旋转励磁与静态有刷励磁的优缺点
发电机励磁方式有哪几种
发电机励磁方式有哪几种 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020发电机励磁方式有哪几种有何特点发电机的励磁有五种方式：他励方式、自励方式、混合式励磁、转子绕组双轴励磁及定子绕组励磁方式。
（1）他励方式。
这种励磁方式，发电机的励磁不是同步发电机本身供给，而是由其他电源供给。
根据电源形式的不同，通常有如下几种：1）同轴直流励磁机供电的励磁方式。
这是小容量发电机普遍使用的一种励磁方式，其优点是励磁可靠，调节方便，但换向器和电刷设备的维护量大。
2）不同轴直流励磁机供电的励磁方式，如采用单独供电的感应电机拖动或经减速齿轮与发电机大轴连接的低速直流发电机，当转速在1000r/min以下时，可应用在大容量的机组上，但结构复杂，应用不多。
对水轮发电机，因转速低，故直流发电机的换向不是主要问题，但在过低转速下，容量太大的直流发电机也存在着结构上困难。
3）同轴交流励磁机－静止整流器供电的励磁方式（可控或不可控）。
这是交流发电机和整流装置的组合，适用在较大容量的发电机上。
4）同轴交流励磁机－旋转整流器供电供电的励磁方式。
无刷励磁系统主要由同轴交流励磁机与主轴一起旋转的硅整流装置组成。
同轴交流励磁机的三相交流绕组装在转子上，而直流励磁绕组则装在定子上，这样励磁机发出的交流经旋转硅整流装置整流后，通入主发电机的励磁绕组，不需要换向器、电刷和滑环等设备。
它解决了大容量机组励磁系统中大电流滑动接触的滑环制造和维护的问题，结构简单、维护方便、因而可靠性高。
但也存在一些问题：装在高速旋转大轴上的硅整流元件和附属设备在运行中承受很大的离心力，因而存在机械强度上的问题。
发电机励磁回路的监测问题。
快速灭磁问题。
整流元件的保护问题，当励磁回路元件故障时，无法使用备用励磁机。
5）不同轴交流励磁机供电的励磁方式。
如采用经齿轮减速器与发电机轴连接的静止可控整流。
6）单独供电的硅整流励磁方式（可控或不可控）。
发电机励磁方式的选择
．
力发电机组 主要采用无刷励磁 系统和静态励 磁
系统两种方式 。 二 、无刷励磁 系统 的介绍
可控 硅桥 、 发脉 冲发生 器、 冲放大 器和必 触 脉 要 的监 ｝和 冷却 役备组 成。 见 可控硅 整流 器的输 入电压是由励磁 变的副边提 供的 ， 在各种不同 的情 况下部能 与发电机数 据相适 应。 顶值电压 对发 电机电压的调 整速度是很 关键的 ， 因而 电网受 到扰 动的情况 下， 发电机 以致 电 力系 对 统的稳 定性都 有巨火贡献 。 ３ 磁场 起励 ： 步发电机通常只有很低的 、 剩磁电压， 初始建压时， 整流 桥没仃完整的输入 电压 ， 在这种情况下， 有必要对发电机的磁场 线 圈提供一个较小的电流 几秒钟 ， 以起动建压。 磁 场 起励 的专用 电路 对磁场 线圈提供 约１％的空 ０ 载励 磁电流 ， 直到发电机 电压能为整流器提 供 有效的电源， 励单元然 后自 起 动切除。 起励 功率 通常 』用蓄电池或ｒ用交流电源提供功率。 ‘ 一
关键 词 ： 励磁方式 无刷励磁 系统 静态励
磁 系统 自 激 励 磁 电源 旋 转整 流 器 机 端 电压 并
概 述 发电机的励磁 系统足吲 步发电机的重要组 成部分， 蓖接 影响发电机的安 运行， 它的丰要 任务是根据发 电机运 行状 态向发电机 的励 磁绕 组提 供一 个可调节 的直流励 磁电流， 以满 足发 电机 各种运行 式 的需要 ， 励磁系统性能 的优 劣， 其各部 件质 量的 好坏 ， 是影 响整 个机组 安 仑、 经济的 重要 因素之一。 ｒ ， 据 解 我国大 火
日 程术 技
发电机励磁方式的选择
孙雷 １ 王智超２ １ 黑龙江省电力勘察设计研究院；黑龙江省电力有限公司 ２
发电机励磁方式比较
推荐选用励磁
方式
经与相关兄弟单位及设计院沟通与交流，总体认为：有刷励磁（静止可控硅励磁）①技术成熟，励磁系统故障率低。②投资少。③励磁反映速度快。又考虑到热电厂现有的1#～4#发电机全部用的都是有刷励磁方式，使用情况良好，因此本次励磁方式推荐选用有刷励磁系统。
发电机有刷励磁与无刷励磁方式比较
励磁方式
主要设备
供应商
励磁原理
励磁效率
优点
缺点
有刷励磁பைடு நூலகம்
励磁变压器+功率单元柜+励磁调节柜
所有发电机厂家
通过发电机机端的励磁变压器进行全控桥式整流，得到所需要的直流电，再经过电刷和滑环加在发电机转子线圈上，产生转子磁场。
两种方式比较，励磁效率相当
①励磁调节响应速度快。②励磁系统所有设备都是静止设备，故障率低。③设备投资造价低。④维护方便。⑤功率单元及调节装置都为双套在线运行，并互为热备用，运行可靠性高。
两种方式比较，励磁效率相当
①励磁系统不带碳刷，日常维护工作量小。②运行环境好。
①励磁调节响应速度稍慢（增加了励磁发电机这一环节）。②发电机尾部比有刷励磁系统长1m左右。③励磁系统旋转设备多，一旦故障，维护困难。④投资造价高（比有刷多投资约10万）
不带励磁变
副励磁机+交流无刷励磁机+励磁调节柜（含小功率单元）
①当滑环不平滑或有油腻时碳刷会冒火星。②由于碳刷磨损产生碳粉，导致4#轴瓦容易脏，日常维护工作量大。③由于需更换碳刷，每年需0.1万元左右
无刷励磁
带励磁变
励磁变压器+交流无刷励磁机+励磁调节柜（含小功率单元）
杭汽、武汽、济南生建电机厂
这种励磁发电机实质是交流发电机（其转子固定，定子与发电机同轴旋转），所产生三相交流电通过连接在其轴上的旋转整流器进行整流，输出的直流电直接接在转子的绕组上，产生转子磁场。
729_关于静止励磁系统和无刷励磁系统各自优缺点分析
关于静止励磁系统和无刷励磁系统分析发电机静止可控硅励磁系统和无刷励磁系统是目前汽轮发电机的两种励磁方式，早期的发电机励磁系统大多采用三机无刷励磁系统，主要原因是因为当时电力电子技术尚未得到很大的发展，单晶闸管容量做不大，所以主发电机需要的励磁电流由交流励磁机进行放大。
从2000年开始，随着电力电子的发展，使得大功率的晶闸管成为可能，大多励磁系统开始大量采用静态励磁系统，相对，三机（两机）无刷励磁系统比，静态励磁系统有以下几点优势：一、轴系短，节省厂房面积。
一般来说，根据机组容量的不同，静态励磁系统可以节省几米到几十米的厂房长度，节省了大量的基础投资。
二、震动小。
因为无刷励磁机的整流盘、交流励磁机及永磁副励磁机在整个轴系的一端，呈悬臂状态，因此极易引起摆尾现象，导致励磁机扫镗接地现象。
目前多数主机厂还解决不了悬臂梁问题，所以只能采用两机无刷系统。
由于静态励磁轴系平衡，稳定，所以机组振动小，节省了每次大修开机调整振动的时间和费用，减少了运行中，机组摆尾引起的励磁故障（目前在马钢、唐钢等已发生多起这种事故）。
三、运行可靠。
众所周知，旋转机械故障率必定高于静态系统，旋转整流盘尤其是一个薄弱环节，整流管容易击穿，每次更换需要停机拆卸，而且发电机转子回路没有明显的断口，在事故停机时，不能保证快速灭磁。
四、响应速度快。
三机励磁系统是通过调节主励磁机的电流来改变发电机电压，而静态励磁系统是直接调节，响应速度提高10倍，达到0.08秒。
在系统扰动的情况下，大大提高了系统的稳定性。
五、生产周期短。
三机无刷励磁涉及部件多，制造工艺复杂，没有固定国家标准，大部分是舶来品，其中最成功的是南汽从英国BURSH公司引进图纸，其他主机厂再进行测绘和抄袭，多数主机厂会将励磁机部分进行外委生产，不能保证统一设计、统一工艺，往往会大大的影响生产进度。
六、制造、运行经验多。
自本世纪以来，国内从60万大型发电机到6千的小机，有80%以上均采用静态励磁，在迁安附近的5万机由九江线材、津西钢铁等多台5万机静态励磁已投入运行。
励磁优缺点
无刷励磁与有刷励磁的优缺点发电机的励磁系统目前可分为有刷励磁系统和无刷励磁系统，它们各有优缺点，下面简单的介绍一下，供同行们在选设备时作为参考。
3 \; Q. r5 H1 K0 M一、有刷励磁系统0 _( V( S4 Y i5 @这种机组其励磁系统有直流励磁机系统和可控硅静止励磁系统两种。
直流励磁机励磁系统是通过与发电机同轴的直流发电机发出直流电，再经过电刷和滑环加在发电机转子线圈上，产生磁场定子线圈。
该系统有两机组型和三机组型，即在发电机上有一台励磁机或是两台励磁机。
可控硅静止励磁系统是通过发电机机端的励磁变压器进行全控桥式整流，得到所需要的直流电，再经过电刷和滑环加在发电机转子线圈上，产生磁场切割定子线圈。
6 d/ W% S5 j) }+ O \有刷励磁方式其优点是发电机与励磁系统界限明显，相对独立，直观明了，而且转子励磁电流、励磁电压容易取得，数值准确，检修方便。
4 W, [6 ~# F w, E其缺点是由于电刷的存在，增加了接触电阻，随着励磁电流的增大，电刷和滑环常常因接触不良导致发热，严重时会产生环火而烧坏刷架和滑环，并且电刷的质量也直接影响到运行的稳定性，因而故障率较高。
另外电刷在磨损时产生的碳粉给环境卫生造成一定的影响，而且容易污染4#轴承座，降低其绝缘，给安全运行带来隐患。
由于电刷存在磨损，运行人员要经常巡视、更换电刷。
二、无刷励磁系统4 P. ^/ @4 h7 W, Y这种机组其励磁系统是由发电机和与发电机同轴连接的励磁发电机组成。
这种励磁发电机不同于和发电机同轴的直流发电机，这种励磁发电机实质是交流发电机，它所产生三相交流电通过连接在其轴上的旋转整流器进行整流，输出的直流电直接接在转子的绕组上，用来产生转子磁场。
这套系统也有两机组型和三机组型。
无刷励磁系统的优点是由于没有电刷，也就不存在接触不良以及因此而发热的问题，更不会产生电火花而烧坏设备。
没有电刷，也就没有磨损的碳粉，发电机两端会非常洁净，而且不用更换电刷，维护量较小。
发电机无刷励磁和有刷励磁有何区别
发电机无刷励磁和有刷励磁有何区别发电机无刷励磁和有刷励磁有何区别?前者有交流励磁机和旋转硅整流，但无碳刷，清洁维护工作量少。
后者有碳刷滑环，但励磁响应速度快。
唯一的区别就是：有刷交流发电机的磁场火烧组随发电机转子一起旋转；而螺距交流发电机的磁场绕组就是静止不动的，即为不随其转子一起旋转。
因此，其磁场绕组的两条引线可以轻易从后斜槽带出，省却了经常保护和检修炭刷和滑环的工作。
由于磁场绕组和电枢绕组一样，都固装在发电机后斜槽上，所以，工作中装在转子动力系统上的爪形磁极就是在电枢绕组和班场绕组之间的空隙中转动。
无刷交流发电机的优点是：工作时无火花，对无线电设备干扰小，克服了有刷发电机因炭刷和滑环间的摩擦与磨损而引发的接触不良、不发电或发电不稳等常见故障。
其不足是：因磁路中增加了两个附加空隙，使其低速运转时的充电性能较有刷发电机略有下降。
发电机的原理都就是一样的有刷和螺距只是结构形式的差别先说道有刷的：有刷发电机只有主定子和主转子最简单的就是发电机转动后通过主转子的剩磁研磨主定子线圈产生感应器电动势收到些微的电压经过外部整流后构成直流电甩再通过电刷滑环至主转子构成更弱的磁场研磨主定子线圈产生感应器电动势获得额定电压无刷的就是：螺距发电机存有三部分永磁发电机、励磁发电机和主发电机共同组成。
或者两部分励磁发电机和主发电机。
三部分：永磁发电机、励磁发电机和主发电机的转子是同轴的。
由永磁发电机（因为他的主转子是永磁的不需要励磁）直接发出电压经过外部整流后形成直流电压。
该电压接到励磁发电机的定子，定子形成磁场，励磁发电机的转子线圈切割磁力线产生电压再经过在主轴上的旋转二极管整流成直流电压接到主发电机的主转子上，主转子形成磁场，主定子切割磁力线形得到发电电压。
两部分励磁发电机定子电压有主发电机的剩磁电压经整流后提供.（本文内容由百度晓得网友左岸居东贡献）。
发电机静止励磁系统特点及存在问题
[ 1 ] ABB 公司U N 5000 大型自并激静止励磁系统 说明书.
[ 2 ] 杨旭, 刘立瑞, 莫钰英. 大中型汽轮发电机自并 励静止励磁系统设计、选型应注意的问题[J ]. 广东电力, 1999, 12 (6).
[ 3 ] 张惠勤, 杨攀峰. 大型汽轮发电机采用自并激 励磁系统的可行性分析 [J ]. 中国电力, 1994, (2).
U fk = Ifk × R 75 = 1600 × 0. 1255 = 200. 8V 试验时励磁变二次侧电压为: U 2 = U K = 6000 ×
735 20000 = 220. 5V 折算至整流柜直流侧电压 U f = 1135U 2cosΑm in = 1. 35 × 220. 5 × 0. 985 = 293. 2V , 则
在机组起动调试和大修后的发电机特性试验 时, 自并激励磁发电机需要大容量的试验电源来满 足其空载、短路试验时对励磁电源的要求。根据火电 厂厂用电结线方式, 一般均直接取自厂用电 6kV 高 压母线或 380V 低压母线, 但无论高压还是低压, 必 须考虑以下问题: 2. 1. 1 试验电源的接线必须方便。一般可从 6kV 高压厂用段或 380V 低压厂用段备用柜接线。当采用 380V 低压厂用段时, 可将电源直接接入可控硅整流 桥的交流输入侧, 临时或永久接线都比较方便。当采 用 6kV 电源时, 一般可接入励磁变压器高压侧, 或者 励磁变压器设计一个专用的试验的试验电源开头。 2. 1. 2 电源容量能否满足发电机空载、短路试验 时对励磁电流、励磁电压的要求。一般而言发电机短 路试验所需的励磁电流最大, 试验电源所提供的电 压必须满足整流后的直流电压能在发电机转子绕组 上产生最大试验励磁电流, 并考虑一定的裕度。试验 电源容量必须考虑交流输入电压及其所连接的供电 变压器容量 2 个方面。可控硅整流桥交流侧的输入 电压额定值一般为 600～ 900V , 当采用 380V 电源 直接接入整流桥时, 其最大励磁电压只有正常运行 时最大励磁电压的 40◊ ～ 60◊ , 而且采用低压电源 时必须考虑低压变压器的容量。当采用 6kV 电源接 入 励磁变压器高压侧时, 由于 300M W 机组励磁变 压器高压侧额定电压为 20kV , 因此其最大励磁电压 只有正常运行时最大励磁电压的 30◊ 。
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。
无刷励磁和有刷励磁比较
无刷励磁和静态励磁的分析比较无刷励磁与自并激静止励磁比较对于百万千瓦级同步发电机，其励磁电流的数值是非常大的，通常可以达到数千安培，如福清核电厂工程为5868A。
如果采用有刷励磁（静态励磁），则同步发电机的励磁电流都是通过电刷和集电环引入，这么大的电流通过电刷和集电环组成的滑动接触，必然引起严重的发热问题和大量电刷磨损问题。
由于受滑环材质、冷却条件以及碳刷均流等因素的影响，制造相应容量的滑环是比较困难的，所以目前新建设的百万千瓦及以上机组偏向于采用无刷励磁。
无刷励磁系统的特点所谓无刷励磁，就是励磁机是一台旋转电枢式交流发电机，它和发电机联成同轴，整流装置也安装在发电机转子上，励磁机的电枢和发电机转子同轴旋转，因为同在一个旋转体上，就可以采用固定连接，不需要电刷和集电装置了。
经济比较无刷励磁系统：本系统包括以下几部分，其中（2）、（3）、（4）项包含在发电机本体部分：（1）自动电压调节装置（进口）；（2）主励磁机；（3）副励磁机；（4）旋转硅整流装置（进口）。
由于发电机的轴系较长，并配置主、副励磁机系统，而且该系统的关键部件旋转整流组件目前国内尚不能生产，仍为进口元件，故发电机和无刷励磁系统的综合造价较高，与静态励磁系统相比，设备费用高1000万元人民币左右。
自并励静态励磁系统：本系统包括以下几部分，皆在发电机本体之外单独配置：（1）自动电压调节装置（进口）；（2）励磁变压器（3台单相干式变压器，国产）；（3）整流器屏（进口）；（4）灭磁开关及转子保护屏（进口）。
发电机的轴系较短，且无主、副励磁机系统，因此发电机本体的造价降低。
综合励磁变压器、整流柜及灭磁柜的设备费用，还包括连接励磁变压器、励磁屏和发电机之间的交、直流励磁母线，励磁变压器的分支封闭母线，发电机和自并励静态励磁系统的综合造价稍低。
无刷励磁用励磁变压器情况邢台发电机励磁采用无刷励磁方式，主励磁机励磁电源由发电机机端励磁变压器提供。
因其励磁电压为厂用交流电。
静态励磁系统与无刷励磁系统的比较及经济分析(东方)
静止励磁系统与无刷励磁系统的比较及经济分析一．概述大型常规火电和核电用发电机的励磁方式主要有静止励磁和无刷励磁两大类。
其中静止励磁占有大部份份额（在常规火电中更是绝大部分份额）。
不但原GE家族（含日立、东芝）完全采用静止励磁系统，具有西屋传统的三菱电机也首推静止励磁系统，西门子和ALSTOM也是根据用户要求可提供两种中的任何一种。
我公司从方便机组运行维护、方便将来全面国产化的角度考虑，在后续核电项目中将静止励磁推荐为选择方案之一。
二．静止励磁的主要优缺点静止励磁的主要优点有：静止励磁用静止的励磁变压器取代了旋转的励磁机，用静止可控硅取代了旋转二极管，由于励磁系统没有旋转部分，设备接线比较简单，大大提高了整个励磁系统的可靠性。
采用静止励磁的发电机转子可以直接进行转子电压、电流和电阻（温度）的测量，可以直接设置转子过电压、过电流、转子接地和断路器灭磁保护等。
由于取消了励磁机的惯性滞后环节，静止励磁系统装置（变压器和可控硅）可以有较大的容量裕度和很高的响应速度，可大大提高励磁系统的响应比。
静止励磁系统的可控硅整流器有很大的冗余度（采用N-2冗余），可以进行在线维护，提高了运行的安全性和可维护性。
静止励磁的主要缺点有：整流输出的直流顶值电压受发电机机端或电力系统短路故障形式和故障点远近等因素的影响，但由于现在采用封闭母线后，发电机机端短路的故障概率几乎不考虑。
由于短路电流的迅速衰减，带时限的继电保护可能会拒绝动作。
但国内外的分析研究和试验表明，该技术问题已得到解决。
由于有碳刷和滑环，存在碳粉污染滑环而导致短路的可能。
但是该技术问题目前已经解决。
二．无刷励磁系统的主要优缺点无刷励磁的主要优点有：与静止励磁相比，无刷励磁的控制功率大大减小，有利于简化控制、保护线路，少占用厂房场地（省去励磁变压器和大功率整流灭磁屏）。
目前无刷励磁系统也采用小机端变压器的接线方式，当发电机机端或系统短路故障时可以用直流蓄电池辅助强励。
发电机励磁的几种方式
发电机励磁的几种方式一、发电机励磁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，现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，交流电势的谐的几种方式波分量也较大。
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。
这种互感器的作用是在发生短路时，给发电机提供较大的励磁电流，以弥补整流变压器输出的不足。
自并励静止励磁系统的优、缺点
自并励静止励磁系统的优、缺点
1、自并励静止励磁系统的优点：
(1)运行可靠性高。
自并励励磁系统为静态励磁，没有旋转部分，运行可靠性高。
(2)可提高机组轴系的稳定性。
由于取消了主、副励磁机，缩短了汽轮机一发电机组的轴系长度提高了机组轴系的稳定性、改善了轴系的振动，从而提高了机组安全运行的水平。
(3)励磁系统响应快。
因为发电机没有主励磁机这一时滞环节，所以自并励励磁系统是一种高起始的快速响应励磁系统。
因而技术指标高，性能参数好。
(4)可提高电力系统的稳定水平。
在小干扰稳定方面，自并励静止励磁系统配置电力系统稳定器（PSS）后，小干扰稳定水平较交流励磁机励磁系统有明显的提高：在大干扰稳定方面，电力系统的计算表明，自并励励磁系统的暂态稳定水平与交流励磁机励磁系统相近或略有提高。
(5)可提高电厂的经济效益。
自并励静止励磁系统没有旋转部分，发电机运行可靠性高、调整容易、维护简单、检修工作量小，因而可提高发电效益。
(6)可节约电厂的基建投资。
自并励励磁系统缩短了汽轮机一发电机组的轴系长度，因而减少了电厂厂房的长度，节约了电厂的基建费用。
2、自并励静止励磁系统的缺点是：
自并励静止励磁系统的缺点是励磁电源来自发电机机端，受发电
机机端电压变化的影响。
当发电机机端电压下降时其强励能力下降，对电力系统的暂态稳定不利。
不过，随着电力系统中快速保护的应用，故障切除时间的缩短，且自并励静止励磁系统可以通过变压器灵活地选择强励倍数，较好地满足电力系统暂态稳定水平的要求。
自并励有刷励磁系统比无刷励磁系统优越性
自并励励磁系统比无刷励磁系统优越性自并励有刷励磁系统一般由四部分组成，即励磁变压器、励磁调节器、可控硅整流桥和灭磁组件。
无刷励磁系统一般由五部分组成，即励磁变压器、交流励磁机，励磁调节器、可控硅整流桥和灭磁组件，交流励磁机是和发电机同轴安装。
自并励有刷励磁系统大量应用于水电站，火电厂、核电站发电机励磁系统中。
而无刷励磁系统主要应用于易燃、易爆场合的火力发电系统。
无刷励磁系统取消了滑环和碳刷，对半导体元件的可靠性要求高，无法直接测量转子电流、电压及温度，必须采用间接的特殊测量手段。
无刷励磁系统不可能采用常规的灭磁方法（即在发电机励磁回路设置灭磁开关和灭磁电阻），所以快速灭磁一直未能得到很好的解决。
自并励励磁系统优越性如下：1、自并励有刷励磁系统比无刷励磁系统少一个中间环节，即交流励磁机环节。
因此自并励励磁系统的动态响应速度比无刷励磁系统动态响应快。
2、自并励励磁系统为静态励磁，与交流励磁机励磁系统比较，它没旋转部件，运行可靠性高。
国内外统计资料表明，自并励磁系统造成发电机强迫停机率低于交流励磁机无刷励磁系统。
3、自并励励磁系统能改善发电机组轴系稳定性，提高了机组的安全运行水平。
在小干扰稳定方面，自并励励磁系统配置电力系统稳定器（PSS）后，小干扰稳定水平较交流励磁机无刷励磁系统有明显提高。
在大干扰稳定方面，研究表明，自并励励磁系统的暂态稳定水平与交流励磁机励磁系统相近或略有提高。
4、自并励励磁系统造价低。
由于缩短了轴系长度，因而可减少厂房和基础造价，调整容易，维护简单，故障后修复时间短，因而可提高发电效益。
5、更重要的是：水电站的水轮机组速度低（500rps以下），励磁容量偏大，而且属于非标产品，导致励磁机结构复杂、体积大、成本很高，无论维护和使用都不方便，现代发电机均不采用此励磁方式。
有刷和无刷的优缺点
关于有刷和无刷励磁的优缺点
一、静止可控硅励磁
1）发电机采用静止可控硅系统，发电机整体结构简单制造成本低。
2）由于没有无刷励磁机发电机的长度较短使厂房布置方便，占地面积小基建基础结构简单降低了基建成本。
3）由于没有无刷励磁机发电机使发电机安装方便，由于在发电机的尾端没有相对较重的励磁机，在运行中减小了发电机转子的绕度从而能保证有较小的发电机整体震动值。
4）由于采用静止可控硅是一介环节所以动态范围大、响应速度快、发电机的电压调节精度高，电磁损耗小提高了发电机的整体效率。
5）由于采用静止可控硅发电机整体结构简单，对于今后运行维护保养简单、大修成本低。
6）采用静止可控硅由于有集电环所以存在碳刷磨损，会产生碳刷粉尘需要定时进行清尘和更换碳刷。
7）由于有集电环和碳刷是滑动接触且碳刷上有大电流的通过，所以集电环和碳刷间会产生火花不能用在防爆和防静电的场合。
二、无刷励磁
1）发电机采用无刷励磁系统能用在防爆和防静电的场合。
2）发电机采用无刷励磁系统由于没有了集电环所以定期维护的周期较长。
3）发电机采用无刷励磁系统由于励磁机的励磁电流是小电流控制所以励磁调节器和发电机之间的控制电缆安装布置方便。
4）由于无刷励磁系统是二介环节响应速度慢说以在孤网运行时不利整个系统稳定。
5）由于采用无刷励磁系统结构复杂对基础和安装有较高的要求，如果基础和安装精度达不到设计要求容易引起机组震动值超标。
6）由于采用无刷励磁系统结构复杂使得制造、基建和维修成本较高。
无刷励磁与静态励磁方式的比较分析
无刷励磁与静态励磁方式的比较分析[摘要]：本文根据现行各规程规范和国内电机厂的励磁系统资料，对无刷励磁系统和静态励磁系统两种主要励磁方式的优缺点及其对保护和电网稳定性影响进行了分析比较，为发电工程特别是大型常规火电和核电发电机励磁方式的选择提供参考。
[关键词]：无刷励磁；静态励磁；稳定性引言励磁系统是提供同步发电机可调励磁电流装置的组合。
它包括励磁电源装置（如直流励磁机、交流励磁机、励磁变压器及整流装置等）、自动调整励磁装置、手动调整励磁装置、自动灭磁装置、励磁绕组过电压保护装置及上述装置的控制、信号、测量仪表等。
励磁系统是同步发电机组的重要构成部分，它的技术性能及运行的可靠性，对供电质量、继电保护可靠动作、加速异步电动机自启动及发电机与电力系统的安全稳定运行都有重大影响。
随着超高压远距离输电系统的建立以及大容量发电机标幺电抗的增大，电网也要求采用高起始响应好高顶值电压的励磁系统。
1 励磁系统方式目前，我国1000MW等级大型常规火电和核电采用发电机的励磁方式主要有静止励磁和无刷励磁两大类。
无刷励磁系统多种方式，有采用永磁发电机作为副励磁机的无刷励磁形式，也有由机端变压器获取的带旋转整流器的无刷励磁机形式；自并励静态励磁系统多采用电压源—可控硅整流器系统，即机端变压器自并励励磁系统。
1.1 无刷励磁系统无刷励磁系统中发电机转子的励磁由旋转整流器励磁系统提供。
带永磁副励磁机的无刷励磁系统由带旋转整流器的主励磁机、永磁副励磁机及自动电压调节器等几部分组成。
带机端变的无刷励磁系统由带旋转整流器的无刷励磁机、励磁变压器及自动电压调节器等几部分组成。
无刷励磁系统的整流器与旋转电枢装在一个象护环一样材料的整锻圆筒上，悬挂在转子端头。
发电机轴固定，同轴旋转，取消了集电环和碳刷，并且根除了碳刷碳粉的污染，省掉了碳刷、集电环的磨损更换，降低了噪音，减少了维护的工作量。
带永磁机的无刷励磁系统的全部励磁功率均取自轴系，励磁电源独立，不受电力系统电压波动干扰，强励能力不受发电机短路和电网电压大幅度下降的影响，可靠性高。
核电厂发电机励磁系统的分析与比较.doc
2010年度申报专业技术职务任职资格论文题目：核电厂发电机励磁系统的分析与比较作者姓名：唐启军单位：中国核电工程有限公司申报职称：工程师专业：电气工程及其自动化日期：2010年6月核电厂发电机励磁系统的分析与比较摘要：本文介绍了核电厂发电机目前所采用的无刷励磁和自并励静态励磁系统的结构与原理，从技术、经济上分析比较了这两种励磁系统的特点，并总结出其各自的优缺点，最后指出随着制造工艺水平的不断提高，核电厂采用自并励静态励磁系统将是以后发展的一个趋势。
关键字：发电机无刷励磁自并励静态励磁滑环碳刷1. 引言励磁系统是发电机的重要组成部分，它对发电机本身及电力系统的安全稳定运行有着重要的作用。
核电厂由于其发电容量大、使用周期长以及对安全和可靠性有着特殊要求，所以发电机励磁系统的选择也显得尤为重要。
目前国内核电厂发电机励磁系统发电机的励磁系统主要采用无刷励磁和自并励静态励磁两种方式，这两种励磁方式各有优缺点，本文将对其进行详细的比较和分析。
2. 核电厂励磁系统介绍目前，国内核电厂发电机采用的励磁系统主要有两种，一种是无刷励磁系统，一种是自并励静态励磁系统。
其中，无刷励磁系统又分为三机无刷励磁系统和带机端励磁变压器的两机无刷励磁系统。
以上两种励磁系统在国内核电厂的应用情况见表1。
3. 两种励磁系统的结构与原理3.1 无刷励磁系统结构与原理核电厂三机无刷励磁系统和机端励磁变压器构成的两机无刷励磁系统其结构原理图分别见图1和图2。
图1 核电厂发电机三机无刷励磁系统原理图图2 核电厂发电机两机无刷励磁系统原理图三机无刷励磁系统由安装在同一根轴上的永磁发电机PMG、主励磁机EXC 和旋转整流装置组成。
永磁发电机定子产生的中频电流输送到静止的电压调节器A VR，A VR输出的直流电流输送到主励磁机定子绕组产生磁场，在主励磁机转子绕组中感应出交流电流并送到旋转整流装置整流，经过整流后的直流电流由穿过轴中心孔的引线直接向主发电机转子提供励磁电流，不需要电刷。
励磁机及其振动
励磁机及其振动简介发电机的运行需要发电机的转子提供电磁场，而该电磁场往往是在转子的线圈内通直流电形成的。
励磁机就是给发电机转子提供直流电的装置。
该磁场的强度很大程度上取决于励磁机产生并供给的直流电流的大小。
一般通过旋转轴末端的集电环上的电刷，将直流电流输送给发电机绕组，或者通过无刷馈入发电机转子绕组。
直流电流提供了一种精确而灵敏的控制发电机输出的方法，使用户能够获得恒定特性的可靠电源。
励磁机及其所有相关的控制和设备称为励磁系统。
励磁机分为旋转励磁机和静态励磁机两种。
旋转励磁机–励磁机的转子是旋转的旋转有刷励磁机：此时励磁机相当于一台直流发电机，由主发电机的轴或单独电机驱动。
发出的直流电通过换向器输送给发电机转子。
换向器是旋转的，需要滑环、换向器和刷子。
旋转无刷励磁机：此时励磁机相当于一台交流发电机，由主发电机驱动该交流发电机转子，与整流器配合使用，将交流电整流为直流电，并输送给发电机转子。
无需滑环和碳刷。
静态励磁机–励磁机没有旋转部件对于大型蒸汽涡轮机，已经设计出并应用了没有旋转部件的励磁电源，励磁直流电源从发电机输出转换而来。
由于主要部件都是不动的，因此称为静态系统。
从主发电机输出获得的电源通过一个特殊的励磁变压器导线，然后馈入整流器转换为直流，该直流电通过发电机轴端旋转的集电环或者滑环和刷子送到主发电机转子线圈绕组中。
因为没有旋转部件，系统具有非常快速的响应，并且在发电机基座上不需要空间，因此，拆卸主发电机或转子时不需要拆卸励磁机设备。
相对于发电机而言，励磁机的特点是重量轻、转子更加柔性，因而其振动特点更多的是受发电机振动的影响。
典型的励磁机是外侧一块瓦，发电机和励磁机间共享一块瓦，对于静态励磁机而言，没有转动部分，励磁机外侧没有轴承。
相对而言，励磁机是问题比较少、可靠性好的设备。
主要的问题是励磁机上零件多，可能因为松动而飞脱，但实践中较少发生；更多的是这些零件中的电容、二极管、保险丝等需要经常更换，更换这些零件包括螺栓、垫片等，如果没有检维修流程控制，更换的零件重量发生改变，紧固件没有精确还原，回装后会发生不平衡；有刷励磁机的碳刷磨损也会导致不平衡，接触表面磨损影响不圆和光滑度，导致额外的振动，进而加剧磨损，所以需要根据制造商对于接触表面的要求去保养和检修，否则还会导致电弧和可能增加轴电流。
发电机静态励磁技术在火电厂的应用
发电机静态励磁技术在火电厂的应用在现代火电厂中，发电机是至关重要的设备，而其运行的稳定性和效率很大程度上依赖于励磁系统。
静态励磁技术作为一种先进的励磁方式，在火电厂中得到了广泛的应用，并带来了诸多优势。
静态励磁技术，简单来说，就是通过静止的电子设备来为发电机提供励磁电流。
与传统的励磁方式相比，它具有更高的精度、更快的响应速度和更好的控制性能。
首先，静态励磁技术能够显著提高火电厂发电机的运行稳定性。
在电力系统中，电压和频率的稳定是至关重要的。
当系统出现故障或者负荷发生突变时，静态励磁系统能够迅速做出反应，调节励磁电流，从而维持发电机端电压的稳定。
这有助于防止电压崩溃，保障电力系统的安全运行。
其次，该技术有助于提高发电机的效率。
通过精确控制励磁电流，可以使发电机在不同的运行工况下都能保持较高的功率因数，减少无功损耗，提高有功输出。
同时，静态励磁系统能够更好地适应火电厂机组的频繁启停和负荷变化，降低了设备的损耗，延长了使用寿命。
在实际应用中，静态励磁系统主要由励磁变压器、励磁调节器和功率整流装置等部分组成。
励磁变压器将发电机出口的电压降压为适合励磁装置使用的电压。
它的性能直接影响到励磁系统的可靠性和稳定性。
在选择励磁变压器时，需要考虑其容量、变比、短路阻抗等参数，以确保能够满足发电机在各种运行条件下的励磁需求。
励磁调节器则是整个静态励磁系统的核心。
它根据采集到的发电机端电压、电流等信号，经过复杂的运算和逻辑判断，输出控制信号来调节功率整流装置的输出电流，从而实现对励磁电流的精确控制。
现代的励磁调节器通常采用数字式控制技术，具有强大的计算能力和丰富的控制功能。
它能够实现自动电压调节、无功功率分配、过励磁限制、低励磁限制等多种功能，有效地保障了发电机的安全稳定运行。
功率整流装置将交流电源转换为直流电源，为发电机提供励磁电流。
常见的功率整流装置有三相桥式整流电路等。
为了提高可靠性，通常会采用多个整流桥并联的方式。
旋转励磁与静态有刷励磁的优缺点
旋转励磁与静态有刷励磁的优缺点静止有刷励磁与三机无刷励磁相比其优点在：1、没有主励磁机时滞环节，（无刷励磁要调节发电机励磁电流，必须先调节交流主励磁机的励磁电流，有“时滞”存在）有刷励磁属高起始快速响应励磁系统，即励磁直接调节输出电流的大小，技术指标高，响应快，性能参数好2、没有旋转部件。
运行可靠性高，调整、维护简单，检修方便。
缩短机组的轴系长度，由于取消了主、副励磁机，缩短了汽轮机-发电机组的轴系长度提高了机组轴系的稳定性、改善了轴系的振动，从而提高了机组安全运行的水平。
3、励磁采用三通道双备用，增加运行可靠性。
有刷励磁也会存在一些缺点如：1、励磁电刷是一种消耗品，运行中需经常更换与维护增加操作量及操作危险点。
2、发电机出口短路时，励磁电源可能会降低或消失，继电保护配置比较复杂。
3、系统低频震荡时，励磁可能会加剧震荡，需增加PSS电力系统稳定器。
旋转整流盘2.1 旋转励磁系统的主要功能2.1.1 起动控制功能。
在电机异步起动和再整步过程中，控制起动回路开通，将起动灭磁电阻接入电机转子回路，使电机具有完全对称的异步驱动转矩；在电机正常运行时，控制起动回路截止，确保起动灭磁电阻为冷态。
2.1.2滑差检测和准角捕捉功能。
能准确检测滑差并于准角时刻控制旋转可控硅导通投入励磁，自动引导电机进入同步；另外设置零压计时投励环节，确保轻（空）载起动工况可靠投励。
2.1.3 转子回路过电压保护功能。
在转子回路出现过电压时，开通起动回路，利用起动灭磁电阻吸收转子回路的过电压。
2.1.4 旋转整流功率元件的保护功能。
2.1.5 旋转可控硅元件的触发控制功能。
设有三路相互隔离的触发环节，确保旋转可控硅可靠导通。
2.1.6 配合静态励磁实现不减载自动再整步功能。
2.2 旋转励磁系统的主要技术参数2.2.1 旋转功率模块ZL型旋转整流功率模块：通态平均电流200A～500A；断态重复峰值电压1600V～2600V；QD型旋转整流功率模块：通态平均电流200A～400A；断态重复峰值电压600V～1200V；2.2.2 QM型旋转起动灭磁电阻电阻值：0.1～0.6Ω；电流值不大于210A；通电时间不大于12秒；2.2.3 ZK41型旋转主控制模块输入电压范围0～600V；最大输出电流0.2A；2.2.4 DY12S型旋转电源模块最大输入电压AC270V（三相线电压）；额定输出电流150mA；输出电压DC12V。
励磁方式的定义
励磁方式的定义一、引言励磁方式是指在电气设备中采用的一种方法，通过它可以使设备产生磁场，从而实现相应的功能。
在各种电磁设备中，励磁方式的选择对于设备的性能和效果起到重要的影响。
本文将深入探讨励磁方式的定义、分类以及其在不同设备中的应用情况。
二、励磁方式的分类励磁方式根据其工作原理的不同可以分为静态励磁和动态励磁两种方式。
1. 静态励磁方式静态励磁方式是指通过直接加电流或者电压的方法，在设备中产生磁场。
常用的静态励磁方式有以下几种：(1) 恒流励磁恒流励磁是一种常见的静态励磁方式，通过在设备中加入恒定的电流，使得设备内部的线圈产生磁场。
这种方式适用于需要保持恒定磁场的设备，如电动机的励磁。
(2) 恒压励磁恒压励磁是另一种常见的静态励磁方式，通过在设备中加入恒定的电压，使设备产生磁场。
这种方式适用于需要保持恒定磁场的设备，如发电机的励磁。
2. 动态励磁方式动态励磁方式是指通过变化的电流或者电压的方法，在设备中产生磁场。
常用的动态励磁方式有以下几种：(1) 脉冲励磁脉冲励磁是一种常见的动态励磁方式，通过在设备中加入脉冲电流或者脉冲电压，使设备产生瞬时的强磁场。
这种方式适用于需要短时间内产生强磁场的设备，如电磁炮。
(2) 调幅励磁调幅励磁是另一种常见的动态励磁方式，通过调节电流或者电压的幅度，使设备产生可调节强度的磁场。
这种方式适用于需要灵活调节磁场强度的设备，如电动机的励磁。
三、励磁方式的应用励磁方式在各种电磁设备中都有广泛的应用。
下面将以电机、发电机和变压器为例，来介绍励磁方式在不同设备中的应用情况。
1. 励磁方式在电机中的应用在电机中，励磁方式的选择对电机的性能和效果有着直接的影响。
在不同类型的电机中，常用的励磁方式有以下几种：(1) 恒流励磁在直流电机中的应用恒流励磁在直流电机中广泛应用，通过保持电流恒定，可以使电机产生稳定的磁场，从而实现电机的正常运转。
(2) 调幅励磁在交流电机中的应用调幅励磁在交流电机中应用广泛，通过调节电流的幅度，可以改变电机的励磁磁场强度，从而实现电机的启动、调速等功能。
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旋转励磁与静态有刷励磁的优缺点
静止有刷励磁与三机无刷励磁相比其优点在：
1、没有主励磁机时滞环节，（无刷励磁要调节发电机励磁电流，必须先调节交流主励磁机的励磁电流，有“时滞”存在）有刷励磁属高起始快速响应励磁系统，即励磁直接调节输出电流的大小，技术指标高，响应快，性能参数好
2、没有旋转部件。
运行可靠性高，调整、维护简单，检修方便。
缩短机组的轴系长度，由于取消了主、副励磁机，缩短了汽轮机-发电机组的轴系长度提高了机组轴系的稳定性、改善了轴系的振动，从而提高了机组安全运行的水平。
3、励磁采用三通道双备用，增加运行可靠性。
有刷励磁也会存在一些缺点如：
1、励磁电刷是一种消耗品，运行中需经常更换与维护增加操作量及操作危险点。
2、发电机出口短路时，励磁电源可能会降低或消失，继电保护配置比较复杂。
3、系统低频震荡时，励磁可能会加剧震荡，需增加PSS电力系统稳定器。
旋转整流盘
2.1 旋转励磁系统的主要功能
2.1.1 起动控制功能。
在电机异步起动和再整步过程中，控制起动回路开通，将起动灭磁电阻接入电机转子回路，使电机具有完全对称的异步驱动转矩；在电机正常运行时，控制起动回路截止，确保起动灭磁电阻为冷态。
2.1.2滑差检测和准角捕捉功能。
能准确检测滑差并于准角时刻控制旋转可控硅导通投入励磁，自动引导电机进入同步；另外设置零压计时投励环节，确保轻（空）载起动工况可靠投励。
2.1.3 转子回路过电压保护功能。
在转子回路出现过电压时，开通起动回路，利用起动灭磁电阻吸收转子回路的过电压。
2.1.4 旋转整流功率元件的保护功能。
2.1.5 旋转可控硅元件的触发控制功能。
设有三路相互隔离的触发环节，确保旋转可控硅可靠导通。
2.1.6 配合静态励磁实现不减载自动再整步功能。
2.2 旋转励磁系统的主要技术参数
2.2.1 旋转功率模块
ZL型旋转整流功率模块：通态平均电流200A～500A；断态重复峰值电压1600V～2600V；
QD型旋转整流功率模块：通态平均电流200A～400A；断态重复峰值电压600V～1200V；
2.2.2 QM型旋转起动灭磁电阻
电阻值：0.1～0.6Ω；电流值不大于210A；通电时间不大于12秒；
2.2.3 ZK41型旋转主控制模块
输入电压范围0～600V；最大输出电流0.2A；
2.2.4 DY12S型旋转电源模块
最大输入电压AC270V（三相线电压）；额定输出电流150mA；输出电压DC12V。
2.2.5 ZK42型旋转主控制模块
ZK42型旋转主控制模块兼具ZK41型旋转主控制模块和DY12S型旋转电源模块的技术性能。
在实际使用时，由3只ZL型旋转功率模块组成三相半控桥式整流电路，1只QD型旋转
功率模块和6∽8只 QM型旋转起动灭磁电阻组成起动灭磁回路，而控制模块则可根据旋转整流盘结构选择ZK41型旋转主控制模块加DY12S型旋转电源模块的组合或单一 ZK42型旋转主控制模块。
2.3 静态励磁装置主要功能
2.3.1 恒功率因数PID调节功能；
2.3.2 励磁电流PI调节功能；
2.3.3 数字整定和比较功能；
2.3.4 失步检测功能；
2.3.5 带载自动再同步控制功能（配合旋转励磁系统实现）；
2.3.6 快熔断、空气开关跳、互感器断线、同步信号故障检测和处理功能；
2.3.7 电源、硬件、软件故障检测和处理功能；
2.3.8 具有汉字界面下的参数在线修改及详细故障读出功能；
2.3.9 不停机更换故障插件功能；
2.3.10 励磁的过励、欠励、缺相等各种限制保护及灭磁功能;
2.3.11 串行通讯功能。
2.4 静态励磁装置主要技术参数
2.4.1 模拟量输入参数
定子电压：额定值100V 定子电流：额定值5A（或1A）励磁电压：实际值
励磁电流：实际值
2.4.2开关量输入输出容量
28路光电隔离I/O口，5路非光隔I/O口。
2.4.3 电源参数
交直流并联供电。
交流输入220V±15％，直流输入220V±15％。
2.4.4 指标参数
可控硅控制角α分辨率：2
A/D转换分辨率：2
控制调节速度：50次/秒
励磁电压手动调节范围：30％－120％
2.4.5 工作方式
按主备机方式工作，备用通道自动跟踪主机通道，主机通道故障自动切换至备用通道，切换过程无抖动。