发电机失磁的原由及其影响、物理现状和电量变化

摘要：发电机失去直流励磁称为失磁。发电机失磁后，经过同步振荡进入异步运转状态，发电机在异步运转状态下，以低滑差s与电网并机运转，从系统吸取无功容量建立磁场，并向装置输入一定的有功容量，是一种特殊的运转程序。处理发电机失磁问题首选我们需要熟悉发电机工作原理和励磁装置的用途，本文cummins发电机服务站带您领悟失磁的相关知识无锡康明斯发电机有限公司。

      同步发电机是用于发电的一种装备，它是一种机械装备，通过发电机的运转产生电能。它的作业原理是，机械能转换成电能的一种设备，它将机械能转换成电能，以满足客户的电力需求。同步发电机的产生原理是，当外加电流作用于发电机绕组时，发电机内部磁路形成，发生发电机内部的偶极磁场，并且发电机内部的磁场与外界的电流磁场相互用途，形成发电机的转子旋转，从而发生发电。

      发电机的电力输出是通过调整外加电流的频率来实现的，外加电流的频率可以控制发电机的速度康明斯发电机型号参数，从而控制发电机的输出功率。当发电机的外加电流频率偏低时，发电机的速度减慢，容量降低；当发电机的外加电流频率过高时，发电机的转速增加，容量增加。

      发电机的转子与定子之间有一定的角位移，称为同步角调和，这个角调和也是发电机的重要数据，它决定了发电机的输出功率。当发电机转子旋转时，发电机转子与定子之间的同步角会出现变化，发电机的输出容量也会出现变化。

      同步发电机的特征是它的输出功率可以根据需求进行调整，可以满足客户的不同需求。另外，同步发电机的发电效率高，可以高效地节约能源。

      其具体原理和构成分别如图1、图2所示，用柴油发动机拖动交流发电机转子使其到达同步速度n，后在励磁绕组中通入直流电流建立恒定磁场，定子绕组切割磁感线发生感应电动势E。其公式如下：

      其中，Ua、Ub和Uc分别表示A相、B相和C相电压，w为虚数单位，满足w^3 = 1。

      以上就是同步发电机的工作机理。它可以有效地将机械能切换成电能，为客户供应电力。它的特点是输出功率可以根据需求进行调节，可以满足客户的不同需求，发电效率也非常高，可以有效地节约能源。

      在发电机正常运转情况下，维持发电机机端或升压变压器的高压侧电压在给定水平。

      调整发电机输出的无功功率，保证并联运转的发电机之间合理的无功分配。

      可有效地提升柴油发电机组的静态稳定性，并在一定程度上改进暂态稳定性，但可能引入负阻尼，引发低频振荡。

      交流发电机处于低负荷运行并产生短路损坏，强励可增大短路电流，继而增强了继电保护的灵敏度。

      可减小事故对发电机或升压变压器造成的危害。

      维持机端电压在给定水平，继而保证了发电机的电压水平。

       在柴油发电机组使用流程中，我们经常发现有刷电机发生失磁情形。导致发电机失磁的原由有转子绕组故障、励磁机损坏、自动灭磁开关误跳闸、半导体励磁装置中某些元件事故或回路产生故障依旧误操作等。

       众所周知，磁体具有磁性的缘由在于铁、钴、镍或铁氧体等铁磁类物质内部的电子自旋可以在小范围内自发地排列起来，形成一个自发磁化区，可是发热足以改变这种特殊的内部结构，从而致使磁性消失。那究竟多高的温度会引起失磁现象的出现呢？

      大多数磁铁都含有适量的铁，铁在氧气和水的共同用途下会出现氧化腐蚀。有一些永磁体由于其含铁量超过60%，这种情况下非常容易被腐蚀。腐蚀的出现改变了材料本身具有磁性的潜在化学结构（铁→氧化铁）从而致使磁性的损失。

      尖锐物体间的剧烈撞击，比如反复敲打磁铁或磁铁不慎掉落在坚硬的物体表面上，以上情况会迫使磁畴排列步骤产生改变从而减轻磁性。但是对于发电机而言，两者都具有坚强的外壳保护，一般状况下很难受到外界撞击，这个影响条件的概率可忽略不计。

（1）用专用充磁器对发电机转子充磁（此类步骤一般适用于专业发电机厂或cummins服务中心），外形构造如图3所示。

      用12V/24V蓄电池对发电机转子充磁，发电机应开启至略低于额定转速，首选从电瓶引出两条电线，然后去碰发电机转子的励磁接线端，正极连接正极，负极连接负极，在转子两个碳刷处触碰20-30秒左右（触碰时火花小表示接线方向准确），然后迅速断掉蓄电池与碳刷之间的连接，启动康明斯发电机组即可。

（3）发电机在不并网的情形下开启至额定速度，载上一定量的负载(发电机容量越大，负荷也要越大)，这样发电机就起励建压，无需人工充磁。

（2）会引起发电机失步，将在转子的阻尼绕组、转子表面、转子绕组中出现差频电流，若超出允许值，则将使转子高温。

       励磁Uf减轻，致使定子电动势E0、机端电压U、定子电流I减轻；滑差s和功角δ变化很小，机端输出有功P 和无功Q下降。

      从图5可以看出，U持续下降；δ持续增大；Q迅速减轻并引起无功容量反向；s缓慢增加；因为滑差电动势补偿了部分励磁电压的消失，且δ的连续增大，使有功P、I发生回升。又因发动机功率不能很快改变，致使转子加速减慢，s、P、I又随之减少，这样P、I出现波动。实际上P在有功功率水平上做上下波动，平均容量基础不变。

      机端输出无功反向，且为某一常数，这是发电机失磁后抵达静稳极限的一个特点。

      机端输出功率有功P基础保持不变，Q反向且不断增大，定子电流明显上升，定子电压U明显下降，滑差s和功角δ急剧增大。

       现行社会中由于技术和方便性上的要点逐渐提高，大部分柴油发电机组销售中心会放弃使用这种低端的发电机配置，而去采取自励磁无刷发电机来代替。在中国地区一般是在5-50千瓦以内的国产小品牌才会操作有刷发电机，主要由于其价格便宜，其次有刷电机针对电动机等瞬态电流偏高的装备有抗过载能力。如果按照康明斯技术来说的话，尽量建议用户不要选取此类有刷电机。因为现在的操作单位操作人员基础不了解有刷电机的性能，在电刷磨损过多后无法进行自我维保，需要提供商来处理康明斯发电机组，此问题就造成很多提供商不愿意上门服务。究其原因，无非是一个碳刷才几元钱但是人工费成本可能是几百上千，客户不能接收这样的价格（碳刷通常不在保质范围内），供应商干脆就建议用户更换整台发电机，以便有利可图。