一、結構和原理

1、結構

同步發電機主要由定子、轉子和其他部件組成。定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、機座;轉子部分包括轉子鐵芯、勵磁繞組和滑環(隱極式轉子還有套箍、心環，凸極式轉子有磁極、磁軛、轉子支架);其他部件包括電刷裝置、端蓋、軸承和風扇等。

2、工作原理

同步發電機是根據電磁感應原理工作的，它通過轉子磁場和定子繞組的相對運動，將機械能轉變為電能。當轉子在外力帶動下，轉子磁場和定子導體作相對運動，即導體切割磁力線，因此在導體中產生感應電動勢，其方向可根據右手定則判定。由于轉子磁極的位置使導體以垂直方向切割磁力線，所以此時定子繞組中的感應電動勢最大。當磁極轉過90度后。磁極成水平位置，導體不切割磁力線，其感應電動勢為零。轉子再轉90度，定時定子繞組又以垂直方向切割磁力線，使感應電動勢達到最大值，但方向與前相反。當轉子再轉90度，感應電動勢又變為零。這樣轉子轉動一周，定子繞組的感應電動勢也發生正、負變化。如果轉子連續勻速旋轉，在定子繞組中就感應出一個周期性不斷變化的交變電動勢。

二、故障診斷與排除方法

1、發電機過熱

(1)發電機沒有按規定的技術條件運行，如定子電壓過高，鐵損增大;負荷電流過大，定子繞組銅損增大;頻率過低，使冷卻風扇轉速變慢，影響發電機散熱;功率因數太低，使轉子勵磁電流增大，造成轉子發熱。應檢查監視儀表的指示是否正常。如不正常，要進行必要的調節和處理，使發電機按照規定的技術條件運行。

(2)發電機的三相負荷電流不平衡，過載的一相繞組會過熱;若三相電流之差超過額定電流的10%，即屬于嚴重蛄相電流不平衡，三相電流不平衡會產生負序磁場，從而增加損耗，引起磁極繞組及套箍等部件發熱。應調整三相負荷，使各相電流盡量保持平衡。

(3)風道被積塵堵塞，通風不良，造成發電機散熱困難。應清除風道積塵、油垢、使風道暢通無阻。

(4)進風溫度過高或進水溫度過高，冷卻器有堵塞現象。應降低進風或進水溫度清除冷卻器內的堵塞物。在故障未排除前，應限制發電機負荷，以降低發電機溫度。

(5)軸承加潤滑脂過多或過少，應按規定加潤滑脂，通常為軸承室的1/2~1/3(轉速低的取上限，轉速高的取下限)，并以不超過軸承室的70%為宜。

(6)軸承磨損。若磨損不嚴重，使軸承局部過熱;若磨損嚴重，有可能使定子和轉子摩擦，造成定子和轉子避部過熱。應檢查軸承有無噪音，若發現定子和轉子摩擦，應立即停機進行檢修或更換軸承。

(7)定子鐵芯絕緣損壞，引起片間短路，造成鐵芯局部的渦流損失增加而發熱，嚴重時會使定子繞組損壞。應立即停機進行檢修。

(8)定子繞組的并聯導線斷裂，使其他導線的電流增大而發熱。應立即停機進行檢修。

2、發電機中性線對地有異常電壓

(1)正常情況下，由于高次諧波影響或制造工藝等原因造成各磁極下的氣隙不均、磁勢不等而出現的很低電壓，若電壓在一至數伏，不會有危險，不必處理。

(2)發電機繞組有短路或對地絕緣不良，導致電設備及發電機性能變壞，容易發熱，應及時檢修，以免事故擴大。

(3)空載時中性線對地無電壓，而有負荷時出現電壓，是由于三相不平衡引起的，應調整三相負荷使其基本平衡。

3、發電機電流過大

(1)負荷過大，應減輕負荷。

(2)輸電線路發生相間短路或接地故障，應對線路進行檢修，故障排除后即可恢復正常。

4、發電機端電壓過高

(1)與電網并列的發電機電網電壓過高，應降低并列的發電機的電壓。

(2)勵磁裝置的故障引起過勵磁，應及時檢修勵磁裝置。

5、功率不足

由于勵磁裝置電壓源復勵補償不足，不能提供電樞反應所需的勵磁電流，使發電機端電壓低于電網電壓，送不出額定無功功率，應采取下列措施：

(1)在發電機與勵磁電抗器之間接入一臺三相調壓器，以提高發電機端電壓，使勵磁裝置的磁勢逐漸增大。

(2)改變勵磁裝置電壓磁通勢與發電機端電壓的相位，使合成總磁通勢增大，可在電抗器每相繞組兩端并聯數千歐、10W的電阻。

(3)減小變阻器的阻值，使發電機的勵磁電流增大。

6、定子繞組絕緣擊穿、短路

(1)定子繞組受潮。對于長期停用或經較長時間檢修的發電機、投入運行前應測量絕緣電阻，不合格者不準投入運行。受潮發電機要進行烘干處理。

(2)繞組本身缺陷或檢修工藝不當，造成繞組絕緣擊穿或機械損傷。應按規定的絕緣等級選擇絕緣材料，嵌裝繞組及浸漆干燥等要嚴格按工藝要求進行。

(3)繞組過熱。絕緣過熱后會使絕緣性能降低，有時在高溫下會很快造成絕緣擊穿。應加強日常的巡視檢查，防止發電機各部分發生過熱而損壞繞組絕緣。

(4)絕緣老化。一般發電機運行15~20年以上，其繞組絕緣老化，電氣性能變化，甚至使絕緣擊穿。要做好發電機的檢修及預防性試驗，若發現絕緣不合格，應及時更換有缺陷的繞組絕緣或更換繞組，以延長發電機的使用壽命。

(5)發電機內部進入金屬異物，在檢修發電機后切勿將金屬物件、零件或工具遺落到定子膛中;綁緊轉子的綁扎線、緊固端部零件，以不致發生由于離心力作用而松脫。

(6)過大電壓擊穿：1)線路遭受雷擊，而防雷保護不完善。應完善防雷保護設施。2)誤操作，如在空載時，將發電機電壓升得過高。應嚴格按操作規程對發電機進行升壓，防止誤操作。3)發電機內部過電壓，包括操作過電壓、弧光接地過電壓和諧振過電壓等，應加強繞組絕緣預防性試驗，及時發現和消除定子繞組絕緣中存在的缺陷。

7、定子鐵芯松馳

由于制造裝配不當，鐵芯沒有緊固好。如果是整個鐵芯松馳，對于小型發電機，可用兩塊小于定子繞組端部內徑的鐵板，穿上雙頭螺栓，收緊鐵芯。待恢復原形后，再將鐵芯原來夾緊螺栓緊因。如果局部性鐵芯松弛，可先在松弛片間涂刷硅鋼片漆，再在松弛部分打入硬質絕緣材料即可。

8、鐵芯片間短路

(1)鐵芯疊片松弛，當發電機運轉時鐵芯產生振動而損壞絕緣;鐵芯片個別地方絕緣受損傷或鐵芯局部過熱，使絕緣老化，就按原計劃條中的方法進行處理。

(2)鐵芯片邊緣有毛刺或檢修時受機械損傷。應用細銼刀除去毛刺，修整損傷處，清潔表面，再涂上一層硅鋼片漆。

(3)有焊錫或銅粒短接鐵芯，應刮除或鑿除金屬熔接焊點，處理好表面。

(4)繞組發生弧光短路，也可能造成鐵芯短路，應將燒損部分用鑿子清除后，處理好表面。

9、發電機失去剩磁，起動時不能發電

(1)停機后經常失去剩磁，是由于勵磁機磁極所用的材料接近軟鋼，剩磁較少。當停機后勵磁繞組沒有電流時磁場就消失，應備有蓄電池，在發電前先進行充磁。

(2)發電機的磁極失去磁性，應在繞組中通入比額定電流大的直流電流(時間很短)進行充磁，即能恢復足夠的剩磁。

10、自動勵磁裝置的勵磁電抗器溫度過高

(1)電抗器線圈局部短路，應檢修電抗器。

(2)電抗器磁路的氣隙過大，應調整磁路氣隙。

11、發電機起動后，電壓升不起來

(1)勵磁回路斷線，使電壓升不起來。應檢查勵磁回路有無斷線，接觸是否良好。

(2)剩磁消失，如果勵磁機電壓表無批示說明剩磁消失，應對勵磁機充磁。

(3)勵磁機的磁場線圈極性接反，應將它的正、負連接線對換。

(4)在發電機檢修中做某些試驗時誤把磁場線圈通以反向直流電，導致剩磁消失或反向，應重新進行充磁。