直流勵磁機

同步發電機的勵磁系統是指供給同步發電機的勵磁電流的電源及其附屬設備，其主要作用是當發電機正常運行時，供給發電機維持一定電壓及一定無功輸出所需的勵磁電流；當電力系統短路、負荷突然增、減時，對發電機進行強行勵磁、減磁，以提高電力系統運行的穩定性和可靠性。

基本介紹

• 中文名：直流勵磁機
• 外文名：DC exciter
• 特點：不受外界電源影響
• 組成：滑環及碳刷

概述

直流勵磁機勵磁系統採用與發電機同軸的直流發電機供給勵磁系統的電源，系統簡單，不受外界電源影響，主要用於50MW及以下的發電機。該系統由於存在滑環及碳刷，如果維護與檢修不當，勵磁機整流子將會發生強烈火花，有時很難消除。

直流勵磁機在同步轉速正常運行時，向發電機提供勵磁電流，在不進行勵磁調整的情況下，其端電壓和負載電流發電機轉子電流是近似於直線的波形，而且可以通過調整其磁極的勵磁電流來調整勵磁機端電壓，改變發電機的無功負荷。

常見故障

1、勵磁機的換向器嚴重磨損

換向器正常磨損情況應該是：每年消耗換向器直徑1mm以內，約兩年撓一次雲母溝，四、五年車換一次換向器。可是有的機組換向器每年需車削一次，有的平均每年要車去直徑3.5—4mm以上，僅四年就使換向器直徑磨損到小於廠家規定的最小值。

直流勵磁機

2、換向器表面不正常

有的換向器表面無氧化膜，還有被硬物擦傷的亮紋；有的換向器表面凹凸不平；有的在炭刷磨道上銅片嚴重變形；有的換向器不圓，使炭刷跳動並振裂，嚴重的甚至引起環火。

3、滑環溫度高，工作表面無光澤

滑環上的炭刷過熱、劇烈跳動、碎裂等，嚴重的甚至使刷辮和刷握髮熱變色、刷辮熔斷、彈簧退火失去彈性。

4、炭刷磨損太快

一般炭刷的使用壽命應在一年以上，業績平均每千小時的磨耗應小於2.5mm。可是有的炭刷本身磨損很快，僅能使用3—4個月，個別的甚至僅能使用幾個小時。

5、炭刷磨麵上呈現硬粒及一道道刻紋。

故障原因分析

一、直流勵磁機勵磁迴路電阻過大

建壓由直流發電機的建壓原理可知，機組不能直流發電機自行勵磁建立穩定的電壓，必須滿足：

1、具有剩磁和磁飽和特性；

2、正確的電樞旋轉方向和電機勵磁繞組與電樞繞組的正確連線；

3、勵磁迴路電阻值必須小於臨界電阻值。

無論是電刷接觸面的減小，還是強行減磁接觸器接點QJ接觸不良，均造成了電機勵磁迴路勵磁電阻的增加，從而對勵磁機的建壓造成了影響。合適的RL下，當電機達到額定轉速後，電樞切割主磁極的剩磁磁場而產生剩磁電動勢，並由此在勵磁迴路中產生勵磁電流,，該電流又在電機磁路內建立磁場，使主磁場得到加強，使電動勢進一步提高;經過電動勢產生電流，電流增加磁場進而提高電動勢的不斷反覆，使電動勢沿曲線規律得到增大;並最終使發電機電壓穩定在場阻線U=IR，與電機電動勢E曲線的交點。

二、機組轉速過低時.機組將不能正常建壓

在因轉速偏低造成不能建壓的故障中，由線圈感應電勢E與轉速n和氣隙磁通量小的關係E=Fn小可知，當電機剩磁磁通一定時，建壓過程中產生的電動勢E與電機的轉速n成正比。在同樣的勵磁電阻RL下，當轉速降低時，同樣的剩磁產生的感應電動勢將較正常轉速時變小。因此，在勵磁迴路電阻配置調試完成後，達到或接近發電機額定轉速，是發電機建壓的必要條件，當轉速過低時，發電機在原定的勵磁迴路電阻下，不可能成功建壓。

三、電刷選擇得當，才能使換向器得到保護

在電刷的選擇中，通過查閱電刷的有關資料得知：D214型電刷一般套用於換向困難，電壓在200V以上帶有衝擊性負荷的直流電機、汽輪發電機的勵磁機，如工礦冶金用直流電機、熱電機車主發電機等部分的設備。該碳刷在使用過程中，儘管我們採取過調整碳刷壓力、車削處理換向器接觸面等措施，力圖使換向器避免燒痕，但是均未能避免碳刷與換向器間產生火花，並使換向器形成溝痕，不得不再次進行車削處理。發現D104型廣泛用於換向正常、電壓為80-120V的直流電機、汽輪發電機、同步發電機及電焊發電機等，如一般直流電機、直流發電機組、船電直流電機、專用直流電機、機車電機等場合套用。發現D104型更加接近我廠要求，經改用D104型後發現電刷與換向器間沒有產生火花，而且經過一段時間的運行，換向器表面產生了氧化層，換向器被燒蝕的現象得到了避免，機組運行正常，收到了優良效果。

安裝

(1)直流勵磁機安裝前，應先按圖紙核對各線圈接線及極性是否正確。測量各線圈直流電阻和電樞整流子片間直流電阻。用500V或1000V搖表測量各線圈對地絕緣。符合要求後作工頻交流耐壓試驗。

直流勵磁機

(2)吊裝勵磁機電樞，並按盤車擺度及方位，在法蘭組合面加金屬楔形墊，使整流子處擺度符合規程規定範圍。

套裝勵磁機定子。為防止套裝中碰撞電樞。可在空氣間隙中插入適當厚度的鋼鋸條作引導，以電樞為中心，移動定子，調整空氣隙，最大偏差不應超過實際平均間隙的±5%。對個別超差的磁極，可在磁極後加調整墊片來調節，但要保持空氣間隙不大於設計間隙。勵磁機定子固定後．檢查勵磁機風扇與擋風圈的間隙，其間隙應保持在3.5mm內，間隙過小時，應進行處理。風扇固定螺帽應有鎖定措施。最後進行勵磁配線。

(3)調整炭刷，使刷握離整流子或滑環摩擦面有2—4mm的間隙，刷握間距弦長誤差小於2mm。刷握在整流子上的軸向排列應相互錯開，使整個整流子表面均能均勻磨到。由於正負極電刷腐蝕整流子的程度不同。所以必須在整流子的每一地位裝置同樣的正負電刷。

電刷調整後，用“0”號或“00”號砂紙研磨刷握接觸面，砂紙背面應貼於整個整流子摩擦面上，紙的寬度和整流子相當。然後將炭刷放人刷握，背後彈簧壓力調到200～250g每平方厘米，來回拉動砂紙，將炭刷磨成符合整流子外圓的弧度，直到炭刷與整流子接觸達到70%以上為止，研磨時最好逐個進行。

(4)投入試運行前還要檢查主磁極鐵芯中是否有剩磁，如果沒有，則表示鐵芯已失磁。這時應當用其它直流電源(如電池)給主磁極線圈通電流充磁。測得剩磁後，再將並激磁場迴路接通(注意接線要正確)。此時的勵磁機即可投入試運行。