某舰船主推电机励磁电流不可调故障及维修

吴言凤，王宗亮，孙 硕

（海军潜艇学院，山东青岛 266199）

某舰船主推电机励磁电流不可调故障及维修

吴言凤，王宗亮，孙 硕

（海军潜艇学院，山东青岛 266199）

针对某型舰船的主推进电机后电枢励磁电流不可调整的故障问题，在理论上分析造成故障的原因，并在此基础上通过逐步排查和检测，确定了故障原因，精确定位了故障点，及时排除了故障，为此类故障检修和排除积累了维修经验。

舰船 主推电机 励磁电流 维修

0 引言

舰船电气故障的种类繁多，且往往不可预料。常用的分析和排除电气故障的方法有传统的故障诊断法(经验诊断法)及各种现代故障诊断方法。作为一般管理和使用人员来讲接触比较多还是经验诊断法[1]。

直流主推电机作为某些特种舰船的关键装备，属于动力核心，其可靠运行对舰船整体技术状态的发挥和功能实现具有重要意义[2]。为保证可靠性和更好的调速性能，这些舰船的直流主推电机通常采用双电枢结构[3]，两个电枢可以并联、串联工作，也可以单独工作。针对某舰船训练时发生的主推电机后电枢励磁电流不可调整的故障案例，从故障所在的设备和故障现象入手，系统全面的对故障原因进行分析诊断，科学性、条理性阐述故障的抢修过程，最后总结此类典型故障的经验，以帮助使用管理和维修保障人员，在遇到此类故障时，避免排查的盲目性，争取维修的时效性，提高维修的综合能力。

1 主推电机励磁电流调整电路

主推进电机有两个励磁调节器，分别为主用和备用励磁调节器，两个调节器原理相同。励磁电流调整电路是励磁调节器的一部分电路。

图1为某舰船主推电机的简化的励磁电流调整电路。

励磁电源分别经过滤波后送到前后枢斩波器电路，在触发电路的控制下，形成脉宽可调的方波电压，再经过灭磁开关加到推进电机前、后电枢励磁绕组上，产生可调励磁电流以调节推进电机的转速。励磁电流的调节范围正常为0～60 A。

斩波器电路为主电路，调节和触发电路为控制电路。

2 故障现象和原因排查

2.1 故障现象

某舰船在海上执行训练任务时，一日凌晨两点钟水上航行过程中，突然出现推进电机后电枢励磁电流不可调，最大值上升至75 A（正常情况下为60 A左右），而此时前电枢励磁电流正常。

图1 励磁电流调整电路

2.2 原因排查

根据图1所示的励磁调整电路简图，主励磁调节器工作时，前电枢励磁电流正常，而后电枢励磁电流不可调，并且其电流值超过正常最大值。最大的可能性是主励磁调节器后电枢斩波电路或者相应的控制电路故障。

主励磁调节器后电枢斩波电路如图 2所示。图中，V1和V2为逆导晶闸管，V1通过负载电流，是主要功率元件，称为主逆导晶闸管，V2为换流逆导晶闸管，L4和 C4分别为换流电感和换流电容，LSM2为主推电机后枢励磁绕组。

图2 励磁调节器后电枢斩波电路

推进电机励磁电流调节电路工作时，主电路先上电，控制电路后上电。当主电路上电时，换流电容C4通过与V2相并联的反向二极管充电，充好电的电容C4两端电压左正右负。当V1得到触发脉冲后立即导通，励磁电源便加到励磁绕组两端。经过一定的时间t后，V2得到触发脉冲后也立即导通，此时原先已充好电的电容C4（左正右负）经V2、V1、L4放电，然后再反向充电。在C4反向充电（右正左负）期间，主逆导晶闸管V1因被施加反向电压而关断。C4恢复原先充电状态，而励磁绕组因电流不能突变则经续流二极管V3续流，至此一个斩波周期完成。待 V1接到下一个触发脉冲后，又一个斩波周期开始，如此反复工作。

由以上分析可见：

1）V1导通时，励磁绕组获得励磁电流；V1截止时，励磁电流经续流二极管续流。在一个周期内，V1导通时间越长，则励磁电流就越大。如果在一个周期内V1全导通不截止，则励磁电流将超过其最大值（60 A）。

2）V1导通时间取决于V1和 V2触发脉冲的间隔时间t，所以改变t即可调节励磁电流大小。

3）当斩波电路正常工作时，换流电容C4和换流电感L4上存在交变电压，以保证斩波电路正常工作。

结合斩波电路工作原理可知，励磁电流超过其最大值（60 A）主要原因是V1全导通不截止所至。导致V1全导通的可能原因是：

1）V1得到触发脉冲导通后，V2没有得到触发脉冲，V2不能导通，使换流电容 C4不能放电和反向充电，V1不能截止。这主要是励磁电流调节控制电路（调节器电路或触发电路）有故障。

2）灭磁开关闭合时，励磁电流调节控制电路未能保证励磁电流调节主电路先上电，控制电路后上电，致使换流电容C4未能充满到电源电压。这主要是励磁电流调节控制电路不正常，可能是接通控制电源的继电器电路有故障。

3）与V2相并联的反向二极管损坏，致使电容C4充电过程太慢或不能充电。

4）换流电容C4和换流电感L4中有一个损坏，致使斩波电路不能正常工作。

5）主逆导可控硅V1击穿全导通，不可控。

3 抢修过程

检修励磁电流调节电路内部故障时，要使励磁电流调节电路断电和对内部电容放电，为此：

1)断开灭磁开关，使励磁电流调节电路不带电；

2)将数字电压表放置在正确的量程，分别测量前后电枢的相应端子间是否存在高电压。如果存在数伏以上电压，则采用放电电阻器将相应端子短接放电；如果量不出电压值，则应考虑有可能是快速熔断器熔断，在熔断器另一侧仍可能存在高电压，因此应在快速熔断器另一侧紧固螺栓上进行放电操作。

3）针对V1全导通五个方面的原因，处理方法如下：

（1）当V2触发脉冲不能按时发出时，按下列方法检查调节器电路板和触发电路板，确定其输出波形是否正常，必要时更换该电路板。

用数字万用表直流电压档测量触发及故障转换电路板上的测试孔（见图3）TP5和TP6分别对TP2的电压值，若在–0.7～+10.3 V内暂定为正常，记作“0”；否则为不正常，记作“×”。如果有“×”，则故障发生在调节器电路板上。

上述测量正常时，再用数字万用表直流电压档测量TP11对TP7和TP9，TP12对TP8和TP10之间的电压值。这些电压若在0.3～0.6V内为正常，记作“0”；否则为不正常，记作“×”。上列四个电压值中只要有一个“×”，则故障发生在触发器电路板。

根据上述测量结果，可按表1判断可能发生故障的部位。

图3 控制电路面板测量孔位置

表1 故障部位判断表

再断开、接通交流控制电源一次，观察触发及故障转换电路板左半边中部（见图4）的四只发光二极管，在合上交流电源约6 s后都应闪亮，发光二极管不闪亮则表明故障转换电路有故障。

图4 故障转换电路输出显示板

（2）如果励磁电流调整电路控制电路未能保证励磁电流调整电路主电路先上电，控制电路后上电，则应检查励磁电流调整电路的控制电路中控制电源继电器电路是否存在故障。

（3）如果与换流逆导晶闸管V2相并联的反向充电二极管损坏，直接更换该二极管即可。

（4）换流电容C4或换流电感L4损坏，直接更换该部件即可。

（5）主逆导晶闸管V1是否击穿可用下列方法检测：用数字万用表二极管档检查后枢主逆导晶闸管电路：红表笔置于阴极，黑表笔置于控制极，万用表的读数为200～400之间；改用数字万用表电阻档中等量程，同时将红、黑表笔交换测量，若能看到电阻值由小到大，最后达几百千欧以上为正常。若看不到电阻由小到大的过程，再交换红、黑表笔测量两次；如仍看不到此过程，则主电路中主逆导晶闸管RC吸收电路的电容器或电阻器有故障或主逆导晶闸管击穿。

按照上述方法逐步经过测试和检测，发现本例故障是主逆导晶闸管V1因击穿而造成的后电枢励磁电流不可调整，更换了主逆导晶闸管V1之后，后电枢的励磁电流可以正常调节。

4 经验总结

针对某舰船主推电机发生的后电枢励磁电流不可调整的故障，通过对励磁电流调节电路的分析，总结了各种故障原因，并通过测试和检测，精确定位了故障点，确定了故障原因，及时排除了设备存在的安全风险隐患。

某型舰船有主用和备用两台励磁电流调节器，每台励磁调节器均有前电枢斩波电路和后电枢斩波电路。四个斩波电路中使用的元器件相同，发生的故障也有共性，可以举一反三。当发生励磁电流不可调时，按上述分析和处理方法基本上能排除故障。

[1] 苑仁民, 刘洋. 船舶电气设备常见故障实例分析.船电技术, 2015, 35(4): 78-80.

[2] 刁爱民, 李海涛. 某船主推进电机偶发艏、艉枢电流异常偏差问题分析及修理. 中国修船, 2016, 29(1): 21-24.

[3] 宋义超等. 潜艇推进电机技术特点与发展分析. 船舶工程, 2013, 35(3): 55-58.

The Excitation Current Fault and Maintenance of A Main Propulsion Motor

Wu Yanfeng, Wang Zongliang, Sun Shuo
（Naval Submarine College, Qingdao 266199, Shandong, China）

In order to eliminate the excitation current fault of back armature of marine main propulsion motor, the cause of the fault is analyzed in theory. Based on the comprehensive analysis and inspection, the cause is determined, the fault is pinpointed accuracy, and the fault is excluded finally, which accumulates repair experience for this kind of fault.

ship; main propulsion motor; excitation current; repair

U672

A

1003-4862（2017）02-0045-03

2016-10-09

吴言凤（1974-），女，博士，讲师。研究方向：舰船电力电子和低压电器。

E-mail:15066792976@163.com