康明斯无刷励磁柴油发电机提高了运行的可靠性

导读：康明斯柴油发电机公司是当今全球生产、设计和销售柴油发电机的较大公司，产品因其先进的经济性、动力性、可靠性、耐久性和环境安全性受到国内外用户的普遍好评。在我国多采用三次谐波励磁方式的自励恒压方式。而无刷励磁方式在结构上较复杂，因此我国生产的中小型柴油发电机组用无刷励磁方式研制较慢，直到我国引进了美国康明斯(Cummins)无刷励磁方式柴油发电机。这种无刷励磁发电机没有磨损的碳粉和铜末所引起的污损，其绝缘使用寿命长，没有带电接触情况，不会产生火花， 能在易燃气体环境中运行；直接省去了电刷、集电环或换相器繁琐的维护工作，提高了发电机运行的可靠性。

带有与同步发电机同轴的交流励磁机的无刷励磁方式与上述比较称为一种新型励磁方式，将同轴的交流励磁机设计成旋转电枢式，并将硅整流桥也固定在此电枢上一起旋转，组成旋转半导体励磁系统。从而完全省去了集电环、碳刷等滑动装置，形成了无刷励磁系统。康明斯柴油发电机这种无刷励磁发电机没有磨损的碳粉和铜末所引起的污损，其绝缘使用寿命长，没有带电接触情况，不会产生火花，能在易燃气体环境中运行；由于省去了电刷、集电环或换相器繁琐的维护工作，提高了发电机运行的可靠性。无刷励磁方式的交流励磁机为旋转电枢式发电机，一般采用三相发电机，小容量时也有用单相发电机。交流励磁机的频率比主发电机要高些，由于频率可以提高励磁机的反应速度，我国采用120Hz的旋转整流器多为三相全波整流电路，也有采用半波整流电路的。采用三相半波整流电路，虽然旋转硅整流元件的数量减少一半，但其元件承受励磁绕组感应出的过电压要大一倍，而且会使交流励磁机的利用率降低，所以一般采用三相桥式全波整流方式。另外考虑到主发电机突然短路时，将在整流桥直流侧的磁场绕组中感应出很高的浪涌电压，因此一般在直流侧加装一个放电保护电阻或稳压管，有的用碳化硅压敏整流堆做浪涌电压吸收元件，也有的用氧化锌压敏电阻。

向同步发电机的励磁绕组供给励磁电流的整流装置，就叫做同步发电机的励磁系统。中、小型同步发电机的励磁方式按其励磁功率的产生方式分为自励式和他励式。所谓自励式，就是利用整流器将发电机本身发出的交流电（附加绕组产生的交流电）经过整流后送入励磁绕组。而他励式则是发电机的励磁功率取自于另外的电源，例如直流励磁或交流励磁机。关于励磁电流的供给方式，以往是在发电机转子的一端上固定安装一对滑环随转轴旋转，励磁电流通过碳刷送到滑环上,并供给转子绕组用以产生磁场，这是有刷励磁。由于滑环随转轴高速旋转而碳刷固定不动，还需紧贴在滑环表面上，这种松散的机械联系造成了两大问题：一是火花不可避免，有时会出现“环火”，存在着励磁回路发生短路的潜在危险；其次是磨损不可避免，滑环表面也常出现烧蚀斑痕或磨出了沟槽。因为励磁系统的工作状况直接影响到发电机工作的可靠性、稳定性和电能质量，同步发电机的励磁技术历来受到电业工程技术人员的关注。近年来，由于电子元件、器件的迅速发展，支持了发电机励磁技术的改善和提高，各种励磁方式也已代替了过去笨重的碳阻调节励磁装置。

励磁方式分类国内中、小型发电机所采用的励磁装置有下列几种：(1)手动励磁装置(2)碳阻自动电压调整器(3)快速相补偿励磁调节器(4)可控与不可控相复励装置(5)可控硅励磁调节器(6)谐波励磁装置(7)无刷励磁装置虽然各种励磁系统的工作原理不同，但其基本原理则是相同的，即在工作状态下，其电压调整率的精度由励磁系统的输出特性和发电机本身固有特性的一致程度所决定的。
各类励磁装置技术性能有如下意见：（1）中、小型低压发电机，在我国趋向采用自恒压方式，即取消励磁机。直流励磁机励磁方式比较落后，技术性能指标差，可靠性不高，体积大重量重，制造工艺复杂，已逐步淘汰。（2）相复励系统是采用较早、应用广泛的自激自调方式，在实践中是比较成熟的。（3）不可控相复励磁方式，可靠性高、过载能力强、技术性能可满足用户的使用要求，维护方便，主要存在体积较大、重量较重的缺点，在某些对静态指标要求较高的地方，仍在采用此种励磁装置。（4）由于半导体技术的发展，可控硅励磁方式已广泛用到中小型同步发电机上。它具有稳态性能好、动态指标高、温度与频率补偿性能好、体积小、重量轻和效率高的优点，还可以进行同容量和不同容量的机组并联运行。它的缺点是：可控硅质量不稳定，有些调节器可靠性差。

三相无刷同步发电机正、反向二极管均能耐受较大的离心力。电涌抑制器，消除高次谐波，防止电磁干扰。

康明斯柴油发电机无刷励磁技术概括起来有如下三种在结构上不尽相同的励磁系统：一是带交流同步励磁机和旋转整流器的无刷励磁；二是由异步励磁机和发电机组成的无刷励磁；三是固定旋转变压器和旋转可控硅整流器的交流无刷励磁系统。目前，在国内外柴油发电机组上，大部分是用交流同步励磁机和旋转整流器的无刷励磁系统。