探究车用发电机及其常见故障处理

探究车用发电机及其常见故障处理

李艳勤

广西玉柴动力股份有限公司537000

摘要：汽车发电机是汽车电气系统中的重要部件。本文对车用发电机的概念及工作特点进行了介绍，并对车用发电机的常见故障及解决办法进行了研究分析。

关键词：车用发电机；常见故障；处理

前言：在进行车用发电机的全面制造过程中，通常会出现多方面故障。为了能够让发电机的整体运行体系得到相应优化，需要采用多种不同方式让电机的运转更为协调。因此，研究车用发电机的工作特点及常见故障的处理方法是十分必要的。

1车用发电机概述

发电机是机械能转换为电能的装置，车用发电机主要是指汽车用发电机，也称汽车发电机，严格地讲，它还包括各种电起动的拖拉机、摩托车、工程机械等机动车辆以及座机用发电机它是车辆运行中的主要电源，除起动机外，车上所有用电设备都可由发电机直接供电，同时还要向蓄电池充电。

2车用发电机工作特点

2.1工作转速范围宽

汽车发电机由发动机驱动，发电机的转速取决于发动机的转速。车辆在运行中，发动机的转速不断变化而且波动很大。现代汽车发动机的工作转速范围很宽，特别是轿车，最高工作转速为最低工作转速的十多倍。几种常用车型的工作转速范围见表1。发电机转速一般在1000—12000r/min之间，最高的近15000r/min。正因为有如此高的工作转速，所以对轴承精度、转子平衡精度以及各零件的机加工精度等要求都很高；工作转速范围宽，要满足电压的调节精度、工作稳定性和供电性能要求，在技术上必有较大的难度。到目前为止，现有车用发电机的低速供电性能和国产调节器还存在一定问题。

表1

2.2负载变化范围大

车辆在运行中，其用电电器的使用是根据需要而定的，随机性很大。照明设备只在夜间使用，雨刮器只在下雨行车时使用，车窗升降、喇叭等电器的使用随机性更大，所以，发电机在工作时，其负载的变化范围很大，除汽油机的点火用电是常用的而外，其它的用电设备有时可能全用，有时可能都不用。车用电器的总负载一般在200一IOOOW之间，随着汽车电子技术的迅速发展和应用，车用电器的负载功率在不断增加。

2.3工作环境恶劣

车用发电机都是装在发动机上的，发动机工作时有强烈的振动，无论公路行驶或其他作业场所，空气中都有很多的灰尘。环境温度变化范围也很大，随气候的变化而变化。热态（发动机工作时）时，发电机周围环境温度夏天可达80℃。车用发电机要在-40~85℃的环境温度下都能正常工作，所以对其性能稳定和可靠性的要求是很高的。

2.4与蓄电池并联工作

汽车电气系统中，蓄电池与发电机并联工作。蓄电池的作用是将电能转换为化学能储存起来。起动机工作时，靠蓄电池在很短的时间内供给大约200一600A的电流，起动后，发动机带动发电机旋转并发出电能，向蓄电池充电，为下次起动需要储备能量，当发动机低速或停止运行时，发电机供电不足或不发电。蓄电池有时也要向用电设备供电。发电机对蓄电池充电是定压充电，其充电电流的大小由蓄电池可接受充电电流的大小决定。蓄电池亏电时，充电电流就大，随着蓄电池越充越满，充电电流也越来越小直到趋近于零。

3发电机常见故障及处理

3.1整流柜异常、故障报警

⑴立即就地进行检查，查出故障整流柜。

⑵根据信号、现象分析判断，查找故障原因，并据此调整整流柜运行方式。

⑶设法消除故障，必要时将故障柜隔离转检修，联系检修处理。

3.2发电机爆炸或着火

3.2.1现象

⑴发电机机壳内部、端盖处发现冒烟或有火烟焦味。

⑵发电机内部发生剧烈的爆炸声，同时有油烟等物喷出。

3.2.2处理

⑴立即解列停机，并隔离系统。

⑵迅速向机内充入二氧化碳，排出氢气。

⑶尽量维持发电机转速300-500r/min左右，以免大轴弯曲。

⑷使用1211或干式灭火器进行灭火，以免大轴弯曲。

⑸处理过程中保持发电机冷却水正常运行。

⑹报火警，汇报值长及相关领导。

3.3发电机漏氢

3.3.1现象

氢气压指示下降加快，补氢次数增多，严重时，氢压迅速下降，不能维持运行。

3.3.2处理

⑴发电机处于备用时，发电机氢压下降到零应立即检查密封油系统是否在正常运行，否则进行氢气置换，消除密封油系统缺陷后，再进行重新置换氢。

⑵运行中发现发电机轻微漏氢，机内氢压下降，应立即查明原因。若属正常降压，则应进行补氢；若属不正常降压，应联系检修及时查找漏点，待缺陷消除后补氢至额定氢压。

⑶发电机严重漏氢，可伴随氢压降低减发动机有功负荷，并迅速对密封油系统、氢气系统进行检查，及时消除缺陷，然后可向机内进行补氢。如大量漏氢无法消除，立即解列发电机处理，严禁发电机在氢压为零时运行。

3.4发电机过激磁的处理原则

3.4.1现象

⑴出现“过激磁”信号。

⑵发电机过激磁保护动作跳闸。

3.4.2处理

⑴若系统频率偏低应及时联系调度恢复频率正常，并尽可能调整发电机无功功率和电压，使V/F在允许范围内。

⑵当V/F保护动作跳闸后，应检查主变、发电机、励磁回路有无异常现象，经检查和试验正常后由检修人员确认，经总工批准，方可零起升压、并网。

3.5发变组开关非全相运行处理原则

3.5.1现象

⑴主开关一相未断开时，发电机三相定子电流中有二相电流近似相等，另一相电流近似为0。

⑵主开关二相未断开时，发电机三相定子电流中有二相电流近似相等，且为另一相电流1/2左右。

3.5.2处理

⑴若发变组开关应跳闸而未跳闸，则立即将发变组与系统解列。

⑵在以上处理中若发变组开关拉不开，则汇报值长，维持发电机励磁，并通知热机维持额定转速，但不得增加负荷，调整系统运行方式，用母联开关串联解列发电机，然后联系维修处理。

⑶故障消除后，根据非全相运行情况，发变组系统全面检查或试验合格后经总工批准方可启动。

3.6发电机定子三相电流不平衡处理原则

3.6.1现象

⑴发电机定子三相电流不平衡。

⑵发电机出氢温度有可能不正常升高。

⑶机组出现异常声音，振动上升。

3.6.2处理

⑴发电机三相电流不平衡时，应检查厂用电系统、发电机转子有无异常，负序电流超过10%时，应向调度询问并作相应处理。

⑵当负序电流<10%且最大相电流小于额定电流时，允许连续运行，短时负序电流允许（12/IN）2t≤10s。

⑶发电机三相不平衡电流超过定值时，应立即减少有功和无功，尽力设法减少负序电流至许可值内，同时严密监视发电机各部件温度和振动。

⑷若发电机三相电流不平衡时由于系统故障引起的，应汇报调度，并应在发电机带不平衡负荷运行的允许时间到达之前设法消除。

⑸若发电机三相电流不平衡是由于机组内部故障产生的，则应汇报总工停机处理。

3.7发电机电压互感器回路断线

3.7.1现象

⑴出现“发电机PT回路断线”信号。

⑵根据断线PT的不同，会出现电压显示异常、保护异常、励磁调节器异常等现象。

3.7.2处理

⑴根据出现的信号对所涉及互感器进行检查判断。

⑵退出断线PT所带发电机保护。

⑶若PT断线导致励磁调节器异常，可切换至手动通道运行。

⑷若PT断线造成电度表计量不正常，应核算PT断线期间丢失电量。

⑸如为互感器一/二次保险熔断，应进行更换，在处理过程中，应采取有关安全措施。

⑹若PT自身故障，应尽快安排检修。

3.8发电机温度异常处理原则

3.8.1现象

⑴发电机定子线圈、铁芯温度接近或超过允许值。

⑵发电机内冷水出水温度升高。

⑶发电机出氢温度升高。

⑷定子电流可能出现不平衡的现象。

⑸机组振动可能增大。

3.8.2处理

⑴首先分析、判断并联系热工人员确定测点是否良好，参数显示是够正确。

⑵若发电机线棒、出水各测点温度全面异常升高超过规定值，则立即检查冷却水系统压力、流量、水温等是否正常，否则设法消除故障。

⑶同时监视并控制发电机负荷不超限。

⑷在正常运行工况下若发电机绕组出水温差或绕组温差大于规定值，应查明原因，分析是否局部水路堵塞。

⑸最大限度对绕组水路增加压力和流量进行冲洗，观察温差变化是否趋于暖和。

⑹若经冲洗无效，汇报值长，请示生产副总经理、总工是否运行中反冲洗或申请停机处理。

⑺处理过程中严格控制发电机各部温度不超限，必要时减负荷运行，加强监视，及时汇报有关领导。

⑻若铁芯和端部温度升高，应检查氢气冷却器的工作情况，冷、热氢温度及氢压是否正常，异常时则按有关规定处理，尽快消除。

⑼发电机定子端部温度高，应适当降低发电机励磁，查看端部温度恢复正常。

⑽经以上处理无效，则汇报值长，请示生产副总经理、总工申请停机处理。

4结语

未来，车用发电机的发展将会迎来一个黄金时期。同时，随着国内外各大研究机构对车用发电机的不断研究和技术瓶颈攻坚，车用发电机所存在的一系列问题将得以突破。本文对车用发电机的故障及处理方法的研究对未来车用发电机的发展起到了一定的推进作用。

参考文献：

[1]车用发电机噪声分析及试验研究[D].易鹏.重庆理工大学2012

[2]DJF盘式永磁交流发电机[J].吕灿华，黄富贵.拖拉机与农用运输车.1994（04）

[3]小型拖拉机用高性能永磁交流发电机[J].张学义.农机博览.1994（04）

[4]车用发电机的节能与多电压问题研究[D].钱晓胜.西南大学2008

[5]车用永磁发电机及其控制系统的研究[D].王金平.沈阳工业大学2003