斯坦福UC系列发电机电压异常故障分析与排除

王 杰，孙中华，王瑞成

斯坦福UC系列发电机电压异常故障分析与排除

王 杰1，孙中华2，王瑞成1

(1. 海军士官学校机电系，安徽蚌埠 233012；2. 海军航空工程学院青岛校区，山东青岛 266041)

斯坦福自励发电机作为主电源或应急电源应用在很多领域，市场保有量大，其电压过高、过低或不稳定等异常故障排除困难。本文以使用SX440型自动调压器的UC系列自励发电机为研究对象，在分析其结构与工作原理的基础上，对其电压过高、过低或不稳定异常故障的原因进行梳理，并以故障树流程图的方式给出了排除故障的操作步骤，为人员维修该类故障提供指导和借鉴。

斯坦福发电机 电压异常 故障树 流程图

0 引言

斯坦福UC系列自励发电机为无刷励磁结构（如图1所示），容量范围在50～300kVA，其以较高的可靠性、较强的环境适应性和灵活的输出形式作为主电源或备用电源广泛应用于军事、铁路、矿业、交通、远洋等各种领域，市场保有量比较大[1]。但在运行中，经常出现负载时电压过低、空载或负载时电压过高、空载或负载时电压不稳等异常故障，用户通过阅读这些专业性强的厂家附带文字资料很难解决此类故障，急需简单明了流程化、步骤化的故障排除方法。

图1 自励发电机的结构组成图

斯坦福UC系列自励发电机常配套使用SX440、SX421、SX460、AS440型调压器，因这几型调压器的工作原理和使用方法基本相同[2]，故本文以使用SX440型调压器（如图2所示）的UC系列自励发电机为例，详细分析斯坦福UC系列发电机励磁调压电路安装接线组成和工作原理；在此基础上，对上述发电机电压异常故障的排除方法、步骤仔细梳理，并以流程图的方式将其清晰的固化下来，从而为用户排除该类故障提供技术指导。

图2 SX440型电压调节器的外形图

1 自励调压工作原理

UC系列自励发电机需要电压调节器AVR来调节励磁机的励磁电流来调节发电机输出电压（如图1所示），以SX440型电压调节器为例，其与发电机的详细连接关系如图3所示，工作原理如下：因为K1、K2端子为励磁中断控制端子，当K1、K2接通时，励磁调节器内部励磁电路接通，调节器可正常工作；当K1、K2断开时，调节器内部励磁电路断开，调节器不工作，所以在实际使用中首先用短路线将K1、K2短接，保证调节器正常工作。在正常工作时，主发电机电枢绕组单相电压VTN作为励磁电源通过P2与P3端子送入SX440调压器，整流后按励磁调整控制原则通过X、XX端子供给励磁机励磁绕组。主发电机的输出线电压为400V通过降压变压器PT变为230V的线电压，再经电压检测信号端子2、3送入调节器的电压测量比较电路，调节器的电压测量比较电路将发电机输出电压与整定值进行比较，实时计算出电压的偏差量，向励磁控制电路发出修正信号，及时改变与输出端子X、XX（其中X为正极输出端，XX为负极输出端）相连的交流励磁机的励磁绕组电流，从而使同步发电机的输出电压向减小偏差方向调节。在发电机组并联运行时，能够反应同步发电机输出电流大小和性质的电流信号通过电流互感器送入调节器的S1、S2端子，该端子与调节器内的无功功率均衡电路相连接，使得调节器可以根据并联运行的同步发电机输出电流的大小和性质，对同步发电机的励磁电流作出相应的调节，使得无功功率分配均衡。在实际使用中，为了实现对发电机电压的远程微调，通常在AVR远程电压控制端子1、2端子外接一个1 kΩ的电位器，可远程整定同步发电机的输出电压，该电位器安装在控制屏的面板上[3]。

图3 SX440型电压调节器典型接线图

2 电压异常故障排除方法

根据斯坦福UC系列自励发电机实际运行情况，电压异常的典型故障有：负载时电压过低、空载或负载时电压过高、空载或负载时电压不稳定三种情况，本文将对上述三种故障排除的方法步骤逐一进行梳理，并以流程图的方式将其固化下来，使其具有较强的可操作性。

图4 负载时电压过低故障排查流程图

3 结论

本文首先对斯坦福UC系列自励发电机的结构及工作原理进行详细分析，基于不同型号的自动调压器AVR与自励发电机组和使用方法和工作原理基本相同，所以选取使用SX440型调压器的自励发电机为故障分析的对象。重点对使用中出现的机组负载时电压过低、空载或负载时电压不稳定、空载或负载时电压过高这三种情况典型故障的排除方法和步骤进行了认真梳理，并将其以故障树流程图的方式呈现出来，从而为维修人员排除该类型发电机的故障提供技术指导。

图5 空载或负载电压不稳定故障排除流程图

上述以使用SX440型自动调压器自励发电机为例梳理总结的不发电故障的排除方法，同样可以在使用SX460、AS440、SX421、SA465型调压器的UC系列自励发电机上推广使用。需要注意的是AS440与SA465型调压器与励磁机励励磁绕组相连的端子标号为F1、F2而不是X、XX，与发电机输出绕组相连的端子为7、8端子，而非P2、P3。

图6 空载或负载电压过高故障排除流程图

[1] 徐新雷. 集装箱轮胎吊斯坦福发电机常见故障分析[J]. 设备管理与维修, 2018(10): 23-24.

[2] 康明斯发电机技术（中国）有限公司.斯坦福发电机安装使用及维护手册[Z]. 2009(11): 22-26.

[3] 魏建勋,高立夫.电磁式相复励自励系统的分析与研究[J]. 船电技术, 2015, 35(2): 74-76.

[4] 东莞团诚自动化设备有限公司. SX440发电机自动电压调节器[Z]. 2016(1): 2-3.

Troubleshooting method for voltage abnormality of UC series of STAMFORD generator

Wang Jie1, Sun Zhonghua2, Wang Ruicheng1

（1. Electromechanical department, Naval petty officer academy, Bengbu 233012,Anhui,china; 2. Naval aeronautical engineering institute Qingdao branch, Qingdao 266041, Shandong, China）

TM311.4

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1003-4862(2022)-0019-003

2022-02-15

王杰（1984-），男，副教授。主要从事发电与供电装备的教学和科研工作。E-mail:shamolanghu@163.com