爪极发电机产生轴电流的原因及对策
D 设计分析e s i g n a n d a n a l y s i s
2008年第12期
爪
极发电机产生轴电流的原因及对策
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收稿日期:2008-03-27
改稿日期:2008-05-19
爪极发电机产生轴电流的原因及对策
李立群,李 明
(山东理工大学,山东淄博255049)
摘 要:介绍了爪极发电机轴电流产生的原因及其危害,提出了解决这一问题的方法,并通过样机进行了验证,对改进和优化爪极发电机的工程设计具有一定的参考价值。
关键词:爪极发电机;漏磁;轴电势;气隙磁场
中图分类号:T M 359.9 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2008)12-0020-02
Rea son s and Coun term ea sures of Ax is Electr i c Curren t Crea ted by C l aw -Pole A lterna tor
L I L i -qun,L I M ing
(Shandong University of Technol ogy,Zibo 255049,China )
Abstract:The reas ons and hazard of axis electric current created by cla w -pole alternat or were mainly intr oduced .A p r oof sa mp le alternat or was designed and p r oduced,and s ome measures t o s olve this p r oblem were taken,which had a cer 2tain reference value t o i m p r oving on and op ti m izing the engineering design of cla w -pole alternat or .
Key words:claw -pole alternat or;magnetic leakage;axis electric potential;air -gap magnetic field
0引 言
爪极发电机因其转子磁极是爪形而得名,其特点是:结构简单、体积小、重量轻、省材料、易于批量生产,相应的制造成本较低。此外爪极发电机容易维护,运行可靠,且不受使用环境的限制,因此被广泛地应用在汽车、航空以及国民经济的其它领域,发挥着十分重要的作用。
1轴电流的产生及危害
目前,爪极发电机主要为有刷或无刷硅整流发电机。它们在使用中都有一个共同的特点,即有轴电流产生。这个电流使轴承滚道及与主机连接的轴伸表面均产生严重的电腐蚀痕迹,其深度可达0108mm 左右。它严重地影响了轴承的寿命和轴伸配合的紧密程度,因此有必要对轴电流产生的原因和抑
制方法加以探讨[1]
。
爪极式电机是凸极式电机的一种。但有自身的特点,其与凸极电机的区别在于励磁绕组是轴向安
放的,其结构如图1所示[2]
。
当励磁线圈有电流通过时,产生的磁通是轴向的,该磁通由磁轭经过极身到爪极,经定子后再回到另一端的爪极。此轴向磁通沿图中虚线闭合,这是电机的主磁通,它要经过定子的齿部和两个气隙,由于定子的齿槽作用而造成主磁通的脉动,其频率为:
f 1=
Q n
60
(1)
式中:Q 为定子槽数;n 为转数;f 1为齿槽造成的脉动磁通频率。
图1 有刷电机结构图
可见,此主磁通在定子中为脉动的旋转磁通,其脉动频率与转子的转速和槽数有关。由于定子中的磁场脉动使转轴中的磁通量发生变化,这就是转轴中产生轴电势的主要原因。除此之外,转轴在励磁线圈的中心,因此在转轴中必然会有漏磁通通过,它与主磁通是并联的,因此在主磁通脉动时漏磁通同样会发生变化,并且因漏磁通的变化而产生波动,这也是产生转轴电势的原因。该电势所产生的轴电流便会流经两个轴承,从而使电机的轴承接触面和与主机相连接的轴伸表面产生电腐蚀,这两个零件的表面遭到损坏,严重时使发电机不能继续工作。
2样机实例分析
2.1有刷爪极发电机
本文以履带车辆所用的6k W 整流发电机为
例,它的转子磁极即为爪极结构,额定电压28V ,转速为2100～4000r/m in,靠电压调节器使电压稳定在28V 。试验时发电机空载,经过滑环电刷向励磁
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绕组通以24V 电压,电机底座与托架绝缘,机座与端盖之间的止口绝缘,轴伸与联轴器绝缘,用高内阻电压表测出的轴电势为1.8～2.7mV 。而当负载为221A 时,即发电机满负载工作时,其定子绕组虽然采用了六相全波整流,抵消了部分高次谐波,但是电枢反应所造成的磁场波形畸变大于一般的凸极电机,因此更增强了轴向电势,负载下所测得的轴电势为3.3～4.8mV,该电势的平均值较空载时电势增大了45%。
2.2
无刷爪极发电机
为了进一步提高爪极电机运行的可靠性,减少维护的工作量,我们多采用无刷结构。此类电机没有电刷和滑环的接触,因而更加适合应用在有轻微腐蚀性的介质中和对高低温有一定要求的场合,也为进一步提高转速、减小体积,创造了条件。无刷爪极发电机结构如图2所示。
图2 无刷电机结构图
该发电机一侧的爪极通过极身与转轴配合,另
一侧的爪极没有极身,只用一个环把各爪极相连。两侧的爪极交叉安放,并在爪极间用非导磁材料焊牢。这样,当转轴转动时,两侧的爪极与转轴同时旋转。磁场线圈放在转子不转动的支架上,可直接通入电流,进行励磁。它与转动的爪极环和转轴之间形成了两个气隙,所形成的这个磁场,在空间是不转动的,但是经过旋转的爪极组在定子中便形成了旋转磁场。这种电机的磁路特点就是主磁通又多通过两个气隙,空间不转动的磁通通过转动的转轴,产生单极效应,增强了轴电势。
实践中,我们也制造了无刷爪极发电机样机,样机容量为6k W ,电压28V,有电压调节器稳压,发电机转速范围为2100～4000r/m in 。通过对其测试,在空载运行时,其轴电势为2～2.2mV,而在负载221A 时,其轴电势为3.8～5.8mV,由此结果来看,无刷爪极硅整流发电机的轴电势明显高于有刷爪极硅整流发电机,同在负载下,两者的平均值相差16%。无刷爪极发电机的轴电势的提高与电机结构中的气隙增多有关。另外,在旋转转轴中切割了不
转动的磁力线,因而形成了一个单极性发电机,其电势的频率为f =n
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。这也是造成轴电势较大的主要原因。
3发电机安装方式的影响
为了说明轴电流流过的路线,首先要了解发电
机的安装方式,如图3所示。
图3 发电机安装示意图
该发电机安装在12缸V 型柴油机的侧面,由
柴油机主轴引出平衡轴,经过联轴器与发电机相连。发电机无底脚,外壳放在柴油机的弧形托架上,有吊带紧固。发电机为钢板机壳,前后两个端盖为铸铝件,当发电机产生轴电流时,电流有两个通道:一条是通过轴承到端盖,而后通过电机外壳或柴油机托架到另一端盖,再经过轴承而闭合;第二条通路自轴伸至联轴器、平衡轴而后至柴油机机体,经柴油机机体托架再回到端盖、轴承而后闭合。这两条路径中,第一条路径要经过两个轴承,轴承中用的是锂基润滑脂,滚珠上有油膜,故它有一定的绝缘性能。但是,在较大的压强下,它还是能导电。第二条路径上,电流流经轴伸,轴伸为锥柱体与联轴器配合紧密,接触良好,再经过一个轴承,其余均为良好的导电金属。经过两条路线的电流,在无特殊的绝缘情况下均无法测量,只有根据运行后在轴承和轴伸表面造成电腐蚀的痕迹来判断。轴电流的路径如图3中的虚线所示。
该发电机大修时,发现在轴承的滚珠表面和滚道上有电腐蚀的麻点,麻点的深度可达0.005～0101mm 。由以上的情况可见,爪极式发电机,特别是无刷爪极发电机,其轴电势的产生是不可避免的,这与它的结构有关,而这个电势腐蚀了导电体的表面,严重时会使轴承无法工作,也会造成联轴器的松脱。在单线制的电系中此情况会更严重。
4防治对策
鉴于爪极发电机的优点,在很多场合我们仍需要采用这种结构的发电机。针对这种情况,我们应当扬长避短,在关键的产品上可以考虑采用有绝缘套的轴承和带绝缘衬套的联轴器。除此之外,应在电机结构上考虑抵消磁场脉振和产生单极性的因素,比如可以考虑采用双爪极结构,由一组爪极变为两组爪极,其结构如图4所示。
(下转第62页)
T 综 述e c h n i c a lr e v i e w
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直流电动机中的箝位效应兼论无刷直流电动机之实质
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有变更,电枢磁动势的转速也紧跟着改变,所以转子不会失步,当然也不会发生振荡。说明转子的机械惯性在这里不起造成转子失步与振荡的作用。
5取消电刷但仍保留箝位措施的电动机
无刷直流电动机是借助位置传感器代替原直流电动机中的电刷继续执行箝位任务的。这种电机常
将永磁磁极安置在转子上,所以位置传感器也须置于转子上才能反映永磁磁极轴线的位置。位置传感器的任务是控制电枢电流的相位。这里电枢绕组大多做成三相绕组,利用位置传感器的输出信号控制逆变桥内电子开关元件的通断,使得电枢绕组中的电流在一周期内按六拍方式轮流导通,逆变器便输出矩形交变电流,电枢磁动势呈跳跃式步进移动,电磁转矩的波动比较大。如欲获得平稳的电磁转矩,就应使电枢磁动势的轴线相对于永磁磁极的轴线箝制在固定位置上,增加电枢绕组的相数固然可以实现此目标,但在实践中有许多困难。一种行之有效的办法就是通过自控变频的正弦波脉宽调制交直交电压型变频器对电枢绕组馈电(相当于图1中令γ取不随负载改变的固定值)。在这种情况下,是将位置传感器的输出信号送至驱动控制器以产生一组三相对称的正弦控制波,正弦控制波的调制周期和相位则是由位置传感器输出信号来决定的,即:它的调制周期取决于电动机的转子转速,它的相位能反映任意时刻永磁磁极轴线对电枢三相绕组轴线的交角。在驱动控制器中,各相正弦控制波与三角形载波比较之后,输出三相脉冲信号来控制逆变桥上电力晶体管的通断。这样控制正弦波电枢电流相位就
能够箝住电枢磁动势的轴线位置,还使能电枢电流的频率受到电动机的转子转速支配,达到自控变频
的目标。由于位置传感器的箝制作用,使得电枢磁动势轴线与永磁磁极轴线之间的夹角保持不变,电动机就表现出直流电动机的特征和优良的控制性能。位置传感器的存在使变频器实现自控变频,转子就不会发生失步,电机中没有易变的功角,运行时就不会振荡,所以它并不存在同步电动机的特征。
6无刷直流电动机是交流箝位电动机
无刷直流电动机是由变频器馈电且须配置位置传感器的一种永磁交流电动机系统。电枢绕组既然直接接至变频器,当然它已不是直流电动机了,又由于系统中有位置传感器,说明它仅仅是形式上的无刷而非功能方面的(即非实质性的)无刷,可见即使是指系统,“无刷直流电动机”的称呼也很不合理。还有一种说法,把具有梯形波反电动势的电动机称
作无刷直流电动机,而把具有正弦波反电动势的电动机称作永磁同步电动机,也是值得商榷的。直流电动机实质上是箝位电机,而同步电动机是无箝位电机,所以在电机本体内同样存在着箝位效应的无刷直流电动机系统实质上应是交流箝位电动机。参考文献
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(上接第21页)
图4 双爪极发电机转子结构示意图
左右两个爪极中安放两组励磁线圈,并且令其
产生磁场的方向相反。在电机运转时,两个独立磁通的脉动在转轴里所产生的电势是相反的,因此可以抵消一部分磁通脉动,特别是两个相反磁场在转轴中产生的单极性电势方向相反,它们是可以抵消的。因此采用双爪极结构会使轴承中的磁通脉振电势和单极性电势都会减小或抵消。这大大提高了电机的可靠性,延长了电机的使用寿命。
5结 语
爪极发电机的轴向电流对发电机的寿命有较大
影响,特别是在环境条件恶劣的履带车辆上使用,发电机往往达不到寿命期限的要求,但是在多数情况下由于轴电流造成对电机配合面的影响不为人们所重视。因此,此类发电机若用在重要的场合时,应考虑轴承与端盖之间增加绝缘,在外壳与整机机体之间加放绝缘衬垫。采用上述措施,电机运行一段时间进行大修时,没有发现电腐蚀的痕迹。参考文献
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作者简介:李立群(1972-),女,工程师,从事多媒体管理及相关工作。
浅谈发电机轴电流的危害及其预防
浅谈发电机轴电流的危害及其预防 发表时间：2010-04-02T22:49:12.043Z 来源：《价值工程》2010年第1月上旬供稿作者：孙勇；吴全军[导读] 黑龙江省逊克县库尔滨河流域先后建起了四座水电站，属于典型的梯级开发方式孙勇Sun Yong；吴全军Wu Quanjun（黑龙江省逊克县库尔滨流域水电有限公司，逊克 164400）摘要：发电机产生轴电流会使发电机机组产生强烈振动，使轴承及镜板受损，瓦温升高，将严重影响发电机的安全运行。轴电流产生的主 要原因是轴绝缘被破坏，另外同步交流发电机的轴电流大小与负载的性质有关，发电机的无功功率增大，其轴电流也增大，相反有功功率越大，则轴电流反而越小。 关键词：轴电流；预防；瓦温升高；同心度；机械磨损；振动；绝缘破坏；有功功率；无功功率；满载；试验；气隙磁场；励磁磁场；电枢磁场；磁轭 中图分类号：TV74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）01-0058-01 黑龙江省逊克县库尔滨河流域先后建起了四座水电站，属于典型的梯级开发方式。其中库尔滨水电建成已经25年，装有三台完全相同的1600千瓦的发电机，近来发现三号机组强烈振动，瓦温升高，经过多次更换轴承这种现象仍重复出现。但重新调整水平和同心度后仍然没有解决问题。后经详细观察轴承和镜板的损坏情况，发现并非是一般的机械磨损，而是接触面形成了波纹引起发电机振动。我们想到了可能是受轴电流的影响所致。经过细致检查，发现推力头与镜板及导瓦之间的绝缘为零，使轴电流流经轴承及镜板，造成轴承和镜板被腐蚀。经处理以后已经运行二年没有发生类似现象。 事实说明以上分析和处理方法是正确的。 为了进一步掌握发电机轴电流的形成及规律，我们作了如下观察及试验：（1）推力头对导瓦及镜板绝缘破坏是形成轴电流通路的主要原因，这些部位原设计为绝缘隔离，轴电流是无法形成的。但在运行实践中，由于润滑油油质变坏，这其中主要有两方面因素，第一，油中含有轴瓦研磨带来的金属粉沫。第二，北方地区室内外温差可达50℃这样冷却水进入冷却装置后由于温差过大造成冷却器出汗，久而久之使润滑油中含水量过大。以上两种原因使其绝缘水平急聚降低。另外由于种种原因轴承密封端盖碰轴都会使绝缘下降，轴电流直接流通。（2）为了了解轴电流大小与发电机有功、无功之间的关系，我们作了四个实验： ①使发电机的有功功率为零，改变其无功功率，在不同的无功条件下测量发电机的轴电流变化情况，测量结果见表1和曲线1。 ②使发电机的无功功率为零，改变其有功功率，在不同的有功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其测量结果见表2及曲线2。 ③使发电机的无功功率固定在1000千瓦，改变其有功功率，在不同的有功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其结果见表3和曲线3。 ④使发电机的有功功率满载（1600千瓦）不变，在不同的无功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其结果见表4和曲线4。从以上的试验我们可以知道：同步交流发电机的轴电流大小与其负载的性质有关，发电机的无功功率增大，其轴电流也增大，相反有功功率越大，则轴电电流反面越小。根据电磁学理论可知，发电机的气隙磁场∮t 是电枢磁场∮l和电枢磁场∮d组成的，产生轴电流主要是电构磁场：根据发电机的负载性质，电枢磁场又可分解为纵坐标轴磁场和横坐标磁场。当发电机的负载为纯电感时，即其无功电流增大，此时电枢磁场为纵轴磁场，纵坐标磁场与转子（磁轭）是垂直交的，所以在转子轴上感应电势也大，这就是无功增在使轴电流增加的原因。当负载为纯电阻时，即有功电流增大，电枢磁场为横坐标磁场，横坐标磁场与转子（磁轭）是平行的所以在轴电势也小，这就是有功越大轴电流反而越小的原因。 所以我们可以得出以下结论： （1）要预防发电机的轴电流产生，就要避免轴绝缘被破坏。 （2）如果轴绝缘被破坏，在一定负荷条件下尽可能减小无功功率。
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教科版九年级物理上册《4.2电压电流产生的原因》教案(表格版)
第2节 电压：电流产生的原因 【教学目标】 一、知识与能力 1.了解电压，知道电压的单位。 2.会正确使用电压表。 3.探究串、并联电路中电压的规律。 二、过程与方法 1.提出关于串、并联电路的电压分配规律的猜想，设计实验方案并进行实验探究。 2.结合电压概念的引入，培养学生类比推理的能力。 三、情感、态度与价值观 1.通过随堂实验及相应的演示实验，培养学生观察物理现象、分析物理本质的兴趣。 2.通过交流合作，培养学生科学的态度与团队协作精神。 【教学重点】 串、并联电路的电压分配规律。 【教学难点】 电压的概念。 【教学突破】 让学生经历“探究串、并联电路电压的特点”的过程，用电压与水压进行类比来理解电压的概念。 【教学准备】 ◆教师准备 自制的PPT课件、电压表仿真课件、电池两节、灯泡一只、开关一个、电压表一个、导线若干。 ◆学生准备 灯泡四只、开关一个、电压表一个、导线若干。 ┃教学过程设计┃第1课时 教学过程批注 一、观察思考，引入新课。 教师出示幻灯片：瀑布图片，学生观察。 教师：水的流动形成水流，电荷的定向移动形成电流。 提问：水流是怎样形成的？电流又是怎样形成的呢？
二、进行新课。 (一)认识电压。1.水流的形成。 (出示课件)问题：①水轮机在什么条件下会转动？在什么条件下又停止转动？学生回答后教师小结：水压是形成水流的原因。水压消失水流停止，水轮机停止转动。②怎么样才能得到持续的水流？用抽水机提供水压，就能得到持续的水流。 2.电流的形成。 (出示课件)学生讨论，对比分析电流的形成与水流的形成，指出其相似之处，如图4－2－1所示。 灯泡――→犹如 水轮机 开关――→犹如 阀门 电路――→犹如 水路 电流――→犹如 水流 电压――→犹如 水压 电源――→犹如 抽水机 图4－2－1 3.电压的单位。 (1)实验探究：怎样才能改变小灯泡的亮度？(通过改变电池的节数，即改变电池两端的电压) 教师：对于某一水管来说，水压越大，则水流越大；同样，对于某一用电器来说，电压越大，则电流越大，即电压是有大小的。 (2)单位：(学生阅读课文后回答) 在国际单位制中，电压的单位是伏特，简称伏，符号是V ，常用的电压单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。它们之间的换算关系是：1kV ＝1000V 1V ＝1000mV 1mV ＝1000μV (3)常用的电压：一节干电池的电压一般是1.5V ；一节蓄电池的电压一般是2V ；对人体的安全电压：不高于36V ；家庭电路电压：220V ；工业动力电压：380V 。 (二)测量电压。1.观察认识电压表。 观察手中的电压表，你可以获得哪些信息？ 学生观察后交流：①表上有一个标记符号V ；②三个接线柱：“－”“3”和“15”。标“－”的表示是“－”接线柱，另两个就是“＋”接线柱。所标的“3”“15”是表示量 通过电流的形成与水流的形 成进行类比，对学生渗透类比的思想方法。 要求学生最好能够识记这些常用电压值。
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风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及防范措施 摘要：风力发电机轴承失效频繁发生,在研究应用条件和调查轴承失效的基础上,基本确认了造成轴承失效的根本原因:双馈感应发电机变频驱动所导致的轴承过电流和相应的电腐蚀及润滑、磨损等。本文概述分析了轴电压轴电流产生的原理和造成的危害，详述了对轴电压的抑制措施，并在风电场推广应用，实践验证了轴电流抑制技术的有效性。 关键词：风力发电；轴承；轴电流；解决方案 Wind turbine generator shaft voltage and shaft current on the bearing and preventive measures CHEN Guo-qiang，CHEN Guo-zhong，XXX Shen Hua Ji Tuan Guo Hu(TongLiao)Wind power Abstract：Bearing failures of windturbine generator are occurring frequently. Based on application studies and bearing investigations main root causes have been identified: electrical current passage, electrical erosion respectively, due to frequency converter supply of doubly-fedinduction generator sand lubrication and wear related problems.This paper analyzed the cause of shaft voltage and shaft current and its related harm in doubly-fed wind turbine architecture. Measures to suppress the shaft voltage and shaft current are detailed and put into practice in pilot wind farms. The effectiveness of the measures are approved by field data. Key words:wind power generation；Bearing；Shaft current；The solution 一、研究背景 xx风电场，装有56台华锐SL1500机组，于2015年1月并网发电，在运行的2年中由于发电机轴承的损坏给机组正常运行产生了严重的影响，造成一定的经济损失。经统计2013年共计更换发电机驱动侧轴承19次，年损坏率达28%，更换非驱动侧轴承22次，年损坏率达33%，造成直接和间接经济损失近百万元，因此，研究发电机轴承的损坏原因并提出改进措施显得尤为重要。 二、研究目的
变频电机轴电压与轴电流产生机理分析
变频电机轴电压与轴电流产生机理分析（一） 1 引言 当电动机在正弦波电源驱动下运行时,通过电机轴的交变磁链产生轴电压。这些磁链是由转子和定子槽、分离铁心片之间的连接部分、磁性材料的定向属性和供电电源不平衡等因素引起磁通不平衡而产生的[1]。到90年代，以IGBT为功率器件的PWM逆变器作为电机驱动电源时，电机轴电流问题更加严重，且其产生机理与正弦波电源驱动时完全不同。文献[1]指出，具有高载波频率（例如10kHz以上）的IGBT逆变器导致电动机的轴承比低载波频率的逆变器驱动时损坏更快。Busse较为详细地分析了轴承电流的产生及轴承电流密度与轴承损坏之间的关系[2]，并建立了PWM驱动下的轴承电流电路模型，但该模型未能体现出轴承电流与逆变器开关频率之间的关系。为讨论高频PWM脉冲电压驱动时电机轴电压与轴电流的产生机理，本文在建立轴电压与轴电流电路模型的基础上，分析轴电流产生的条件及形式，并针对逆变器输出电压的特性变化以及电机端有无过电压等情况，通过仿真分析得到不同情况下的轴电压与轴承电流波形。 在抑制轴承电流方面，文献[1]给出的办法用正弦波滤波器将PWM电压转换成正弦波电压，使电机工作在正弦波供电状态下，但该方法所串电感大，系统动态响应慢，同时电感上的压降和功耗增大。本文在逆变器输出端串小电感并辅以RC吸收网络，可有效抑制PWM 逆变器驱动下出现的轴电流。 2 共模电压与轴电压 一般认为，磁路不均衡、单极效应和电容电流是电机中产生轴电压的主要原因[3]。在电网供电的普通电机中，人们一般比较重视磁路不平衡的影响。但在逆变器供电的电机中轴电压主要由电压不平衡，即电源电压的零序分量产生。由于电路、元器件、连接和回路阻抗的不平衡，电源电压将不可避免地产生零点漂移，该电压将在系统中产生零序电流，轴承则是电机零序回路的一部分。 正弦波电源驱动时，通过计算可知=0。在PWM逆变器驱动下，的值取决于逆变器开关状态，且变化周期与逆变器载波频率一致。事实上，只是共模电压的一种表现形式，由于静电耦合，电机各部分间存在着大小不等的分布电容，因此构成电机的零序回路。根据传输线理论，一个分布参数电路可用等效的具有相同输入输出关系的集总参数π网络模型代替。 因此，电机分布参数电路可用集总参数电路来等效，形成轴电压的绕组--转子耦合部分电路如图2a)所示，其中Vbrg为轴电压，Ibrg为轴承电流，Va，Vb和Vc为电机输入电压。尽管Iws不流过轴承，但它与轴承电流在定子绕组上有相同的路径，势必对轴承电流有所影响。为便于分析，绕组中心点到定子的耦合部分将不予考虑。为计算方便，将图2 a)简化为图2 b)所示等效单相驱动电路模型。图中Z1为电源中点对地阻抗，Z2为旁路阻抗，表征驱动回路中的共模电抗线圈、线路电抗器和长电缆等；R0和L0为定子的零序电阻和电感；Csf、Csr和Crf分别为电机定子对地、定子对转子和转子对地电容；Rb为轴承回路电阻；Cb 和R1为轴承油膜的电容和非线性阻抗；Usg和Urg分别为定子绕组与转子中性点对地电压。 对于采用逆变器供电的电机，当轴承油膜未被击穿时，由于载波频率高，电容的容抗大大减小，与Xcb相比，Rb很小而R1很大，由于PWM驱动电压为非正弦电压，计算时先将其分解，然后分别求取，轴电压有效值为： 3 轴承模型与轴承电流的产生 由于分布电容的存在和高频脉冲输入电压的激励作用，电机轴上形成耦合共模电压。事实上，轴电压的出现不仅与上面两个因素有关，且和轴承结构有着直接关系。转子前后端均
电流的形成
第六讲 电流的形成 【知识回顾】 2、以下说法中正确的是（） A．只有固体与固体之河相互摩擦，才会摩擦起电 B．把A物体和B物体摩擦，结果A物体带负电，B物体带正电．由此可以断定它们的原子核束缚电子的本领一定是A的强 C．分别用丝线吊起甲、乙两通草小球，互相靠近时若互相吸引，则它们一定带有异种电荷 D用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近一个用细线吊起的塑料小球，小球被排开．小球一定带负电 3．一个物体不带电时，是因为物体内部( )- A．没有电子 B．没有正电 C．有多余电子 D．既不多电子也不缺电子 【新知讲解】 1、电流形成的原因 (1)电流是电荷的定向移动形成的。 在导体中，大量的自由电荷通常情况下做无规则运动，此时不会形成电流，只有当这些自由电荷发生了定向移动才能形成电流。 (2)形成电流的电荷有：正电荷、负电荷，酸、碱、盐的水溶液中是正、负离子，金属导体中是自由电子，球面显示器中电子枪的电子流等。 2、电源 (1)能够提供持续电流的装置叫电源。如：干电池、蓄电池和发电机等。 (2)电源的作用：在电源内部不断地正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，以持续对外供电。 (3)能量转化：电源是把其它形式的能量张化为电能的装置。在供电时，干电池、蓄电池将_______转化为______能，发电机将________能转化为电能。 注意．蓄电池在充电时，将电能转化为________，而不是内能.。3、电流的形成和方向 电荷的定向移动形成电流。 物质中的电荷在不停息的运动着的，当它们一旦朝着一定方向移动时，就会形成电流。电荷有两种，形成电流的可能是正电荷，也可能是负电荷，还可能是两种电荷同时向相反的方向移动而形成的。如果不给予规定，对于我们认识描述电流就会产生很大的麻烦，因此人们对电流
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施
随着电源建设的迅猛发展, 单机容量的逐渐增大, 轴电压成为大型发电机采用静止自并励磁系统后的一个严重问题。研究轴电压、轴电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。磁路不对称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励磁系统、外壳、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。【文献2】 轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。但是,如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停机。【文献12】 发电机轴电压一直是存在的，但一般不高，通常不超过几V~十几V，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。 1、发电机轴电压产生的原因 （1）、磁不对称引起的轴电压它是存在于汽轮发电机轴两端的交流型电压。由于定子铁芯采用扇形冲压片、转子偏心率、扇形片的导磁率不同,以及冷却和夹紧用的轴向导槽等发电机制造和运行原因引起的磁不对称,结果产生包括轴、轴承和
水轮发电机轴电流保护装置调试报告
四川华能太平驿有限责任公司发电机轴电流保护装置 安装调试竣工报告 一、概述 四川华能太平驿水电站4#水轮发电机组单机容量65MW，水轮机为混流式，发电机为悬吊式。发电机由天津发电设备厂制造，发电机大轴直径725mm，其主要技术参数分别为： 发电机 型号：SF65—24/6440；额定容量：76.47MVA 额定电压：10500V；额定电流：4205A； 励磁电压：198V；励磁电流：1021A； 功率因素：cosΦ=0.85；额定频率：f=50HZ； 相数：3；定子接法：2Y； 绝缘等级：B（后改造为F级）；励磁方式：可控硅励磁； 电机重量：457T。 二、工程概况 本工程于2012年12月至2013年3月，利用1、2、4号机组检修停电进行了发电机轴电流监测装置的安装及调试，3号机组由于检修时装置尚未到货，该机组另行找停电机会安装。从1、2、4号机组安装的情况来看，该装置工作状态稳定，测量数据准确，报警信号灵敏，且厂家承诺在3号机组安装时如有任何安装及设备本身问题，无偿提供服务，故本项目提前竣工。 1、ZDL-M轴电流监测装置功能 装置采用高性能单片机为核心控制部件构成控制器，采用空心环形互感器做为轴电流传感器，监测发电机大轴电流变化，以判断发电机轴瓦绝缘、以及定子是否电流平衡等状况。单片机实时监测轴电流传感器的变化值，该值与大轴电流呈线性变化关系，经滤波、数值变换处理后，确认轴电流超过整定值后，输出报警或跳闸信号。 2、技术参数
三、 安装工艺 1. 仪表安装：仪表安装于各机组自动制柜上方。A1、A2、B1、B2分别对应传感器1、3、2、4，报警接点接入监控系统。设置报警值0.5A ，未设置跳闸出口。 2. 传感器安装：轴电流传感器安装在能反应大轴电流的静止部分，即发电机大轴接地碳刷上方，经外部支架与发电机机架固定，将分半传感器合抱在大轴上，连接合缝处（用塞尺测量对接间隙小于0.1mm ），用螺栓将传感器与支架固定牢靠。
产生地环路电流的原因
今天让电路板打样厂家带大家一起来学习一下产生地环路电流的原因吧！ 产生地环路电流的原因有很多，如两个接地点的地电位不同、电路的地线上流过电流、电容耦合形成接地电流、金属导体的天线效应形成地电流、静电放电流流过地线、浪涌泄放电流流过地线等。 ①当两个电路的接地点不同时，由于两个接地点的地电位不同，就会形成地电压，在这个电压的驱动下，电路1和电路2之间用导线和地线连接形成的环路之间会有电流流动。由于电路的不平衡性，每根导线上的电流不同（如图5-10中的 I1和i2，则会产生差模电压，进而对电路造成干扰。 ②电路的地线电流。如图5-11所示，电路采用两点接地或多点接地时，会形成一个接地回路，这样电路电流将流过接地回路，从而产生地电压。 ③电容耦合形成接地电流。由于电路的元器件、构件与接地平面之间存在杂散电容（分布电容），而通过杂散电容可以形成接地回路，则电路中的电流总会有部分电流泄露到接地回路中。图5-12（a）表示导电耦合形成的接地回路，此时电流会通过接地回路流动。图5-12（b）表示在阻焊元件的高电位和低电位两点上的分布电容形成的接地回路，当然接地回路处于谐振状态时，回路中的电流非常大。 ④金属导体的天线效应形成地电流。当互连的电路处在一个较强的电磁场中时，由于金属导体的接收天线效应，根据电磁感应定律，电磁场会在电路1和电路2之间用导线和地线连接形成的环路中产生感应环路电流。 如图5-13所示，当采用传输线连接的电路置于接地平面附近时，外界电磁场作用于传输线，使传输线上形成共模干扰电压源，进一步在公共地阻抗上形成
干扰电压。通过传输线与接地平面形成的导电回路中的电磁场的变化，也会在传输线上形成干扰。 ⑤当产生静电放电时，放电电流会流过地线。由于静电放电电流具有很高的频率，地线呈现较大的阻抗，所以会产生一个很高的地线电压。 ⑥当浪涌泄放电流流过地线时，会产生一个很高的电压，进而对电路产生干扰。 由上述分析可以看出，由于接地公共阻抗、传输线或金属机壳的天线效应等因素，均会使地环路中产生共模干扰电压，该共模干扰电压通过地环路作用到敏感电路的输入端，从而形成了地环路干扰。 怎么样？经过电路板打样厂家带大家一起学习之后，你是不是对电路板打样厂家之产生地环路电路的原因有了一定的了解了呢！点滴学习汇聚成海哦！
物理：教科版九年级上 第四章 2.电压电流产生的原因(同步练习)
[第四章 2.电压:电流产生的原因第1课时电压及电压表的使用] 一、选择题 1.关于电压,下列说法正确的是() A.电路两端有电压,电路中一定有电流 B.电压使自由电荷定向移动形成电流 C.电压只能使自由电子定向移动形成电流 D.经验证明,对人体安全的电压是不高于220 V 2.如图甲所示的电池盒,盒外有三个接线柱A、B、C,盒内有三个5号电池插槽,还有a、b、c、d、e、f六个与电池的触点;若这个电池盒内部的实际连接情况如图乙所示,则下列关于选择盒外不同接线柱所获得的电压的说法正确的是() A.选择A、C两接线柱时获得的电压为3 V B.选择B、C两接线柱时获得的电压为1.5 V C.选择A、B两接线柱时获得的电压为4.5 V D.使用该电池盒能获得1.5 V、3 V及4.5 V的电压 3.关于如图所示电表,下列说法中不正确的是() A.它是一个电压表 B.它的示数一定是1.7 V C.它的示数可能是8.5 V D.它有一个负接线柱和两个正接线柱
4.如图所示,小壮同学将两个规格不同的灯泡L1、L2串联接在电源上。当开关S闭合后,电压表V所测的电压是 () A.电源电压 B.L1两端电压 C.L2两端电压 D.L1和L2两端总电压 5.如图所示,闭合开关后能测出小灯泡L1两端电压的电路是() 6.如图所示是小壮同学在某次测量中连接的实物电路,根据实物电路画出的电路图如图所示,其中正确的是() 7.小壮同学在练习使用电压表时,把电压表接成了如图所示的电路。当闭合开关时所发生的现象是()
A.灯泡会发光、电压表有示数 B.灯泡会发光、电压表无示数 C.灯泡不会发光、电压表有示数 D.灯泡不会发光、电压表无示数 二、填空题 8.某电压表有0~3 V和0~15 V两个量程,现在用它去测量某灯泡两端的电压,若估计灯泡两端的电压是2 V,则应选择_________V量程;若不能预先估计电压值,则应先用_________V量程进行试触,若电压表示数小于3 V,再换用_________V 量程。 9.如图所示,甲、乙两个电压表的示数分别为_________V和_________V。 10.如图所示,①②是测量电压或电流的仪表;当开关S闭合后,为了使小灯泡L1、L2都能发光,则①是_________表,②是_________表。 11.如图所示,在烧杯中加入盐水,然后将连在电压表上的铜片和锌片插入盐水中,这样就制成了一个盐水电池。观察电压表的接线和指针偏转情况可知:锌片是盐水电池的_________极,电池的电压为_________V。 12.如图所示,闭合开关后,图甲中电压表测________ 电压,图乙中电压表测_________ 电压,图丙中电压表测________电压。
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用版
YF-ED-J2993 可按资料类型定义编号 发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用 版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 随着电源建设的迅猛发展, 单机容量的逐 渐增大, 轴电压成为大型发电机采用静止自并 励磁系统后的一个严重问题。研究轴电压、轴 电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复 杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴 电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。 若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上 形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。磁路不对 称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励
磁系统、外壳、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。【文献2】 轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。但是,如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程 金华峰1，2，伏虹润1 （1.大唐国际彭水水电开发有限公司，重庆市彭水县，409600；2.重庆大学电气工程学院） 概要：观察分析了彭水水电站3#发电机轴电流的变化特点，推断出故障原因后，经返厂处理后消除缺陷。目前天津阿尔斯特水轮发电机组在国内投运的较多，可供同类型机组在处理轴电流时参考。 关键词：轴电流；超标；分析；处理 0 引言 乌江彭水水电站设计单机容量350MW，水轮发电机组采用天津阿尔斯通公司生产的三相立轴双导半伞式、单路径向密闭自循环无风扇空冷同步发电机。发电机转子轴分为三段，即上端轴、转子中心体、下端轴，上端轴由轴身、滑转子组成，下端轴为三段焊接而成。由于发电机上端轴采用阿尔斯通公司新型滑转子结构，有别于常见的轴领结构，从而对发电机轴电流的防护提出了新的课题。 1 发电机轴电流运行情况描述 彭水水电站自2008年2月机组陆续投产以来，3#和5#发电机在运行期间有不同程度的轴电流存在。轴电流的大小随发电机输出功率的增加而增大，且在零功率输出加励磁工况下即有轴电流存在,此时3#机轴电流为0.42A,5#机轴电流为0.42A。在输出功率为300MW时3#机轴电流为1.36A,5#机轴电流为1.05A.在输出功率相同工况下,不存在轴电流的大小随发电机运行时间的增加而增大的现象。严重影响机组安全运行。针对3号机组进行现场机验，发现3号机组轴电流与发电机定子磁场关系密切，定子电流越大轴电流越大，再从机组状态监测数据发现，3号机组上导摆度超标，达到0.35mm，以上两因素表明3号机组存在定转子磁场旋转中心严重偏移缺陷，并且3号机组投产以来转子绝缘一直偏低，500V绝缘测试表测试绝缘值为0，因此需进一步采取综合措施限制轴电流的上升，保证机组的安全运行。 表1 3号机组轴电流记录
电机轴电流的分析
电机轴电流的分析 电 机 轴 电 流 的 分 析轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性， 根据现场实际运 行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支 架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题。 1 轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存 在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重 的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及 更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2 轴电压和轴电流的产生 (1) 磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、 硅钢片等叠装因素， 再加上铁芯槽、 通风孔等的存在， 造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴 的两端感应出轴电压。 (2) 逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压 脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的 两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、 测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因 如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 3 轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低 的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压 增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴 电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过， 由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局 部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小 凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状 是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。 4 轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施： (1) 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与 转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电
初中物理 例析电流的形成与方向专题辅导
初中物理例析电流的形成与方向专题辅导 张友金 一. 电流的形成 在理解电流形成的原因时，应注意以下几点： 1. 电流可能只是由正电荷的定向移动形成的。 2. 电流可能只是由负电荷的定向移动形成的。 3. 电流可能是由正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的。 二. 电流的方向 电荷有正电荷与负电荷两种，科学实验证明在电路中正电荷、负电荷都可以定向移动，有时还会同时移动，但物理学刚开始研究电流时，并不清楚在不同情况下究竟是什么电荷在移动，当时就规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，而负电荷定向移动方向则与电流方向相反。在以后研究和利用电流的过程中并未发现这一规定有什么影响，所以这一规定一直沿用至今。 在电源的外部，电流的方向是从电源正极流向负极；在电源的内部，电流的方向是从电源负极流向正极。 例1. 如图1所示，当开关闭合时，请在电路中标明电流方向。 图1 解析：当开关闭合时，电流的方向是从电源的正极经导线、开关、导线、小灯泡、导线回到电源的负极。如图1中的箭头所示。 例 2. 电荷的___________形成电流，在电源外部，电流方向是___________→用电器→___________。 解析：本题涉及电流的形成及电流方向。大家知道，金属导体中有大量的自由电荷，平时它们运动的方向杂乱无章，接上电源后，出现了大量电荷的定向移动，于是形成了电流。电流和水流类似，也有方向，当把用电器接在电源的正、负极上时，电流沿着“正极→用电器→负极”的方向流动。 例3.在图2所示的电路中，当开关闭合时，通过小灯泡的电流方向是从___________到
___________。 图2 解析：本题着重考查电流方向的规定和干电池正负极的识别。通过观察可知，干电池上端是正极，小灯泡在电源外部。由电源外部的电流方向是从电源的正极流向负极可得出结论。通过小灯泡中的电流方向是从B到A。抓住电荷的定向移动形成电流及电流方向的规定是求解本题的关键。
变压器浪涌电流产生的原因和简单测试方法.
变压器浪涌电流产生的原因和简单测试方法 变压器在通电瞬间会产生一个很大的电流尖峰叫浪涌电流 浪涌电压 /电流产生的原因 由于电压突变引起的 当变压器合闸时正是电源正弦波的波形进入零的位置时, 变压器会产生很大的冲击电流, 甚至会造成变压器保护动作跳闸。不过这种概率很低, 所以平时变压器合闸时,其冲击电流都很小 变压器在空载合闸时会出现激磁涌流。其大小可达稳态激磁电流的 80-100倍, 或额定电流的 6-8倍。涌流对变压器本身不会造成大的危害, 但在某些情况下能造成电波动,如不采取相应措施,可能使变压器过电流或差动继电保护误动作。变压器励磁涌流是变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流 . 变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时 , 其总磁通远远超过铁芯的饱和磁通量 , 因此产生较大的涌流 , 其中最大峰值可达到变压器额定电流的 6-8倍 . 励磁涌流与变压器投入时系统电压的相角 , 变压器铁芯的剩余磁通和电源系统阻抗等因素有关 . 最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点的瞬间 (该时磁通为峰值 . 变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量 , 随时间衰减 , 其衰减时间取决于回路电阻和电抗 , 一般大容量变压器约 5-10S, 小容量变压器约为 0.2S 左右 一般在工厂生产检验时在电源输入处串接设定电流的保护开关(如常用的 DZ47-63 C20开机时不发生跳闸就说明激磁涌流小于该保护开关的额定电流当然要多开关几次 测试实际的激磁涌流可以用用示波器 , 在输入电源串接一小无感电阻 , 用示波器监测开机瞬时的涌浪电流的峰值
但变压器浪涌电流最大是在开机时刚好在电源正弦波的波形进入零的位置时。 , 人工开机时间是随机的在最大值的机率很小要用专用罗氏线圈来测量, 目前全球做的最好的是 pearson 这一家的,很贵,动辄几万,一般的不具备
轴流式水轮机的结构
第二节 轴流式水轮机的结构 一、概述 轴流式水轮机与混流式水轮一样属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水轮机由于过流能力大（图2-15），可以采用较小的转轮直径和较高的转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的效率。 特别是轴流转桨式水轮机，由于转轮叶片和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，更是值得广泛使用的一种机型。 图2-15 轴流式水轮机 1— 1— 1— 转轮接力器活塞；2—转轮体；3—转臂；4—叶片；5—叶片枢轴；6—转 轮室 图2-16所示是轴流转桨式水轮机的结构图。它的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。与混流式水轮机所不同的是负荷变化时，它不但调节导叶转动，同时还调节转轮叶片，使其与导叶转动保持某种协联关系，以保持水轮机在高效区运行。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四周放置悬臂式叶片。在转桨式水轮机的转轮体内部装有叶片转动机构，在叶片与转轮体之间安装着转轮密封装置，用来止油和止水。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用水头范围为3～55m ，目前最大应用水头不超过70m 。限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。由于轴流式水轮机的过流能力大。单位流量11Q 和单位转速11n 都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数 。在相同水头下，轴流式水轮机转轮由于叶片数少，叶片单位面积上所承受的压差较混流式的大，叶片正背面的平均压差较混流式的大，所以它的空化性能较混流式的差。因此，在同样水头条件下，轴流式水轮机比混流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。随着应用水头的增加，将会使电站的投资大量增加，从而限制了轴流式水轮机的最大应用水头。另一方面是由于轴流式水轮机叶片数较少，叶片呈悬臂形式，所以强度条件较差。当使用水头增高时，为了保
浅谈发电机轴电流的危害及其预防
浅谈发电机轴电流的危害及其预防 摘要：发电机产生轴电流会使发电机机组产生强烈振动，使轴承及镜板受损， 瓦温升高，将严重影响发电机的安全运行。轴电流产生的主要原因是轴绝缘被破坏，另外同步交流发电机的轴电流大小与负载的性质有关，发电机的无功功率增大，其轴电流也增大，相反有功功率越大，则轴电流反而越小。 关键词：轴电流；预防；瓦温升高；同心度；机械磨损；振动；绝缘破坏；有功 功率；无功功率；满载；试验；气隙磁场；励磁磁场；电枢磁场；磁轭 中图分类号：TV74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）01-0058-01 黑龙江省逊克县库尔滨河流域先后建起了四座水电站，属于典型的梯级开发 方式。其中库尔滨水电建成已经25年，装有三台完全相同的1600千瓦的发电机，近来发现三号机组强烈振动，瓦温升高，经过多次更换轴承这种现象仍重复出现。但重新调整水平和同心度后仍然没有解决问题。后经详细观察轴承和镜板的损坏 情况，发现并非是一般的机械磨损，而是接触面形成了波纹引起发电机振动。我 们想到了可能是受轴电流的影响所致。经过细致检查，发现推力头与镜板及导瓦 之间的绝缘为零，使轴电流流经轴承及镜板，造成轴承和镜板被腐蚀。经处理以 后已经运行二年没有发生类似现象。 事实说明以上分析和处理方法是正确的。 为了进一步掌握发电机轴电流的形成及规律，我们作了如下观察及试验： （1）推力头对导瓦及镜板绝缘破坏是形成轴电流通路的主要原因，这些部位原设计为绝缘隔离，轴电流是无法形成的。但在运行实践中，由于润滑油油质变坏，这其中主要有两方面因素，第一，油中含有轴瓦研磨带来的金属粉沫。第二，北方地区室内外温差可达50℃这样冷却水进入冷却装置后由于温差过大造成冷却 器出汗，久而久之使润滑油中含水量过大。以上两种原因使其绝缘水平急聚降低。另外由于种种原因轴承密封端盖碰轴都会使绝缘下降，轴电流直接流通。 （2）为了了解轴电流大小与发电机有功、无功之间的关系，我们作了四个实验： ①使发电机的有功功率为零，改变其无功功率，在不同的无功条件下测量发 电机的轴电流变化情况，测量结果见表1和曲线1。 ②使发电机的无功功率为零，改变其有功功率，在不同的有功条件下测量发 电机的轴电流变化情况，其测量结果见表2及曲线2。 ③使发电机的无功功率固定在1000千瓦，改变其有功功率，在不同的有功 条件下测量发电机的轴电流变化情况，其结果见表3和曲线3。 ④使发电机的有功功率满载（1600千瓦）不变，在不同的无功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其结果见表4和曲线4。 从以上的试验我们可以知道：同步交流发电机的轴电流大小与其负载的性质 有关，发电机的无功功率增大，其轴电流也增大，相反有功功率越大，则轴电电 流反面越小。根据电磁学理论可知，发电机的气隙磁场∮t 是电枢磁场∮l和电枢 磁场∮d组成的，产生轴电流主要是电构磁场：根据发电机的负载性质，电枢磁 场又可分解为纵坐标轴磁场和横坐标磁场。当发电机的负载为纯电感时，即其无 功电流增大，此时电枢磁场为纵轴磁场，纵坐标磁场与转子（磁轭）是垂直交的，所以在转子轴上感应电势也大，这就是无功增在使轴电流增加的原因。当负载为 纯电阻时，即有功电流增大，电枢磁场为横坐标磁场，横坐标磁场与转子（磁轭）
产生轴电压的原因如下
产生轴电压的原因如下： 3p W ]!F0C-s y u ①、由于发电机的定子磁场不平衡，在发电机的转轴上产生了感应电势。磁场不平衡的原因一般是因为定子铁芯的局部磁组较大（例如定子铁芯锈蚀），以及定、转子之间的气隙不均匀所致。②、由于汽轮发电机的轴封不好，沿轴有高速蒸汽泄漏或蒸气缸内的高速喷射等原因而使转轴本身带静电荷。这种轴电压有时很高，可以使人感到麻电。但在运行时已通过炭刷接地，所以实际上已被消除。轴电压一般不高，通常不超过2~3 伏，为了消除轴电压经过轴承、机座与基础等处形成的电流回路，可以在励磁机侧轴承座下加垫绝缘板。使电路断开，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。 发电机磁场非常强大，发电机的主轴穿过磁场中心，可是一旦有微小偏差，在发电机轴两端就有感应电压，如果发电机轴两端经轴承和机座成为闭合环路，就会产生巨大的短路电流，为了切断这个环路，发电机轴承的一端必须加绝缘垫片的 轴电流是由于发电机磁场不对称，发电机大轴被磁化，静电充电等原因在发电机轴上感应出轴电压，引起的从发电机组轴的一端经过油膜绝缘破坏了的轴承、轴承座及机座底板，流向轴的另一端的电流
逆变器供电的电机轴电流及其防治 1 引言 感应电动机的轴电压和轴电流现象并不是什么新的问题，alger在1920年就阐述了引起这些电流的原因，即磁通在电机内的不对称分布。而c.u.t.pearce在1927年也说到:只要有可能设计出一个完美平衡或是对称的电机，轴承电流在理论上和实际上都是不存在的。而事实上，感应电机在正弦波电源的驱动下，就会因电机内部的因素产生轴电流，这些因素可以分为两点:一是同极的磁通，例如通过电机轴中央的磁通;二是通过电机轴的交变磁链。其中第二种情况更普遍一些。而这些磁链主要是由转子和定子槽机械尺寸的偏差、磁性材料的定向属性的改变以及供电电源不平衡等因素引起的磁通不平衡所产生的。 近年来，以绝缘栅双极晶体管(igbt)为功率器件的脉宽调制(pwm)逆变器作为感应电机的驱动电源时，轴电流的问题变得日趋严重，这也使得轴承出现问题和损坏的机率增加、损坏的速度加快。而且具有高载波频率(大于12khz)的igbt逆变器导致电机轴承的损害比低载波频率的逆变器更快。此时产生的轴电流的主要原因就是pwm逆变器的输出在电气上的瞬时不平衡。 过大的轴电流将造成轴承的损坏，从而使得电机不能正常运行。通过电机可靠性研究表明电机轴承的损坏占电机损坏总数的40%，而轴承制造商反映几乎在所有损坏的轴承中有25%是由于逆变器输出电压的dv/dt过大，损坏的数字还在飞速地增长。 本文通过电机模型的建立，分析了电机在正弦波供电和pwm逆变器供电时的轴电压、轴电流产生的机理，由此重视起对电机轴承的研究;所阐述的几种不同的轴承电流的流向，为的