发电机原理及构造——发电机的励磁系统
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理及运行1.（发电机励磁系统图：）励磁系统构成及优缺点：励磁电源由励磁变引自发电机机端，通过可控硅整流元件直接控制发电机的励磁,这种励磁方式即为自并励可控硅整流励磁，其特点如下：（1）因采用可控硅整流器和无需考虑同轴励磁机时间常数的影响,故可获得较高的电压响应速度。
(2) 励磁变压器接到发电机端不受厂用电压的影响，但需起励电源。
（3）缺点：其一整流输出的直流顶值电压受发电机或电力系统短路故障形式和故障点远近的影响，缺乏足够的强励能力。
其二由于自并励可控硅整流励磁系统的发电机短路电流衰减较快，对发电机带延时的后备保护可靠动作不利。
为此，过流保护可采用电流启动记忆，由复合电压或低电压闭锁的延时保护。
2. 发电机励磁装置:(1) 励磁装置组成:并联励磁变、可控整流装置、励磁调节器、灭磁及转子过电压保护、起励回路。
(2) 并联励磁变压器：型号:SCLLB-1800KVA / 容量:1800kVA一次电压15.75KV 二次电压:0.6kv接线Y/△ -11••••• 自并励励磁系统的励磁变压器不设自动开关，只设有隔离刀闸。
励磁变装设过流保护，该保护动作引跳出口油开关及灭磁开关。
励磁变接在主变底压侧,不受系统及厂用电影响。
•（3) 可控硅整流回路:（整流回路原理图：）以单相半波整流电路为例说明可控硅整流电路的工作原理。
要使可控硅导通，必须在可控硅的阳极及控制极同时加正向电压，并且使流过可控硅的阳极电流大于它的维持电流。
当阳极加反响电压，或流过可控硅阳极的电流小于维持电流时，可控硅截止。
从可控硅承受正向电压开始，到可控硅导通为止，这一段区间为控制角。
改变控制角的大小，可调整可控硅输出电压的大小。
可控硅整流电路可输出连续可调的直流电压。
主整流器采用三相全控桥,2个功率柜并列运行。
整流元件采用晶闸管整流，•每个功率柜额定功率输出2000A。
整流柜为强迫风冷式。
风机设有主、备用电源,互为备用(•主、备用电源:均用机旁I II段电源)。
发电机励磁系统原理
维持发电机端电压恒定
01
通过自动调节励磁电流，使发电机在负载变化时保持端电压稳
定。
实现并列运行发电机间的无功功率分配
02
根据各发电机的无功功率需求，合理分配励磁电流，实现无功
功率的均衡分配。
提高电力系统的稳定性
03
通过快速、准确的励磁调节，提高电力系统的静态稳定性和暂
态稳定性。
控制策略选择与优化方法
维护保养
为每台发电机励磁系统建立档案 ，记录其运行和维护情况，为故 障分析和预防性维护提供依据。
05
励磁系统性能评估与测试 方法
性能评估指标体系构建
稳定性指标
衡量励磁系统在扰动下的稳定性，包括静态稳定 性和动态稳定性。
响应性指标
评价励磁系统对发电机运行状态变化的响应速度 和准确性。
经济性指标
考虑励磁系统运行过程中的能耗、维护成本等经 济因素。
面临的挑战和解决方案探讨
挑战
数字化励磁技术的发展面临着电磁干扰、硬件可靠性、软件安全性等方面的挑战。
解决方案
通过优化电磁兼容设计、提高硬件制造工艺、加强软件安全防护等措施，解决数字化励磁技术发展中的难题。
未来发展趋势预测
高效化
随着电力电子技术的发展，未来励磁系统将更加高效，能 够降低能耗，提高发电效率。
过励限制
通过调整励磁电流的大小，限制发电机的过励程度，防止因过励而损坏发电机 。具体实现方式包括设置过励保护定值、采用自动励磁调节器等。
欠励限制
当发电机励磁电流不足时，采取相应措施增加励磁电流，以保证发电机的正常 运行。具体实现方式包括设置欠励保护定值、采用备用励磁系统等。
故障诊断技术原理及应用案例
组成部分
发电机励磁系统的控制原理及运行维护案例分析
发电机励磁系统的控制原理及运行维护案例分析
发电机励磁系统的在维持发电机端的电压水平、合理稳定分配发电机的无功功率、提高电力系统稳定性等方面起到关键性的作用。
本文在分析发电机励磁系统及其控制原理的基础上，结合案例对发电机励磁系统运行维护的重要性及措施进行了分析，并给出了有效的处理措施。
一、发电机励磁系统的简介
励磁系统是为同步发电机提供直流磁场电流设备的总称，它是发电机的重要组成部分，直接影响发电机的运行特性。
励磁系统及其调节对象（同步发电机）共同组成的反馈控制系统，称为励磁控制系统。
励磁系统基本功能是维持电压水平、提供无功功率。
本文从发电机励磁系统的参数整定和运行维护两个方面对发电机励磁系统的稳定运行进行研究。
二、发电机励磁调节系统原理
发电机励磁系统如下图所示，其由以下几部分构成：自动电压调节器A VR、ECR/FCR（励磁调节器）；励磁电源（励磁机、励磁变压器）；整流器（AC/DC变换，SCR、二极管）；灭磁与转子过电压保护。
三、励磁系统运行维护及案例分析
1.励磁系统的检查
（1）开关量的检查
模拟调节器开关量输出，检查信号是否正确。
给调节器发“开机”信号时，PT电压在8S 内未达到30%时，发“起励失败”信号；当手动、PT断线、过励限制、强励限制、低频保护、低励限制等信号出现时，均有异常信号发出，并在面板上有相应的指示灯亮调节器功能模拟试验。
（2）模拟量的检测
发电机PT电压测量校正。
在端子排上短接励磁PT（LPT）和仪表PT（YPT）（分相端接）以及系统PT（XPT）（有些装置上没有采用）。
加入三相正相序的0~120V电压，以额定机。
发电机的励磁系统介绍
发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。
发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。
励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。
我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。
当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。
5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。
整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。
任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。
每一路整流装置都设有快速熔断器保护。
我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。
如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。
低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。
高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。
我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。
励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。
自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。
两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。
单通道可以完全满足发电机各种工况运行。
自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。
图解发电机励磁原理
励磁系统类型与特点
直流励磁机励磁系统
采用直流发电机作为励磁电源，具有 结构简单、运行可靠的特点。
交流励磁机励磁系统
采用交流发电机作为励磁电源，通过 整流装置提供直流励磁电流，具有较 大的灵活性和适应性。
04
发电机励磁系统故障诊断与处理
常见故障类型及原因分析
励磁不足或失磁
可能是由于励磁电源故障 、励磁回路开路、励磁绕 组短路等原因导致。
励磁过流
可能是由于励磁回路短路 、励磁绕组接地等原因导 致。
励磁电压不稳定
可能是由于电源电压波动 、励磁调节器故障等原因 导致。
故障诊断方法与技巧
观察法
通过观察发电机运行时的励磁电 压、电流波形等参数，判断是否
下坚实基础。
关注前沿技术动态
关注发电机励磁技术的最新发 展动态，了解新技术、新方法 的应用情况，不断提升自己的 专业素养。
加强实践动手能力
通过参与实验、项目等方式加 强实践动手能力，培养解决实 际问题的能力。
拓展跨学科知识
学习与发电机励磁相关的跨学 科知识，如电力系统分析、电 机学等，提升综合分析和解决
如失磁、励磁不稳、励磁过流等故障，通过 案例分析学习相应的处理方法和预防措施。
发电机励磁技术发展趋势预测
数字化与智能化
随着电力电子技术和控制理论的发 展，未来发电机励磁系统将更加数 字化和智能化，实现更精确的控制 和优化。
多功能集成化
为满足不同应用场景的需求，发电 机励磁系统将向多功能集成化方向 发展，如集成无功补偿、谐波治理 等功能。
图解发电机励磁原理
电力系统励磁控制发展过程： PID 控制； PSS 控制 线性最优控制LO－PSS （Linear Optimal Control） 非线性最优控制NO－PSS （Nonlinear Optimal Control） 非线性鲁棒控制NR－PSS （Nonlinear Robust Control）
题）； ❖ 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；（周期性振荡）（安稳切机问题、继电保护问题）； ❖ 动态稳定是微小扰动或者是大扰动1－2周波后（暂稳后期），因自动调节作用产生的稳定性稳定（励磁PSS问
题）。
我国电力系统稳定导则定义
静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。稳定导则还规定，在有防止 事故扩大的相应措施的情况下，水电厂送出线路或次要输电线路下列情况下允许只按静态稳定储备送电。 暂态稳定是指电力系统受到大扰动后, 各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。暂态稳定 的判据是电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大，在经过第一或第二个振荡周期不失步，作同步 的衰减振荡，系统中枢点电压逐渐恢复。 动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。动态 稳定的判据是在受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线路功率呈衰减振荡状态，电压和频率能 恢复到允许的范围内。
励磁是发电机励磁，也是系统的励磁，但更重要的还是发电机励磁
励磁控制系统的主要任务
图解发电机励磁原理
我国电力系统稳定导则定义
静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步，自动 恢复到起始运行状态的能力。稳定导则还规定，在有防止事故扩大 的相应措施的情况下，水电厂送出线路或次要输电线路下列情况下 允许只按静态稳定储备送电。 暂态稳定是指电力系统受到大扰动后, 各同步电机保持同步运行并 过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。暂态稳定的判据是 电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大， 在经过第一或第二个振荡周期不失步，作同步的衰减振荡，系统中 枢点电压逐渐恢复。 动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控 制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。动态稳定的判 据是在受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角 和输电线路功率呈衰减振荡状态，电压和频率能恢复到允许的范围 内。
0.4、0.77和1.0
静稳定破坏举例：华北电网大（同） －房（山）线静稳定破坏事故
1985年10月，大同电厂＃2机（额定有功200MW）通过220kV大 房线向比较送电。因励磁调节器自动通道有问题，发电机处 于手动调节励磁的状态下运行。发电机于130MW状态下已稳 定运行很长时间，发电机励磁电流（转子电流）约为1000A。 当电厂运行人员根据调度要求把发电机有功出力增加到 170MW后，发电机与系统失去同步，发电机失步保护动作后， 由于种种原因，造成机组超速，汽轮机严重损坏而报废。事 故调查得知，运行人员在增加发电机的有功时（直到失步） 没有同时增加发电机的励磁电流，事故后的仿真研究证明， （1）发电机为1000A时的静稳定极限就是170MW，（2）如 果发电机是在自动励磁调节的状态下运行，其静稳定极限大 于200MW，（3）即使发电机处于手动调节励磁的状态下运行， 如果在增加有功出力的同时，运行人员能适当增加发电机的 励磁，也可以避免发电机与系统失步的事故发生。
发电机原理和结构课件
的稳定输出。
实验模式
03
发电机在实验室内运行，可通过改变运行参数进行性能测试和
实验分析。
发电机的保护措施
过载保护
当发电机输出功率超过额定值时，控制系统会自动切断发 电机的励磁电流，使发电机停止运行以防止过载损坏。
欠压保护
当发电机输出电压低于额定值时，控制系统会自动切断发 电机的励磁电流，使发电机停止运行以防止欠压对负载设 备造成损坏。
励磁系统的组成
02 励磁系统主要由励磁功率单元
、励磁调节器、励磁控制单元 和励磁保护单元组成。
励磁功率单元
03 为发电机提供直流电源，以产
生磁场。
励磁调节器
04 根据发电机运行状态，自动调
节励磁电流，以保持发电机输 出稳定。
励磁控制单元
05 控制励磁功率单元的输出，实
现发电机励磁的自动控制。
励磁保护单元
发电机失磁故障
总结词
发电机失磁故障是指发电机失去磁场，导致输出电流减小，影响电力系统的稳 定性和供电质量。
详细描述
发电机失磁故障的原因主要包括转子绕组故障、励磁系统故障、控制回路故障 等。处理方法包括检查转子绕组、励磁系统、控制回路等，并采取相应措施进 行维修或更换故障部件。
发电机短路故障
总结词
异步发电机工作原理
01
02
03
工作原理
异步发电机主要依靠转子 的旋转产生磁场，定子中 的线圈在磁场中切割磁感 线产生感应电流。
启动方式
无需外部电源，通常由负 载或其他动力设备拖动转 子旋转。
调节方式
通过调节转子的速度可以 改变输出电压和频率。
发电机的主要技术参数
电压
发电机输出的电压值。
发电机的励磁系统原理
发电机的励磁系统原理
发电机的励磁系统是指用来产生磁场，从而激励转子产生电流的系统。
励磁系统一般由励磁电源和励磁绕组组成。
励磁电源可以是恒压直流电源或交流电源。
恒压直流电源通过整流、滤波和稳压等电路，将交流电源转换为稳定的直流电源。
交流电源则直接提供交流电。
励磁电源的作用是为励磁绕组提供所需电能。
励磁绕组位于发电机的定子或转子上，通常由线圈组成。
当励磁电流通过励磁绕组时，会在绕组周围产生磁场。
这个磁场会穿过转子，引起转子磁极的磁化，进而在转子上产生感应电动势。
由于转子与定子之间存在旋转差，这个感应电动势就会导致转子产生电流。
这个电流被称为励磁电流。
励磁电流在转子中形成闭合回路，并沿着导电材料的路径流动。
由于转子是通过电导的材料制成的，所以励磁电流的流动会产生自身的磁场。
这个磁场与励磁绕组产生的磁场叠加，从而增强转子上的磁场。
增强后的磁场会进一步传递到定子上，因为定子是和转子之间存在旋转差的。
在定子上，转子的磁场会产生感应电动势，并导致定子上产生电流。
这个产生的电流就是发电机输出的电流。
因此，励磁系统的原理是通过励磁电源为励磁绕组提供电能，生成磁场。
这个磁场通过转子和定子之间的相互作用，最终导致发电机输出电流。
发电机励磁系统原理
励磁调差原理与应用
全控桥强励与强减
按照Ud=1.35U2cosa，一般强励α=150 ；强减α=1500
强励限制与过励限制
1、电压强励能力取决于励磁变二次电压（阳极电压）； 2、电流强励能力取决于可控硅电流或者说是功率柜的数量； 3、强励限制是指电流限制倍数：1.5-2.0倍；功率柜故障取1.1倍； 4、过励限制是励磁电流限制，大于1.1倍，反时限，励磁电流闭环；
励磁调节器原理图
移相触发器原理：Ut＋Uk＝触发脉冲 模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相
AVR（自动） 恒电压闭环 自动电压调节器 ECR（手动） 恒电流闭环 励磁电流调节器 电压给定Ugref 电流给定Ifref PID调节计算 限制功能 控制电压Uk
恒无功闭环：AVR的辅助控制
励磁调节器构成
定QC子电压升高，Q以CG 使机组运行点回到允许的允许范围之内。
欠励限制曲线
定子电流限制（过无功限制、过励限制）
定子电流限制还可以采用根据发电机输 出的有功功率来确定发电机允许输出无 功功率的方式来实现，即过无功限制
功率因数＝1附近没有操作
有功电流分量
QL 进相运行超过限制区
迟相运行超过限冲发展形式
➢宽脉冲 ➢双脉冲 ➢宽高频脉冲 ➢双高频脉冲
励磁调节器功能简介
✓无功补偿（调差）
✓强励电流限制（快
速限制）
✓过励限制（励磁电
流慢速、反时限）
✓欠励限制（P-Q）
✓定子电流限制（过
无功限制）
✓伏赫限制（V/HZ、
U/F）（过激磁）
✓软起励功能 ✓PSS功能 ✓电制动功能 ✓PT断线保护
伏赫限制以及其他辅助功能
设计U/F限制器是为了保护机组及与机组相连的变压器过激磁。 当机组频率降低的时候，为了使机组的机端电压保持恒定，励 磁系统将会增加励磁电流，此时，如果机组在低频率的情况下 使机端电压保持在额定值，那么对机组及所有与机组相连的变 压器而言，将有可能出现过磁通现象（尤其是主变压器），从 而对机组及变压器造成损坏。
交流励磁发电机运行及控制原理
交流励磁发电机是一种常见的发电设备，它通过将机械能转化为电能，为工业和生活提供了稳定可靠的电力支持。
本文将对交流励磁发电机的运行原理、励磁系统的控制方式以及相关的技术参数进行详细介绍。
一、交流励磁发电机的运行原理1.1 发电机的基本原理发电机是利用磁场的相互作用产生电流的装置。
当导体在磁场中运动时，就会有感应电动势产生。
利用这一原理，发电机可以将机械能转化为电能。
1.2 励磁系统的作用励磁系统是交流励磁发电机中至关重要的组成部分，它负责在发电机中产生恒定的磁场，以保证发电机正常运行。
励磁系统的稳定性和控制方式直接影响着发电机的性能和输出功率。
二、励磁系统的控制方式2.1 手动控制手动控制是一种最基本的励磁系统控制方式，操作人员通过调节励磁电压和励磁电流的大小来控制发电机的输出功率。
这种方式简单直接，但需要操作人员具有一定的经验和技术水平。
2.2 自动控制自动控制是一种通过自动调节器件来实现励磁系统控制的方式。
自动调节器件可以根据发电机的输出功率和电网负载情况，自动调节励磁电压和励磁电流的大小，以保证发电机的正常运行和电网的稳定运行。
2.3 数字化控制随着科技的发展，数字化控制方式逐渐应用到励磁系统中。
数字化控制可以实现对励磁系统的精确控制和调节，提高了发电机的稳定性和效率，同时也降低了对操作人员的技术要求。
三、相关技术参数3.1 励磁电压励磁电压是励磁系统中的重要参数，它决定了发电机中的磁场大小，直接影响着发电机的输出功率和电网的负载能力。
3.2 励磁电流励磁电流是励磁系统中的另一重要参数，它是产生磁场所需要的电流大小，直接影响着发电机的稳定性和响应速度。
3.3 励磁系统的响应时间励磁系统的响应时间是衡量励磁系统性能的一项重要指标，它影响着发电机在电网负载变化时的稳定性和可靠性。
四、结语通过本文对交流励磁发电机运行及控制原理的详细介绍，希望读者能够了解到交流励磁发电机的基本原理、励磁系统的控制方式以及相关的技术参数。
励磁系统原理
励磁系统原理
励磁系统是指在发电机中，通过给定的电流和电压来激励电磁铁，产生磁场，从而使发电机产生感应电动势的系统。
励磁系统的原理是通过不同的激励方式来控制电磁铁的磁场强度，从而影响发电机的输出电压和电流。
在励磁系统中，常见的激励方式有直流励磁和交流励磁两种。
直流励磁是通过直流电源给电磁铁供电，产生恒定的磁场，从而使发电机输出恒定的电压和电流。
而交流励磁则是通过交流电源给电磁铁供电，可以通过控制交流电源的电压和频率来调节电磁铁的磁场强度，进而影响发电机的输出。
励磁系统的原理可以用简单的电磁感应定律来解释。
根据电磁感应定律，当导体在磁场中运动或者磁场的强度发生变化时，导体内就会产生感应电动势。
在发电机中，通过控制电磁铁的磁场强度，可以控制发电机中的感应电动势，进而影响输出电压和电流。
励磁系统的原理还涉及到发电机的磁场和电路的特性。
发电机的磁场特性决定了电磁铁的磁场强度和稳定性，而电路的特性则决定了励磁系统的稳定性和响应速度。
因此，设计和调试励磁系统需要综合考虑发电机的磁场特性和电路特性，以确保系统的稳定性和可靠性。
总的来说，励磁系统的原理是通过控制电磁铁的磁场强度来影响发电机的输出电压和电流。
不同的激励方式和控制方法可以实现对发电机输出的精确控制，从而满足不同场合对电能的需求。
因此，对励磁系统原理的深入理解和掌握对于发电机的运行和维护具有重要意义。
发电机原理及构造——发电机的励磁系统
发电机原理及构造——发电机的励磁系统发电机是一种将机械能转化为电能的装置，通过利用电磁感应现象产生电流。
它主要由励磁系统、转子、定子和输出电路组成。
发电机的励磁系统是产生磁场的部分，它为发电机提供所需的磁场能量，使机械能转化为电能。
励磁系统通常由励磁线圈、励磁电源和励磁控制系统组成。
励磁线圈是励磁系统最关键的部分，它是由导体绕制而成的线圈。
根据具体的发电机类型和要求，励磁线圈可以分为直流励磁和交流励磁。
直流励磁线圈通常是一个或多个线圈，绕制在发电机的励磁枢纽上，形成强磁场。
这些线圈由直流电源供电，产生稳定的磁场。
直流励磁线圈的数量和布置方式取决于具体的发电机设计要求。
交流励磁线圈通常是由稳定的交流电源供电的主励磁线圈和励磁枢纽上的辅励磁线圈组成。
主励磁线圈产生主磁场，辅助磁线圈通过控制电压和电流，改变励磁系统的磁场强度和方向。
励磁电源是供给励磁线圈的电源。
根据发电机的类型和规格，励磁电源可以是直流电源、交流电源或者是由发电机的输出电流转换的交流电源。
励磁控制系统负责监测和控制励磁电源的电压和电流，确保励磁线圈获得适当的电能，保持恒定和稳定的磁场。
励磁控制系统可以是手动操作或自动控制，以满足不同负荷和输出电压的要求。
除了励磁系统，发电机还包括转子、定子和输出电路。
转子是发电机的旋转部分，通常由导体绕制的线圈或磁铁组成。
当励磁系统产生磁场时，转子受到磁力的作用，开始旋转。
转子的旋转产生交变磁场，进而感应出电流。
定子是发电机的静止部分，通常由一组绕制导线制成的绕组环绕在铁心上。
当转子旋转时，定子绕组感应出电流。
这个电流通过导线流过输出电路，供应给外部负载。
输出电路是电能传送的路径，它由导线和负载组成。
通过输出电路，发电机的产生的电能可以传送到外部负载，进行实际的功率应用。
总之，发电机的励磁系统起着关键的作用，它提供稳定和适当的磁场能量，使发电机能够将机械能转化为电能。
励磁系统主要由励磁线圈、励磁电源和励磁控制系统组成，其各方面的设计和运行状态对于发电机的性能和稳定性具有重要影响。
发电机原理及无刷励磁系统
优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响
缺点：调节速度慢，轴系长度长a ，易引发轴系振荡
14
交流电时大小和方向随时间作周期性变 化的，如果发电机励磁采用交流电源，就不 能在发电机转子上形成一个固定的磁场，而 变成了一个交变磁场。当发电机转子旋转时 ，这个交变磁场在发电机定子中只能形成一 个无序高频电压，不能满足用电需要。而直 流励磁在转子上形成一个固定磁场。
按功率引取方式分
自并励系 自复励系
统
统
谐波励磁 系统
按整流器是否旋转分
按复合位置分
静止整流器励磁 旋转整流器励磁 交流侧复合的自 直流侧复合的自
系统
系统
a 复励系统
复励系统10
2、按励磁方式分：
自励系统示意图
发电机定子
发电机转子
碳刷滑环
发
电
机
励磁变
出
起励电源
线
调节装置
①.自励：即从发电机出口引出一条支路，通过励磁变压 器降压以后输入励磁调节器，励磁调节器的输出作为励磁电
a
1
一、发电机基本原理：
中学物理学告诉我们：导体在磁场中运动、 并切割磁场中的磁力线时，导体中将会产生电流
—— 这就是最基本的发电机原理。 这说明，要发电必须同时满足两个条件： 1.） 要有产生磁力线的磁场； 2.） 运动的导体必须切割磁力线。
a
2
a
3
1、固定磁场交流发电机原理
在磁场内放入矩形 线圈，线圈两端通向 两个滑环，滑环通过 电刷连接到输出线上 ，输出线端连有负载 电阻。 当线圈旋转时 ，根据电磁感应原理 ，线圈两端将会产生 感应电动势，当磁场 是均匀的，矩形线圈 作匀速旋转时，感应 电势按正弦规律变化 ，在负载电阻上有正 弦交流电通过。
发电机的励磁方法及工作原理
.发电机的励磁方法及工作原理同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。
根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。
一、发电机获得励磁电流的几种方式1、直流发电机供电的励磁方式：这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。
这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。
缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。
2、交流励磁机供电的励磁方式代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。
交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。
交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。
为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——200HZ的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。
这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠，结构简单，制造工艺方便等优点。
缺点是噪音较大，交流电势的谐波分量也较大。
3、无励磁机的励磁方式：在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。
自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。
自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。
发电机的励磁方法及工作原理
同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。
根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。
一、发电机获得励磁电流的几种方式1、直流发电机供电的励磁方式：这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。
这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。
缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。
2、交流励磁机供电的励磁方式代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。
交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。
交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。
为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——200HZ的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。
这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠，结构简单，制造工艺方便等优点。
缺点是噪音较大，交流电势的谐波分量也较大。
3、无励磁机的励磁方式：在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。
自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。
自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。
自复励磁方式除没有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。
发电机励磁系统原理
PSS输入信号 Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf ➢测量轴转速Δω，测量和处理比较复杂, 轴系扭转的处理更加困难，使用较少 ➢测量过剩功率ΔP，测量和处理更加复杂,输入信号多，使用也少 ➢测量电功率Pe，在假定机械功率不变的情况下，可以得到过剩功率ΔP，使用广泛，效果不错。但在原 动机功率变化时会出现反调现象。 ➢测量机端电压频率△f，克服了Δω测量处理上的困难，但由于发电机电抗的影响，△f与频差Δω不完 全一致，因而效果上稍差。
▪ 解决励磁产生负阻尼，造成系统产生低频振荡的方法是附加控制，即电力系统稳定器，线性最优励磁控制器，
各种智能控制器。
▪依据F.D.迪米洛和C.康柯迪亚理论设计的电力系统稳定器(Power system stabilizer)，简称PSS，即为抑制系
统低频振荡和提高电力系统动态稳定性而设置的。
电力系统稳定器原理
伏赫限制以及其他辅助功能
设计U/F限制器是为了保护机组及与机组相连的变压器过激磁。当机组频率降低的时候，为了使机组的机端 电压保持恒定，励磁系统将会增加励磁电流，此时，如果机组在低频率的情况下使机端电压保持在额定值， 那么对机组及所有与机组相连的变压器而言，将有可能出现过磁通现象（尤其是主变压器），从而对机组及 变压器造成损坏。
发电机励磁系统原理
励磁系统的组成与分类
自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器） 励磁电源（励磁机、励磁变压器） 整流器（AC/DC变换，SCR、二极管） 灭磁与转子过电压保护 按励磁电源分类： 直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 自并励励磁系统 按响应速度分类： 慢速励磁系统 快速励磁系统 高起始励磁系统
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• 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机 中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械 换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产 生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用， 在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输 送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原 则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件 的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动， 则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直 流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。
下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。
• 一、相复励励磁原理
由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相 约90°、和电流互感器LH提供的电压几何 叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机 励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所 需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗 器DK移相进行相位补偿。
• 二、三次谐波原理 对一般发电机来源，我们需要的是工频正 弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为 谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发 电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕 组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的 联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应 出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电 机转子绕组LE中进行励磁。
• 三、可控硅直接励磁原理
可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直 接将发电机输出的任一相一部分能量， 经整流后送入励磁绕组去的励磁方式， 它是由自动电压调节器（AVR），控制 可控硅的导通。
•四
、 无 刷 励 磁 原 理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、 利莱森马等无刷发电机。它是利用交流励 磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永 磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流 器整流后，送入主发电机的励磁绕组，使 发电机建压。自动电压调节器（ AVR）能 根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增 加励磁电流，维持发电机的所设定电压近 似不变