励磁系统
发电机励磁系统原理
静态性能指标
电压调节精度
衡量励磁系统在不同负载和电网条件下维持发电机端电压稳定的 能力。
调差率
反映发电机并联运行时，各机组间无功功率分配的合理性。
励磁系统顶值电压倍数
表示励磁系统强励时，发电机端电压能够达到的额定值的倍数。
动态性能指标
励磁系统电压响应比
反映励磁系统对发电机端电压变化的快速响应能力。
实现励磁系统的自动控制、监测和保护功能。控制器可采用微处理器或Βιβλιοθήκη 数字信号处理器（DSP）实现。
保护与辅助设备
过励保护
当发电机励磁电流过大时，自动切断励磁电源，以防止发电机过 励损坏。
欠励保护
当发电机励磁电流过小或失去励磁时，自动切断发电机主电路，以 防止发电机失步或异步运行。
辅助设备
包括励磁系统监测仪表、故障指示灯、报警装置等，用于实时监测 励磁系统运行状态和故障信息。
故障处理流程和注意事项
01
注意事项
02
1. 在处理故障时，应切断电源并悬挂“禁止合闸”警示牌，确保人员 安全。
03
2. 在维修或更换部件时，应使用符合要求的工具和材料，确保维修质 量。
04
3. 在调试和试运行时，应注意观察发电机运行状况和相关参数变化， 及时发现并处理异常情况。
06
案例分析：某大型水电站发电机 励磁系统故障处理实例
励磁系统是发电机的重 要组成部分之一，其可 靠性直接影响到发电机 的长期运行和电力系统 的安全稳定。因此，励 磁系统应具有较高的可 靠性和稳定性。
02
励磁系统主要设备与功能
励磁电源及整流设备
直流励磁机
为发电机提供直流励磁电流，通 常采用与发电机同轴旋转的直流
各种励磁系统介绍
各种励磁系统介绍励磁系统是指用来产生磁场的一种系统。
它在许多领域都有应用，包括发电机、电动机和变压器等电力设备，以及医学成像设备、磁选机和磁共振成像仪等。
1.直流励磁系统直流励磁系统是最简单的励磁系统之一，它使用直流电源来供应磁场。
在直流发电机和直流电动机中，一个直流电源通过励磁线圈提供电流，产生一个稳定的磁场。
直流励磁系统具有响应速度快、控制简单、稳定性高等优点，但需要较大的电源容量。
2.交流励磁系统交流励磁系统是利用交流电源来供应磁场的一种励磁系统。
它适用于交流发电机、交流电动机和变压器等设备。
在交流励磁系统中，通常使用电力变压器将输入电压从高电压变成合适的低电压，然后通过整流电路将交流电转换为直流电。
此外，交流励磁系统可以通过改变输入电压的频率和幅度来调节输出磁场的强度。
3.永磁励磁系统永磁励磁系统是利用永磁体产生磁场的一种励磁系统。
永磁励磁系统适用于小型发电机和电动机，具有体积小、质量轻、效率高等优点。
永磁材料可以分为强磁性永磁材料和软磁性永磁材料两类，前者适用于高速运动的设备，后者适用于低速设备。
永磁励磁系统的磁场强度可通过改变永磁体的形状和材料来调节。
4.感应励磁系统感应励磁系统利用电磁感应原理产生磁场。
在感应励磁系统中，通过交变磁场的作用，在导体中感应出涡流，从而产生磁场。
感应励磁系统广泛应用于感应加热设备和感应炉等领域。
感应励磁系统的磁场强度可通过改变交变磁场的频率、幅度和导体材料来调节。
5.分段励磁系统分段励磁系统是指将励磁线圈分成多个段落，每个段落通过控制电流来产生不同强度的磁场。
分段励磁系统可以根据需要调节每个段落的电流，从而改变整个励磁系统的磁场强度。
这种系统适用于电力变压器和磁选机等设备中，可以减少能量消耗和提高效率。
总结起来，励磁系统有直流励磁系统、交流励磁系统、永磁励磁系统、感应励磁系统和分段励磁系统等多种形式。
每种励磁系统都有各自的特点和应用领域，可以根据实际需求选择适合的励磁系统。
发电机励磁系统介绍
发电机励磁系统介绍励磁系统主要由励磁电源、励磁绕组、励磁控制器和励磁回路组成。
励磁电源是励磁系统的核心部分，它一般由稳压整流器组成。
稳压整流器通过将交流电转换成直流电，向励磁绕组提供稳定的励磁电流。
稳压整流器的工作原理主要是利用整流元件（如晶闸管、可控整流器等）将交流电变为直流电，并通过电压调节器（如电抗式调压器、电位器等）控制输出电压的大小。
励磁电源的稳定性直接影响着发电机的励磁能力和发电质量。
励磁绕组是发电机中的一部分线圈，一般位于发电机的转子极端。
励磁绕组的主要作用是通过激励电流形成磁场，使得转子产生电磁感应，进而发生电磁能量转换。
励磁绕组的设计和工艺技术对发电机的励磁能力和稳定性有着重要的影响。
一般情况下，励磁绕组采用的是多层绕组，以减少电磁感应的损失并提高转子的稳定性。
励磁控制器是励磁系统的智能控制部分，通过对励磁电源和励磁绕组的调节，实现对发电机励磁电流和磁场的控制。
励磁控制器一般具有自动调节功能，可以根据发电机的负荷情况动态调整励磁电流，确保输出电压和电流的稳定性。
同时，励磁控制器还可以监测发电机的运行状态，如温度、振动等参数，并及时报警，以保护发电机的安全运行。
励磁回路是连接励磁电源和励磁绕组的电路，它主要由导线、接线盒、开关等组成。
励磁回路的设计应考虑导线的导电性、抗干扰能力和散热能力等因素，以确保励磁电流的稳定传输。
此外，励磁回路还应具备可靠的保护装置，以防止因励磁电流过大或故障等原因对发电机造成损坏。
总体而言，发电机励磁系统是确保发电机能够持续稳定输出电能的关键系统。
它通过励磁电源、励磁绕组、励磁控制器和励磁回路等组成部分的协同工作，实现对发电机励磁能力的控制和调节。
只有励磁系统工作正常、稳定，才能保障发电机提供稳定的电力输出，并确保电力系统的安全和可靠运行。
励磁系统故障的原因及处理
励磁系统故障的原因及处理大家好，今天咱们聊聊励磁系统故障这件事。
说实话，这个话题可能听上去有点儿枯燥，但别急，咱们把它拆开来，一步步说清楚，也不难懂的。
1. 励磁系统的基本概念1.1 什么是励磁系统？励磁系统其实就是发电机里一个非常重要的部件，简单说，它的作用就是给发电机提供所需的磁场。
想象一下，如果没有磁场，发电机就像是没有油的汽车，根本无法启动。
1.2 励磁系统的作用励磁系统的核心作用就是确保发电机能够稳定地输出电力。
如果励磁系统出现问题，就会导致发电机的电压不稳定，甚至可能引发一系列麻烦事儿。
2. 励磁系统故障的常见原因2.1 电源问题首先，电源问题是最常见的故障原因。
比如电池电量不足、电源线路老化，这些都是让励磁系统“掉链子”的常见元凶。
试想一下，如果你的手机没电了，它是不是也用不了？励磁系统也是这个道理。
2.2 设备老化接下来，就是设备老化。
时间一长，系统里的部件会逐渐磨损，这就像是你用得久了的老鞋子，慢慢就会出现问题。
比如励磁机的刷子磨损，或者是电磁铁的线圈变得不灵光，这些都是老化的表现。
2.3 环境因素环境因素也是个大问题。
高温、高湿度都会对励磁系统造成影响，就像是你在炎热的夏天里，电脑也会因为热而变得卡顿。
3. 励磁系统故障的处理方法3.1 定期维护面对这些问题，最好的办法就是定期维护。
就像你定期给汽车换机油一样，励磁系统也需要定期检查。
这样可以避免许多潜在的问题，确保系统运行得更稳定。
3.2 更换故障部件遇到具体的故障时，需要及时更换损坏的部件。
比如说，如果发现励磁机的刷子磨损了，那就要及时更换刷子，这样才能让系统重新“焕发活力”。
3.3 环境控制最后，还要注意环境控制。
尽量避免让励磁系统暴露在极端的环境下，确保它在一个适宜的温度和湿度范围内工作。
这就像是给它穿上合适的衣服，保护它免受环境的侵害。
总结总的来说，励磁系统的故障虽然听上去有点复杂，但只要我们掌握了常见原因，并且采取合适的处理措施，就能有效预防和解决这些问题。
励磁系统
谢谢！
励磁系统主要组成器件
名称
调节柜 功率柜 灭磁柜 起励回路 测量单元 励磁变
Байду номын сангаас
主要组成器件
三通道调节器，双总线，LOU，智能I/O，人机界面，电源系 统 每柜6个可控硅组件(硅元件，散热器），脉冲变，功率柜智 能板，脉冲功放板，风机，集中式阻容保护。 灭磁开关，BOD过压检测，厂用电切换回路，转子电压电流 测量单元，起励回路 电源开关，起励接触器，起励二极管，限流电阻 机端PT,CT，系统PT, 变压器本体，温控装置，测温电阻，高低压侧CT
• 功率柜风机电源消失，风机全停： • 处理：视情况减少励磁电流的输出，密切观察功 率柜温度，若满载输出，500A级功率柜不能超过 30分钟，1000A以上不能超过120分钟。 • 并网后因为误操作将灭磁开关分断： • 处理：立即紧急停机。 • 并网后稳定运行时出现无功突然大幅来回波动， 无法稳定： • 处理：检查电压给定有无变化，若有，则判断是 外部还是励磁系统内部的增减磁指令在作用。若 无，则检查PT及其他采集单元的问题，可以采取 切换通道来判断，切换后正常则通道有问题。若 切换后还是一样，则属于系统电压波动的可能。
灭磁装置
• 励磁系统装设自动灭磁装置及开关，灭磁 开关采用直流快速灭弧的断路器；机组正 常停机时励磁调节器自动进行逆变灭磁， 机组事故停机时跳灭磁开关灭磁，灭磁电 阻采用非线性电阻；转子回路过电压保护 采用氧化锌非线性电阻。
励磁系统监视和控制
• 系统故障是自动检测，自动报警，勿需人 为巡检。系统配有冗余系统（包括：励磁 调节、逻辑运算、功率整流等系统的冗 余），故障不一定导致跳闸。当过励／欠 励发生时，将分别通过减磁和增磁，使系 统回到调节范围 。 • 出现的故障按先入先出的原则，对故障内 容及发生时间作了详细记录，不受掉电影 响。
同步发电机励磁系统分类
同步发电机励磁系统分类
同步发电机励磁系统根据其工作原理和结构特点可分为以下几种类型:
1. 静止励磁系统
- 直流励磁系统
- 交流励磁系统
2. 旋转励磁系统
- 直流励磁系统
- 交流励磁系统
3. 无刷励磁系统
- 静止无刷励磁系统
- 旋转无刷励磁系统
静止励磁系统是最传统的励磁方式,其中直流励磁系统使用直流电机或硅整流器作为励磁电源,而交流励磁系统则使用变压器或旋转变流器作为励磁电源。
旋转励磁系统将励磁绕组安装在同步发电机的转子上,与主绕组一同旋转。
直流旋转励磁系统通常使用小型直流发电机作为励磁电源,而交流旋转励磁系统则采用旋转整流器。
无刷励磁系统是近年来发展起来的一种新型励磁方式,它利用功率半
导体器件代替传统的滑环和电刷,可以避免滑环和电刷带来的维护问题。
静止无刷励磁系统将半导体整流器安装在定子上,而旋转无刷励磁系统则将其安装在转子上。
不同的励磁系统各有优缺点,在实际应用中需要根据发电机的型号、容量和运行条件等因素来选择合适的励磁方式。
励磁系统的基本概念
励磁系统的基本概念励磁系统的基本概念1 励磁的含义发电机能发电即机械能转变为电能，必须有三个条件：a有磁场（转⼦）b有导线（定⼦）c有使导线切割磁⼒线的动⼒（⽔、汽轮机）。
因此，所谓励磁就是⽤直流电源供给发电机转⼦使定⼦产⽣电势的磁场。
E q=BVl （1）E q—发电机内电势B —转⼦产⽣的磁通密度V —发电机导线切割磁⼒线的速度l —发电机定⼦导线的长度从式（1）中可见，当V、l不变时，E q是随Ｂ的改变（亦即随转⼦电流的⼤⼩）⽽改变。
故⽽研究励磁就是要控制转⼦电流使发电机满⾜电⼒系统各种⼯况的要求。
2 励磁的作⽤a 提⾼电⼒系统稳定运⾏的能⼒电⼒系统⽆论受到任何扰动，通过调节同步电机的励磁，使系统稳定运⾏的能⼒有所提⾼。
当电⼒系统受到⼩⼲扰或⼤⼲扰，导致同步电机转速出现⼩的或者⼤的变速状态，使静稳定性或动稳定性亦或暂态稳定性将受到不利的影响。
这时，励磁控制将使这种影响得到抑制或消除，保持同步电机的同步稳定。
b 维持电⼒系统的电压⽔平发电机的内电势Eq与发电机端电压U、发电机的负载电流I及发电机电抗x的关系可由如下公式表⽰E q=U+jIx （2 ）当系统短路故障消除，⾃动调节励磁使其加快系统电压恢复；通过控制励磁，除保持同步发电机的恒压运⾏外，还可以使系统作恒⽆功或恒功率因数运⾏，以提⾼电⼒系统运⾏的经济性。
e 对同步电动机的励磁调节器还应满⾜以下要求：能适应同步电动机在“起动”、“投励”及“牵⼊同步”过程的不同阶段内，按需对励磁⾃动调节；当同步电动机或调相机对系统作⽆功补偿运⾏时，调节励磁应使电机对系统具有较好的⽆功补偿效果和⼀定的进相能⼒；根据机械负载性质不同、负载的轻重不同，励磁调节器应具有灵活的运⾏⽅式，确保供电系统的节能效果。
3 稳定性的定义3.1 静态稳定性：此定义系指电⼒系统的负载（或电压）受到微⼩扰动时，系统本⾝保持稳定传输的能⼒。
这主要涉及到发电机转⼦功⾓过⼤⽽使发电机同步能⼒减少的情况。
各种励磁系统介绍
各种励磁系统介绍励磁系统是指在电力系统中提供电磁场的设备或装置，用于激励发电机产生电能。
不同类型的励磁系统适用于不同的发电机类型和工作条件。
下面将介绍几种常见的励磁系统。
1.直流励磁系统：直流励磁系统是最常见的励磁系统类型，适用于大多数发电机。
它由直流发电机和励磁电源组成。
励磁电源通常由电枢绕组和励磁电流控制器组成。
励磁电流控制器用于调节励磁电流大小，以控制发电机的电压和功率输出。
2.恒功率励磁系统：恒功率励磁系统是一种高级的励磁系统，能够在负载变化时自动调节发电机的电压和功率输出。
它通过测量发电机的电压和功率输出来调节励磁电流的大小。
当负载增加时，励磁电流增加，以保持发电机输出的恒定电压和功率。
3.无刷励磁系统：无刷励磁系统是一种先进的励磁系统，适用于无刷发电机。
它使用电子器件代替传统的刷子和电刷，从而消除了刷子摩擦和电刷磨损带来的问题。
无刷励磁系统具有高效率、低噪音和长寿命的优点，广泛应用于现代发电机。
4.永磁励磁系统：永磁励磁系统是一种利用永磁体产生磁场的励磁系统。
它不需要外部电源，可以直接产生励磁电流。
永磁励磁系统具有结构简单、可靠性高和功耗低的优点，适用于一些小型发电机和特殊应用。
5.感应励磁系统：感应励磁系统是一种利用感应电流产生磁场的励磁系统。
它通过将励磁线圈接入到发电机的绕组中，利用感应电流产生磁场。
感应励磁系统适用于一些特殊的发电机类型，如感应发电机和同步电机。
6.变磁励磁系统：变磁励磁系统是一种通过改变励磁电流的方向和大小来控制发电机的电压和功率输出的系统。
它使用可调的励磁变压器或励磁电感器来改变励磁电流的大小和相位。
变磁励磁系统具有灵活性和精确性，适用于一些对发电机电压和功率输出要求较高的应用。
总结起来，励磁系统是电力系统中不可或缺的一部分，它能够提供稳定的电磁场，使发电机能够产生稳定的电能输出。
不同类型的励磁系统适用于不同的发电机类型和工作条件，选择合适的励磁系统能够提高发电机的性能和可靠性。
浅谈同步发电机励磁系统及常见故障分析
浅谈同步发电机励磁系统及常见故障分析同步发电机励磁系统是电力发电系统中非常重要的一部分，它对发电机的稳定运行和电网的稳定运行起着至关重要的作用。
励磁系统的运行状态直接关系到发电机的发电能力和负载能力，因此对励磁系统的运行状态进行监测和分析，及时处理常见的故障是非常重要的。
本文将从同步发电机励磁系统的原理、组成和常见故障进行浅谈。
一、同步发电机励磁系统的原理和组成励磁系统是用来给同步发电机的励磁绕组提供直流电源，以产生磁场，使发电机能够稳定地产生交流电。
励磁系统的主要组成部分包括励磁机、励磁变压器、励磁电路和励磁控制系统。
1. 励磁机励磁机是励磁系统中的核心部件，它是将机械能转化为电能的设备。
大部分发电机采用的是交流励磁机，通过旋转子在励磁绕组内感应出交流电，再通过整流装置将交流电转换为直流电，供给发电机的励磁绕组。
2. 励磁变压器励磁变压器是用来将主变压器的电压调整到适合励磁机的工作电压的变压器。
励磁变压器的工作原理和普通变压器一样，通过变换线圈的匝数来改变电压大小。
3. 励磁电路励磁电路是将励磁电源连接到发电机的励磁绕组的电路系统，包括励磁机、励磁变压器、整流装置和励磁绕组。
4. 励磁控制系统励磁控制系统是用来监测和控制励磁系统运行状态的系统，包括励磁机的调速和励磁电源的控制等。
二、常见的同步发电机励磁系统故障及分析励磁系统是发电机组运行的关键组成部分，因此励磁系统的故障将直接影响到发电机的运行状态。
以下是一些常见的励磁系统故障及分析：1. 励磁机故障励磁机常见的故障有励磁机内部的绕组断路、励磁机电枢和磁极之间的短路、励磁机的机械故障等。
这些故障都将导致励磁机不能正常工作，无法提供足够的励磁电流给发电机，从而导致发电机无法产生足够的电能。
2. 励磁电源故障励磁电源故障包括励磁变压器故障、整流装置故障等。
励磁变压器故障将导致励磁电压异常，从而影响发电机的励磁状态；整流装置故障将导致励磁电流异常，同样会影响发电机的励磁状态。
同步发电机励磁系统介绍
智能控制技术的应用
要点一
智能控制算法
随着智能控制算法的发展，如模糊控制、神经网络等，励 磁系统的智能化水平得到了显著提升。这些算法可以对励 磁系统进行自适应控制，自动调整励磁电流的参数，提高 发电机的运行效率和稳定性。
要点二
应用优势
智能控制技术的应用，使得励磁系统的自适应能力和鲁棒 性得到了增强。同时，通过智能控制算法，可以实现对励 磁系统的优化控制，降低发电机的运行成本和维护成本。
系统的寿命也得到了延长。
数字化控制技术的应用
数字化控制器
随着数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑控制器（PLC）等数字化控制技术的发， 励磁系统的控制精度和响应速度得到了显著提升。数字化控制器可以对励磁电流进行快
速、准确的调节，提高发电机的动态性能和稳定性。
应用优势
数字化控制技术的应用，使得励磁系统的控制策略更加灵活和智能化。通过数字化控制 器，可以实现对励磁系统的远程监控和故障诊断，提高励磁系统的可靠性和可维护性。
高性能永磁材料的应用
永磁材料
随着高性能永磁材料的出现，如稀土永磁材 料，励磁系统的性能得到了显著提升。这些 材料具有高磁能积和矫顽力，可以替代传统 的电磁铁，减小励磁系统的体积和重量，提 高励磁系统的效率和可靠性。
应用优势
高性能永磁材料的应用，使得励磁系统在小 型化和高效化方面取得了重要突破。同时， 由于永磁材料的耐腐蚀和抗氧化性能，励磁
励磁系统的组成
励磁电源
提供励磁电流的电源设备，通常为直流电源 或交流电源。
励磁线圈
安装在发电机转子上的线圈，用于产生励磁 磁场。
励磁控制器
用于控制励磁电流的调节器，根据发电机运 行状态和电网需求进行自动调节。
励磁系统
励磁系统一、概述发电机是将旋转的机械能量转换成三相交流电的设备，在这个过程中，为满足系统运行的要求，除原动机提供动能外，它本身还需要有个可调直流磁场，以适应运行工况的变化，这个可调磁场的直流励磁电流称为发动机的励磁电流，为发动机提供可调励磁电流，构成发动机的励磁电流二、组成励磁系统由二个部分组成：第一部分是励磁调节器，它是感受发动机电压及其运行工况变化时，自动的调节励磁功率单元的输出的励磁电流的大小。
来满足系统运行的要求。
第二部分是励磁系统的功率单元（包括整流装置及交流电源）,他为发动机的励磁绕组提供直流励磁电流。
三、励磁调节器功能配置：1、运行控制方式：恒机端电压闭环方式、恒转子电流闭环方式、恒无功功率运行（选用）、恒功率因数运行（选用）、系统电压跟踪（选用）机端电压闭环调节：它是最基本、最常用的励磁控制方式，也是励磁运行的主要运行方式，电压闭环调节方式以发电机端电压作为调节量，调节目的是维持发电机端电压以参考值一致，而参考值则主要由增磁命令（远方或就地）和减磁命令（远方或就地）进行增加和减小。
发电机空载时，电压参考值变化，使机端电压也随之变化；发电机负载时，电压参考值变化，仍然使机端电压也随之变化，同时引起发电机无功功率的更大变化。
励磁电流闭环调节：他是常规励磁控制方式，主要在励磁试验或电压闭环故障是使用，励磁电流闭环调节方式以发电机励磁电流作为调节变量，调节目的是维持发电机励磁电流与电流参考值一致，而励磁电流参考值则主要由增减磁命令进行增加或减少。
2、升压方式：零起升压、软起励升压、预置值升压投励操作：待现场满足机组起励升压条件，灭磁开关及灭磁回路相应开关均合闸。
首先通过调节器“就地增磁”“就地减磁”把手调整发电机端电压参考值，然后按励磁调节器“就地投励”把手，发电机即起励升压至相应值。
零起升压：上电后，定值中一般默认“软起励升压”功能投入。
如果要进入零起升压，则进入人机界面中“整定定值”之“功能选择开关定值”菜单中，选择“软起励”功能退出。
励磁 系统
3.2励磁调节器
c.最小磁场电流限制器 • 主要任务是防止失磁。
• 这个功能通常用于水轮发电机组，它有可能在较深的进相状态下运行，对应 的励磁电流有可能接近于零。在这种情况下，最小磁场电流限制器确保励磁 场电流不小于最小限制值。该限制值对于维持正常的可控硅整流是有必要的， 此外，它可防止转子极靴过热。 d.定子电流限制器 • 这个限制器在过励和欠励运行范围内防止发电机定子绕组过热。 e.P/Q 限制器 • 本质上是一个欠励限制器，用于防止发电机进入不稳定运行区域。 （2）控制方式 • 恒机端电压方式（电压闭环） • 恒励磁电流方式（电流闭环） • 恒无功功率方式（无功闭环） • 恒触发角开环方式（定角度，它励时可用） • 恒功率因数方式
3.2励磁调节器
（4）故障检测 • PT 断线 • 电源故障 • 调节器故障 • 脉冲故障 • 整流桥故障报警 • 转子过热报警 • 通讯故障报警 （5）保护 • 过流保护：反时限特性的过流保护、瞬时过流保护 • 失磁保护：其目的是在发电机在超出其稳定极限之外工作的情况下，跳开同 步发电机。 • 过磁通保护（V/Hz 保护）：该保护目的是防止同步发电机和变压器的磁通密 度过于饱和。 • 变压器温度测量 • 调节器自检功能：通过软件看门狗实现自检功能，还有相应的电路监测调节 器的工作电源，指示电源故障。
3.2励磁调节器
3.2.3调节器概述 • 核心是PAC控制器，由PAC控制器组成独立的AVR通道和FCR通道。由双网络完 成系统各个通道的通讯。 • 两套独立的AVR控制器，完成励磁系统对发电机机端电压的控制和无功功率 的控制，并完成一系列的限制和保护功能。每套AVR控制器从输入到输出都 是相互独立的。 • AVR的输出信号为触发脉冲，经过整流柜的可控硅控制器，对脉冲智能均流 后，经放大触发可控硅，完成对励磁电流的控制，从而达到对机端电压的控 制。 • 每套AVR还完成励磁电流控制器的功能，即内部含有FCR控制器、同时含有功 率因数控制和无功功率控制。 • 两套AVR控制器的信号通过HMI显示。HMI显示修改发电机控制参数、发电机 状态、励磁系统状态和故障记录。为了防止两套AVR均同时发生故障，又在 上述冗余的基础上，提供独立手动控制器。在AVR双通道故障时，独立手动 控制器开始控制，完成对励磁电流的FCR控制。 • 同时，还完成过电流和瞬时过电流的限制保护功能。独立手动控制器的输出 脉冲直接到脉冲放大模块的接口，经放大后，控制可控硅。每个通道可以控 制多个并联的整流桥，保证系统的高度可靠。
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。
励磁系统
高压侧每相提供3组套管CT，两组用于保护，一组用于测量。低 压侧每相也提供3组CT，两组用于保护，一组用于测量。
励磁调节柜（ABB公司）
调节柜内各电源小空开
自动电压调节器AVR
自动电压调节器AVR的主要功能是精 确地控制和调节发电机的机端电压和 无功功率，它对励磁电压快速作出反 应，响应时间为几个毫秒。 我公司AVR选用带有手动紧急备用 通道的双通道系统，这是目前 UNITROL 5000系统励磁系统的最高 配臵。
测量单元板(MUB)
用于测量发电机定子侧信号。
它直接测量发电机的三相电压 和电流，并通过这些量计算出 其它信号：如P（有功）、Q （无功）、f（频率）等，同时 提供了强电参数和测量信号之 间的电气隔离。
扩展门极控制板(EGC)
作为双通道配臵的后备通道使用。 EGC
连同COB、MUB一起安装在同 一个金属箱中，但在结构上是独立的。 EGC具有下列功能： 1、励磁电流调节 2、通道跟踪，以便在COB故障 时 实现平稳切换 3、备用瞬时过电流保护继电器 4、备用反时限过电流继电器 5、直流侧短路保护
快速输入输出界面卡(FIO)
COB板与被处理信号接口 16 路开关量输入 18 路开关量输出 4 路模拟量输出 3 路模拟量输入 跨接器电流信号输入 3 路带放大器功能的电流电压信号输入
主回路信号接口板(PSI)
控制模块(COB)和励磁系统实际
测量值之间的带电气隔离的一个 接口，包括励磁电流和电压的测 量，可控硅整流桥输入电流和电 压的3相测量。
软起励用于防止机端电压的起励超调。如果超调的话可能
引起电压过高造成过激磁。
Байду номын сангаас
灭磁单元
当保护继电器检出发电机内部故障时，为保护发电机， 必须安全迅速地将储存在磁场中的能量泄放。灭磁功 能由灭磁开关，跨接器和灭磁电阻实现。 灭磁开关设 计用于在任何故障情况下安全切断励磁电流。灭磁开 关开断后，还在励磁变压器和磁场绕组之间形成明确 的电气隔离。 自动灭磁装臵装在励磁回路直流侧。灭磁开关型 号为GERapid8007 2X2额定电流8000A，开断电流 120KA。 励磁系统具有短时过载能力，对静态自并励系统， 按80%机端电压计算，强励倍数不小于2，允许强励时 间≥10秒。
励磁系统
七、励磁系统绝缘测试
六、励磁系统绝缘测试
2、说明： 1) 摇绝缘前把灭磁开关FCB合上，或用细铜 丝把FCB短接； 2) 500V或1kV摇表为宜；典型阻值在0.8兆欧 左右； 3) 假如励磁变低压侧封母或发电机炭刷未 解开，在励磁变低压侧或转子侧摇绝缘时， 也需在交流进线柜内做同样的保护措施。
3、自动/手动方式之间的切换：每一个通 道 都有一个自动方式和一个手动方式， 自动方式中，发电机电压受到调节，维持 机端电压恒定。手动方式中，发电机励磁 电流保持恒定，随发电机负荷变化，手动 调节励磁电流以使发电机电压不变；
4、切换到应急通道：应急通道的自动电 流调节器自动跟踪主通道，在主通道故障 时，自动无扰切换。从主通道向应急通道 的手动切换只能由被认可的特殊操作人员 进行。
励磁调节器设有过励磁限制、过励磁保护、低励磁限制、 电力系统稳定器（PSS）、伏/赫（V/Hz）限制及保护、 转子过电压和PT断线闭锁保护等单元。其附加功能应包括 转子一点接地保护、转子温度测量、串口通讯模块、跨接 器、均流、高次谐波过滤等内容。自动励磁调节器AVR设 置两个完全相同且独立的(AC调节器)自动通道运行。各通 道装设独立的PT、CT、稳压电源，各通道自动相互跟踪 达到无扰动切换。每个通道功能齐全，都具有独立工作能 力。当一个通道调节器出现问题时，它将自动退出运行， 并发出报警。单个通道调节器独立运行时，完全能满足发 电机各种工况下的正常运行。同时每一个通道还设有手动 电路(DC调节器)作为备用，手动、自动电路应能相互自动 跟踪；当自动回路故障时能自动无扰切换到手动。 4.3.25 励磁调节器设有独立的备用手动通道，以满足发电 机试验、零起升压试验的要求。 AVR具备下列四种运行方式：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。
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。
励磁系统工作原理
引言概述：励磁系统是电力系统中的重要组成部分，用于提供适当的励磁电流来激励发电机产生电能。
本文将深入探讨励磁系统工作原理的第二部分，包括励磁装置和励磁控制方法的详细解析。
通过对各种励磁装置和控制方法的介绍和分析，我们将更好地理解励磁系统的工作原理和优化其性能的方法。
正文内容：一、励磁装置1.1滑环励磁装置1.2反应励磁装置1.3无刷励磁装置1.4静止励磁装置1.5外加励磁装置二、励磁控制方法2.1手动励磁控制2.2自动调节励磁控制2.3频率调节励磁控制2.4功率系统励磁控制2.5电压调节励磁控制三、滑环励磁装置的工作原理3.1励磁传动机构3.2励磁电源3.3励磁发电机3.4励磁控制逻辑3.5励磁装置的优化策略四、反应励磁装置的工作原理4.1换流器4.2反应励磁传动装置4.3励磁系统的控制原理4.4励磁稳定性分析4.5励磁响应速度优化五、无刷励磁装置的工作原理5.1无刷励磁系统的结构和组成5.2无刷励磁的电机原理5.3无刷励磁的发电机原理5.4无刷励磁的控制原理5.5无刷励磁装置的优势和应用场景总结：励磁系统作为电力系统的重要组成部分，其工作原理对电力系统的稳定运行至关重要。
本文从励磁装置和励磁控制方法两个方面进行了详细的阐述。
对于励磁装置，滑环励磁、反应励磁、无刷励磁、静止励磁和外加励磁等各种类型的装置的工作原理和优化策略进行了介绍。
对于励磁控制方法，手动控制、自动调节控制、频率调节控制、功率系统控制和电压调节控制等不同的控制方法进行了详细的解析。
通过对励磁系统的工作原理的深入研究，我们可以更好地理解励磁系统的运行机制，优化励磁系统的性能，确保电力系统的稳定运行。
励磁系统
一、什么叫励磁：一般我们把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转磁场的过程称为励磁. 励磁分类方法很多,比如按照发电机励磁的交流电源供给方式来分类:第一类是由与发电机同轴的交流励磁机供电,称为交流励磁(他励)系统,此系统又可分为四种方式:1.交流励磁机(磁场旋转)加静止硅整流器(有刷).2.交流励磁机(磁场旋转)加静止可控硅整流器(有刷).3.交流励磁机(电枢旋转)加硅整流器(无刷).4.交流励磁机(电枢旋转)加可控硅整流器(无刷).第二类是采用变压器供电,称为全静态励磁(自励)系统,当励磁变压器接在发电机的机端或接在单元式发电机组的厂用电母线上,称为自励励磁方式,把机端励磁变压器与发电机定子串联的励磁变流器结合起来向发电机转子供电的称为自复励励磁方式.这种结合方法也有四种:1.直流侧并联2.直流侧串联3.交流侧并联4.交流侧串联二、励磁的主要作用:1、维持发电机机端电压在给定值，当发电机负荷发生变化时，通过调节磁场的强弱来恒定机端电压。
2、合理分配并列运行机组之间的无功分配。
3、提高电力系统的稳定性，包括静态稳定性和暂态稳定性及动态稳定性三、励磁的种类：按整流方式可分为旋转式励磁和静止式励磁两大类。
其中旋转式励磁又包括直流交流和无刷励磁；静励磁止式励磁包括电势源静止励磁机和复合电源静止励磁机。
一般我们把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转磁场的过程称为励磁.励磁分类方法很多,比如按照发电机励磁的交流电源供给方式来分类: 第一类是由与发电机同轴的交流励磁机供电,称为交流励磁(他励)系统,此系统又可分为四种方式:1.交流励磁机(磁场旋转)加静止硅整流器(有刷).2.交流励磁机(磁场旋转)加静止可控硅整流器(有刷).3.交流励磁机(电枢旋转)加硅整流器(无刷).4.交流励磁机(电枢旋转)加可控硅整流器(无刷).第二类是采用变压器供电,称为全静态励磁(自励)系统,当励磁变压器接在发电机的机端或接在单元式发电机组的厂用电母线上,称为自励励磁方式,把机端励磁变压器与发电机定子串联的励磁变流器结合起来向发电机转子供电的称为自复励励磁方式.这种结合方法也有四种:1.直流侧并联2.直流侧串联3.交流侧并联4.交流侧串联四、发电机励磁系统定义：发电机由两大部分组成。
励磁系统
发电机的心脏——励磁系统发电机的心脏——励磁系统发电机励磁系统概述励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。
励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。
另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。
在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。
在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求：图一1、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。
2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。
3、励磁装置本身应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，并且动作应迅速，工作要可靠，调节过程要稳定。
我热电分厂现共有三期工程，5台同步发电机采用了3种励磁方式:1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。
图二2、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。
图三3、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图图四一、三种发电机励磁系统的组成一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。
如图二所示，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。
二期是自励直流励磁机励磁系统。
如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。
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一、概述
TDFL系列同步电动机励磁装置主要用于轻载或重载起动的同步电动机，如球磨机、空气压缩机、泵类负载等。
可控制功率为 125--10000KW 的同步电动机。
可用于三相全控桥式整流电路，亦可用于三相半控桥式整流电路。
本装置主整流桥的交流侧电源与定子回路不直接相连，因此定子电压可为高压
3KV、6KV、10KV 或低压 380V，交流侧电源不受定子回路控制。
无论是全压或降压起动，当同步电动机的转速达到同步速的 94%-96%(亚同步转速)时，通过投励环节(滑差投励)顺极性自动投励或延时投励，将同步电动机牵入同步运行。
本装置具有电压前馈，通过线性调节器的作用，保持励磁电压或励磁电流的恒定。
具有较强的抗干扰能力，一旦电网电压降到 80% 时, 可自动投入强励磁环节，保证电机不失步运行。
励磁装置具有灭磁环节，在同步电动机异步起动或停机过程中，能自动逆变灭磁。
还具有失步保护功能，对电机进行失步保护。
当电动机定子回路断开时，可通过本装置中的延迟环节，使三相全控桥进入逆变状态，释放电动机励磁绕组能量，使硅元件不受过电压影响。
本装置采用集成电路，将触发电路、投励环节及直流电源等电路集中于同一印刷板，具有结构紧凑、调试方便等优点。
半导体元件均经过电、热老化筛选。
二、使用条件:
2.1 海拔高度小于 1000 米;
2.2 周围环境温度在 -10℃ -- 40℃ 之间;
2.3 周围湿度不大于85% ( 20℃ ± 5℃ );
2.4 没有导电、易爆炸尘埃，没有足以能腐蚀金属或破坏绝缘的气体;
2.5 无剧烈振动冲击，倾斜度不能超过 5% 的场合。
三、技术参数
1. 输入要求：AC380V，50HZ。
DC220V+/-15%
2. 可满足额定励磁电压50V～250V，额定励磁电流130A～600A励磁柜控制要求。
3. 功率因数在0.5～1范围内连续可调。
4. 强励倍数为1.2～1.8倍。
5. 恒流精度±1％。
6. 定时精度±0.1秒。
四、系统工作原理
同步电动机晶闸管励磁装置的原理框图如图一所示。
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图一同步电动机励磁装置原理方框图
同步电动机的定子合上电源，降压或全压起动后，同步电动机进入异步运行状态，通过灭磁环节自行灭磁。
在此期间，触发电路脉冲被封锁，整流桥不工作。
由滑差检测电路测量电动机的转速，通过投全压环节，电动机全压起动，当电动机的转速达到亚同步速时，通过投励环节的作用，触发电路开启，输出脉冲送至晶闸管控制极，全控桥输出直流电压，施加于电动机的励磁绕组，同步电动机被牵入同步运行，起动完毕。
改变励磁给定值，可使电动机在要求的功率因数下运行。
当电网电压变化时，通过电压反馈电路和调节器的作用，使电机励磁绕组端压保持恒定。
当电网电压下降到 80% 以下时，给出强励磁信号，并与励磁给定值迭加，使电动机励磁电流(或电压)上升。
一旦电压恢复，强励切除，系统又恢复到原来的稳定状态。
电动机定子回路断电后，由于调节器的延时作用，使触发电路延时封锁脉冲。
在此延迟时间内，三相全控桥进入逆变状态，使贮藏于励磁绕组中的能量回馈电网，保证硅元件不受过电压影响。
由于某因素造成同步电动机失步运行。
一旦失步，电动机定子回路功率因数会大幅度下降，失步保护电路经延时后，给出失步跳闸信号，延时跳闸可避免误动作，增加了系统运行的可靠性。
五、调节器的主要功能与基本原理介绍
1. 滑差投全压、投励
同步电动机在起动（异步运行）时，会在转子两端感应一个频率由50HZ向0HZ 衰减的正弦波，它在某一时段的频率值对应着此时电机的滑差值（如附图所示）。
控制单元将转子感应的正弦波信号通过隔离、整形、放大后变换成一个方波信号输入PLC，通过PLC内部程序处理计算出电机转速，当电机转速达到投全压转速设定值时，PLC发出投全压信号，全压启动电动机。
当PLC检测转速达到预设滑差投励值且在方波上升沿时（保证投励顺极性），向脉冲触发部分电路发出解除脉冲封锁信号，使晶闸管整流桥向转子输出直流实施投励。
滑差投励和投全压的预设值，可以通过人机操作界面在0～0.99之间修改。
出厂时，投全压值设定为0.9，投励滑差值设定为0.95。
2. 定时投全压、投励
这个功能主要是在滑差全压、投励失败后作为一种后备保护措施来实现投全压、投励。
在CPU中设定一个定时投全压和投励的时间值，电机起动后若在设定的时间内没有完成滑差投全压或滑差投励，那么CPU会强制发出投全压和投励信号。
定时投全压、投励的时间值可以通过人机操作界面在0～99秒修改。
出厂时，定时投全压时间设定为3秒，定时投励时间设定为5秒。
需要指出的是，这两个时间设定都应比滑差投全压投励的时间长，否则会造成滑差投全压、投励失效。
3. 恒流与限流
在控制单元中安装有电网电压、励磁电流和功率因素等传感器，它们将各自相对应的强电信号采集进来变成0～5V的电压信号送入CPU。
它与给定量在CPU中作PID运算，将运算结果变成一个电压信号，送入触发脉冲电路中，作为触发脉冲的移相电压。
这样，无论是外电网电压发生波动，还是负载发生变化，控制单元都可以使励磁电流的输出保持恒定。
通过人机操作界面，可以设定控制输出最大值，它起到一个限制最大励磁电流的作用。
当控制输出值超过设定的控制输出最大值时，系统会认为给定无效而使用控制输出最大设定值作为给定值，控制输出最大值在0～0.8之间修改。
为了满足不同场合的使用要求，可通过人机操作界面设定PID运算的参数。
对于转子参数不同或使用场合电网情况不同，要使励磁电流满足要求可能需要对PID调节参数进行修改。
4. 停机逆变
控制单元具有停机逆变的功能。
也就是同步电动机在停车时控制单元将触发脉冲推入可控硅的逆变区，使整流桥处于逆变状态，将电动机异步运行时所产生的一部分能量回馈至电网。
当控制单元CPU接到停车信号时，置触发脉冲的移相电压为零，同时延时5秒封锁触发脉冲。
5. 强励
励磁装置具有强励功能。
当电网电压下降到额定的80%时，励磁装置输出设定的强励电流，实现强励功能，强励倍数和时间可由触摸屏设定。
6. 低通灭磁
励磁装置具有低通灭磁功能。
当电动机起动时，励磁装置强制接通灭磁电路对电动机进行灭磁，当励磁装置投励时低通灭磁解除。
7. 失步保护
电动机发生失步时功率因数会随之降低，通过功率因数传感器CPU能感知电机功率因数变化情况，当电机发生失步功率因数降到设定保护值且在设定的延时时间内还未恢复时，CPU会向外界发出失步保护信号。
失步保护值和失步保护延时时间均可通过人机操作界面进行设定，失步保护整定为功率因数滞后 0.6 -- 0.8,时限 4 -- 6秒。
8. 报警
控制单元具有故障报警功能。
当发生电机失步、励磁柜熔断器烧坏等故障时，控制单元不但能向外界发出报警信号，而且会在人机操作界面上有相应的中文提示，直到故障消除后操作人员按“复位”键后提示信息才能从屏幕上清除。
9. 具有各种保护和限制功能(可选)
(1)转子最大电流限制
(2)转子最小电流限制
(3)最大最小控制角限制
(4)最大滞相无功限制
(5)最大进相无功功率限制
(6)转子过电流保护
(7)失步保护
(8同步失败保护
(9)失磁保护
(10)启动超时保护
(11)定子PT断线保护
(12)过电压保护
(13)短路保护
(14) 灭磁晶闸管误导通检测环节及保护
10. 串行通讯
备有标准串行通信口，可方便实现与计算机监控系统通讯，通信规约为MODBUS 通讯协议。
11. 多种调节方式(可选)
调节规律采用PID调节，具有恒励磁电流调节、恒功率因数、恒触发角调节等多种调节方式。
调节方式可由触摸屏选择。
12. 双机热备
两套PLC同时采集和处理数据，并不断进行数据交换和互校，当主用通道出现故障时可无扰动的切换到备用通道运行。