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双馈发电机简介及常见故障
一：双馈电机简介及工作原理
（1）简介：
双馈异步风力发电机（DFIG，Double-Fed Induction Generator）是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。该发电机重要由电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构.
双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变流器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运营规定由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的规定。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了"柔性连接"，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足规定。
（2）工作原理：
双馈感应发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型感应发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。
“双馈”的含义是定子电压由电网提供，转子电压由变流器提供。该系统允许在限定的大范围内变速运营。通过注入变流器的转子电流，变流器对机械频率和电频率之差进行补偿。在正常运营和故障期间，发电机的运转状态由变流器及其控制器管理。
变流器由两部分组成：转子侧变流器和电网侧变流器，它们是彼此独立控制的。电力电子变流器的重要原理是转子侧变流器通过控制转子电流分量控制有功功率和无功功率，而电网侧变流器控制直流母线电压并保证变流器运营在统一功率因数（即零无功功率）。
功率是馈入转子还是从转子提取取决于传动链的运营条件：在超同步状态，功率从转子通过变流器馈入电网；而在欠同步状态，功率反方向传送。在两种情况（超同步和欠同步）下，定子都向电网馈电。
（3）优点：
一方面，它能控制无功功率，并通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。另一方面，双馈感应发电机无需从电网励磁，而从转子电路中励磁。最后，它还能产生无功功率，并可以通过电网侧变流器传送给定子。但是，电网侧变流器正常工作在单位功率因数，并不包含风力机与电网的无功功率互换。
二：电机常见故障及解决办法
1：电机轴电流电流？
电机的轴－－轴承座－－底座回路中的电流称为轴电流
轴电流产生的因素：
（1）磁场不对称；
（2）供电电流中有谐波；
（3）制造、安装不好，由于转子偏心导致气隙不匀；
（4）可拆式定子铁心两个半圆间有缝隙；
（5）有扇形叠成的定子铁心的拼片数目选择不合适。
轴电流危害：
使电机轴承表面或滚珠受到侵蚀，形成点状微孔，使轴承运转性能恶化，摩擦损耗和发热增长，最终导致轴承烧毁。
防止轴电流：
（1）消除脉动磁通和电源谐波（如在变频器输出侧加装交流电抗器）；
（2）电机设计时，将滑动轴承的轴承座和底座绝缘，滚动轴承的外圈和端盖绝缘。
2：电机不宜轻载运营？
电机轻载运营时，会导致：
（1）电机功率因数低；
（2）电机效率低。
会导致设备浪费，运营不经济。
3：电机过热的因素有哪些？
（1）负载过大；
（2）缺相；
（3）风道堵塞；
（4）低速运营时间过长；
（5）电源谐波过大。
4：久置不用的电机投入前需要做哪些工作？
（1）测量定子、绕组各相间及绕组对地绝缘电阻。
绝缘电阻R应满足下式：
R＞Un/(1000+P/1000)(MΩ)
Un：电机绕组额定电压（V）
P：电机功率（KW）
对于Un＝380V的电机，R＞0.38MΩ。
如绝缘电阻低，可：
a：电机空载运营2～3h烘干；
b：用10%额定电压的低压交流电通入绕组或将三相绕组串联后用直流电烘，保持电流在50%的额定电流；
c：用风机送入热空气或加热元件加热。
（1）清理电机。
（2）更换轴承润滑脂。
5：为什么不能任意起动寒冷环境中的电机？
电机在低温环境中过长会：
（1）电机绝缘开裂；
（2）轴承润滑脂冻结；
（3）导线接头焊锡粉化。
因此，电机在寒冷环境中应加热保存，在运转前应对绕组和轴承进行检查。
6：电机三相电流不平衡的因素有哪些？
（1）三相电压不平衡；
（2）电机内部某相支路焊接不良或接触不好；
（3）电机绕组匝间短路或对地、相间短路；
（4）接线错误。
7：为什么60Hz的电机不能用接于50Hz的电源？
电机设计时一般使硅钢片工作在磁化曲线的饱合区，当电源电压一定期，减少频率会使磁通增长，励磁电流增长，导致电机电流增长，铜耗增长，最终导致电机温升增高，严重时还也许因线圈过热而烧毁电机。
8：电机缺相的因素有哪些？
电源方面：
（1）开关接触不良；
（2）变压器或线路断线；
（3）保险熔断。
电机方面：
（1）电机接线盒螺丝松动接触不良；
（2）内部接线焊接不良；
（3）电机绕组断线。
9：导致电机异常振动和声音的因素有哪些？
机械方面：
（1）轴承润滑不良，轴承磨损；
（2）紧固螺钉松动；
（3）电机内有杂物。
电磁方面：
（1）电机过载运营；
（2）三相电流不平衡；
（3）缺相；
（4）定子，转子绕组发生短路故障；
（5）笼型转子焊接部分开焊导致断条。
10：起动电机前需做哪些工作？
（1）测量绝缘电阻（对低电压电机不应低于0.5MΩ）；
（2）测量电源电压。检查电机接线是否对的，电源电压是否符合规定；
（3）检查起动设备是否良好；
（4）检查熔断器是否合适；
（5）检查电机接地，接零是否良好；
（6）检查传动装置是否有缺陷；
（7）检查电机环境是否合适，清除易燃品和其它杂物。
11：电机轴承过热的因素有哪些？
电机自身：
（1）轴承内外圈配合过紧；
（2）零部件形位公差有问题，如机座、端盖、轴等零件同轴度不好；
（3）轴承选用不妥；
（4）轴承润滑不良或轴承清洗不净，润滑脂内有杂物；
（5）轴电流。
使用方面：
（1） 机组安装不妥，如电机轴和所拖动的装置的轴同轴度一合规定；
（2）皮带轮拉动过紧；
（3）轴承维护不好，润滑脂局限性或超过使用期，发干变质。
12：电机绝缘电阻低的因素有哪些？
（1）绕组受潮或有水侵入；
（2）绕组上积聚灰尘或油污；
（3）绝缘老化；
（4）电机引线或接线板绝缘破坏。
三、重要结构
3.1定子，机座为焊接结构，内部铁芯叠压后由轴向扣片拉紧定子线圈为3相成型线圈嵌线后整体真空压力浸漆绝缘等级H三相绕组由电缆线引固定在机座上的大接线盒内。
3.2转子，为绕线式转子铁心采用压力安装在轴上转子绕组为波形绕组，绕组K、L、M端头通过轴孔引出与非传动端滑环连接轴接地采用接地电刷电刷装在滑环室并有电刷磨损报警单元编码器安装于轴的非传动端。
3.3加热器，电机装配有4个加热器。
3.4端盖、轴承端盖采用铸造结构轴承采用两个绝缘深沟球轴承。
3.5冷却和通风，发电机采用机壳水内冷却，电机内部风扇使空气循环流动把热量传到电机机壳机壳中循环的冷却水将热量带走，滑环室内部空气自然流动，热量传递给滑环室再通过顶部装的水冷机构进行冷却。
3.6滑环室滑环室，装在电机外部的非传动端防护等级IP23滑环装在轴上，刷架系统装配于滑环室内，然后固定在非传动端端盖上，用传感器监控主电刷和轴接地电刷磨损外接信号电缆固定于辅助接线盒内。
3.7接线盒，大接线盒位于电机传动端顶部从右侧出线从传动端看。
3.8电器连接，电机定子、转子三相绕组由外接电缆引出固定于接线盒内，是平常维护电机所必需的维护。涉及轴承，润滑，滑环和电刷维护，清洁电机和附件。
4.1为保证其使用寿命轴承规定定期润滑。润滑脂.轴承脂Shell Albida EMS2如因某种因素没有所规定的润滑脂使用其他等级相称的润滑脂需拟定两种油脂的相容性和新油脂加注量。加油部位传动端润滑点1100g。非传动端润滑点2100g。加油周期自动注油系统P
每通过3500h向每个润滑点加油100g若采用手动注油时按照每3500h分别向润滑点1、2各加注100g。
注意不能超过指定的润滑脂量否则电机会因漏油而故障规定的装置带G1/2锥形润滑头的滑油枪。2个再润滑嘴G1/2加油顺序电机运转时将一定数量的新润滑油脂相同等级压入，从集油器中排除废油。
4.2电刷维护检查周期运营后一周然后每隔6个月电机静止时检查电刷状态逐个取下并检查电刷。
1正常运营状态下的电刷摩擦面光洁。
2检查电刷的同时要检查滑环状态。
3更换所有损坏和磨损的而不能正常运营的电刷用同一型号的新电刷代替。
检查电刷高度
1以书面形式记录下电刷的磨损量此值用于比较。密切注意电刷磨耗和剩余高度新电刷高度的1/3。
2假如电刷已达成或接近达成此磨损值更换1个同一型号的新电刷。
3假如电刷监控系统反馈请更换所有电刷。已经检查并重新安装到对的位置的电刷必须能在刷握里活动自如电刷不能咔哒喀哒响如有响声取下电刷检查刷握。检查脏污的滑环组件特别是滑环、刷握、连线、绝缘和刷架如有必要应进行清洁。
4.3更换新电刷必须是规定的型号和尺寸将电刷磨出滑环面的弧度在电机外预磨以保证电刷与滑环的触面积。将电刷装入刷握检查电刷导向和运动。用砂纸带包住滑环纸带 宽度滑环宽度两端余量约200mm·按电机旋转的方向将电刷按组排列预磨按电机旋转方向拉纸带。为加快预磨速度开始用粗纤维大砂粒的砂纸来粗磨然后用细砂纸进行精磨。粗磨两个方向都可以磨精磨只能按上述3项分步来做。电刷接触面不得少于80。磨完之后用软布仔细擦净刷面。用刷子小心刷掉磨掉的碎屑。用手指触摸电刷以确认没有异物。完毕磨校之后仔细清除电刷刷件滑环和滑环组件表面碳粉。
4.4检查刷握检查周期6个月检查刷握是否紧固并检查刷架盒的内表面。检查底边和滑环面之间的距离2.5mm。检查压杆看其是否正常起作用。
4.5滑环维护检查周期6个月滑环是电接触面正常运营时会留下电刷的刷痕滑环的表面质量反映出电刷的运营特性。电机静止时目测滑环面。假如滑环的径向跳动超差规定重新磨滑环规定Rz10表面粗糙度。注旨在运营时间约500小时之后会出现小刷痕小刷痕不会影响到滑环的安全功能。假如表面有烧结点大面积烧伤或烧痕滑环径向跳动超差必须重磨滑环。假如出现小污点需按旋转方向来重磨滑环。此磨具必须与滑环的实际弯曲面一致。尽也许不要磨掉光泽层光泽层可保证在现有的运状态下接触良好。运营时滑环的最大径向跳动量如下速度范围r/min允许的经向跳动量mm超过10000.05 ·磨削时要注意滑环最小直径。初始直径320mm最小直径310mm注意当滑环直径小于最小直径时必须更换滑环五、故障诊断与处置。
5.1温度传感器读数不正常一般因素是温度传感器引出线的接线螺栓松动或接线接反。
5.2三相电压或电流不平衡一般因素是主接线盒内的连接螺栓个别没有紧固或导线接触面不干净。
5.3绝缘击穿应 从以下两个方面分析解决
a、电机发生异常情况短时电压过高。
b、绝缘电阻低因素为线圈不洁、过热、过潮、环境温度过低、绝缘老化等。
5.4电机振动大应从以下三个方面分析解决。
a、安装不良。
b、电机转轴弯曲。
c、电机转子平衡不良。
5.5轴承故障重要表现在以下几个方面
a、电蚀现象表面可看见斑点在显微镜下可观测到斑点是由细小凹坑簇集而成进一步发展就可导致波纹状表面。因素电流流经轴承就会产生电火花从而溶融轨道表面。解决办法通过调整接地电刷的压力或采用绝缘轴承避免电流流动。
b、剥离现象轨滚道表面被剥离表面发生剥离后非常粗糙。因素辗压疲劳。剥离经常是由于过载而过早发生而过载是由不对的操作导致轴和轴承座精度太低安装误差异物侵入或生锈等引起。解决办法，找出载荷过重的因素。检查工作环境并且尽量采用承载能力大的轴承。增长润滑油的粘度和改善润滑系统以形成润滑油膜。减小安装误差。
c、变色现象轨道表面变色。因素过热导致变色变质的润滑油在表面沉积。解决办法:涂一层有机溶剂后可以除去润滑油中的沉积。用砂纸打磨都不能除去的粗糙面就是生锈或是腐蚀假如能完全除去那就是过热导致的回火变色。
d、崩蚀现象崩蚀是因轴承粘住而发生装配崩蚀导致的痕迹沿轴向此外崩蚀还可发生在滚子端面以及引导挡边在回转方向上轨道表面以及滚动接触表面的划痕。形成因素装配和移动过程损坏径向负荷太大以致接触表面无法形成连续油膜或异物侵入预压力太、大滚动体产生滑动或润滑条件差。解决办法改善装配工艺。改善工作条件。对的预压。选择适当的润滑剂和润滑系统。改善密封效果。
e、摩擦损伤和摩擦侵蚀现象摩擦表面生锈有红色和微粒部分形成凹陷。摩擦侵蚀现象摩擦表面生锈有红色和微粒部分形成凹陷。在轨道表面被作为摩擦腐蚀的凹坑相对滚动体是等距离形成的。形成因素·振动载荷施加在接触的部件上就会产生较小振幅的震荡润滑剂会被挤出接触面并且各部分蠕动量很大。·轴承的振动角度很小。·润滑条件不好甚至无润滑。·脉动载荷。·运动过程中的振动。振动轴安装偏斜安装误差大配合太松。
解决办法
a.内圈与外圈应当独立包装好再运送假如不能分开轴承应当施加预压。
b.当轴承用在振动场合中时应使用粘度较大的润滑脂。
c.换润滑剂。
d.调整轴与轴承孔。
e.改善配合。
f、刮痕现象表面粗糙并且有细小微粒粘着。因素滚动体在滚动中产生滑动而润滑剂性能太差不能避免滑动。解决办法选择最佳润滑油和润滑系统使之可以形成完整的油膜。使用附带加压装置的润滑剂。·采用诸如选择较小径向游隙和预压的方式以避免滑动。
g、生锈和腐蚀现象轴承内、外圈和滚动体表面生锈。有时候滚动体生锈位置是等间距的。因素轴承浸水或腐蚀性物质如酸性物质或空气中的水分凝结到轴承上。包装、存储条件太差或是徒手搬运。解决办法·改善密封效果。·定期检查润滑油。·小心搬运轴承。·当轴承很长时间不工作时就要考虑防锈。
h, 缺损和破裂现象轴承内、外圈以及滚动体部分破损。因素较大固体异物侵入冲击或过大载荷不适当的搬运方式。
解决办法
a.排除故障矫正冲击载荷或过大载荷。
b.改善搬运条件。
c.改善密封条件。