第五章发电机

378 第五章 发电机

由于电能的生产、管理、传输、分配、使用、控制以及能量转换等方面均比较方便，因此，电能是现代最常用的一种能源，广泛应用于工业、农业及国防的各个领域。石油行业是使用发电设备较多的行业，海洋石油更是如此。因此，作为机械类岗位技术人员，了解和掌握一些发电设备知识是十分必要的。

第一节 概述

1．同步交流发电机

电机主要有四种类型。电机是一种动力机械，其主要任务是进行能量转换。按照能量的转换方式，电机可分为：

(1)发电机——将机械能转换为电能；

(2)电动机——将电能转换为机械能；

(3)变压器一一将一种等级的电压与电流变为同频率的另一种等级的电压与电流；

(4)控制电动机——不以功率传递为主要职能，而在自动控制系统中起调节、放大和控制作用。

电机若按照其发生或需要的电能的性质可分为直流电机和交流电机；交流电机除变压器外，尚可分为同步电机和异步电机。异步电机多数为电动机，作发电机用的非常少见。 除控制电动机外，尚有驱动用的微型电动机，它是近期国内外发展较快的一个分支，在近20年已远远跨出军用范围而进入民用，且步入家庭。就其发展速度及产量来说，甚至超过大、中型电动机。

同步发电机的特点：通常三相同步发电机的定子

是电枢，转子是磁极，当转子励磁绕组通以直流电后，

即建立恒定的磁场。如图5—l 所示。转子转动时，定

子导体由于与此磁场有相对运动而产生感应交流电动

势，此电动势频率为?＝Pn ／60。

可见，当发电机的极对数、转速一定时，发电机

的交流电动势的频率是一定的。也就是说，同步发电

机的特点是：转子转速和交流电频率之间将保持严格

不变的关系。在恒定频率下，转子转速恒定而与负载

大小无关。这是同步发电机与异步发电机的基本区别之一。

2．同步交流发电机的类型

目前国内外大量使用的发电机均为旋转式同步交流发电机，其类型很多，具体分类如下。

(1)按功率区分：小功率同步交流发电机，其额定功率小于10kW 。小功率汽油发电机组多采用此类发电机。中功率同步交流发电机，其额定功率介于10～1000kW

之间。中功率同

步交流发电机多用于柴油发电机组等。大功率同步交流发电机，其额定功率为1000～200000kW。火电厂、水电站、核电站等大型电站采用此种发电机。

(2)按相数区分：单相同步交流发电机多为小功率发电机。三相同步交流发电机多为大中功率发电机。

(3)按频率区分：低频同步交流发电机，其额定频率为50Hz和60Hz。我国和世界上大多数国家采用50Hz的频率。美国、日本和加拿大等国兼用两种频率。中频同步交流发电机，其额定频率为400Hz和800Hzo我国目前采用400Hz的同步交流发电机，常用于飞机、雷达、火箭、航天器等特殊场合。

(4)

电机。进口的单相汽油发电机可分别提供110V、115V、120V、230V、240V、110V／220V、115V／230V、120V／240V的额定电压。有的汽油发电机除提供交流电压外，还同时提供12V 的直流电压。三相发电机为三相四线制接线方式，可提供230V／400V的额定电压。高压同步交流发电机的额定电压高于1000V。

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(5)按结构区别：旋转磁极式，简称转磁式或转场式。旋转电枢式，简称转枢式。无刷发电机的励磁采用此种结构。

(6)按磁极形状区分：凸极式同步交流发电机又称显极式，适用于中小功率的同步交流发电机。大功率同步交流发电机多采用隐极式磁极。

(7)按励磁方式区分：供给同步交流发电机励磁功率的方式，称为励磁方式。励磁功率由自身供给的发电机，称为自励式同步交流发电机。励磁功率由独立的电源供给的发电机，称为他励式交流发电机。用永久磁铁制做磁极的发电机，称为永磁式同步交流发电机。通常把永磁式发电机归入自励式发电机之列。

(8)按调压方式区分：调节同步交流发电机的励磁电流从而调节其输出电压的方式，称为调压方式。随着工况变化而自动调节电压使之维持在规定范围的发电机，称之自动调压式同步交流发电机。人工调压方式称为手动调压方式，当发电机的工况变化而引起电压变化时，由人工调节其励磁电流从而达到调整电压的目的

3．同步交流发电机的构造

同步交流发电机通常由定子、转子、端盖＼机壳及其他辅助装置组成，如图5-2所示。

(1)定子：同步交流发电机固定不动的部分称为定子。定子可以是电枢，也可以是磁极。

(2)电枢铁心：电枢铁心用导磁良好且彼此绝缘的薄硅

钢片叠压而成，既构成发电机的部分磁路，又可减小铁心

的涡流损耗。电枢硅钢片的内沿中央制有均匀的开口，如

图5-3所示，许多硅钢片叠压后其内沿便形成开口槽，用

于安放电枢绕组。

旋转磁极式发电机，其定子组件就是其电枢组件。而

对于旋转电枢式发电机来说，其定子组件为磁极及其励磁

绕组等组成的磁极组件。

(3)电枢绕组：电枢绕组由高强度漆包线绕制而成，按照设计规律安放在电枢槽内并正确地连接起来，构成完整的单相或三相电枢绕组，用以产生交流电动势，向负载输出电能。

电枢绕组的形式很多，区分方法不同，其名称也不同。按层数区分，有单层绕组和双层绕组；按绕组元件排列方法区分，有同心(螺旋形)绕组、叠式绕组和波式绕组；按绕组元件节距区分，有整距式绕组、短距式绕组和长距式绕组。

小功率单相或三相汽油发电机，多数采用同心式分布绕组，个别机型采用集中式绕组。大中功率的同步交流发电机采用叠绕式绕组。

同步交流发电机通常采用短距分布式绕组，这种结构不仅工艺合理，节省铜导线，而且可能改善交流电动势的波形，使之接近于正弦波。

(4)转子：发电机的旋转部分称为转子。转子可以是发电机的磁极，也可以是发电机的电枢。如图5-4所示。将主同步交流发电机的一对磁极、无刷励磁发电机的电枢、风扇叶片、

硅整流器等部分机件全部固定在转轴上。

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旋转磁极式同步交流发电机的转子通常由磁极铁心励磁绕组、转轴及附件组成。

1)磁极铁心：磁极铁心由导磁良好且彼此绝缘的薄硅钢片叠压而成，在励磁电流的作用下产生主磁场，同时减小涡流损耗。小功率汽油发电机普遍采用一对磁极的凸极转子，如图5-4所示。将轴承、励磁绕组、永久磁铁、磁极铁心、风扇叶片、硅整流器等部分均固定在转轴上。

无励磁电流的情况下，磁极必须有足够

的剩磁磁场强度或剩余磁通量。为了保

证磁极有足够的剩磁磁场强度，有些发

电机在磁极上嵌有小块永久磁铁。

2)励磁绕组：励磁绕组由外涂高强度绝

缘漆的铜导线集中绕制在各个磁极上，

然后把它们正确地连接起来。当给其通

人直流电流时，磁极被磁化，产生符合

要求的主磁通和磁极极性。励磁绕组的

匝数由所要求的主磁通量和所选用的磁极铁心的材料和截面积决定，导线的线径由额定励磁电流决定。

3)转轴：发电机的转轴常用铸钢制成，磁极铁心紧固在转轴上。转轴上除装有轴承外，还装有其他附件，用以实现其他功能。

(5)附件

1)风扇叶片：风扇叶片由铸铝或合成塑料制成，为发电机进行散热降温，防止发电机温度超限。

2)硅整流器：进口的电容式逆序磁场调压发电机和无刷励磁发电机，转轴上安装有硅整流器，把相关的交流电变成直流电，然后为励磁绕组提供励磁功率。

3)集电环：在有刷的旋转磁极式同步交流发电机的转轴上装有一对铜环，称为集电环。

励磁绕组的两端分别固定在两个集电环上，集电环与励磁绕组(在磁极上)同轴旋转而连接关系和相对位置固定不变。集电环外沿与电刷(在端盖上)为滑动接触，电刷分别接直流励磁电源的正负极。因此，尽管发电机的转子不停地旋转，但励磁绕组中的励磁电流的方向始终不会改变，磁极的极性也始终不会改变。

4)机壳和端盖：发电机的机壳和端盖由铝合金或其他合金材料制成，既起支撑定子和转子的作用，也起支撑其他辅助装置的作用。当然，机壳和端盖也能起到防护定子和转子的作用。

发电机的定子固定在机壳内，其转子安放于定子内腔，转子借助轴承安装在前后端盖的轴承孔内，端盖固定在机壳上。发电机转子的外沿与定子的内沿之间必须保持0．5mm左右的均匀间隙，既要尽量减小空气隙以减小磁阻，又要保证转子在转动过程中不与定子铁心发生摩擦。

4。同步交流发电机的工作原理

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发电机是依据电磁感应工作的旋转式机械。现以旋转电枢式发电机为例，分析同步交流发电机的工作原理。

(1)电动势的产生：由物理学已知，当导体切割磁场的磁力线时，便在导体中产生感应电动势，如图5-5所示。

别固定在同一转轴上的集电环l和2上。二者同轴旋转，其相对位置和连接关系不随转子位置的变化而变化。电刷A和B通过刷架固定在发电机的端盖上，电刷A和B与集电环l和2的滑动接触关系不变。

在图5-5a中，电枢为顺时针方向旋转，当ab边处于N极下时，cd边中感应电动势的方向由c指向d，如图中的箭头方向所示。假设此时电动势为正值。

当电枢旋转180°后，ab边处于S极下，cd边处于N极下，则ab和cd边中的电动势均改变方向，显然此时的电动势为负值。

不难看出，对于图5-5a所示的一对磁极的单相同步交流发电机，其转子旋转一周，在电枢绕组中产生一个周波的交流电动势。若磁通密度B按正弦规律分布，则可产生如图5-5b 所示的正弦交流电动势E。

对于三相同步交流发电机，其各相绕组产生交流电动势的原理与单相同步交流发电机完全相同。转枢式同步交流发电机的工作原理如此，转磁式同步交流发电机的工作原理也如此。

(2)电动势的大小：由电磁感应定律可知，当导体与磁场发生相对运动时，导体中的感应电动势正可用下式计算：

E=BLv

式中E——导体中的感应电动势；

B——磁通密度；

L——导体在磁场中的有效长度；

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v—导体垂直于磁场方向的运动速度。

因为同步交流发电机为旋转式发电机，故其正弦交流电动势的有效值正应按下式计算：E=KnΦ

式中Φ——发电机每极的磁通；

n——发电机的转速(r／min)；

K——发电机的结构常数。

同步交流发电机制成以后，其结构常数K已成定值而不能随意改变。欲调整电动势的大小从而调整发电机输出电压的高低，可通过改变转速n或每极磁通Φ来实现。但是，通常要求电动势的频率?恒定不变，而频率?与转速n成正比，故发电机的转速也不能随便进行调整。由此可见，同步交流发电机主要调节磁通Φ的大小，达到调整其输出电压的目的。

(3)电动势的频率：以图5—5a为例，当磁极对数一定时，比如p＝1。则发电机的转子每旋转一周，电枢绕组正好产生一个周波的交流电动势。转子旋转两周，产生两个周波的交流电动势。若转子每秒旋转n／60周，则产生n／60周／s的电动势。可见，交流电动势的频率?与发电机的转速n成正比。

当发电机的转速一定时，比如n为l周／s。磁极对数p＝l，转子每旋转一周产生一个周波的交流电动势。p＝2，转子每旋转一周产生两个周波的交流电动势。若为p对磁极，转子每旋转一周产生p个周波的交流电动势。可见，交流电动势的频率还与磁极对数p成正比。

综上所述，同步交流发电机电动势的频率?与其转速n和磁极对数p的乘积成正比，?的计算公式为：

?＝pn／60(周／s)

例如发电机的磁极对数p＝l，额定频率?＝50Hz，其额定转速分别为n＝60?／p＝3000r ／min若发电机磁极对数p＝2，?＝50Hz，则其额定转速为n＝60?／p＝60X50／2＝1500r／min

由式?=pn／60可知，改变同步交流发电机的转速n或磁极对数p，均可改变其频率?。但是，当发电机制成后，其磁极对数p就不能随意改变。显然，这时只能靠改变转速n来调整频率?。一旦频率?达到额定值以后，就不能再随便改变转速n。

5．改善电动势波形的措施

按照有关规定，要求同步交流发电机电动势的波形为正弦波。当然，其输出电压也应当是正弦波。但是，由于发电机定子铁心结构、磁极结构、电枢绕组结构、三相发电机电枢绕组的连接形式等因素的影响，会使电动势的波形发生畸变，成为非正弦交流电动势。

非正弦交流电动势中除含有基波分量外(这是主要的)，还含有频率不同的许多高次谐波分量。高次谐波分量的存在，不仅严重影响发电机的性能和工况，而且严重影响用电设备的正常工作。因此，在设计制造同步交流发电机时，采取了许多改善电动势波形的措施，力求使电动势成为正弦波。

(1)改善磁极形状：因为发电机的电动势与磁通量Φ或磁通密度B成正比，若磁通密度B 按正弦规律分布，则电动势必然为正弦波。磁通密度的分布规律由磁极的形状决定。适当削

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384 尖磁极尖或采用扭斜磁极，均可使磁通密度B 近似按正弦规律分布。

(2)采用斜槽定子：把定子铁心扭斜一个槽距的位置，使其成为斜槽定子，无论转子旋转至何种位置，磁极端面所覆盖的铁心齿面积(或槽面积)始终保持不变，这样即可消除齿谐波的影响。

(3)改善定子绕组结构：改进发电机绕组元件的结构及绕组元件的分布形式，可以大大改善电动势的波形。同步交流发电机通常采用短距分布式绕组结构，可大大消除或削弱许多高次谐波分量，使电动势接近于正弦波。

(4)三相发电机采用星形联结：三相同步交流发电机的三相电枢绕组采用星形联结，其线电压中将不再含有三次及三的整倍数次谐波分量，大大地改善了线电压的波形。

6．同步交流发电机励磁方式

同步交流发电机的励磁功率的产生

方式，称为其励磁方式，产生励磁功率的

系统，称为励磁功率源或励磁系统。

同步交流发电机的励磁方式有他励

式和自励式两种：

(1)他励式：发电机的励磁功率若由本

身以外的其他电源供给，这种发电机称为

他励式发电机。由于获得励磁功率的形式

不同，他励式交流发电机又有采用直流励

磁机励磁见图5—6和采用无刷交流励磁机励磁之分。

1)采用直流励磁机励磁：多数他励式同步交流发电机的励磁功率，是靠同轴转动的并励直流发电机供给的，这种直流发电机称做直流励磁机。

小容量他励式同步交流发电机，一般采用转枢式的直流励磁机，并且把交流电枢绕组和直流励磁机的电枢绕组安装在共同的铁心中，同时共用一个励磁绕组，如图5—7所示。老式的汽油发电机组，就采用了这种形式的发电机。

电机的励磁绕组就是励磁机的负载，如图5—6所示。

2)采用无刷交流励磁机励磁：有些同步交流发电机，其励磁功率是由同轴转动的交流励

385 磁发电机供给的。交流励磁机的输出电压，经过安装在同轴上的硒整流器或硅整流器整流后，送给同步发电机的励磁绕组。这种励磁系统没有电刷和集电环，所以称做无刷励磁系统，如图5—8所示。这种系统，既可以进行手动调压，也可以实现自动调压，励磁电源由同步交流发电机的输出端取得。

(2)

交流发电机的励磁功率，一般用下述三种方法取得：

1)

直接从同步交流发电机输出端取得一部分功率，作为发电机本身的励磁功率，如图5

—9所示。长江一12轻型汽油发电机组就属于这一种形式。这种系统既可进行手动调压，也可借助其他环节实现自动调压。

2)图5—10所示。这种系统的发电机组，既可进行手动调压，也可借助其他环节实现自动调压。

3)同步交流发电机的电枢绕组设计成带抽头式的，由抽头处引出部分电枢绕组供给励磁功率，如图5—1l 所示。电枢绕组抽头的位置，由所需的励磁功率的大小决定。

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综上所述，不论是他励式同步交流发电机，还是自励式同步交流发电机，改变励磁电流的大小，均可调整发电机的输出电压。

海上平台上的透平、柴油机发电机组和应急发电机组所用的发电机都是无刷励磁同步三相交流发电机，下面对其原理、结构及使用注意事项进行简单阐述，详细内容请看教材的电气分册。

第二节 发电机工作原理

选择无锡新时代发电机有限公司斯坦福(STAMFORD)为例作一介绍。该公司引进英国斯坦福发电机生产技术，主要有BC 、HC 、UC

三个系列发电机。BC 、HC 、UC 系列的发

电机为无刷旋转磁场结构，电压最高达

660V ／50Hz 或60Hz ，符合BS5000第三

部分和其他国际标准。其结构和工作原理

有较广泛的代表性。

1．发电机工作原理

(1)主发电机定子提供励磁功率，A VR

调节电压型发电机原理：各工作部件之间

关系如图5—12所示。 主机定子通过SX460(SA465、SX440、SX421)A VR 为励磁机磁场提供电力。A VR 是调节励磁机的励磁电流的控制装置。A VR 对来自主机绕组的电压感应信号作出反馈，通过控制低功率的励磁机磁场，调节励磁机电枢的整流输出功率，从而达到控制主机磁场电流的要求。

387 SX460(SA465、SX440、SX421)A VR 通过感应两相平均电压，确保电压调整率。除此之外，它还监测发动机的转速，如低于预

选转速(频率)的设定，则相应降低输出

电压，以防止发动机低速时的过励，减

缓加载时的冲击，以减轻发动机的负担。

另外，SA465A VR 的内置回路若与附件

连接使用，可使发电机在“下垂’’或“无

静差’’控制以及V AR(无功功率)／

PF(功率因数)控制下并联运行。

SX421除SX440的特点外，还具有

三相均方根感应的特点，在与外部断路

器(装在开关板上)一起使用时，还提供

过电压保护。

(2)辅助绕组提供AVR 励磁功率的发

电机原理：部件之间的关系如图5—13所

示。

辅助绕组通过SA465A VR 向励磁机

磁场提供电力。且A VR 检测输出电压并

依此与设定电压之间的差调节励磁机的

励磁电流。在故障情况下，辅助线绕组能

通过SA465A VR 从主机定子铁心内的磁

场谐波分量感应并提供必要的电流，以维

持短路电流。 (3)变压器控制的发电机：主机定子通过变压器整流模块为励磁机磁场提供电力。变压器将从主机定子输出的电压和电流结合组成自我调节电压或电压的开环控制系统。这个系统可自动补偿负载或功率因数变化而变化的励磁电流，具有较好的起动能力，并可以提供持续的短路电流。三相交流发电机一般需要三相变压器控制，以改善不平衡负载时的运行情况。单相变压器也是可选的。变压器控制系统没有附件。如图5—14所示。

(4)永磁发电机(PMG)励磁——A VR 控制电压的发电机工作原理：如图5—15所示。 永磁发电机通过MX341(或MX321)A VR 为励磁机提供励磁源，A VR 是调节励磁机励磁电流的控制装置。如果是MX321 A VR ，则通过一个隔离变压器向来自主机定子绕组的电压感应信号作出反馈，通过控制低功率励磁机磁场，调节励磁机电枢的整流输出功率，从而达到控制主机磁场电流的要求。

PMG 系统提供一个与定子负载无关的恒定的励磁电源，提供较高的电动机起动承受能力，并对由非线性负载(例如晶闸管直流电动机)产生的主机定子输出电压的波形畸变具有抗干扰性。

MX341 A VR通过检测二相平均电压来确保较高电压调整率，另外它还测发动机转速，如低于预选的转速设定，则相应降低输出电压，以防止发动机低速时的过励，减缓加载时的冲击，以减轻发动机的负担。它还提供延时的过励保护，在励磁机磁场电压过高的情况下对发电机减励或灭磁。

MX321

压保护的特点。

A VR附件。SX440、SX421、MX341及MX321 A VR的内置回路若与附件连接使用，可使发电机在“下垂”或“无静差”控制、V AR(无功功率)／PF(功率因数)控制下并联运行；MX321 A VR还可提供短路电流限位控制。MX321还可提供短路电流限止控制。

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第三节发电机结构

典型的单轴承发电机结构、典型的单轴承变压器控制的发电机结构及典型双轴承发电机结构如图5—16～图5—18所示。

旋转整流模块组件如图5-19、图5-20所示。

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第四节 发电机维护保养与故障排除

发电机维护保养与故障排除对正常发挥机组性能有重要作用。通常定期检查绕组情况(特别是在发电机长期未使用时)和轴承情况为最常见工作内容，下面作一详细介绍。若发电机装有空气过滤器，要求对空气过滤器作定期检查和保养。

1．绕组的维护

在进行维护或保养前需确保发动机起动回路已断开，并断开防冷凝加热器的电源。

发电机在具有绝缘电阻1.0M Ω时，即可以可靠运行。如果发电机低于上述绝缘电阻值，必须经过以下方法之一进行烘干处理。

首先进行绕组状态评估与测量。

绕组的状态可以由检测相间及相对地间的绝缘电阻来评估。应检测绕组绝缘电阻值。 当因绕组过分潮湿或肮脏而估计绝缘电阻低时，需格外小心。应该用低压 (500V)的绝缘电阻表来进行绝缘电阻的最初检测。如果用手动操作，开始应缓缓转动绝缘电阻表手柄以便使测试电压全部加在绕组上，持续时间应足以能判断绕组绝缘状况好坏。绝缘电阻表全电压试验或其他形式的高压试验应在绕组干燥或清洗(扣有必要)后进行。绝缘测试时应将所有电子部件，如A VR 、电子保护装置等的连线断开。如装有绕组温度探测器(R ．T ．D)则应将之接地。并将旋转整流装置上的二极管短路。注意，在系统中存在任何部件会导致读数不正确或可能被试验高压损坏。所测得的所有相线间、相线对地(机壳)间的绝缘电阻值如低于上述最低值，则应按下列方法，将绕组烘干。

发电机绕组干燥方法：

冷态运行法：如果一台正常的发电机在灰尘、潮湿的环境中长期未运行，可以简单地将

393 发电机组在A VR 连接线K1、K2断开状态下空载运行，大约 10min 。这样可能已足以干燥绕组表面，将绝缘电阻值升高至超过1.0M Ω，使机组可以直接用于正常运行。

空气导入干燥法：将发电机所有盖板拆除以便于潮湿空气的逸出。在干燥过程中，气流应能在发电机内自由流通并带走湿气。使用两个l~3kW 的电吹风机，从发电机进风口处将热空气导人。注意发热源和绕组间至少保持 300mm ，以避免过热面引起绝缘损坏。持续加热并且每隔半小时记录一次绝缘电阻值。当该值达到“典型的干燥曲线”中所规定的数值，烘干过程即已完成。移开加热器，盖上所有盖板，然后重新试运行。如机组不立即运行，则应确保发电机装上防冷凝加热器并已通电工作。在下次运行前，仍需检测绝缘电阻。

短路烘干方法：首先进行有关机组及现场的所有的机械及电气安全操作，以确保在发电机上的操作安全。将发电机输出端用短路片短接，所用短路片应能承受发电机额定电流。断开A VR 上“X ”及“XX ”的连线，在导线“X ”、“XX'’间加上直流电源(X 接正极，XX 接负极)，该直流电源必须在0~24V 内可调并最大可提供2.0A 电流。在输出回路中接人一个合适的交流电流表 (或钳形电流表)以检测短路电流。

先将直流电源电压调至零，然后起动发电机组。缓缓增加直流电压使电流通人励磁机磁场绕组。当励磁电流增大时，在短接状态的定子电流也将增大。监测定子的电流使之不超过额定电流的80％。

每隔30min ，执行下列检测：将机组停下，断开外接励磁直流电源，然后检测并记录定子绕组绝缘电阻并制成图表。所测得的图形应和典型曲线比较，当绝缘电阻值达到“典型的干燥曲线”中所规定的数值，则烘干过程即已完成。一旦绝缘电阻值达到1.0M Ω，即可将直流电源移开，并将励磁机磁场引线“X ”及“XX'’重新连至A VR 端子上，将机组复原，盖上所有盖板重新试运行。如机组不立即运行，则应确保发电机装上防冷凝加热器并已通电工作。在下次运行前，仍需检测绝缘电阻。

千万不可在A VR 和发电机连成回路时

进行三相绕组的短接。电流超过发电机额定

电流时会破坏绕组和其他电气设备。

典型的烘干曲线：不管用何种方式干燥

发电机，均应每隔半小时记录一次绝缘电阻

值，并将记录绘制成如图5—21所示图形。

图5—21所示为一台很潮湿的发电机的

典型干燥曲线。该图显示了绝缘电阻值短时

上升，接着下降，然后渐渐地升至一个稳定绝缘电阻值点A 处，即稳定状态的绝缘值必须大于1.0M Ω。 (如果绕组仅只是轻微受潮，图中点线部分可能会观察不到)。

通常达到“A ”点所需时间l ～3h 。在达到“A ”点后，干燥过程至少持续 lh 。

注意：如绕组温度上升时，其绝缘电阻值将大幅度下降。以上绝缘电阻参照值是在绕组温度20℃时的数值。如果经过以上干燥过程，绝缘电阻值仍低于 1.0M Ω，则应进行线圈极化试验。如果所有部件都无法满足1.0M Ω的绝缘电阻，

则线圈需重新绕制或者重新清洗发电

机。在最低绝缘值要求未达到前，不可将发电机投入使用。绕组烘干后应重新测试绝缘电阻，以确保满足上述最低电阻值的要求。

重新测试主定子绝缘电阻时推荐用以下方式：

将中线分开，将V和W相接地，测U相对地电阻。将U和W相接地，测V相对地电阻。将U和V相接地，测W相对地电阻。若未达到最小值1.0MΩ，必须继续烘干并重复测试步骤。

2．轴承维护

轴承型式与润滑方式：通常发电机装有可加润滑油式和封闭式两种轴承型式之一。

所有的可加润滑脂式轴承都已预装了专用(如KluberAsonicGHY72型)润滑脂；封闭式轴承完全封闭，不必加润滑脂。

轴承寿命：轴承的寿命与工作条件和环境有直接关系。发动机的振动过大或由于机组对中不好而使轴承受到侧向力，从而降低轴承寿命。长期存放在有振动的环境下，使发电机被迫振动，从而产生布氏球印效应，即使钢球变形并在滚道上产生凹痕，从而导致过早的损坏。非常潮湿的气候或潮湿的环境可使润滑脂乳化，从而引起腐蚀，使轴承过早损坏。

轴承状况的监测：建议用户使用监测装置来检查轴承状况。最好的办法为将最初运行时的数值作为基准，定期检测轴承，了解其磨损趋势。这样才可能有计划地在机组或发动机维护期间安排轴承更换。

通常发电机需能连续承受在5～8Hz间振幅为0.25mm的线性振动及8～200Hz间速度为9.0mm／s的振动，该振幅或速度可在发电机任何壳体或机座上测得。此限值为各种复杂振动波形的最高的频率幅值。

一般可估计轴承更换时间如下，仅供参考：

封闭轴承大约为30000h；

可加润滑脂轴承大约为40000h。

以上数值基于正确的维护保养，并且在所有轴承中只可使用规定型号润滑脂。需要着重指出，保养完好的轴承在好的环境下运行时，即使超过上述期限，仍能正常运转。随着时间的推移，轴承损坏的可能性也随之增大。

3．空气过滤器

空气过滤器为发电机的标准可选件，可用于去除空气中的颗粒尘埃。空气过滤器在机组使用之前需充油处理。‘空滤器维护时间根据现场条件的恶劣程度决定，应定期检查其滤网部件，以决定是否需清洗。

清洗过程：从空滤器罩内拆下滤网，用合适的除油剂浸泡或冲洗部件直至滤网干净，也可选用带有扁平喷嘴的高压软管，牢牢握住喷嘴，从滤网干净面(精细网面)向外清洗。最好使用热水，但根据污染程度也可·用冷水。将滤网对着光线看，可检查其净度。清洗完时应看不见模糊区域，充油前应确保滤网完全干燥。充油最好把已干燥的部件漫在装有“Filterkote TypeK型”润滑油或商业用润滑油SAE20／50的浸渍槽内充油，请勿使用粘度过高或过低的润滑油。在把滤网重新安装到过滤器罩内并开始使用前，应将润滑油全部滴尽。

4．发电机故障排除

发电机主要故障现象为无电压、电压低或过高、空载或加载压降大、三相不平衡。

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故障排除的主要程序为：检查剩磁；分别检查绕组、A VR、励磁绕组、整流器；检查A VR 性能。例如：空载不建压，主要是无剩磁。三相电压不平衡主要是主绕组或主输出电缆连接有故障。电压过低除发动机转速等问题外主要是整流器有故障。具体方法和排除故障程序分述如下：

在执行任何故障排除步骤前先检查所有连线是否断开或松脱。首先必须确认故障现象，对具体机型作具体分析，判断可能的原因，逐步缩小故障范围，确定故障点，实施排除。励磁系统故障为发电机相对较易发生的故障且较难处理。

(1)所有使用A VR的发电机故障查找常规程序见表5—l。

表5—1 AVR控制发电机故障排除程序

表5-2 变压器控制发电机故障排除程序

5．拆卸与安装

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拆卸和更换零部件是发电机组维护保养中经常性工作。为便于维护保养，通常发电机全部使用公制螺纹。当起吊单轴承发电机时，因转子极易在机器中移动，必须注意使发电机座保持水平。若不正确地起吊，它会滑出机座。不正确的起吊方式会导致严重的人身伤害。拆卸前须将辅件先行拆下。例如：先将发电机防冷凝加热器和永磁发电机定子拆下。

防冷凝加热器：开始做任何邻近防冷凝加热器的工作或拆卸装有防冷凝加热器的非驱动端盖之前，必须关掉并安全地隔断防冷凝加热器的外接电源。

永磁发电机(PMG)的拆卸程序：

1)拆下永磁发电机维修罩壳。

2)在维修罩壳内多路连接器上断开P2、P3、P4。

3)拆下四个螺钉和定子座的压块。

4)小心地将定子组件或定子座从止口拍出。注意强磁性的转子会吸附在定子铁心上，避免损坏绕组。

5)拆下励磁机转子的固定螺栓并保存好，稳稳地将完整的转子抽出。注意保持转子清洁并避免与金属屑或金属粒子接触，最好放在塑料袋内。不准拆卸转子。

重新装配是上述步骤的逆序，但必须注意下列几点：确保磁性转子五金属屑或金属粒子；由于强磁吸附，装配时必须注意避免定子组件损伤。

常用轴承类型、更换轴承时的环境要求及常用工具：

发电机的轴承结构通常为可注润滑脂轴承、带轴承座的封闭轴承、不带轴承座的封闭轴承三种型式。在双轴承的发电机上可能装有两种不同的结构。

拆卸轴承可在转子移出后或在拆卸端盖后进行。在拆卸过程中，请注意各部件的安装位置。旋转主机转子，以使转子的一个完整极面朝下。

更换轴承环境要求：在拆卸及更换轴承过程中，尽可能保持发电机四周区域的干净，杂质污染是造成轴承损坏的一个主要原因。

常用设备：选用合适的清洁剂、二爪或三爪轴承拉模、薄型防护手套、不起毛的擦洗布、感应加热器。更换轴承通常不需要将转子移出发电机。

拆装可注润滑脂轴承方法：

轴承是压装在轴上的，可以用标准工具拆卸，如二爪或三爪的手工或液压轴承拉模。

拆卸轴承步骤如下：拆下固定轴承盖的四个螺钉，拆下轴承盖。在非驱动端拆下波形垫及弹簧挡圈(仅适用于单轴承)。将轴承座与轴承一并拆下(如装有抛油环也一并拆下)，将轴承从轴承座中拆下。将旧的“O”型密封环及波形垫圈报废。

在重新安装前，轴承盖和轴承座必须用干净的溶剂彻底清洗干净，并仔细检查磨损状况，已损坏的部件必须更换。

(1)清洗可注润滑脂轴承部件。注意在搬运轴承、润滑脂及清洗剂时，必须戴手套。

1)用不起毛的擦洗布及于净的清洗剂将装配面擦洗干净。

2)擦洗：轴承座、波形垫圈、轴承盖，所有的注油管及其安装部件(包括内、外)。在清洗后应肉眼检查是否存在杂质污染。

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3)将所有部件放置于干净的装配面上，千万不要用压缩空气采吹干多余的液体。

4)用不起毛的擦洗布彻底清洁注油枪口的外表面。

(2)安装轴承准备程序：

1)将轴承从包装中拆出。

2)将轴承内外圈表面的防锈油擦尽，只能用不起毛的擦洗布。

3)将轴承放置于装配台面上，带有轴承型号的一面朝下。注：千万不可安装已使用过的轴承、抛油环、波形垫圈及“O”型密封圈。

(3)安装轴承座程序：

1)按规定的轴承座加油量将润滑脂填人轴承座内腔。

2)将少量润滑脂填人轴承座密封槽内。

3)将抗磨损润滑油擦于轴承室的四周，表面可用不起毛的布使表面覆盖一层，并使用干净的防护手套。

4)非驱动端——在轴承室“O”型密封槽中装入新的“O”型密封圈。

(4)润滑轴承方法：

1)将规定的一半轴承加油量的润滑脂置于轴承上半面(带轴承型号的反面)。

2)用拇指将润滑脂填入轴承，确保滚珠及滚珠支架间充满润滑脂(请使用干净的防护手套)。

(5)将轴承装入轴承座方法：

1)用感应加热器将轴承座加热至高于环境温度25℃(千万不可超过100℃)。

2)将轴承已加油的面对准轴承座内孔，将轴承装入轴承室，确保轴承外圈和定位台阶完全接触。注：在装配搬运过程中，只允许接触轴承外围(千万不可使用内圈搬运)

(6)将轴承装至轴上方法：，

1-)用感应加热器(其他加热器都不合适)将轴承及轴承座组件加热至高于环境温度80℃。

2)将轴承及轴承座组件置于轴上并滑入，用力推入使轴承完全和轴承安装处轴肩相接触。

3)组件(连同轴承内圈)左右转动各45°，以确保安装同轴度。必须将轴承紧紧地固定该位置直至组件足以冷却并能自我锁定在位置上。注：在安装端盖前，应确保轴承座彻底冷却至环境温度。

(7)轴承盖安装方法：按规定的轴承盖加油量将润滑脂填入轴承盖内腔。

1)将放油槽填满润滑脂。

2)取少量润滑脂，涂抹于轴承盖的密封槽表面。

3)非驱动端——安装弹性挡圈(仅适用于单轴承)。

4)将抛油圈加热至120℃，然后安装至轴上与轴承内圈紧贴。请保持紧贴直至冷却后完全固定。

5)在轴承盖内装上波形垫圈并将轴承盖装在轴承座上。

安装注油管方法：

1)注油管及注油嘴充满润滑脂。

2)将注油系统装上机器。

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