流阀;3 - 再生空气入口;4 - 温度调节装置;5 - 干燥器外壳;6 - 干燥空气入口;7 - 再生空气出口;8 - 滤网
干燥器轮采用不易燃材料制作，从图(1 - 11、1 - 12)可知，在其入口侧，干燥器轮安装有一个筒形管道系统，其表面布满高度吸湿材料。
筒形管道按照所需尺寸加工而成，以确保即使在高速度气流条件下，也能获得压力损失较低的层流。
正向热气流通过与进入空气相反方向转动的干燥器轮时，干燥器轮所吸收的水分会在再生段被去除，并排放至大气中。
利用独立的气流可使吸收水分和再生干燥器轮材料的工序同时进行，从而确保空气能够持续不断地***燥。
在干燥空气出口管路中安装截流阀，可防止发电厂被污染的空气在励磁机加载期间被吸入。
蜂巢式干燥器轮由含有晶体氯化锂的硅化镁合金制成，干燥器轮内部被划分为 4 部分，其中 1/4 部分用于干燥材料的再生，3/4 部分用于吸收水分。
对于吸收段，待除湿的空气通过干燥器轮的水分吸收段，空气中的部分水分被吸附材料(即氯化锂)去除。
而对于再生段，在干燥器轮的再生段，由加热后的再生空气清除干燥器轮积聚的水分。
发电机无功功率调节的核心在于通过改变发电机的励磁电流，调整其端电压与电网电压的差值，进而控制无功功率的输出或吸收(以感性无功为主，容性无功为辅)，且调节过程不影响有功功率(有功由原动机输入决定)，最终维持电网电压的稳定。
其本质原理为：发电机的电磁转矩主要由有功功率决定，而无功功率由“磁动势平衡”控制——励磁电流改变转子磁场强度，会导致定子感应电动势发生变化，当电动势与电网电压存在差值时，就会产生无功电流(感性无功表现为电流滞后电压，容性无功表现为电流超前电压)。
励磁电流为额定值，发电机端电压等于电网电压，此时无功功率输出为额定值(或接近零，取决于负载特性)，仅向电网输送有功功率。
增大励磁电流→转子磁场增强→定子感应电动势高于电网电压→发电机向电网输出感性无功功率(满足电网中电动机、变压器等感性负载的无功需求)。
减小励磁电流会使转子磁场减弱，进而导致定子感应电动势低于电网电压，此时发电机从电网吸收感性无功功率(或输出容性无功功率)，其作用相当于“无功电源”的反向。
欠励磁调节存在上限(受定子端部发热、静态稳定极限的限制)，不可过度减磁，否则可能引发发电机失步。
无功功率调节通过“励磁系统”实现，其核心在于控制励磁电流，可分为手动调节和自动调节两类，在实际应用中以自动调节为主。
· - 励磁调节器(AVR，自动电压调节器)：作为核心控制单元，依据电压信号对励磁电流进行调整;
·操作人员通过发电机控制面板上的“励磁调节旋钮”，手动改变励磁电流的大小;
·例如，当负载需要更多感性无功时，顺时针旋转旋钮以增大励磁(过励磁)，无功功率表读数上升;
当负载无功需求减少时，逆时针旋转旋钮以减小励磁(欠励磁)，无功功率表读数下降;
·调节过程中需密切关注电压表和无功功率表，确保电压稳定在额定范围(如 400V/10kV)，避免电压超标。
大型发电机与电网并列运行时，必须依靠自动调节实现“无人值守”的精准控制，具体步骤如下：
电压互感器实时采集发电机端电压(U_G)和电网电压(U_N)，并将信号传递给 AVR;
AVR 将实测电压与设定的额定电压(U_ref)进行对比，判断是否存在偏差：若 U_G U_N(电网电压偏低，需补充无功)，则 AVR 发出“增磁”指令;若 U_G U_N(电网电压偏高，需减少无功)，则 AVR 发出“减磁”指令;
AVR 控制励磁电源(如可控硅的导通角)，调整励磁电流的大小，进而改变发电机的无功输出;
无功输出变化后，发电机端电压随之调整，电压互感器再次采集信号反馈给 AVR，直至 U_G 与 U_N 趋于一致，无功功率稳定在目标值。
当多台发电机并列运行时，AVR 还会通过“无功调差系数”调整无功功率的分配比例：
·通过设定一致的调差系数，可实现多台机组“均分无功负荷”，避免单台机组过载。
无功调节不能使发电机端电压超标(如额定 400V 的发电机，电压波动需控制在 ±5%)，否则会损坏定子绕组绝缘;
过励磁时，无功功率不能超过发电机额定无功容量(P_QN)，否则转子会过热;
无功调节仅改变无功输出，不影响有功功率(有功由原动机的蒸汽量、水量等决定)，调节时无需调整原动机;
与电网并列的发电机，调节无功时需确保机组同步运行(功角稳定)，避免因过度欠励磁导致失步振荡。
发电机无功功率调节的核心在于“控励磁、调电压、配无功”，通过励磁系统改变励磁电流，使发电机端电压与电网电压形成差值，从而实现感性无功的输出或吸收，最终达到稳定电网电压、满足负载无功需求的目的。
在实际应用中，自动电压调节器(AVR)的闭环控制是最为可靠、常用的方式。
励磁系统是无刷交流同步发电机的重要组成部分，对发电机的各项性能具 具有重要影响。
某船舶在航行过程中，励磁系统励磁整流器输出端至转子磁场出现断线情况，进而引发全船跳电现象。
在船舶实际运行场景中，此类电气故障案例相对较少，加之船员对发电机内部励磁系统构造较为生疏，使得船员在检修过程中缺乏严谨的程序性与逻辑性。
本文基于故障船舶励磁系统的原理，通过展示现场励磁系统部件图片并分析系统运行原理，梳理出励磁系统故障排除的安全步骤与程序，以期为船员在工作中遭遇类似故障时提供参考与借鉴，实现程序性的故障诊断与排除。
某船在航行时以两台发电机并联运行，突然其中一台发电机(2号)断电，致使另一台发电机负荷急剧增大，负荷过载引发ACB跳闸(负载瞬间增加一倍，瞬间电流过大，分级卸载不及发挥保护作用)，全船失电，随后3号发电机自动启动供电。
轮机员随即开展恢复供电操作，此时2号故障机原动机仍在运转，但负载配电盘上的指示灯未显示，电压表指示为零。
随后检查发现，2号发电机励磁系统励磁整流器输出端至转子磁场断线，导致发电机失压跳脱。
故障船舶航行于大洋之中，暂时依靠另外两台发电机供电维持航行，船方依据厂家提供的检测方法，逐步检测以找出故障原因，岸端根据船上传回的检测结果安排相关备品并进行修理。
在船舶动力装置中，发电机励磁系统相对成熟，可靠性较高，但在工程实践领域，尤其是对于船员而言，相关故障案例较少，船员在日常工作中也较少接触发电机励磁系统内部的维修与保养，经验积累不足。
本文依据故障排除过程，并结合厂家指导意见，参考船岸往来信文整理分析而成。
励磁系统由发电机励磁绕组、励磁机励磁绕组J、K，谐波绕组L、K，硅整流器SIRF和调压器AVR构成[1]。
其中，转子部分为交流励磁机部分，三次谐波绕组J、K与主发电机绕组一同镶嵌于铁芯槽内，当被原动机带动旋转时，绕组将产生三次谐波能量。
作为励磁能源，谐波绕组可根据发电机功率大小分为单项和多项，本船采用单相绕组。
励磁机绕组、整流器、谐波绕组和AVR串联构成可调节励磁电流的闭合回路，旋转整流器、发电机励磁绕组和励磁机励磁绕组串联构成主发电机的励磁回路，AVR对其励磁电流进行调节，从而对发电机的励磁绕组电流施加影响，进而调节发电机的电压。
交流激磁机的定子作为磁场，电枢在磁场中旋转产生交流电，轴上装设的整流器SIRF将其转换为直流，输送至主发电机以供励磁。
由于励磁机的电枢绕组、整流器和发电机的励磁线圈连接于同一旋转轴上，故而无需电刷和滑环。
交流励磁机通常安装于原动机轴的一端，旋转整流器位于发电机本体与励磁机的轴上。
因此，交流发电机无法发电的原因一般为转子磁场线圈短路或断路、主发电机侧定子绕组短路或者励磁系统故障[2]，电压无法建立的原因大多为励磁系统故障。
首先，在配电盘处将空气断路器(ACB)断开，并断开发电机的Space Heater开关，同时将电机切换至机侧控制，并悬挂维修警示牌。
运用万用表对三相是否仍存在电压、电流进行测量，若存在残余电压，则需进一步实施对地放电操作。
在上述确认程序步骤经确认无误执行后，开展下一步检查，检查流程如图 2 所示。
1.检查控制线路 ACB 保险丝，控制线，另外 2 组是控制电源 24 V 保险丝 F208、F215。
2. 开启发电机接线)，检查接线端子以及接线是否出现松脱或断线情况，同时查看是否存在烧焦痕迹及焦味。
在机侧缓慢盘车，检查各转子接线端以及紧固螺丝是否断裂或松脱，是否存在烧焦痕迹或气味。
3. 打开配电盘和机侧发电机箱盖，检查并测量内部的三相定子绕组线圈电阻值。
若说明书中未给出相关标准阻值，则可比较三相绕组之间的绝缘值是否存在异常、是否有较大差异，进而判断绕组是否烧毁、断裂。
在发电机接线箱内，将三相励磁线圈端子处的 J、K 两条线拆除，测量励磁线圈的电阻值。
确定励磁线圈电阻值正常后，将 J、K 线端的两条线重新连接，再继续对下一个励磁线圈进行检查。若该阻值无标准，也可通过比较进行判断。
5. 励磁测试。启动发电机原动机使其运转，在配电盘处测量保险丝 F201 是否有 440 V 电源。若没有电压，则进行励磁测试。
将发电机上方接线箱内的 SIRF 拆离，测量每组整流器是否正常(见图 6)，电阻值见表 1。
用电表欧姆挡测量各整流器单向导通时正常阻值为 10 - 50 Ω，短路时小于 10 Ω，断路时阻值为无穷大。
7. 检查转子上的旋转整流器，拆出三相(R、S、T 相)各组旋转整流器排组(每组 5 或 6 只整流器)，测量每只整流器是否正常(单向导通)，顺向测量(导通 10 - 50 Ω)，反向阻值无穷大。
8. 量测激磁机转子(电枢)线圈，量测 K(-) 线接至整流器的 U、V、W 这 3 线间是否通路。测量前应先将 U、V、W 这 3 线)整流器原理
(11) 测试检查工作完成后，若转子侧的绝缘结果呈现短路现象，则需进一步对转子的保护电阻进行检测(见图 9)。
