發(fā)電機旋轉(zhuǎn)整流器的作用與故障維修
旋轉(zhuǎn)整流器是與交流勵磁機同軸旋轉(zhuǎn)的裝置。其主要作用是將交流勵磁機電樞輸出的三相交流勵磁電流，通過整流器上的二極管轉(zhuǎn)換成直流電流，供給轉(zhuǎn)子繞組作為提供勵磁電流的電源。正是由于旋轉(zhuǎn)整流器的應(yīng)用，才使得交流同步發(fā)電機擺脫了電刷的東縛，不再有頻繁維修更換零件的麻煩，也使得交流同步發(fā)電機的應(yīng)用更加廣泛。
1、旋轉(zhuǎn)整流器
（1）作用
發(fā)電機主要由主定子、主轉(zhuǎn)子、勵磁機定子、勵磁機轉(zhuǎn)子、自動電壓調(diào)節(jié)器(avr)五大部件組成，主轉(zhuǎn)子、勵磁機定子是勵磁繞組，需要通入直流電以形成足夠強的磁場；主定子、勵磁機轉(zhuǎn)子是電樞繞組，需要通過切割磁力線來進行發(fā)電。但是勵磁機轉(zhuǎn)子發(fā)出的電是三相交流電，如何變成主轉(zhuǎn)子需要的直流電以形成磁場也是發(fā)電機的一個關(guān)鍵所在，這就要求在勵磁機轉(zhuǎn)子與主轉(zhuǎn)子中間增加一套整流裝置，將勵磁機轉(zhuǎn)子交流電流整流成主轉(zhuǎn)子需要的直流電流。
發(fā)電機整流裝置由一個體積較大的圓環(huán)形整流輪、一塊反向集電鋁板、三個反向二極管、一塊正向集電鋁板、三個正向二極管、一個壓敏電阻、六個銅接頭、六條連接勵磁機轉(zhuǎn)子、所有二極管的引線以及多個緊固定件等眾多零部件組成，并通過長螺栓等緊固件固定在預(yù)先壓入轉(zhuǎn)子主軸的勵磁機轉(zhuǎn)子鐵心上，六條勵磁機轉(zhuǎn)子引線分別接到整圓環(huán)形整流輪的六個接線柱上，兩條主轉(zhuǎn)子引線分別接到正向集電鋁板和反向集電鋁板的接線柱上，以達到對主轉(zhuǎn)子通電，產(chǎn)生主磁場的目的。
圖1 發(fā)電機旋轉(zhuǎn)整流器原理圖
（2）整流過程
整流器是利用硅二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
在硅整流發(fā)電機中，將六只硅二極管連接成三相橋式全波整流電路，如圖2所示，在圖2中三個正極管子d1、d3和d5的負極連接在一起，正極分別接在發(fā)電機的三相繞組的首端，另外三個負極管子d2、d4和d6的正極連接在一起，負極分別接在三相繞組的首端。根據(jù)導(dǎo)通原則，連接在一起的幾個二極管中，正極電位最高的二極管總是優(yōu)先導(dǎo)通，即在某一時間內(nèi)，只有正極電位最高或負極電位最低的管子才能導(dǎo)通。整流過程如3圖所示。
在t=0時，ua=0，uc為正值，ug為負值，d5、d4導(dǎo)通，其余4管截止。其電路為；電樞繞組ec-c→d5→"+"→r→“-”→d4→b→電樞繞組eb→電樞繞組ec。
在t1～t2時間內(nèi)，ua最高，ug為最低，d1、d4導(dǎo)通，其余4管截止。其電路為：電樞繞組ea→a→d1→“+”→r→“-”→d4→b→電樞繞組eb→電樞繞組ea。
在t2～t3時間內(nèi)，ua最高，uc最低，d1、d6導(dǎo)通，其余4管截止。其電路為：電樞繞組ea→a→d1→"+"→r→"-"→d6→c→電樞繞組ec-→電樞繞組ea。
在t3～t4時間內(nèi)，up最高，uc最低，d3、d6導(dǎo)通，其余4管截止。
以此類推，循環(huán)反復(fù)，六只管子輪流導(dǎo)通，在負載r兩端得到較平穩(wěn)的脈動直流電壓。
圖2 發(fā)電機三相橋式整流電路圖
圖3 發(fā)電機三相橋式整流電壓波形圖
2、故障現(xiàn)象
旋轉(zhuǎn)整流器通常是硅整流元件構(gòu)成的整流電路，若電路中一個或幾個旋轉(zhuǎn)硅元件損壞，損壞后的硅元件將失去單向?qū)щ娦裕ㄕ聪蚨紝?dǎo)通），造成電路處于短路狀態(tài)。一旦旋轉(zhuǎn)硅元件短路，當(dāng)機組運行時，發(fā)電機無輸出電壓。若不及時發(fā)現(xiàn)和排除故障，就會導(dǎo)致交流勵磁機電樞繞組燒毀，發(fā)電機被迫停機。
圖4無刷發(fā)電機旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)圖
圖5 發(fā)電機旋轉(zhuǎn)整流器電路圖
3、故障原因
① 旋轉(zhuǎn)整流器硅整流二極管，因過壓或過流而損壞。
② 旋轉(zhuǎn)整流器的硅整流元件安裝時扭力矩過大，導(dǎo)致管殼變形，內(nèi)部硅片損傷。
③ 負載功率因數(shù)過低，使勵磁電流長期超過硅整流元件額定電流而使其損壞。
圖6 無刷發(fā)電機旋轉(zhuǎn)整流器位置圖
3、處理方法
① 應(yīng)按圖紙規(guī)定的電流等級配用旋轉(zhuǎn)硅元件。如果手邊無圖紙資料，可按主發(fā)電機勵磁電流值上靠到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的硅元件。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)整流器常見規(guī)格有16a、25a、40a、70a和200a等幾種。
② 合理選擇旋轉(zhuǎn)硅元件的電壓等級，旋轉(zhuǎn)硅元件的反向峰值電壓urn應(yīng)為10～15倍勵磁電壓uin。
③ 緊固旋轉(zhuǎn)硅元件螺母，其扭力矩應(yīng)適當(dāng)，用恒力矩扳手旋緊螺母。緊固旋轉(zhuǎn)硅元件螺母的扭力矩數(shù)值按表1所示的規(guī)定。
表1 緊固旋轉(zhuǎn)硅元件螺母的扭力矩
旋轉(zhuǎn)硅元件型號
zx16
zx25
zx40
zx70
zx200
額定電流/a
16
25
40
70
200
緊固力矩/（kgf·cm）
20
20
36
36
30
④ 采取過電壓保護措施。過電壓保護通常在旋轉(zhuǎn)整流器的直流側(cè)裝設(shè)壓敏電阻或阻容吸收回路。
●交流同步電機用的壓敏電阻一般為my31型氧化鋅壓敏電阻器，其使用規(guī)格的選取主要以標(biāo)稱電壓（u1ma）值來選定。
標(biāo)稱電壓的下限一般按下列式計算：
直流電路：u1ma≥(1.8~2)udc
交流電路：u1ma≥(2~2.5)uac
式中 udc——線路的直流電壓，v；
uac——線路的交流電壓有效值，v。
標(biāo)稱電壓的上限由被保護設(shè)備的耐壓來決定，應(yīng)使壓敏電阻器在吸收過電壓時將殘壓抑制在設(shè)備的耐壓以下。
●阻容吸收回路的c、r值按下式計算：
式中 i02——交流勵磁機電樞相電流，a；
u02——交流勵磁機電樞線電壓，v；
kcd，krd——抑制電路計算系數(shù)，如表2所示。
表2 抑制電路計算系數(shù)kcd、krd的數(shù)值
整流電路連接形式
kcd
krd
單相橋式
120000
0.25
三相橋式
70000√3
0.13
三相半波
70000√3
0.13

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