发电机工作原理(发电机结构)

发电机可分为DC发电机和交流发电机。由于交流发电机在许多方面优于DC发电机，DC发电机几乎被淘汰。

发电机的组成:一般由转子组件、定子组件、整流器组件、端盖、皮带轮、风扇等组成。

转子的功能是产生旋转磁场。它由转子爪极、磁轭、磁场绕组、导电滑环和转子轴组成。

两个爪极压在转子轴上，每个爪极有六个鸟嘴形磁极，磁场绕组(转子线圈)和磁轭安装在爪极空腔内。

定子的作用是产生三相交流电。定子由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯由内环带有凹槽的硅钢片制成，定子绕组的导线嵌在铁芯的凹槽中。

发电机工作原理

同步发电机根据电磁感应原理工作，通过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能转化为电能。

当转子受外力驱动时，转子磁场与定子导体相对运动，即导体切割磁力线，于是导体中产生感应电动势，可根据右手定则确定其方向。由于转子磁极的位置使导体在垂直方向切割磁力线，此时定子绕组中感应电动势最大。

当磁极转动90度时。磁极水平时，导体不切割磁力线，其感应电动势为零。当转子再次旋转90度时，正时定子绕组在垂直方向切割磁力线，使感应电动势达到最大，但方向与之前相反。

当转子再旋转90度时，感应电动势再次变为零。这样，转子每旋转一周，定子绕组的感应电动势也发生正负变化。如果转子以恒定速度连续旋转，定子绕组中将感应出周期性变化的交变电动势。

1.发电机过热

(1)发电机不按规定的技术条件运行，如定子电压过高，铁损增大；如果电流过大，定子绕组的铜损会增加；

频率过低，冷却风扇转速会变慢，影响发电机散热；如果功率因数过低，转子的励磁电流会增加，导致转子发热。检查监控仪表的指示是否正常。如有异常，应进行必要的调整和处理，使发电机按规定的技术条件运行。

(2)发电机三相负载电流不平衡，过载的一相绕组会过热；

如果三相电流之差超过额定电流的10%，就是严重的相电流不平衡，会产生负序磁场，从而增加损耗，造成极绕组、套圈等元件发热。应调整三相负载，以尽可能保持相电流平衡。

(3)风道被积尘堵塞，通风不良，导致发电机散热困难。应清除风道内的灰尘和油脂，使风道畅通无阻。

(4)如果进气温度过高或进水温度过高，则冷却器堵塞。应降低进气或进水温度，以清除冷却器中的堵塞。在故障消除之前，应限制发电机负荷以降低发电机温度。

(5)轴承加油过多或过少，应按规定加油，一般为轴承腔的1/2~1/3(低速上限，高速下限)，以不超过轴承腔的70%为宜。

(6)轴承磨损。如果磨损不严重，轴承会局部过热；如果磨损严重，可能会造成定子和转子之间的摩擦，导致定子和转子过热。检查轴承有无噪音。如果定子和转子之间有摩擦，立即停机进行维护或更换轴承。

(7)定子铁芯绝缘损坏，造成片间短路，导致铁芯局部涡流损耗增加而发热，严重时会损坏定子绕组。立即停止机器进行维护。

(8)定子绕组并联导体断线，使其他导体电流增大，产生热量。立即停止机器进行维护。

2.发电机中性线对地电压异常。

(1)正常情况下，由于高次谐波或制造工艺等的影响，气隙不均匀和各磁极下磁势不相等而产生的极低电压。如果电压在一伏到几伏之间，就不会有危险，不需要治疗。

(2)发电机绕组短路或对地绝缘不良，导致电气设备和发电机性能恶化，容易发热。应及时修复，避免事故扩大。

(3)空负载下中性线与地之间没有电压，但负载下出现电压，这是三相不平衡造成的。应调整三相负载，使其基本平衡。

3.发电机电流过大

(1)如果负荷过大，应降低负荷。

(2)输电线路发生相间短路或接地故障时，应对线路进行检修，排除故障后可恢复正常。

4.发电机端子电压过高。

(1)如果并联发电机的电网电压过高，应降低并联发电机的电压。

(2)如果励磁装置因故障过励磁，应及时检修励磁装置。

5.动力不足

由于励磁装置电压源复合励磁补偿不足，无法提供电枢反应所需的励磁电流，使发电机端电压低于电网电压，无法输送额定无功功率。应采取以下措施:

(1)在发电机和励磁电抗器之间连接一个三相调压器，以提高发电机的端电压，并逐渐提高励磁装置的磁势。

(2)改变励磁装置电压磁动势与发电机端电压之间的相位，以增加总合成磁动势，在电抗器每相绕组两端并联数千欧、10W电阻。

(3)降低变阻器的电阻，以增加发电机的励磁电流。

6.定子绕组绝缘击穿和短路

(1)定子绕组潮湿。对于长期停用或大修的发电机，在投入运行前应测量绝缘电阻，不合格者不准投入运行。潮湿的发电机应该干燥。

(2)绕组本身缺陷或维护过程不当造成绕组绝缘击穿或机械损伤。绝缘材料应根据规定的绝缘等级进行选择，绕组的埋设和浸漆干燥应严格按照工艺要求进行。

(3)绕组过热。绝缘过热会降低绝缘性能，有时在高温下会很快造成绝缘击穿。应加强日常巡视检查，防止发电机各部分过热损坏绕组绝缘。

(4)绝缘老化。一般发电机运行15~20年以上，绕组绝缘老化，电气性能发生变化，甚至绝缘击穿。做好发电机的维护和预防性试验。如果发现绝缘不合格，应及时更换有缺陷的绕组绝缘或绕组，以延长发电机的使用寿命。

(5)当金属异物进入发电机时，不要在检修发电机后将金属物体、零件或工具留在定子孔内；将转子的绑线扎紧，并紧固端部，以免因离心力而松动。

(6)过电压击穿:

①线路遭雷击，防雷不完善。防雷设施应该改进。

(2)、误动作，如在空负荷时，发电机电压上升过高。发电机升压应严格按照操作规程进行，防止误操作。

③发电机内部过电压，包括操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压等。应加强绕组绝缘的预防性试验，及时发现和消除定子绕组绝缘缺陷。

7.松动的定子铁芯

由于制造和装配不当，铁芯没有紧固好。如果整个铁芯松动，对于小型发电机，可以用两块小于定子绕组端部内径的铁板，穿上螺柱将铁芯拧紧。恢复原状后，拧紧铁芯原来的夹紧螺栓。如果局部铁芯松动，可以先在松动的片间涂上硅钢片漆，然后在松动的部位打入硬质绝缘材料。

8.铁片间短路

(1)铁芯叠片松动，发电机运行时铁芯振动，损坏绝缘；如果铁屑部分部位绝缘损坏或铁芯局部过热导致绝缘老化，则按原方案中的方法处理。

(2)铁屑边缘有毛刺或维修时有机械损伤。用细锉去除毛刺，修整破损部位，清理表面，然后涂一层硅钢片漆。

(3)若有焊锡或铜粒短路铁芯，刮除或凿除金属焊点，并处理好表面。

(4)绕组电弧短路也可能引起铁芯短路。用凿子将烧伤部位凿除后，表面要处理好。

9.发电机失去剩磁，启动时无法发电。

(1)停机后剩磁经常丢失，这是由于励磁机磁极所用材料接近低碳钢，剩磁较少。停机后励磁绕组无电流时，磁场会消失。应该有蓄电池，发电前要磁化。

(2)发电机磁极失磁时，绕组要用大于额定电流的DC电流(短时)充磁，即能恢复足够的剩磁。

10.自动励磁装置励磁电抗器温度过高。

(1)如果电抗器线圈部分短路，应修理电抗器。

(2)电抗器磁路气隙过大，应调整磁路气隙。

1.发电机启动后，电压不会上升。

(1)励磁回路断开，使电压不能上升。检查励磁电路有无断线和接触良好。

(2)剩磁消失。如果励磁机电压表没有指示剩磁消失，励磁机应该被磁化。

(3)如果励磁机磁场线圈极性接反，其正负连接线应接反。

(4)在发电机维修中做一些测试时，磁场线圈误接通反DC，导致剩磁消失或反转，应重新充磁。