无刷同步发电机交流励磁机的设计
同步发电机励磁方式
同步发电机励磁方式引言：发电机是一种将机械能转化为电能的设备，而励磁则是保证发电机正常运行的重要环节。
在发电过程中，励磁方式的选择对于发电机的性能和稳定性至关重要。
本文将介绍常见的同步发电机励磁方式，以帮助读者更好地理解发电机的工作原理。
一、直流励磁方式1. 独立励磁方式独立励磁方式是指发电机独立设置励磁设备，通过直流电源提供励磁电流。
这种方式适用于小型发电机或需要灵活调节励磁电流的场合。
常见的励磁电源包括直流发电机、蓄电池和整流器等。
2. 自励励磁方式自励励磁方式是指发电机利用其自身产生的电动势通过励磁回路提供励磁电流。
这种方式适用于小型发电机或无法外接励磁电源的场合。
常见的自励方式包括串励、复励和混合励磁等。
二、交流励磁方式1. 恒压励磁方式恒压励磁方式是指通过稳定的电压源提供励磁电流，以保持发电机励磁电流的稳定。
这种方式适用于对励磁电流要求较高的场合，如高功率发电机和电力系统。
2. 恒流励磁方式恒流励磁方式是指通过稳定的电流源提供励磁电流，以保持发电机励磁电流的稳定。
这种方式适用于对励磁电流要求较高的场合，如大容量发电机和电力系统。
三、混合励磁方式混合励磁方式是指同时采用直流励磁和交流励磁的方式，以兼顾两种励磁方式的优点。
这种方式适用于对励磁电流和电压要求较高的场合，如大功率发电机和电力系统。
四、调速特性发电机的励磁方式不仅会影响其励磁电流和电压的稳定性，还会对其调速特性产生影响。
不同的励磁方式会导致发电机的励磁电流与转速之间的关系不同，从而影响发电机的输出电压和频率。
结论：同步发电机励磁方式的选择对于发电机的正常运行和性能有着重要的影响。
在实际应用中，需要根据发电机的类型、容量和工作环境等因素综合考虑，选择合适的励磁方式。
同时，还需要根据实际情况对励磁电流和电压进行调整，以保证发电机的稳定性和可靠性。
通过本文的介绍，相信读者对同步发电机励磁方式有了更深入的了解。
励磁方式的选择是发电机设计和运行中的重要问题，需要综合考虑多个因素。
发电机无刷励磁系统
发电机无刷励磁系统发电机是将旋转的机械能转换成三相交流电能的设备，这就要求除原动机供给动能外，还需要建立一个磁场，为发电机提供励磁电流，这就是励磁系统。
励磁系统一般由两部分组成，第一部分是励磁功率部分，包括整流装置及其交流电源，他向发电机的磁场绕组提供直流励磁电流，第二部分是励磁调节部分，他根据发电机运行工况，自动取调节励磁功率部分的输出，即调节励磁电流的大小，满足设备及电力系统的要求。
一、励磁方式分类发电机励磁方式按励磁电源的不同可以分为三种方式，一是直流励磁机励磁方式，二是静止励磁方式，三是交流励磁机励磁方式，其中按功率整流器是静止还是旋转的不同又可分为交流励磁机静止整流器励磁方式就是有刷励磁，另一种就是交流励磁机旋转整流器励磁方式即无刷励磁。
二、无刷励磁系统的优、缺点。
无刷励磁系统国外以美国西屋公司，日本三菱公司，德国西门子公司和法国阿尔斯通公司产品居多，我国80年代双引进的30万千瓦机组，就是我厂#1机组，就是引进美国西屋公司的产品，这种励磁方式在当时属于比较先进的，对于现在来讲还是比较先进的，1、优点：无刷励磁方式属于三机励磁的范畴，不同点就是旋转整流装置与发电机、主励磁机和副励磁机在同轴上旋转，这种励磁方式优点非常大，他不用专门的励磁机，而是从发电机本身的输出端获得励磁电流，经过整流后向发电机转子回路提供励磁电流，主励磁机电枢及其整流装置与发电机同轴旋转，给发电机提供励磁电流不需要任何滑环、换相器、集电环、炭刷等元件，减少了日常的工作维护量，提高设备的运行可靠性，避免了因炭刷炭粉和铜末对发电机绕组引起的绝缘污染，平常运行中基本不用对发电机本体进行任何操作。
再一个就是全部励磁电源直接从发电机轴取得，电源运行起来十分可靠，不受外部电网的影响。
2、缺点：励磁回路没有专门的灭磁装置，发电机事故后靠自然灭磁，灭磁时间相对教长，另外，旋转整流装置难以直接测量发电机转子电流，励磁电压、电流的一些参数，需要计算才能得出。
无刷同步发电机交流励磁机的设计
无刷同步发电机交流励磁机的设计引言：一、无刷同步发电机的原理二、无刷同步发电机交流励磁机的基本结构三、设计步骤1.确定初始参数根据发电机需求，需要确定发电机的额定功率、电压、频率等参数。
2.确定励磁电流和磁场强度通过计算电压、电阻和功率之间的关系，确定励磁电流的大小。
根据励磁电流和发电机的设计磁场强度，可以计算出励磁机的磁场强度。
3.计算导体的尺寸和数量根据已知参数，计算出定子的内、外半径和长度。
根据定子的尺寸和发电机的设计功率，可以确定定子线圈的数量和线圈匝数。
4.计算铜导线的截面积和长度根据导线的材料和电阻特性，计算出需要的导线截面积和长度。
5.计算电枢电感根据电感的计算公式，可以计算出电枢的电感。
6.计算电感器的电容根据电容的计算公式，可以计算出电感器的电容。
7.设计转子的磁极根据磁场的需求，设计转子的磁极的形状和尺寸。
8.最终参数计算根据以上计算结果，计算出发电机的最终参数，包括转速、功率因数等。
四、设计注意事项1.在设计过程中需要考虑发电机的效率和稳定性，同时应避免因过高的转速而产生机械破坏。
2.在选取导线和磁体材料时，应考虑其导电性和耐热性。
3.定子的设计要合理，使得转子与定子之间能产生合适的磁场强度差。
4.需要进行电气和磁性仿真分析，以确保设计的准确性。
五、结论通过以上步骤的计算和设计，可以得到一台高效、稳定的无刷同步发电机交流励磁机。
这种设计不仅能满足发电需求，还具备较高的能量利用效率和发电稳定性，具有很大的应用潜力。
同步发电机的励磁系统基础知识讲解
目前无刷励磁系统主要存在的问题是： 1、不能监视转子电流和电压； 2、不能监视转子绝缘； 3、不能监视可控硅和二极管的运行情况； 4、维修困难较大。
三、无励磁机的发电机自励系统
目的在于解决励磁机本身可靠性不高问题。
1、自并励系统
优点： 1）、简单、运行可
靠性高； 2）、基建投资少，
便于检修维护； 3）、励磁电压响应速
E
Tt
I EE R
2）、自励直流励磁机的时间常数
①、由自励直流励磁机等效电路得：
I R LEE
dI EE dt
Ue
②、根据自励直流发电机端电压的建立过程
虚线（EEL的磁化曲线）上任何一点的 励磁机电动势为：
Ue
E0
Ue E0 I EE.1
I EE
E0
kIEE
E0 —— 剩磁电势； Ue —— 励磁机工作电压。
同步发电机的励磁系统基础知识讲解
励磁电流（同步发电机的转子电流） 是电力系统中唯一的电压资源。
电力系统电压的运行质量依赖于无功 功率的分区、分级就地平衡。
一、直流励磁机系统（转子回路的直流发电机，适用于100MW及以 下汽轮发电机）
1、分为自励和他励两类 2、自励直流励磁机系统
GE —— 直流励磁机；EEL —— 励磁机的励磁绕组； rL ——发电机转子绕组。
起励电源：解决交流励磁机的磁路经过交流电枢后，剩磁不如直流励 磁机那样高，不足以可靠的起动可控硅。中频发电机（MFG）可靠工作 后，退出。
起励电源在出现全厂性停电事故的情况下，将无法起励，所以一般不从 机组母线上获取。采用永磁式付励磁机就无此弊病了。
2、自励的交流励磁机系统 1）、自励的交流励磁机系统之一
两种交流无刷励磁机原理及应用
两种交流无刷励磁机原理及应用摘要：交流无刷励磁系统随着自身技术的不断成熟，成本的不断降低，能降低用户运行维护需求，提高生产线自动化程度，能够大规模的推广应用到现代大型同步发电机和同步电动机当中。
关键词：无刷励磁；同步式；异步式；永磁副励磁机；静态励磁柜〇、引言现代大型同步发电机和同步电动机对运行维护的要求日益提高，节能环保和智慧化运行也成为当前发展主流方向。
同步电机中的滑环和碳刷是用户日常运行维护的主要对象，产生的碳粉也是用户厂房污染的重要源头。
交流无刷励磁系统无需滑环和碳刷，从根本上解决了这两方面的难题。
同时随着国内半导体器件的发展，半导体器件的容量大幅度提高，稳定性、可靠性也随之增加，半导体器件的成本也由不同程度的降低，彻底解决了用户对使用交流无刷励磁系统的后顾之忧，交流无刷励磁系统的推广应用迎来了巨大的机遇。
一、交流无刷励磁系统的结构特点同步电机的励磁方式根据同步电机转子上是否配置滑环和碳刷分为有刷励磁和无刷励磁。
交流无刷励磁系统一般由主电机、交流励磁机、旋转整流装置、永磁副励磁机或小功率静态励磁柜、自动电压调节器（AVR）构成。
无刷励磁系统相对于有刷励磁系统的主要优点有：(1).没有滑环与碳刷，在运行时不会产生碳粉的污染，极大的减少了日常运行维护工作量，能节省维护人员的时间与精力，同时提高厂房内的环境清洁度。
(2).没有旋转导电部件摩擦，不会出现电火花，能够在易燃易爆等环境条件较差的环境中安全运作，是大型防爆同步电机的首选励磁方式。
(3).交流励磁机的励磁功率相对较小，自动电压调节器（AVR）的设计具备较高的可靠性和可控性。
(4).自动化程度高，整个机组运行过程可远程控制，可以实现无人值守运行。
(5).配套电机容量范围广泛，有刷励磁受限于滑环材质、冷却条件以及碳刷均流等因素，在励磁电流大于8000A的大型汽轮发电机中优先选用无刷励磁。
交流无刷励磁系统中交流无刷励磁机的交流电枢绕组安装在与主电机同轴旋转的转子上，定子侧安装有固定直流励磁绕组或固定三相交流绕组，根据定子绕组的不同，交流无刷励磁机分为同步式交流无刷励磁机和异步式交流无刷励磁机。
同步发电机励磁调节及励磁系统实验
同步发电机励磁调节及励磁系统实验一、实验目的1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；6．了解几种常用励磁限制器的作用；7．掌握励磁调节器的基本使用方法。
二、原理与说明同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。
励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。
图1 励磁控制系统示意图实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。
可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。
当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。
而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。
两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。
微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F（保持机端电压稳定）、恒I L（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。
其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。
同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。
当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。
发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。
电力系统稳定器――PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。
无刷交流发电机励磁系统分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｈｅＡＣ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｈａｓｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｕｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ，ｔｈｉｒｄｈａｒｍｏｎｉｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｕｂ－ｅｘｃｉｔｅｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎａｒｅｗｉｄｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ．Ａｄｅｔａｉｌｅｄｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎａｎｄｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｓｅｔｈｒｅｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｔｈｒｏｕｇｈａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｒａｗｉｎｇａｎｄｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ ｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｏｎｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｈｅｉｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓｔｏｗｈｉｃｈｔｈｅｓｅｍｏｄｅｓｍｉｇｈｔ ｂｅａｐｐｌｉｅｄｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．
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。
同步发电机数字式励磁控制系统的设计
量 由一 系列信 号所 表征 。信 号采 集部分 的任务 就是要 快 速 、 确 的采集外 部 信号 ， 准 为控 制算法 提供参 数 。模
（） Ｉ 信号量 采集 单元 ： 要想 对 发 电机 进行 控制 ， 首
先应 该 得到发 电机 及 电力 系统 当时 的状态 ， 些状 态 这
线修改， 动发出一个控制信号 ， 自 断开接触器 ， 切断起 励 电源 ， 进人 正常 调节 升压 。 在 发 电机 正 常工 作 时 ， 磁 电 源 由 接在 发 电机机 励
目前国 内微 机励磁 控制 器的研 制和开 发有 多个单 位 开展 了研 制 ， 中南 京 自动化 研 究 所 、 其 清华 大 学 、 华
中科技 大学研制 的产 品已在应 用 中 ， 但其 功能简单 ， 可
（） ４ 并列补偿 —— 用 于两 台或 多 台发 电机 并联 或
并 网运 行 。
Ｌ ＵＪ ｎｈ ａ １ ｕ — ｕ
（ ｈ ｐｃ ｌ ｌ ｔｃｌ ｅａ ｍ ｎ ｏ Ｘａｇ ｎＥｅｔｃｌ ｒ ｐ Ｘａｇ ｎ １１ １Ｃ ｉ ） Ｔ ｅ ｅｉ ｅ ｒ ａ Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｉ ｔ ｌ ｒ ａ Ｇｏ ， ｉ ｔ ０ ，ｈ ａ Ｓ ａ Ｅ ｃｉ ｔ ｎａ ｃｉ ｕ ｎ ａ ４１ ｎ
（） １ 自动电压调节（ Ｖ ） Ａ Ｒ ——其稳态 电压调整率
达到较高值。 （） ２ 稳定性—— 即 ＰＤ参数应能针对不同发电机 Ｉ
参数过行灵 活设 置 。
相继生产出微机励磁调节器 ， 这些大公司均具有很强
的科 研开 发能力 ， 励磁 控 制器 所 用 的计 算 机 系统 都 以
三机无刷励磁同步发电机永磁副励磁机设计原则
三机无刷励磁同步发电机永磁副励磁机设计原则作者：卢绪超张磊苏哲赵瑞来来源：《中小企业管理与科技·中旬刊》2014年第09期摘要：本文主要介绍了三机无刷励磁同步发电机励磁原理及特点，永磁副励磁机优点及基本设计原则。
关键词：无刷励磁同步发电机三机无刷励磁原理永磁副励磁机1 三机无刷励磁同步发电机励磁原理及特点三机无刷励磁系统由交流主励磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘三大部分组成。
永磁副励磁机为旋转磁极式，主励磁机为旋转电枢式。
励磁电流调节过程：永磁副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流——送至旋转整流盘——发电机转子励磁绕组。
三机励磁结构特点：主励磁机电枢及其整流装置与发电机同轴旋转，给发电机提供励磁电流不需要任何滑环、换相器、集电环、炭刷等元件，减少了日常的工作维护量，提高设备的运行可靠性，避免了因炭刷炭粉和铜末对发电机绕组引起的绝缘污染，平常运行中基本不用对发电机本体进行任何操作；劣势在于：励磁回路没有专门的灭磁装置，通过可控硅整流桥逆变实现自然灭磁，灭磁时间相对较长（10s左右），另外，无法用常规的方法直接测量转子电流、转子温度、监视转子回路对地绝缘，监视旋转整流桥上的熔断器等。
2 采用永磁副励磁机的优势永磁副励磁机作为主励磁机的电源从发电机本身的输出端获得励磁电流，经过整流后向发电机转子回路提供励磁电流，永磁机供电电压稳定，不受系统电压影响，在系统电压降低时能迅速提供强励电压，系统电压回复时间短，提高了机组的稳定性。
3 永磁副励磁机基本设计原则3.1 磁钢材质的选取：国内常规三机无刷励磁发电机磁钢材质通常选用钕铁硼，牌号JNC-35SH，主要验收性能Br>1.18T，（BH）max>33MGOe、Hc>10.8kOe， Hcj>20kOe；钕铁硼主要成分是Nd2FeB，优点：最大磁能积大、剩磁密度高、矫顽力高；不足：居里温度低、温度稳定性差、最高工作温度通常为150℃，由于化学成分中含有大量钕和铁，易生锈，化学稳定性欠佳，其表面通常需做电镀处理或磷化处理或喷涂环氧树脂以减慢其氧化速度。
同步发电机的励磁调节模式
同步发电机的励磁调节模式一、引言发电机是将机械能转换为电能的装置，而励磁是保证发电机正常运行的重要环节。
励磁调节模式是为了保证发电机的稳定运行而设计的一种控制模式。
本文将从励磁的基本原理入手，分析励磁调节模式的设计原则和调节方法，以及在实际应用中需要注意的问题。
二、励磁的基本原理1.励磁的作用励磁是通过给发电机的励磁绕组通电，使发电机产生磁场，从而实现从机械能到电能的转换。
正常的励磁可以保证发电机的电压和频率稳定，同时也可以提高发电机的功率因数。
2.励磁系统的组成励磁系统主要由励磁机、励磁绕组、励磁电源和励磁调节器组成。
励磁机通常采用直流发电机或交流发电机，励磁绕组是通过控制励磁电流来改变发电机的磁场强度，励磁电源则提供励磁机的供电，而励磁调节器则是用于控制励磁电流的设备。
3.励磁调节的原理励磁调节是通过改变发电机的磁场强度来调节其输出电压和频率的一种方法。
通常情况下，增加励磁电流可以提高发电机的电压，减小励磁电流则可以降低发电机的电压。
在实际应用中，需要根据负荷变化和电网情况来动态调节励磁电流，以保证发电机的稳定运行。
三、励磁调节模式的设计原则和调节方法1.励磁调节模式的设计原则（1）稳定性原则励磁调节模式应该具有良好的稳定性，能够在负荷变化和电网扰动的情况下保持发电机的电压和频率稳定。
（2）快速性原则励磁调节模式应该具有快速的响应速度，能够在最短的时间内完成对发电机电压的调节，以适应电网的变化。
（3）精确性原则励磁调节模式应该具有较高的控制精度，能够根据实际负荷和电网情况来精确控制发电机的电压和频率。
2.励磁调节的常用方法（1）PID控制PID控制是一种常用的励磁调节方法，通过比例、积分和微分三个参数来控制励磁电流的变化，以实现对发电机电压的稳定控制。
（2）模糊控制模糊控制是一种能够适应复杂系统的控制方法，通过模糊规则来调节励磁电流，以实现对发电机电压的精确调节。
（3）神经网络控制神经网络控制是一种利用人工神经网络来对励磁电流进行学习和调节的方法，通过不断调整神经网络的权重来实现对发电机电压的快速调节。
简述船舶无刷同步发电机励磁系统的基本原理
简述船舶无刷同步发电机励磁系统的基本原理船舶无刷同步发电机励磁系统是一种激发同步发电机的装置，用于在船舶上利用汽油机驱动发电机发电，具有发电质量好，使用范围广，故障发现快等特点，已经得到了广泛的应用。
下面将详细介绍其原理和特点。
一、无刷同步发电机励磁系统的原理
无刷同步发电机励磁系统是一种采用无刷电动机原理的发电机，它的电子控制装置是利用发电机内部的永磁体来提供静态励磁力，从而使电路的“静态”电压达到要求的标准。
在启动过程中，发电机的转子原来是静止的，但是连接在转子上的永磁体把转子启动起来，当发电机的转子达到预定的频率和角度时，控制电路就会开启一个调节器，把转子上的励磁电路中的电压降低到转子工作定子电流的要求。
此时，转子就能保持自身的转动，发电机就能正常工作了。
二、无刷同步发电机励磁系统的特点
1、发电质量好：由于无刷同步发电机励磁系统采用无刷电动机原理，迹磁体和转子上的永磁体电流可调，使发电机的运行稳定，输出的电压可调，并具有比较平稳的谐波分量，因此发电质量好。
2、使用范围广：无刷同步发电机励磁系统的使用范围很广，它不仅可以满足船舶的发电需求，还可以用于其他工业上的发电。
3、故障发现快：无刷同步发电机励磁系统在控制和检测方面采用了微机控制，电子元件采用了晶体管和可控硅等组合，使发电机的故障发现快，了解发电机故障的原始模式，有助于及时处理故障。
三、总结
以上就是船舶无刷同步发电机励磁系统的基本原理，它具有发电质量好，使用范围广，故障发现快等特点，已经得到了广泛的应用。
无刷同步发电机励磁系统有助于船舶发电供电，有利于更好地提高船舶运行效率。
(整理)无刷交流同步发电机原理与构造.
无刷交流同步发电机原理与构造国民经济建设和人民生活时刻离不开电能，同步发电机由原动机驱动而旋转，把机械能转换成电能，向用电设备提供交流电源。
无刷同步发电机由于其无线电干扰小，无电刷，维护工作量少，运行可靠，性能优越，又便于实现无人值守，当今国内外己普遍推广应用。
第一节无刷同步发电机工作原理一、电与磁的关系（一）通电导体周围有磁场在导体中通入电流之后，导体周围便产生磁场，而且沿导体全部长度上都存在着，该磁场的强弱决定于电流的大小，电流越大，磁场强度越强，磁场的方向按右手定则决定，如图8-1所示，将右手姆指伸直表示电流方向，将其余四指卷曲，这时四指所指的方向，就是磁场方向。
通电线圈或螺线管周围也产生磁场。
磁场的强度与线圈匝数及电流大小成正比 , 磁场方向也以右手定则决定 , 如图 8一2 所示 , 伸出右手姆指，其余四指卷曲，使四指的方向符合线圈中电流方向 , 那么伸直的姆指所指的方向就是磁场方向。
发电机的磁场就是在磁极铁心外套上线图通以直流电而形成南、北磁极。
当线圈断电后，磁极铁心仍有一定的磁性，俗称“剩磁”，这是发电机自建电压的必不可少的条件。
（二）电磁感应当导体(线)在磁场中运动或磁场在导体周围运动，两者互相切割时，在导体(线)中便感应电动势，这种现象称为电磁感应。
感应电动势的方向与导体运动方向和磁场方向有关，可用“右手定则”来判定。
伸右手于磁场内，手心对着N极,四指与大姆指互相垂直，让大姆指指向导体运动方向，那么四指所指方向就是感应电动势方向。
发电机就是根据这个原理工作的。
如图8－3所示。
感应电动势的大小e与磁感应强度B,导体切割磁力线的速度 v和导体长度l成正比。
e=B1v要增大感应电动势，可采用下列办法：1、增加被切割的磁力线数目，即增强磁场强度，磁场越强，感应电动势越大。
2、增加导体切割磁力线速度，速度越快，感应电动势越大。
3、增加切割磁场的导体有效长度，即增加线圈匝数，匝数越多，感应电动势越大。
无刷励磁同步风力发电机组控制系统设计
（） ４ 在机组正 常工作的时候 ， 用 Ｐ 采 ＷＭ 调制方 式控制逆变器 的逆变 ， 保证输 出波形质 量。 变流器控制 系统采用 的是 全功 率变 流技术 ， 通 过与系统 的协调工作 ， 现风 电机组输 出功 率 的变 实 换 和并 网。 目前 ， 已有 的并 网方式有直接并 网 、 准同
风力 发电机 的运行 和监控 主要是 由主控制器来 执行 。以主控制器 为核 心的主控 系统在风力发 电机
组 的安 全 、 靠 运 行 方 面 ， 挥 着 十分 重 要 的作 可 发 用 。它主要实 现风力 发 电机 组 的正常运 行控制 、
运行状态 监测 和监 控 以及 安全 保 护三 大方 面 的功 能。 主控制器 的设 计主要 有两个 方 面的工 作 ， 一个 是硬件方 面 ， 另一 个是 软件 方面 。硬件 主要包 括控
率变流的控制作用 ， 将不断变化 的风能转化 为频 率 、
收 稿 １期 ：０ ００ —８ 修 改 稿 ） ５ ２ １ －５１ （ ｔ
・
７ ６・
化 工
用 户界 面
自 动 化 及 仪 表
通信 接 口 用 于形 成 计‘ 机 控 制 系 算 统 ， 主控 制 器 通信 与
第３ ７卷
内将 桨 叶 调 节 为 顺 桨 位 置 。 ３ ５ 偏 航 系统 ．
出功率的控制 ， 从而使 机组 工作在 最佳 风能 捕获状
态 下 。变 流 器 控 制 系 统 原 理 如 图 ５ 示 。 所
偏航 系统是风力发 电机 组特 有 的控制 系统 ， 它
是一个 随动系统 。当风 向和风轮轴线偏离一个角度 时， 主控制器根据 风向传感 器的信号 ， 按一定的逻辑
网 隔 离 ， 证 整 体 电 网的 安 全 。该 机 组 控 制 系统 由机 组 主 控 制 器 ， 刷 励 磁 系统 、 保 无 变流 器控 制 系统 、 桨 系统 、 变 偏
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
同步发电机励磁系统
• 他励与自励的区别在与励磁机的励磁方式不同，他励比自 励多用了一台励磁机。由于他励方式取消了励磁机的自并 励，励磁单元的时间减小，既提高了励磁系统的电压增长 速率。
• 直流励磁机有电刷、整流子等转动接触部件，运行维护繁 杂，励磁容量有限，只用在n=3000转/分的中小型容量机 组。
• 交流励磁机励磁系统根据励磁机电源的不同分为： • （一）他励交流励磁机励磁系统 • （二）自励交流励磁机励磁系统 • 交流励磁机励磁系统按整磁系统
• （一）他励交流励磁机励磁系统 • 1、交流励磁机静止整流器励磁系统
2、交流励磁机旋转整流器励磁系统（无刷励磁）
• 发电机G的励磁电流由交流励磁机AE经晶闸管整流装置 VS供给。
• 交流励磁机的励磁采用晶闸管自励恒压方式。
• 励磁调节器AVR直接控制晶闸管整流装置，其时间常数 小．但本励磁方式的励磁容量比硅整流励磁的大的多．
• 1、自励直流励磁机励磁系统
• 同步发电机G励磁绕组GLE电流由同轴的直流励磁机GE供给。 • 励磁机的励磁电流由可变电阻R供给的自励电流和励磁调节器AER供给
的励磁调节电流供给。即 I R I AVR
• 2、他励直流励磁机励磁系统 • 主励磁机DE的励磁电流I EE 是副励磁机PE提供的电流I RC和
• 励磁自动控制系统是由与主机同轴的交流励磁机、中频副励磁机和励 磁调节器组成。
• 发电机G的励磁电流由频率为100Hz的交流励磁机AE经硅整流器V供 给，交流励磁机的励磁电流由晶闸管可控整流器供给，晶闸管电源由 副励磁机提供。副励磁机是自励式中频交流发电机，用自励恒压调节 器保持其端电压恒定。由于副励磁机的启励电压较高，不能像直流励 磁机那样能依靠剩磁启励，所以在机组启动时必须外加启励电源，直 到副励磁机输出电压足以使自励恒压调节器正常工作时，启励电源方 可退出。在此励磁系统中，励磁调节器控制晶闸管元件的控制角，来 改变交流励磁机的励磁电流，达到控制发电机励磁的目的。
同步发电机励磁系统介绍
可控硅整流桥采用相控方式。 对三相全控桥，当负载为感性负载时，控 制角在0o～90o之间为整流状态（产生正向电 压与正向电流）；控制角在90o～150o（理论 上控制角可以达到180o考虑到实际存在换流重 叠角，以及触发脉冲有一定的宽度，所以一般 最大控制角取150o）之间为逆流状态（产生负 向电压与正向电流）。 因此当发电机负载发生变化时，通过改变 可控硅的控制角来调整励磁电流的大小，
这种励磁方式整个系统没有任何转动接触 元件。其原理图见图1-9。
FLQ ACL F CT
PT PMG kz 自动励磁 调节器
无刷励磁系统中，主励磁机（ACL）电枢 是旋转的，它发出的三相交流电经旋转的二极 管整流桥整流后直接送发电机转子回路。由于 主励磁机电枢及其硅整流器与主发电机转子都 在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何 滑环及电刷等转动接触元件。无刷励磁系统中 的副励磁机（PMG）是一个永磁式中频发电 机，它与发电机同轴旋转。主励磁机的磁场绕 组是静止的，即它是一个磁极静止、电枢旋转 的交流发电机。
励磁变压器
励磁变压器为励磁系统提供励磁能源。对 于自并激励磁系统的励磁变压器，通常不设自 动开关。高压侧可加装高压熔断器，也可不加。 励磁变压器可设置过电流保护、温度保护。 容量较大的油浸励磁变压器还设置瓦斯保护。 大多小容量励磁变压器一般自己不设保护。变 压器高压侧接线必须包括在发电机的差动保护 范围之内。励磁变压器的联接组别，通常采用 Y/△组别，Y/Y—12组别通常不用。与普通配 电变压器一样，励磁变压器的短路压降为 4%～8%。
1.2励磁系统构成
它分为励磁功率单元和励磁调节器两 个主要部分： 1.励磁功率单元向同步发电机转子提供 励磁电流； 2.励磁调节器则根据输入信号和给定的 调节准则控制励磁功率单元的输出。
2021发电机原理及无刷励磁系统完美版PPT
2）按励磁电源分类： ①直流励磁机励磁系统
②交流励磁机励磁系统
3）按励磁的接入方式分类： ①（旋转整流）无刷励磁 ②（静止整流）有刷励磁
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 整流器励磁系统 统(直流励磁机) 交流励磁机
2、旋转磁场交流发电机原理模型
3、发电机结构 发电机是由定子、转子、励磁机等部分组成
定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一 定规律排列的三相对称交流绕组。这种 同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和 绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。
❖ 转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上
绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙 中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主 磁场、转子磁场)。
，这个交变磁场在发电机定子中只能形成一 机座是焊接件，其材料除机座圈是用铸钢外，其它均为Q235钢板，电机共有６个磁极，其铁芯由钢板叠压而成，磁极线圈绕成型后再
用环氧树脂固定在铁芯上。 G 三相同步发电机 EX 主励磁机 GS 副励磁机 V 三相旋转整流装置
个无序高频电压，不能满足用电需要。而直 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。
特点：系统简单，发电机出口电压较稳定，励磁调节 器输出电流稳定，但需要起励电源。
他励系统示意图
发电机定子 发电机转子
碳刷滑环
发
电
机
出
线
调节装置 励磁电源
②他励：取消了励磁变压器等设备，系统更简化，直接 从厂用电接出一路电源作为励磁电源。
特点：不需要另接起励电源，但厂用电电压不稳定，容 易引起励磁电流的波动，造成发电机出口电压的波动。
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毕业设计论文题目无刷同步发电机交流励磁机的设计（院）系电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级1 学号3学生姓名导师姓名完成日期200年月15日毕 业 设 计（论 文）任 务 书————☆———— 设计（论文）题目： 无刷同步发电机交流励磁机的设计 姓名 系别 电 气 系 专业 电 气 工 程 班级 01 学号3 指导老师 教研室主任一、基本任务及要求：1、基本技术要求： 1）﹑主发电机的励磁电压 V U d 92=2） 、主发电机的励磁电流 A I d 2.53=3）﹑额定转速 min /1000r n N =4）﹑相数 m=35）﹑极对数 810001336060=⨯==n f p 2、本毕业设计课题主要完成以下设计内容：（1）交流励磁机的电磁设计方案；（2）无刷励磁方案的设计；（3）主要零部件图（定子冲片、定子绕组、转子冲片、转子绕组、 电机总装图等）的绘制；（4）说明书。
二、进度安排及完成时间：2月16日——3月6日：查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3月6日：抽查文献综述、开题报告撰写情况 3月7日——3月21日：毕业实习、撰写实习报告 3月22日——5月29日：毕业设计 4月底：毕业设计中期抽查 5月30日——6月15日：撰写毕业设计说明书（论文） 6月16日——6月20日：修改、装订毕业设计说明书（论文） 6月20日——6月26日：毕业设计答辩目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1无刷同步发电机励磁系统概述 (1)1.1.1二极管无刷励磁系统 (1)1.1.2晶闸管无刷励磁系统 (4)1.1.3无刷励磁系统的技术规范 (6)1.2 无刷同步发电机的励磁方式 (8)1.2.1按交流励磁功率源分 (8)1.2.2按旋转元件分 (9)1.2.3按有无交流励磁机分 (10)1.3 励磁系统发展趋势 (12)1.4同步发电机励磁系统应注意事项 (13)第2章无刷同步发电机的工作原理和结构特点 (15)2.1引述 (15)2.2无刷同步发电机的结构特点 (15)2.2.1 交流励磁机 (16)2.2.2 旋转整流器 (16)2.2.3 交流励磁机和旋转整流器的安装 (17)2.3 交流励磁机的电压响应特性 (17)2.3.1 空载励磁电压响应 (18)2.3.2 负载励磁电压响应 (18)2.3.3 发电机三相短路的励磁电压 (18)2.4 无刷同步发电机的工作原理 (19)第3章方案总体设计 (21)第4章方案实体设计 (23)4.1励磁机的电磁设计 (23)4.1.1 磁路设计思想 (23)4.1.2 性能调整 (25)4.2 旋转整流器的设计 (25)4.2.1 旋转整流元件的选用 (26)4.2.2 旋转整流元件的安装方式 (27)4.2.3 旋转整流器的保护措施 (27)4.3电磁计算 (28)4.3.1技术参数的确定 (28)4.3.2励磁机容量的确定 (28)4.3.3主要尺寸的确定 (28)4.3.4定子绕组与铁心的设计 (28)4.3.5转子绕组与铁心的设计 (28)4.3.6定、转子槽形尺寸的确定 (29)4.3.7槽绝缘的确定 (29)4.3.8磁路计算 (29)4.3.9 稳态参数（漏磁）的确定 (29)4.3.10 电枢反应磁势和功率因数角的确定 (30)4.3.11 主机满（空）载时励磁电流的计算 (30)4.3.12 瞬态参数 (30)4.3.13 损耗与效率 (30)4.3.14 温升估算 (31)4.4 电磁设计计算程序 (31)结束语 (49)参考文献 (50)致谢 (51)附录A：交流励磁机定子及转子冲片图附录B：交流励磁机定子及转子绕组图附录C：无刷同步发电机总装图无刷同步发电机交流励磁机的设计摘要：无刷同步发电机具有维护简单，可靠性高，没有旋转接触导电部分等优点。
特别适用于有易燃气体及多粉尘和无人管理的自动化电站中。
无刷同步发电机主要由主发电机、交流励磁机、旋转整流器组成。
本文以交流励磁机设计为主题进行理论研究。
在介绍了无刷同步发电机励磁系统概述及发展趋势后，对其工作原理和结构特点进行了介绍。
本文重点对交流励磁机的磁路进行计算，但磁路计算先要解决两个问题：如何根据主发电机给定的直流励磁电压和直流励磁电流计算出交流励磁机的输出交流相电势，相电流及交流励磁机容量；如何计算交流励磁机的电枢反应，功率因数及其所需的安匝数。
这都在后续章节中解决了。
对旋转整流元件的选用、安装、保护等都进行了介绍。
关键词：无刷同步发电机交流励磁机旋转整流器IThe design of Brushless synchronousAC generator of AC excitorABSTRACT:The brushless synchronous AC generator take on the merits such as the simple maintenance ,the high dependability not having the revolve contact conduct electricity part. Be applicable to flammability gas many powder and the automatiz ation power station of nobody managing. The design of Brushless synchronous AC generator constitute of the main generator AC excitor revolve selenium rectifier and so on. This dissertation is focused on the theory of control design for AC excitor.Firstly. This thesis introduces the summarize and developing trend of Excitation system of the Brushless synchronous AC generator.Then introduce the principle of work and the construction characteristic. This thesis calculates emphases the excitor circult of AC excitor .but the calculate of excitor circult must solve two problem: how to caculate the output AC phasic potential, phasic electric current and the capacity of AC excitor basing on the main generator direct current excitating voltage and direct current excitation current ;how to caculate the armature feedback, power factor and required ampere-turn of AC exciter.All that will be solved in the later chapter.In the end I explain the selecting installation and protection of the revolving rectifier element. Keywords: Brushless synchronous AC generator Excitation system revolving rectifierII第1章绪论1.1无刷同步发电机励磁系统概述自同步发电机问世以来，一直采用直流励磁机，它分为同轴直流励磁机和不同轴直流励磁机两种。
直流励磁机实质上是直流发电机。
随着半导体技术的发展，大容量的电机发展为半导体励磁，按励磁系统有他励系统和自励系统两种。
常用的励磁方式有：自并励（如GE公司某些产品）；相复励磁（或带电压调节器）。
相复励又有电抗移相电磁相复励和电抗移相电流相复励，其励磁电源都取自发电机输出端或发电机定子绕组上的附加绕组。
这种原理的发电机称为自励恒压发电机。
一般依靠自己的剩磁起励。
有时为了提高起励的可靠性，不仅在励磁回路中采取起励措施，而且还在交流励磁机的定子磁极极靴处安放小块永久磁铁加以励磁。
按整流器的安装方式又可分为静止式半导体励磁和旋转式半导体励磁。
前者把整流装置放在专门的柜子里，需要滑环将直流电引入发电机转子绕组。
实质上是用交流励磁机代替直流励磁机，用整流器来代替换向器。
后者把半导体整流装置装在主发电机轴上，用钢环和螺钉固定，和主发电机同轴旋转，利用旋转整流装置将励磁机电枢输出的交流整流成直流，再输送给主发电机的转子绕组励磁，从而取消了碳刷、滑环，故称无刷励磁[9]。
1.1.1二极管无刷励磁系统美国西屋公司（Westing house）在励磁系统开发研究方面一个重要的成就是：在60年代初，首先研制成功了大型汽轮发电机组无刷励磁系统。
原型无刷励磁系统的功率为180KW。
如以无刷励磁系统的励磁电压响应比评价其性能，西屋公司所发展的无刷励磁系统可分为：1）标准励磁电压响应比无刷励磁系统R≤0.5;2）高响应比无刷励磁系统R≥2.0；3）高起始响应比无刷励磁系统（HIR系统）在高起始响应比无刷励磁系统中，0.1S的时间内可使励磁系统的输出电压达到顶值电压的95%。
据不完全统计，从1986年到1973年期间，西屋公司为容量为220～600MW的24台汽轮发电机配置了无刷励磁系统。
在1975～1981年间，又生产了大约60台无刷励磁1系统。
至今，西屋公司大约为500台汽轮发电机组了无刷励磁系统。
首台高起始响应无刷励磁设计于1977年7月，用于美国Utah Power Light公司Hunter Nol机组。
其汽轮发电机组的容量为496MV A、24KV、3600r/min，无刷励磁机的功率为1720kW、500V。
我国引进西屋公司的600MW汽轮发电机组样机亦为高起始响应无刷励磁系统，其励磁功率达3250KW。
而我国广东大亚湾核电站的两台900MW汽轮发电机组无刷励磁系统均是由英国GEC公司研制和供货的。
英国派生斯公司所开发的无刷励磁系统有两种方式：采用二极管的无刷励磁系统及采用晶闸管整流元件的无刷可控励磁系统。