無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)原理與構(gòu)造

1、 無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)原理與構(gòu)造國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活時(shí)刻離不開(kāi)電能，同步發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，向用電設(shè)備提供交流電源。無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)由于其無(wú)線電干擾小，無(wú)電刷，維護(hù)工作量少，運(yùn)行可靠，性能優(yōu)越，又便于實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，當(dāng)今國(guó)內(nèi)外己普遍推廣應(yīng)用。第一節(jié) 無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)工作原理一、電與磁的關(guān)系（一）通電導(dǎo)體周?chē)写艌?chǎng)在導(dǎo)體中通入電流之后，導(dǎo)體周?chē)惝a(chǎn)生磁場(chǎng)，而且沿導(dǎo)體全部長(zhǎng)度上都存在著，該磁場(chǎng)的強(qiáng)弱決定于電流的大小，電流越大，磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，磁場(chǎng)的方向按右手定則決定，如圖8-1所示，將右手姆指伸直表示電流方向，將其余四指卷曲，這時(shí)四指所指的方向，就是磁場(chǎng)方向。通電線圈或螺線管周?chē)?/p>

2、也產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁場(chǎng)的強(qiáng)度與線圈匝數(shù)及電流大小成正比 , 磁場(chǎng)方向 也以右手定則決定 , 如圖 8一2 所示 , 伸出右手姆指，其余四指卷曲，使四指的方向符合線圈中電流方向 , 那么伸直的姆指所指的方向就是磁場(chǎng)方向。 發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)就是在磁極鐵心外套上線圖通以直流電而形成南、北磁極。當(dāng)線圈斷電后，磁極鐵心仍有一定的磁性，俗稱(chēng)“剩磁”，這是發(fā)電機(jī)自建電壓的必不可少的條件。（二）電磁感應(yīng)當(dāng)導(dǎo)體(線)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)或磁場(chǎng)在導(dǎo)體周?chē)\(yùn)動(dòng)，兩者互相切割時(shí)，在導(dǎo)體(線)中便感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電磁感應(yīng)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)，可用“右手定則”來(lái)判定。伸右手于磁場(chǎng)內(nèi)，手心對(duì)著N極,四指與大

3、姆指互相垂直，讓大姆指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，那么四指所指方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。發(fā)電機(jī)就是根據(jù)這個(gè)原理工作的。如圖83所示。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小e與磁感應(yīng)強(qiáng)度B,導(dǎo)體切割磁力線的速度 v和導(dǎo)體長(zhǎng)度l成正比。e=B1v要增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可采用下列辦法：1、增加被切割的磁力線數(shù)目，即增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)越強(qiáng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。2、增加導(dǎo)體切割磁力線速度，速度越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。3、增加切割磁場(chǎng)的導(dǎo)體有效長(zhǎng)度，即增加線圈匝數(shù)，匝數(shù)越多，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。二、交流電的嚴(yán)生（一）單相交流電的產(chǎn)生 交流電是指大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化的電流(電壓)。圖8-4表示最簡(jiǎn)單的2極交流發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子示意圖。當(dāng)繞在

4、定子磁極鐵心上的線圈按規(guī)定方向通入電流時(shí),2個(gè)磁極鐵心分別產(chǎn)生N、S磁 極,在圓柱形轉(zhuǎn)子鐵心上繞有線圈,當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn),則轉(zhuǎn)子線圈切割磁力線，在線圈中便感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)線從1的位置開(kāi)始順次轉(zhuǎn)至2、 3、 8的位置，因磁場(chǎng)各點(diǎn)磁通密度不同，導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就不同，通過(guò)設(shè)計(jì)可以讓N、S極沿極弧上各處位置的磁通密度按正弦曲線分布，這時(shí)把導(dǎo)線在各點(diǎn)位置感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)連成的曲線是一條正弦曲線，如圖8-5。交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、磁極對(duì)數(shù)和感應(yīng)的交流電頻率的關(guān)系為： 式中：f交流電頻率Hz n轉(zhuǎn)速 rmin p發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)（二）三相交流電的產(chǎn)生在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上均勻地安置有彼此相隔120&

5、#176;電角度的三個(gè)相同線圈，當(dāng)三個(gè)線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，就可以，在線圍內(nèi)感應(yīng)三個(gè)彼此相隔120°電角度的交變電動(dòng)勢(shì)eU、eV、eW。正弦曲線和矢量圖見(jiàn)86三、交流發(fā)電機(jī)三相繞組的接法：1、星形接法將發(fā)電機(jī)三相繞組的三個(gè)尾端U2、V2、W2連接在一起，從三個(gè)繞組的首端U1、V1、W1引出三根導(dǎo)線與外電路相連，這種連接法叫星形按法，用字母Y表示。三個(gè)尾端接在一起的一點(diǎn)稱(chēng)為中性點(diǎn)，用字母N表示，從N點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱(chēng)中線，從三個(gè)首端引出的稱(chēng)相線俗稱(chēng)火線，這種供電方式稱(chēng)三相四線制。星形接法發(fā)電機(jī)可以輸出兩種電壓：相線與中線之間的電壓稱(chēng)相電壓，任意兩相線之間的電壓稱(chēng)線電壓。線電壓 U線U相I線

6、=I相星形按法是最廣泛的接法，不管容量大小幾乎都采用此按法。通常的移動(dòng)電站、柴油機(jī)組也大都用這種按法。2、三角形按法發(fā)電機(jī)三相繞組，依次將一相繞組的尾端和另一組繞組的首端連接，組成一封閉三角形，再?gòu)娜齻€(gè)連接點(diǎn)引出三根導(dǎo)線與外電路連接，這種接法叫三角形接法用表示。相電壓就是線電壓，則U線=U相，而I線=I相 ，這種接法在發(fā)電機(jī)中很少采用。四、三相交流電的功率：一般情況下，發(fā)電機(jī)的三相負(fù)載是對(duì)稱(chēng)的，這時(shí)三相電路的總功率P,等于單相功率的三倍。P單相=U相I相COS所以P三相=3U相I相COS式中為相電壓與相電流的相位差角當(dāng)星形接法時(shí)，因V相U相 ，I線 =I相所以P三相V線I線COS=U線I線CO

7、S(W) S= U線I線(VA)三角形接法時(shí),因U線=U相，而I相=I線 所以P三相3U線COS=U線I線COS(W) S=U線I線(VA)因此在三相電路中,無(wú)論是星形按法或三角形按法,計(jì)算總功率的公式都是相同的?，F(xiàn)在電網(wǎng)供應(yīng)的都是三相四線制，俗稱(chēng)Y按法(有中線)，而負(fù)載是采用Y或接法，應(yīng)當(dāng)慎重考慮，以免接錯(cuò)發(fā)生設(shè)備事故。以負(fù)載的額定電壓來(lái)決定負(fù)載是接相電壓或線電壓。例如,現(xiàn)在的照明燈泡大都采用220V,顯然只能接在相電壓上,如果接線電壓（380V,則燈泡即將爆炸。由于負(fù)載要求三相對(duì)稱(chēng)(三相功率相等,所以很多燈泡就要按容量分開(kāi)三相,使燈泡功率基本相等而后按Y形接法。有的負(fù)載是380V,這時(shí)如果

8、接在相電壓上,則就不一定起作用,如接觸器的閉合線圈有的要求380V,就一定要按在線電壓上。五、無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)基本工作原理TFW系列無(wú)刷發(fā)電機(jī)電氣原理圖見(jiàn)圖8一7。基本工作原理:發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)接近額定轉(zhuǎn)速時(shí),由于轉(zhuǎn)子磁極鐵心具有剩磁,嵌在定子槽中的副繞組S1S2感應(yīng)的電勢(shì)經(jīng)單相全波整流器組Dl整流后輸入交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組 F3F4 建立交流勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng),使交流勵(lì)磁機(jī)電樞繞組感應(yīng)三相電勢(shì),該電勢(shì)經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流橋D2整流后輸入主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組F1F2 ,建立主發(fā)電機(jī)磁場(chǎng),使發(fā)電機(jī)定子繞組感應(yīng)電勢(shì),從而輸出電能.第二節(jié) 無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)構(gòu)造一、概述中小型同步發(fā)電機(jī)的構(gòu)造主要有二種型式(一)旋轉(zhuǎn)電樞式磁

9、極固定不動(dòng)(不動(dòng)部份稱(chēng)定子)，電樞繞組 (感應(yīng)導(dǎo)體)在轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)動(dòng)，利用旋轉(zhuǎn)整流器把交流電從轉(zhuǎn)子上引出來(lái)，交流勵(lì)磁機(jī)就是這種電機(jī)。(二)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式磁極裝在轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)動(dòng),電樞繞組裝于定子上不動(dòng),可直接用電纜引出交流電。無(wú)刷發(fā)電機(jī)的本體就是這種型式電機(jī)。此類(lèi)電機(jī)又可以分為:凸極式發(fā)電機(jī)：有明顯的磁極，在磁極鐵心上套有集中磁極繞組。隱極式發(fā)電機(jī)：沒(méi)有明顯的磁極，磁極繞組分散嵌在轉(zhuǎn)子(磁極)鐵心槽內(nèi)。中小型發(fā)電機(jī)大都采用轉(zhuǎn)場(chǎng)式。不論凸極式還是隱極式發(fā)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)可分為兩大部分，即靜止部分，包括定子(機(jī)座、定子鐵心、定子繞組)，端蓋，軸承蓋(套)，交流勵(lì)磁機(jī)定子等；轉(zhuǎn)動(dòng)部分又稱(chēng)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心(磁極

10、鐵心)、磁極繞組、軸承、風(fēng)扇、勵(lì)磁機(jī)電樞、旋轉(zhuǎn)整流器等。二、無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)TFW系列元刷發(fā)電機(jī)典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-9(凸極式)，圖3-10(隱極式)(一)靜止部份1.定子：由機(jī)座、定子鐵心、定子繞組所組成。定子鐵心及定子繞組是產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)、電流的部分，亦稱(chēng)電樞。(1)機(jī)座機(jī)座是發(fā)電機(jī)的整體支架，用來(lái)固定電樞并和前后兩端蓋一道支承轉(zhuǎn)子。機(jī)座有鑄鐵鑄造和鋼板焊接兩種，TFW系列多為鑄鐵結(jié)構(gòu)，經(jīng)機(jī)械加工而成。機(jī)座內(nèi)壁分布筋條用以固定電樞，兩端面加工有止口及螺孔與端蓋配合固定，機(jī)座下部鑄有底腳，以便于電機(jī)固定在底架或基礎(chǔ)上。機(jī)座上一般有出線盒，或位于機(jī)座的右側(cè)面(從軸伸端看),或位于機(jī)座上部，出線盒裝

11、有接線板，以便引出交流電等。位于機(jī)座上部的出線盒一般均裝有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。TFE系列無(wú)刷發(fā)電機(jī)機(jī)座是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，它是幾塊罩式鋼板及端環(huán)、底腳焊接而成，具有造型新穎、省工省料、重量輕等特點(diǎn)。（2）定子鐵心定子鐵心是電機(jī)磁路的組成部分。鐵心采用0.5mm厚的硅鋼片迭壓而成。鐵心開(kāi)有均勻分布的槽，以嵌放線圈。為了減少鐵心的渦流損耗，硅鋼片兩面涂有絕緣漆。TFW系列由于轉(zhuǎn)子采用1mm低碳鋼板做鐵心，所以為了提高材料利用率，定子鐵心常用扇形硅鋼片來(lái)拼成一個(gè)整圓鐵心，拼時(shí)把每層的接縫互相錯(cuò)開(kāi)。定子鐵心有外壓裝和內(nèi)壓裝兩種：外壓裝就是以扇形沖片拼成整圓，并迭壓一定長(zhǎng)度后經(jīng)過(guò)一定壓力，由壓圈和扣片形成一個(gè)整體，

12、再經(jīng)嵌線、絕緣處理后壓入于機(jī)座上。內(nèi)壓裝則是直接由扇形沖片迭壓在已經(jīng)加工的機(jī)座上，后再嵌線，并經(jīng)絕緣處理。較大容量的發(fā)電機(jī)鐵心，為增加散熱面積，常在沿軸向長(zhǎng)度上留有數(shù)道通風(fēng)溝。TFE系列發(fā)電機(jī)由于定、轉(zhuǎn)子均采用硅鋼片沖制，所以其定子鐵心是用整圓硅鋼片迭壓的 , 再與壓圈一道用CO2氣體保護(hù)焊接成一體。這種結(jié)構(gòu)具有材料利用率高、容易加工的特點(diǎn)。(3)定子繞組繞組由線圈組成，線圈采用高強(qiáng)度聚酯漆包圓銅線繞制，并按一定的方式連接，嵌入鐵心槽中。這是產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，流通交流電流的部分，是發(fā)電機(jī)的核心。線圈采用的導(dǎo)線規(guī)格、線圈臣數(shù)、并聯(lián)路數(shù)等由電磁設(shè)計(jì)確定。繞組型式有雙層迭繞、單層鏈?zhǔn)?、單雙層式等。定子繞

13、組嵌于鐵心槽中，還必須有層間絕緣、相間絕緣和對(duì)地絕緣。主絕緣材料多采用B級(jí)材料即D·M·D 聚酯薄膜無(wú)紡布復(fù)合箔，F(xiàn)級(jí)絕緣采用 N·M·N。線圈在鐵心槽內(nèi)受到交變電磁力及平行導(dǎo)線之間的電動(dòng)力，可能使線圈移動(dòng)或振動(dòng)，因此繞組要緊固，不能松動(dòng)。一般可用玻璃布板做成槽模在槽內(nèi)壓緊線圈，同時(shí)在兩端部用玻璃纖維帶扎緊，再把整個(gè)電樞經(jīng)絕緣處理，使電樞形成一個(gè)堅(jiān)固的整體。2.端蓋端蓋與機(jī)座配合后用于支承轉(zhuǎn)子，因此在端蓋中心有軸承室圓孔，以便裝軸承。端蓋的端面有止口與機(jī)座配合，與柴油機(jī)專(zhuān)配的發(fā)電機(jī)在軸伸端的端蓋兩端面，均有端面止口。所有這些止口與軸承室的同軸度加工精度要

14、求高，以便保證轉(zhuǎn)子裝配后的同軸度要求。TFW系列發(fā)電機(jī)端蓋用鑄鐵鑄造。TFE系列發(fā)電機(jī)端蓋由鋼板焊接而成。軸承則裝于軸承套內(nèi)，安裝方便。3.交流勵(lì)磁機(jī)定子交流勵(lì)磁機(jī)定子為磁場(chǎng)，TFW系列發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)定子鐵心用1mm低碳鋼板制成，具有若干磁極，而后套以激磁線圈，并用槽楔予以固定，然后定子進(jìn)行浸烘絕緣處理。TFE系列發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)定子鐵心則用硅鋼片迭壓而成，激磁線圈先在玻璃布板制成的框架上繞制，浸漆絕緣處理后套在勵(lì)磁定子鐵心上，用銷(xiāo)釘予以固定。這種系列無(wú)刷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁定子多有兩套激磁繞組，即電壓繞組和電流繞組，有電流復(fù)勵(lì)作用，以改善整機(jī)調(diào)壓性能和應(yīng)付過(guò)載能力。為了起勵(lì)方便，在一小段勵(lì)磁定子鐵心里埋設(shè)

15、三塊永久磁鋼。為防止漏磁，其間用厚絕緣紙板與其余定子鐵心進(jìn)行磁絕緣。勵(lì)磁定子均用緊固螺釘或環(huán)鍵固定在后端蓋的鑄造筋條或焊接的支件上。(二)轉(zhuǎn)動(dòng)部份(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)子一般包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心 (磁極鐵心)、轉(zhuǎn)子線圈(磁極繞組)、軸承、風(fēng)扇、交流勵(lì)磁機(jī)電樞、旋轉(zhuǎn)整流器等。1.轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸一般由45號(hào)鋼加工而成。通過(guò)軸伸上的聯(lián)軸器與原動(dòng)機(jī)對(duì)接。它是將機(jī)械能變成電能的關(guān)鍵零件，因此要求具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。轉(zhuǎn)軸根據(jù)各不同零部件的配合要求加工各部分的尺寸和精度，軸伸部分則按照國(guó)家標(biāo)TFW系列小容量發(fā)電機(jī)(50kw及以下)往往在軸上還熱套有磁軛，用以裝配磁極鐵心和磁極繞組。TFE系列無(wú)刷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸焊有驅(qū)動(dòng)盤(pán)(單軸

16、承)和風(fēng)扇安裝板,以便于安裝柔性聯(lián)接盤(pán)和冷卻風(fēng)扇。2.轉(zhuǎn)子鐵心（磁極鐵心)TFW系列轉(zhuǎn)子鐵心(磁極鐵心一般用1mm厚的低碳鋼板沖制的磁極沖片迭壓成的。(1)分離凸極式磁極沖片迭壓緊后用鉚釘和壓板鉚合在一起制成磁極鐵心。磁極鐵心套上磁極線圈后，用磁極螺釘固定在磁扼上。磁極螺釘也用45號(hào)鋼制造。(2)整體凸極式TFE系列無(wú)刷發(fā)電機(jī)采用整體凸極式?jīng)_片，這種結(jié)構(gòu)，磁極和磁軛為一體，用0.5mm硅鋼片整片沖出，然后直接與端板、鉚釘以及阻尼條、阻尼環(huán)焊成一個(gè)整體形成轉(zhuǎn)子鐵心。 整體凸極式結(jié)構(gòu)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：a.勵(lì)磁線圈直接繞在極身上，散熱好，機(jī)械強(qiáng)度高；b.無(wú)第二氣隙，減少了勵(lì)磁安匝；c.阻尼繞組布置方便

17、；d.斜極方便，可用斜極的辦法來(lái)消除齒諧波。(3)隱極式把整圓的轉(zhuǎn)子沖片直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，兩端具有端板和支撐轉(zhuǎn)子線圈的支架，采用環(huán)鍵固定。為了削弱發(fā)電機(jī)電壓波形中的齒諧波分量，隱極式轉(zhuǎn)子鐵心做成斜糟。同時(shí)，為提高并聯(lián)運(yùn)行性能和承受不平衡負(fù)載運(yùn)行能力，在鐵心齒部沖有阻尼孔，埋設(shè)阻尼繞組。3.轉(zhuǎn)子線圈磁極繞組)轉(zhuǎn)子線圈亦稱(chēng)磁極繞組。(1)隱極式繞組采用單層同心式繞組，一般用漆包圓銅線繞制。在轉(zhuǎn)子槽中安好絕緣后嵌入轉(zhuǎn)子線圈，而后端部用玻璃纖維管與支架扎牢，再用無(wú)紡玻璃纖維帶沿圓周捆扎，最后整體浸烘絕緣漆，成一堅(jiān)固的整體。(2)凸極式繞組一般采用矩形截面的高強(qiáng)度聚酯漆包扁銅線繞制，亦有用聚醋漆包圓銅線

18、繞制但其空間填充系數(shù)較差。凸極式磁極繞組為集中式繞組，對(duì)分離式凸極結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)，在預(yù)先制好的鐵板框架四周包好云母板、玻璃漆布等絕緣，上下放上玻璃布板襯墊，而后連續(xù)繞制線圈，再浸烘絕緣漆，最后直接套在磁極鐵心上，再用磁極螺釘固定在磁軛上。對(duì)整體凸極式而言，在預(yù)先鉚焊好的整體轉(zhuǎn)子上，在極身四周包好絕緣，而后整體用機(jī)械繞上線圈，最后經(jīng)F級(jí)絕緣浸烘處理，形成一個(gè)堅(jiān)固的磁極整體，最后用熱套法套入轉(zhuǎn)軸。這種線圈結(jié)構(gòu)散熱條件好，絕緣和機(jī)械強(qiáng)度高，可靠性好。綜上所述：整體凸極式加工工時(shí)少，可平行作業(yè)施工，工藝相對(duì)簡(jiǎn)便，材料費(fèi)用相對(duì)較??；隱極式金加工工時(shí)和電工工時(shí)相對(duì)較多，而且不能平行作業(yè)。因此，整體凸極式轉(zhuǎn)子具

19、有諸多優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外電機(jī)行業(yè)的發(fā)展方向。對(duì)較大容量的發(fā)電機(jī)，在兩磁極線圈中間夾有線圈撐塊，用以固定線圈，以防止線圈在離心力作用下向外隆起變形而損壞，撐塊一般用非導(dǎo)磁材料，如鑄鋁或黃銅合金制成。4.軸承發(fā)電機(jī)一般是兩支承式，在轉(zhuǎn)軸兩端裝有軸承。軸承外圈固定在兩端蓋的軸承室或軸承套內(nèi)。根據(jù)受力情況，軸伸端(即傳動(dòng)端)用滾柱軸承，非傳動(dòng)端用滾珠軸承。軸承加有軸承潤(rùn)滑脂。所有軸承兩邊都用軸承蓋密封，潤(rùn)滑脂常用3號(hào)鋰基脂。軸承與轉(zhuǎn)軸是過(guò)盈配合，軸承用熱套法套入轉(zhuǎn)軸。軸承外圈與端蓋(或軸承套 )采用過(guò)渡配合。為了減少振動(dòng)和噪聲，裝配軸承切忌敲打,并注意保持清潔。TFE系列發(fā)電機(jī)，在原動(dòng)機(jī)可承載能力條件下，

20、還有采用單軸承結(jié)構(gòu)型式。此時(shí)僅在非傳動(dòng)端裝置一個(gè)軸承(自動(dòng)調(diào)心),這使電機(jī)節(jié)省了一個(gè)軸承，并使整機(jī)軸向長(zhǎng)度縮短。5.風(fēng)扇發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于各種損耗而發(fā)熱，因此必須進(jìn)行通風(fēng)冷卻。中小型發(fā)電機(jī)采用在軸上裝風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。風(fēng)扇采用離心式，為了提高效率，風(fēng)扇常采用后傾式離心風(fēng)扇。風(fēng)扇有鑄鋁和鋼板焊接兩種。一般裝在前端蓋內(nèi)，對(duì)專(zhuān)配柴油機(jī)組的也有裝于前端蓋外的，此時(shí)風(fēng)扇裝在電機(jī)軸伸上的半聯(lián)軸器上。發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，冷空氣由后端蓋和機(jī)座兩側(cè)進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，冷卻電樞繞組、磁極繞組、定轉(zhuǎn)子鐵心等，而后通過(guò)前端蓋的蓋板窗孔把熱風(fēng)排出機(jī)外，使電機(jī)的溫升控制在允許的范圍內(nèi)。6.交流勵(lì)磁機(jī)電樞無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)利用交流勵(lì)磁機(jī)的

21、電樞，經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器變成直流供給發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)使用。交流勵(lì)磁機(jī)電樞鐵心用硅鋼片迭壓而成，然后嵌以三相交流繞組，并經(jīng)絕緣處理形成電樞。TFW系列發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)電樞一般裝在后端蓋的外部，靠電樞支架固定在轉(zhuǎn)軸上，這種結(jié)構(gòu)使電機(jī)軸向長(zhǎng)度加長(zhǎng)；而TFE系列交流勵(lì)磁機(jī)電樞則裝在后端蓋內(nèi)部，它直接套在轉(zhuǎn)軸上，使整機(jī)軸向長(zhǎng)度縮短、緊湊。7.旋轉(zhuǎn)整流器TFW系列發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)整流器裝置于交流勵(lì)磁機(jī)外側(cè)，用螺釘固定在轉(zhuǎn)軸上，便于維修與安裝。旋轉(zhuǎn)整流器有三相半波或三相全波兩種。三相半波有三個(gè)旋轉(zhuǎn)硅二極管，三相全波有六個(gè)旋轉(zhuǎn)整流管，裝在一塊公共的絕緣安裝板上。為安裝方便起見(jiàn)，三相全波用的旋轉(zhuǎn)整流管有正、反燒兩種管型，即兩種

22、正負(fù)極剛好相反，這種接法可以減少彼此之間的連線，可靠性好。為了保護(hù)旋轉(zhuǎn)硅整流管在運(yùn)行中偶然因過(guò)電壓擊穿而損壞，在旋轉(zhuǎn)整流器上還并有壓敏電阻，以吸收線路上可能的過(guò)電壓。TFE系列發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)整流器安裝在后端蓋內(nèi)側(cè)，它直接固定于勵(lì)磁機(jī)電樞鐵心伸出的螺栓上，布置緊湊。第三節(jié) 無(wú)刷發(fā)電機(jī)的使用和運(yùn)行一、發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)技術(shù)性能是衡量發(fā)電機(jī)質(zhì)量水平的重要依據(jù)。主要有以下項(xiàng)目：(一)穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率：指從空載到額定負(fù)載，穩(wěn)態(tài)電壓的變化率。其計(jì)算公式為： 式中:U額定電壓或95%額定電壓。UI從空載到額定負(fù)載的穩(wěn)定電壓。(二)瞬態(tài)電壓調(diào)整率指當(dāng)發(fā)電機(jī)為空載，轉(zhuǎn)速與電壓為額定值時(shí)，突加規(guī)定負(fù)載，然后突甩負(fù)載

23、的整個(gè)過(guò)程中，瞬時(shí)電壓變化率。其計(jì)算公式為：式中：U空載額定電壓 Us負(fù)載突變時(shí)的瞬時(shí)電壓最大值和最小值(取三相平均值。(三)效率 指發(fā)電機(jī)輸出功率與輸入功率比值的百分?jǐn)?shù)。其計(jì)算公式為： 式中:額定輸出功率總損耗(四)線電壓波形正弦性畸變率指線電壓基波以外的各次諧波2電壓平方和的均方根值與基波電壓比值的百分?jǐn)?shù)。其計(jì)多公式為：KU=×100%式中:Ul基波電壓有效值Unn次諧波電壓有效值(五)溫升指發(fā)電機(jī)在額定工況下運(yùn)行至熱穩(wěn)定時(shí)，各繞組溫度升高值。 式中：熱態(tài)穩(wěn)定時(shí)繞組電阻R1冷態(tài)時(shí)繞組電阻熱態(tài)穩(wěn)定時(shí)冷卻介質(zhì)溫度冷態(tài)時(shí)繞組溫度（六)噪聲 指發(fā)電機(jī)空載時(shí)測(cè)得的A計(jì)數(shù)聲功率級(jí)數(shù)值。(七)

24、振動(dòng) 指發(fā)電機(jī)空載時(shí)測(cè)得的振動(dòng)速度有效值。二、發(fā)電機(jī)運(yùn)行(一)運(yùn)行前準(zhǔn)備工作為確保發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠安全，運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行機(jī)械與電氣的檢查。1.用500V兆歐表測(cè)量發(fā)電機(jī)各繞組的絕緣電阻，在熱態(tài)下應(yīng)不低于0.4M，常溫下不低于2MQ(注意測(cè)量時(shí)應(yīng)斷開(kāi)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、旋轉(zhuǎn)整流器與電機(jī)各繞組的連接，以免擊穿電子元件)。當(dāng)絕緣電阻低于上述規(guī)定值時(shí)，發(fā)電機(jī)必須進(jìn)行干燥，可用熱風(fēng)法、短路法或其它方法來(lái)提高絕緣電阻，烘干溫度不能使繞組溫度超過(guò)100，以免燒壞。2.檢查發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器等相互之間連接是否牢固、可靠、正確。所有螺栓不應(yīng)松動(dòng)，電機(jī)內(nèi)部不得有異物存在，并用不超過(guò)0.2MPa的干燥壓縮空氣吹凈，

25、用手或其它工具慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，應(yīng)靈活，無(wú)碰擦等不良現(xiàn)象。3.檢查發(fā)電機(jī)機(jī)座上接地螺栓是否有效接地，接地線導(dǎo)線截面是否符合要求，并確保接地良好。4.按發(fā)電機(jī)電氣原理圖，檢查電氣接線是否正確。(二)開(kāi)機(jī)1.使輸出空氣開(kāi)關(guān)處于斷路狀態(tài)。2.啟動(dòng)原動(dòng)機(jī)，增加轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速(注意加速過(guò)程不宜過(guò)長(zhǎng))3.接通輸出空氣開(kāi)關(guān)，并加上負(fù)載投入正常運(yùn)行。(三)負(fù)載時(shí)的試驗(yàn)調(diào)整合上空氣開(kāi)關(guān)，分別保持功率因數(shù)為1.0和0.8(滯后),逐漸增加負(fù)載至滿(mǎn)載，再逐漸減少負(fù)載至空載，在此過(guò)程中，檢查發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率和滿(mǎn)載勵(lì)磁電流(功率因數(shù)=0.8時(shí))，是否與銘牌相符，觀察控制屏各指示儀表是否正常，發(fā)電機(jī)各部分是否存過(guò)熱現(xiàn)象

26、。調(diào)試檢查達(dá)到滿(mǎn)意結(jié)果后，發(fā)電機(jī)即可投入正常運(yùn)行。(四)停機(jī)1.降低發(fā)電機(jī)負(fù)載至零。2.斷開(kāi)輸出空氣開(kāi)關(guān)。3.停止原動(dòng)機(jī)。第四節(jié) 無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)的常見(jiàn)故障及排除一、發(fā)電機(jī)不能發(fā)電(一)故障現(xiàn)象發(fā)電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，合閘交流勵(lì)磁機(jī)定子部分勵(lì)磁回路開(kāi)關(guān)，并調(diào)節(jié)電位器至“電壓升高”方向的最大值時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)不出電壓或電壓極低。(二)故障原因1.長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)念嵳鸹蚶讚簦拱l(fā)電機(jī)剩磁電壓消失或小于正常剩磁電壓值(U線<10V，U相<6V)，尤其是主機(jī)定轉(zhuǎn)子及交流勵(lì)磁機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵心沖片均為硅鋼片材料的無(wú)刷發(fā)電機(jī)更容易失磁。2. 勵(lì)磁主回路電氣接觸不良或斷線。比如接線頭松脫，變阻器接線螺栓松動(dòng)，引線斷

27、線，旋轉(zhuǎn)整流橋直流側(cè)斷線或接點(diǎn)松脫。3.交流勵(lì)磁機(jī)發(fā)不出電壓，使主發(fā)電機(jī)磁極繞組中無(wú)勵(lì)磁電流。4.磁極繞組斷線或接地，使發(fā)電機(jī)無(wú)勵(lì)磁電流或極小。(三)處理方法1.剩磁消失時(shí)，用蓄電池、干電池或整流直流電源給交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組通電充磁。2.用萬(wàn)用表查找勵(lì)磁回路斷線處并予以接通，用0號(hào)玻璃砂布清除各接觸面氧化層，擰緊接線點(diǎn)的螺栓螺母。3.勵(lì)磁繞組的接地、斷線,可用500V兆歐表檢查繞組對(duì)地絕緣，找出接地點(diǎn)并予修復(fù)，用萬(wàn)用表找出斷線處予以修復(fù)。4.交流勵(lì)磁機(jī)發(fā)不出電時(shí)，按上述各條檢查或修復(fù)。二、發(fā)電機(jī)電壓太低(一)故障現(xiàn)象：以在額定轉(zhuǎn)速下，磁場(chǎng)變阻器已調(diào)向“電壓上升”的最大位置，柴油發(fā)電機(jī)空載時(shí)，電

28、壓 整定不到1.05倍額定電壓，表明發(fā)電機(jī)電壓太低，并聯(lián)、并網(wǎng)或功率轉(zhuǎn)移時(shí)會(huì)遇到困難。(二)故障原因1.原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速太低，使發(fā)電機(jī)定子繞組感應(yīng)的電勢(shì)太低。2.定子繞組接線錯(cuò)誤，感應(yīng)電勢(shì)低，甚至三相不平衡3.勵(lì)磁繞組接線錯(cuò)，至少有個(gè)別相鄰磁極極性未接成N、S,嚴(yán)重削弱電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng),使發(fā)電機(jī)感應(yīng)電壓低。4.勵(lì)磁繞組匝間短路，電機(jī)勵(lì)磁磁勢(shì)削弱，發(fā)電機(jī)感應(yīng)電壓低。5.勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的電壓太低。料加速老化 , 縮短電機(jī)壽命(三)處理方法1.提高原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。2.按圖紙規(guī)定更正定子接線。3.對(duì)于勵(lì)磁繞組接線錯(cuò)，可用目測(cè)法或用南北磁針來(lái)鑒別錯(cuò)誤極性并更正接線。4.對(duì)于勵(lì)磁繞組匝間短路，首先測(cè)量單個(gè)繞組的交流阻抗，若

29、相差一倍以上，則懷疑阻抗小的繞組有短路，應(yīng)進(jìn)一步對(duì)單個(gè)繞組進(jìn)行短路試驗(yàn)。5.對(duì)于勵(lì)磁機(jī)電壓太低，按上述各條進(jìn)行檢查和處理。三、轉(zhuǎn)子繞組過(guò)熱(一)故障現(xiàn)象：1.電機(jī)在高于額定電壓情況下運(yùn)行，為了按額定功率因數(shù)輸出額定功率，勵(lì)磁電流就會(huì)超過(guò)額定值，轉(zhuǎn)子繞組就會(huì)過(guò)熱。2.電機(jī)在低功率因數(shù)下運(yùn)行，若電機(jī)輸出額定功率，勵(lì)磁電流也要超過(guò)額定值。3.電機(jī)在低于額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，通風(fēng)條件不良,影響電機(jī)散熱,同時(shí)，在低轉(zhuǎn)速下，要使電機(jī)輸出額定電壓，必須相應(yīng)加大勵(lì)磁電流，兩者都可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子線圈過(guò)熱。4.轉(zhuǎn)子繞組匝間短路或接地。5.轉(zhuǎn)子繞組浸漆不透或絕緣漆過(guò)稀未能排除或填滿(mǎn)繞組內(nèi)部空氣隙。（三)處理方法：1.電機(jī)在高

30、電壓運(yùn)行時(shí)，應(yīng)相應(yīng)降低輸出功率，尤其是無(wú)功功率，保持勵(lì)磁電流不超過(guò)額定值。2.在負(fù)載功率因數(shù)低于0.8滯后，甚至作為調(diào)相機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)以勵(lì)磁電流不超過(guò)額定值為限。3.應(yīng)加大原動(dòng)機(jī)輸入,使發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。4.檢查并排除轉(zhuǎn)子繞組接地或臣間短路。5.把轉(zhuǎn)子繞組重新浸漆烘干,直至漆浸透并填滿(mǎn)繞組縫隙為止。四、軸承過(guò)熱(一)故障現(xiàn)象：電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，用溫度計(jì)測(cè)量滾動(dòng)軸承外圈溫度超95，有時(shí)軸承潤(rùn)滑脂因過(guò)熱而流出，軸承噪聲加大，嚴(yán)重者軸承內(nèi)外圈表面燒灼而被迫停機(jī)。(二)故障原因1.軸承裝配不良。2.軸承潤(rùn)滑脂牌號(hào)不對(duì),比如用戶(hù)修理或清洗電機(jī)時(shí)，用滴點(diǎn)溫度低又不耐濕的潤(rùn)滑脂容易稀釋溶解，使軸承發(fā)熱。3

31、.軸承室內(nèi)潤(rùn)滑脂裝得太滿(mǎn)。4.軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸配合太松，運(yùn)行中發(fā)生摩擦而發(fā)熱。5.原動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶拖動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，傳動(dòng)皮帶張力過(guò)大，使軸承內(nèi)外環(huán)單邊受力過(guò)大滾珠(柱)運(yùn)轉(zhuǎn)不輕快而發(fā)熱，同時(shí)也造成滾珠磨損，軸承間隙加大，引起電機(jī)振動(dòng)和軸承噪聲加大，導(dǎo)致軸承更熱。（三)處理方法：1.檢查軸承蓋止口軸向長(zhǎng)度尺寸，其公差值應(yīng)為h8，若沒(méi)有超出正偏差，則須進(jìn)一步檢查轉(zhuǎn)軸兩軸承檔間的軸向距離及公差是否符合要求，若超正偏差，也會(huì)造成外軸承蓋頂住軸承外環(huán)端面，此時(shí)，以加工外軸承蓋止口長(zhǎng)度較方便，使它裝配后與軸承外環(huán)的配合間隙符合要求。2.按電機(jī)規(guī)定的牌號(hào)裝用潤(rùn)滑脂。3.裝入潤(rùn)滑脂量為軸承室容積的。4.更換超小的轉(zhuǎn)軸

32、，若軸承內(nèi)圈己磨損應(yīng)予更換同型號(hào)軸承。5.調(diào)整傳動(dòng)皮帶張力不宜過(guò)大，但也不得太小，以免皮帶打滑。五、絕緣電阻下降(一)故障現(xiàn)象：電機(jī)在熱穩(wěn)定狀態(tài)下絕緣電阻低于0.5M，冷態(tài)下低于2M。(二故障原因：1.在運(yùn)輸中電機(jī)繞組受潮，長(zhǎng)期存放在潮濕的屋子里或長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)或水直接滴入電機(jī)內(nèi)，使線圈受潮。2.進(jìn)行維護(hù)清潔衛(wèi)生時(shí)電機(jī)繞組絕緣碰傷或電機(jī)大修嵌線過(guò)程中絕緣受損。3.周?chē)諝庵械膶?dǎo)電塵埃（例如冶金工業(yè)或煤炭工業(yè)區(qū))或酸性蒸汽和堿性蒸汽(比如化學(xué)工業(yè)區(qū))侵入電機(jī)中，腐蝕電機(jī)絕緣。4.絕緣本身自然損壞或電機(jī)劇熱使絕緣老化。（三）處理方法：1.受潮的電機(jī)必須進(jìn)行干燥處理，同時(shí)必須改善電機(jī)存放環(huán)境的通風(fēng)條件，備有良好的通風(fēng)設(shè)備。在寒冷季節(jié)，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)必須備有取暖設(shè)備，保證室內(nèi)溫度不低于5,嚴(yán)禁附近的水滴入電機(jī)。2.更換絕緣受損的繞組或槽絕緣。3.應(yīng)改善電機(jī)周?chē)h(huán)境或轉(zhuǎn)移電機(jī)安裝場(chǎng)所，使周?chē)h(huán)境中不得有導(dǎo)電塵?；蛩?、堿性蒸汽。4.查找電機(jī)劇熱原因并予排除，若屬電機(jī)運(yùn)行太久而絕緣老化，則必須更換新電機(jī)或進(jìn)行大修更換繞組和絕緣材料。六、旋轉(zhuǎn)整流器故障(一)故障現(xiàn)象：一個(gè)或幾個(gè)旋轉(zhuǎn)硅元件損壞，損壞后的硅元件失去單向?qū)щ娦?，處于正反向都?dǎo)通的狀態(tài)，即短路狀態(tài)。一旦硅元件短路，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障，就會(huì)導(dǎo)致交流勵(lì)磁機(jī)電樞繞組燒毀，