自动装置讲稿15（学生用） - 图文(6)

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方式就是如何产生直流电流的方式。

分类：自励(励磁功率由发电机本身发出的交流电经整流后供给的励磁方式)和他励(励磁功率由独立于发电

机以外的专设电源供给的励磁方式)两种。

我国是一个快速发展中的大国，地域广阔，而发展又不够平衡，于是在电力设施上，既有近代的大功率机组，也保留不少曾在历史上为国宝工业化作出不少贡献，而且还在继续生产的中小型机组。它们在励磁系统方面的差别却很大。本节对两类都作介绍，既介绍用于中小型机组的直流励磁机系统，也介绍正在发展改进过程的多种用于大型机组的交流励磁机系统和静止励磁系统。 发展历史：

系统发展初期，发电机容量小，采用直流励磁机励磁系统（与发电机同轴的直流发电机）提供励磁电流 发电机容量逐渐提高，所需励磁电流增加，机械整流的换流出现困难

随着大功率半导体整流元件制造工艺日渐成熟，逐渐采用交流发电机和半导体整流元件组成的交流励磁机系统作为大容量大发电机组的励磁功率单元 直流或交流励磁机：均与主机同轴旋转

不降低造价，减少环节，出现了用发电机自身作为励磁电源的发电机自并励系统（静止励磁系统）在水轮发电机中尤为适用。

直流励磁机系统：他励，自励

励磁功率单元 专用的励磁机 交流励磁机系统：旋转、静止

发电机自并励系统(静止励磁系统)：没有设置专用的励磁机 (简单介绍各种类型励磁系统的特点) 一、直流励磁机励磁系统：

原理：通常最简单的一种方法是直接通过一台直流发电机作为励磁机供给发电机所需的励磁电流。这

就得出了同步发电机的第一种励磁方式：直流励磁机(发电机)供电的励磁方式。 分类：按供给励磁机励磁绕组电源方式的不同，直流励磁机的励磁方式分自励式和他励式两种。 (一)自励式：励磁机的励磁电流是由励磁机本身提供的(自并励)。 1．原理接线：Fig.3-13

2．励磁电流的调节过程：调节磁场电阻RC――IRC变化――IEF调节 3．IEF＝IAVR＋IRC，特点：可减小励磁调节器的容量

(二)他励式：励磁机的励磁电流是由另外电源(副励磁机)提供。 1．原理接线：Fig.3-14

DE：G的励磁机 PE：DE的副励磁机 2．和自励式的区别：

(1) 区别是针对励磁机的励磁方式而言。他励多用在水轮发电机上。

(2) 比自励多用了一台副励磁机，设备增加了，但提高了电压增长速率，减小时间常数。 总结：直流励磁机的特点：

(1)系统简单，但含电刷，整流子等转动接触部件，运行维护繁杂。 (2)采用电磁型调节器，反应速度较慢，但工作较可靠。

(3) 受机械整流子换向的限制，容量不能过大，不能用于大量同步发电机上。仅在10万KW以下中

小容量机组中使用。

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二、交流励磁机励磁系统(PN>=100MW)10万KW以上

原理：以交流同步发电机作为励磁机，输出电压经大功率整流器后变换为直流励磁电流供发电机转子。 分类：根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不同分为： (一)他励式

特点：交流励磁机用他励电源－中频或永磁副励磁机 过程：励磁机经硅整流器供给发电机励磁。 分类：根据硅整流器的类型分为：

1．交流励磁机静止整流器励磁系统：Fig.3-15 组成：交流励磁机、中频副励磁机、调节器 自励式中频

交流发电机 晶闸管 硅整流器V

实现过程：启励电源―――副 励 磁 机-----------交流励磁机AE ----------交流发电机------ (含自励恒压调节器) 可控整流器 他励式 f=100HZ 控制角

调节器控制晶闸管元件的控制角来改变AE的励磁电流。 性能特点：

(1) 励磁机、副励磁机与发电机同轴是独立的励磁电源，不受电网干扰，可靠性高。

(2) 为解决交流励磁机时间常数较大和提高响应速度，励磁机转子采用叠片结构，减小时间常数和

因整流器换机引起的涡流损耗。F采用100HZ或150HZ，比50HZ的时间常数减小一半。副励磁机：f=400-500HZ。

(3) 同轴，加长了发电机主轴的长度，提高了造价。 (4) 有转动部件，需要维护。

(5) 如副励磁机或自励恒压调节器故障，可导致发电机失磁。

若采用永磁发电机作为副励磁机，可简化调节设备，提高了可靠性。

2．旋转整流器励磁系统(无刷励磁)：Fig.3-16

无刷励磁系统的定义：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件

的励磁系统。

Fig.3-15中，滑环：滑动接触元件，随着发电机容量的增大，加大了正常运行和维护的困难。

方法：取消滑环，采用无刷励磁系统，提高励磁系统的可靠性。 原理接线：

特点：用永磁发电机作副励磁机，磁极旋转，电枢静止。

主励磁机的电枢是旋转的，它发出的三相交流电，经二极管整流桥后，直接送至发电机的转子回路作励磁电源。因为励磁机的电枢与发电机的转子在同一轴上旋转，不需要任何滑环与电刷，实现了无刷励磁。因此，转子电流不再受接触部件技术条件的限制，适合于大容量发电机组。

(1) 无炭刷和滑环，减小了维护工作量。

(2) 发电机由励磁机独立供电，可靠性高，无刷的特点提高了励磁系统的可靠性。

(3) 提高励磁系统的响应速度，可采用：转子用叠片结构，减小绕组电感、取消极面阻尼绕组等

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方法。还可采用：增加励磁机励磁绕组顶值电压，引入转子电压深度负反馈以减小励磁机等值时间常数。

(4) 同轴，不能接入灭磁设备，无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁系统的常规检测，须采用

特殊的测试方法。（待查）

(5) 要求旋转整流器和快速熔断器有良好的机械性能，能承受高速旋转的离心力。 (6) 没有接触部件的磨损，没有炭粉和铜末引起的绕组污染，电机的绝缘寿命较长。 (7) 由于其特殊的结构，在运行维护上有些不方便之处，另外也不便于实现某些稳定运行的措

施。将来的发展趋势有待运行经验的进一步积累。

(二) 自励式：励磁机在供给发电机励磁电流的同时，给本身提供励磁电流。

和自励式直流励磁机的区别：直流：用磁场电阻进行电压调整。

交流：改用可控整流元件来维持端电压恒定（交流电流经可控整流后

输送给发电机转子）

根据整流器的类型分为：

1．自励式交流励磁机静止可控整流器励磁系统： Fig.3-17：

启励电源――电压启励元件――交流励磁机AE――晶闸管整流装置VS――发电机------ (晶闸管自励恒压元件)

电子AVR 特点：

(1)采用电子励磁调节器及晶闸管整流装置，电子AVR直接控制晶闸管整流装置时间常数很小，响应速度快。

(2)晶闸管励磁的励磁机的容量比硅整流励磁（Fig.3-15）的大，前者额定工作电压满足强励顶值电

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