发电机励磁系统及其典型故障
发电机励磁系统作用： 1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，弥补定转子之间的去磁或者增磁效应（无功电流）确保电压恒定。 2）控制并列运行各发电机间无功功率分配，并联运行时除了提供无功分量外保证相同的有差调节，确保发电机之间没有过大的环流产生。 3）提高发电机并列运行的静态和动态稳定性。
发电机励磁方式系统的组成： 现代船用同步发电机采用的是无刷交流励磁机提供励磁电流，经过整流后供给发电机转子励磁绕组，发电机的励磁方式属于他励。又由于采用相对于发电机转子励磁绕组是静止的整流装置，故又称为他励静止励磁。交流励磁机是具有自励恒压装置的交流发电机，他的励磁装置包括定子励磁绕组和调压装置，也就是说主发电机的励磁装置是通过调节交流励磁机的电流进而达到间接调节主发电机端电压的目的。以下分别为船舶采用的主要的两种发电机励磁系统的图纸：分别为SIEMENS IFC5 和TAIYO 发电机励磁系统。 SIEMENS IFC5 TAIYO electric. 从上面图纸看，无论是哪一种励磁系统，主要部件有励磁机、旋转整流器、电流互感器、移相电抗器、自动电压矫正器（AVR)、端电压调整电阻。 抛开详细原理不讲，在这里对管理者来讲应该知道这种相复励可控调压系统中励磁电流由空载分量（来自移相电抗器）和负载分量（来自电流传感器）组成，AVR负责根据电压变化来决定对励磁电流分流量的的大小，从而调节发电机电压使其稳定在负荷规范要求的范围内。
对交流同步发电机调压器的要求： 1、当发电机负载自零到满载之间，功率因数保持额定值的时候，发电机的稳态电压变化率在正负2.5%额定电压之间。应急发电机可以允许正负3.5% 2、当对发电机突加或者突卸60%额定负荷兵器功率因数不超过0.4 （滞后）电压降低的瞬间数值不低于85%额定电压，电压升高时不超过120%额定电压，电压恢复到稳态数值是不得超过正负3%的额定电压，同时这个会发到稳态的时间不得超过1.5秒！ 3、发电机并联运行时，负荷在20-100%之间变化时，有功功率分配，在发电机额定功率相同时候，不超过发电机额定有功功率的正负15%,无功功率的分配不超过额定无功功率的10%. 以上要求内容是管理者在船评判发电机调压系统是否正常的主要依据，这一是有时候船舶修理之后发电机试验的相关内容，所以管理者应该对上述具体要求有所了解！！
故障一：发电机能够与其他发电机并联运行，但是不能单机运行。 故障现象：某轮开航定速航行后，一号发电机解列单独使用3#发电机，此时发现3#发电机端电压不稳定，大幅波动，电压有时低于额定电压10伏左右，船内照明忽明忽暗。立刻并联解列的1#发电机，观察并联运行时，从发电机电压表看电网电压稳定，但是观察电流表两台并联运行的发电机电流表往复波动，波动频率和幅度没有规律。解列3#发电机，空载运行发现端电压稳定。 故障检查：这是一台SIEMENS IFC6发电机，根据船舶反馈的现象分析，空载运行电压稳定并且端电压数值为额定电压450V，上面提到励磁电流由空载分量和负载分量组成，这说明AVR以及励磁机，旋转整流器以及励磁电流整流和分流部分是正常的。当3#发电机并网运行时，发电机有电流输出，励磁电流中会有负载分量叠加。考虑船舶反馈的具体内容，单机负载运行时电压波动，初步判断问题应该出现在励磁电流的负载分量上，通知船舶检查电流互感器本体以及相关接线是否存在断路、短路、虚接，互感器是佛与偶烧毁现象。 检查结果：经过船舶具体检查，发现电流互感器一相由于震动其接线与发电机机体摩擦，造成绝缘损坏，这样运行期间电流互感器中的一相断续接地，这样就造成了励磁电流中负载分量时而缺相时而正常。 类似的问题还有：当空载电压正常，负载时候有问题。重点检查电流互感器，常发生的故障除了接地之外还有电流互感器烧毁，互感器接线柱烧熔脱落等。
故障二、发电机空载电压为510V。 这是一种在船舶实际使用中常出现的、非常典型的故障现象。这里要记住一点：当发电机励磁系统的中AVR失去作用的时候，也就是说，假设拆除AVR装置，发电机的空载电压一般就是500-530V之间。 在实际使用中出现这种现象时有以下三种可能：（1）AVR 本身有问题，这一点可以通过换新AVR 或者与其他发电机兑换AVR，来确认是否为AVR有问题。同时注意AVR的外部接线是否正常。（2）一般在主电板上每台发电机的控制屏内部会发现一个陶瓷芯多圈电位器，通过图纸可以看出这是用来对发电机进行端电压正定和用于发电机输出特性调差的。当这个电位器出现断路，是发电机端电压整定失效，AVR 失去调节作用。这里英爱检查VR电阻连续可调的阻值变化情况，一般会出现在一端断线或者调解滑动滑块与电位器绕线接触不好。（3）另外一个现象是移相电抗器出现匝间短路，造成发电机端电压过高。 以上检查步骤在实际中应该按照上述顺序依次进行来确认故障所在。
故障三、发电机空载电压为零 故障现象：船舶靠泊使用BLM电动克令吊卸货，两台发电机并联负荷手动调节位置。故障发生时出现一台发电机高电流报警。立即解列高电流报警的发电机，并网备用发电机组，运行时发现刚刚并联运行上去的备用发电机组童颜出现高电流报警。此时意识到原来一直在网的发电机存在问题。立即解列，发现发电机空载电压为零主开关立即跳闸。 故障检查：检查发电机定子绕组以及主开关未见异常，逐步确认发电机励磁系统存在问题。顺序更换了AVR、检查了谐振起压电容、励磁系统静止整流块以及励磁机的定子和转子绕组均未发现问题。检查了发电机内部电流互感器以及移相电抗器均正常。至此，决定对发电机使用外接12V蓄电池进行充磁，发电机启动后，去掉充磁接线，观察发现发电机端电压正常。空载运行观察一段时间后，发电机并网运行未见异常。 后经过向西门子发电机厂家工程师咨询，答复是在发电机运行期间由于使用船用电动克令吊，发电机可能受到瞬间大电流冲击造成发电机瞬间灭磁，经过外接电源充磁后发电机恢复正常。
1、发电机无功功率的调节： 这是电机员日常中经常遇到的问题，问题的表面想象是发电机并联运行时观察功率表功率分配是均匀的但是观察电流表相差过大，我们知道电流表测量的是视在功率，是包括无功成分的，这说明两台发电机无功分配不均匀，无功不均分会造成发电机支架内有环流出现，发电机过热发生，甚至会造成并联运行失败。平时我们也可以发现两台发电机假设单机运行时电流是i200A，但是当并联运行时发现两台发电机的电流并不是100+100=200，而是两者之和大于200,，这也预示着发电机之间有环流出现。无功分配不均匀除了发电机励磁系统AVR有问题外，就是发电机的的外特性不一致造成的。具体调节方法如下： 原动机开到额定转速，不要合闸，分别测量三台机的空载电压，（使用数字万用表测量）看空载电压值是否接近？如果差别确实很大，一般需要对主配电板发电机控制屏内的电压调整电位器进行调节，端电压的差别应该在2V左右。后续在实际发电机两两并联使用中做精细调整。当然对于这种调整不可能做到无功绝对的均分。差值负荷要求即可。 2、发电机的日常巡视： （1）运行期间注意发电机进出口温度运日常使用时的变化（应依据环境温度、发电机负载情况判断） （2）观察发电机滤网，脏污是及时清洗更换，并无时间限定，随时应保证通风良好。 （3）发电机布司的冷却与润滑情况，注意油质油位的变化。油位不可过高和过低。换油后发电机运行时应专人连续观察一段时间，防止漏油烧毁发电机布司（实际有发生） 3、发电机的绝缘测量和检查 实际使用中，对发电机绝缘测量是一定要脱开发电机励磁系统中的AVR装置，否则绝缘测量会使AVR损坏。且不可盲目进行绝缘测量 4、发电机内部应定期进行检查，包括使用干燥的压缩空气对发电机内部进行清吹，检查是否有油污染定转子。测量定转子间隙并记录和对比。对发电机顶部接线箱定期打开检查，观察发电机接线是否有断裂、松动和磨损迹象（这是经常会发现的，国产船舶震动大，断线，磨损是有发生，应持续定期检查，不可大意）
来源：船舶电气管理
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