励磁系统原理
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直流励磁机励磁的优点： 简单可靠、设备投资及运行费用都较少。 励磁机的运行只与发电机的原动机有关，与外部电网无联 系，所以外部电网的故障不会影响励磁机的正常运行。 直流励磁机的缺点：维修工作量大，检修励磁机必须机。
三、自并励励磁系统的原理
1、基本配置 自并激静止励磁系统主要由励磁变压器、可
控硅整流装置、自动励磁调节器及起励装置、灭 磁及转子过压保护装置等组成。图3-1为南瑞电 气控制公司FWL/B型静止励磁系统的接线原理框 图。
发Baidu Nhomakorabea机励磁系统原理
主讲人：康亚周 国电南瑞科技股份有限公司
二零一零年七月
一、发电机励磁系统的任务
1、维持发电机或其他控制点的电压在给定水平
保证电力系统运行设备的安全 保证发电机运行的经济性 提高维持发电机电压能力的要求和提高电 力系统稳定性的要求在许多方面是一致的
一、发电机励磁系统的任务
2、控制并联运行机组无功功率合理分配
二、励磁系统的分类
2、静止励磁系统
静止励磁系统取消了励磁机，采用变压器作为 交流励磁电源，励磁变压器接在发电机出口或厂用母 线上。因励磁电源系取自发电机自身或是发电机所在 的电力系统，故这种励磁方式称为自励整流器励磁系 统，简称自励系统。与电机式励磁方式相比，在自励 系统中，励磁变压器、整流器等都是静止元件，故自 励磁系统又称为静止励磁系统。目前常用一台励磁变 压器并联在机端，来提供励磁电源，称为自并励方式。 其原理图如图2-7所示。
图 2-1
图 22
二、励磁系统的分类
自励交流励磁机系统
自励交流励磁机系统没有副励磁机。交流励磁机的励磁电 源是由该机的出口电压经励磁变压器后获得。交流励磁机输出 经由可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；该系统 有两个调节器，自励恒压调节器控制主励磁机转子侧可控硅整 流装置，并向励磁机转子提供励磁电流；主调节器控制发电机 转子侧可控硅整流装置，调整其输出电流。其原理见图2-3，亦 称为两机自励恒压励磁系统。
另一种交流励磁机系统也没有副励磁机，交流励磁机的励 磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调节 器控制可控硅的触发角，以调节交流励磁机励磁电流，交流励 磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子，亦称为两机 一变励磁系统，其原理图见图2-4。
图 2-3 图 2-4
二、励磁系统的分类
无刷励磁系统
图2-8 图2-9
二、励磁系统的分类
◆ 他直流励磁机系统
带副励磁机的直流励磁机系统称为他励直流励磁机系 统。其原理如图2-9所示。通常副励磁机和主励磁机都与发 电机同轴。他励直流励磁机系统比自励直流励磁机系统多了 一台副励磁机（FL）。主励磁机有2个励磁绕组。LQ为主励 磁绕组。LLQ为附加励磁绕组，用作AVR的输入。这里他励与 自励的区别是对励磁机的励磁方式而言的。他励直流励磁机 方式多用于水轮发电机。
图3-1
SUCCESS
图2-7
自并激方式的优点是：设备和接线比较简单， 无转动部分，较高的可靠性，造价低，励磁变压器 放置自由，缩短了机组长度，励磁调节速度快。但 对采用这种励磁方式，人们普遍有两点顾虑:第一、 发电机近端短路时能否满足强励要求，机组是否失 磁；第二、由于短路电流的迅速衰减，有些继电保 护可能会拒绝动作。
并联运行机组无功功率合理分配与 发电机端电压的调差率有关。发电机机端电 压的调差率有三种调差特性：无调差、负调 差和正调差。
一、发电机励磁系统的任务
3、 提高电力系统的稳定性
静态稳定性 暂态稳定性 动态稳定性
二、励磁系统的分类
同步发电机的励磁系统种类较多，目前在电力系 统中使用的有以下几种类型: 1、交流励磁机系统
图2-5 图2-6
二、励磁系统的分类
无刷励磁系统(续）
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。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，其原理图见图2-5 。还有一种无刷系 统：主励磁机的励磁电源是发电机出口电压经励磁变来的，其原 理图见图2-6 。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。无刷励磁系统彻底革除了滑环、 电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减少了机组维护工作 量。但旋转半导体无刷励磁方式对硅元件的可靠性要求高，不能 采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电压及温度不便直接 测量等。这些都是需要研究解决的问题。
二、励磁系统的分类
3、直流励磁机系统
用专门的直流发电机向同步发电机转子回路提供励 磁电流的系统称为直流励磁机系统。其中的直流发电机 被称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴。
直流励磁机系统又分为自励与他励两种方式。 自励直流励磁机系统
发电机（F）的转子绕组由专门的自励式直 流励磁机（L）供电，Rc为励磁机磁场调节电阻，该 励磁系统可以用手动调节Rc的大小，改变励磁机的 磁场电流，达到手动调节发电机转子电流的目的； 也可以由自动励磁调节器改变励磁机磁场电流，达 到自动调节发电机端电压的目的。原理图如图2-8所 示。
交流励磁系统是早期汽轮发电机组主要的励磁方式。 交流励磁机系统主要有以下几种 他励交流励磁机系统（三机他励励磁系统）
交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL） 都与发电机同轴。副励磁机可以采用自励恒压式的， 其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电；也 可采用永磁发电机作副励磁机，亦称三机他励励磁 系统。
常规励磁系统的励磁机电枢与整流装置都是 静止的，而且常规励磁系统需要通过滑环与发电机 转子回路相连。滑环是一种转动的接触部件.随着 巨型发电机组的出现，转子电流大大增加，可能产 生个别滑环过热和冒火的现象。为了解决大容量机 组励磁系统中大电流滑环的制造和维护问题，提高 励磁系统的可靠性，出现了一种无刷励磁方式。在 这种励磁方式中整个系统没有任何转动接触元件。
三、自并励励磁系统的原理
1、基本配置 自并激静止励磁系统主要由励磁变压器、可
控硅整流装置、自动励磁调节器及起励装置、灭 磁及转子过压保护装置等组成。图3-1为南瑞电 气控制公司FWL/B型静止励磁系统的接线原理框 图。
发Baidu Nhomakorabea机励磁系统原理
主讲人：康亚周 国电南瑞科技股份有限公司
二零一零年七月
一、发电机励磁系统的任务
1、维持发电机或其他控制点的电压在给定水平
保证电力系统运行设备的安全 保证发电机运行的经济性 提高维持发电机电压能力的要求和提高电 力系统稳定性的要求在许多方面是一致的
一、发电机励磁系统的任务
2、控制并联运行机组无功功率合理分配
二、励磁系统的分类
2、静止励磁系统
静止励磁系统取消了励磁机，采用变压器作为 交流励磁电源，励磁变压器接在发电机出口或厂用母 线上。因励磁电源系取自发电机自身或是发电机所在 的电力系统，故这种励磁方式称为自励整流器励磁系 统，简称自励系统。与电机式励磁方式相比，在自励 系统中，励磁变压器、整流器等都是静止元件，故自 励磁系统又称为静止励磁系统。目前常用一台励磁变 压器并联在机端，来提供励磁电源，称为自并励方式。 其原理图如图2-7所示。
图 2-1
图 22
二、励磁系统的分类
自励交流励磁机系统
自励交流励磁机系统没有副励磁机。交流励磁机的励磁电 源是由该机的出口电压经励磁变压器后获得。交流励磁机输出 经由可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；该系统 有两个调节器，自励恒压调节器控制主励磁机转子侧可控硅整 流装置，并向励磁机转子提供励磁电流；主调节器控制发电机 转子侧可控硅整流装置，调整其输出电流。其原理见图2-3，亦 称为两机自励恒压励磁系统。
另一种交流励磁机系统也没有副励磁机，交流励磁机的励 磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调节 器控制可控硅的触发角，以调节交流励磁机励磁电流，交流励 磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子，亦称为两机 一变励磁系统，其原理图见图2-4。
图 2-3 图 2-4
二、励磁系统的分类
无刷励磁系统
图2-8 图2-9
二、励磁系统的分类
◆ 他直流励磁机系统
带副励磁机的直流励磁机系统称为他励直流励磁机系 统。其原理如图2-9所示。通常副励磁机和主励磁机都与发 电机同轴。他励直流励磁机系统比自励直流励磁机系统多了 一台副励磁机（FL）。主励磁机有2个励磁绕组。LQ为主励 磁绕组。LLQ为附加励磁绕组，用作AVR的输入。这里他励与 自励的区别是对励磁机的励磁方式而言的。他励直流励磁机 方式多用于水轮发电机。
图3-1
SUCCESS
图2-7
自并激方式的优点是：设备和接线比较简单， 无转动部分，较高的可靠性，造价低，励磁变压器 放置自由，缩短了机组长度，励磁调节速度快。但 对采用这种励磁方式，人们普遍有两点顾虑:第一、 发电机近端短路时能否满足强励要求，机组是否失 磁；第二、由于短路电流的迅速衰减，有些继电保 护可能会拒绝动作。
并联运行机组无功功率合理分配与 发电机端电压的调差率有关。发电机机端电 压的调差率有三种调差特性：无调差、负调 差和正调差。
一、发电机励磁系统的任务
3、 提高电力系统的稳定性
静态稳定性 暂态稳定性 动态稳定性
二、励磁系统的分类
同步发电机的励磁系统种类较多，目前在电力系 统中使用的有以下几种类型: 1、交流励磁机系统
图2-5 图2-6
二、励磁系统的分类
无刷励磁系统(续）
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。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，其原理图见图2-5 。还有一种无刷系 统：主励磁机的励磁电源是发电机出口电压经励磁变来的，其原 理图见图2-6 。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。无刷励磁系统彻底革除了滑环、 电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减少了机组维护工作 量。但旋转半导体无刷励磁方式对硅元件的可靠性要求高，不能 采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电压及温度不便直接 测量等。这些都是需要研究解决的问题。
二、励磁系统的分类
3、直流励磁机系统
用专门的直流发电机向同步发电机转子回路提供励 磁电流的系统称为直流励磁机系统。其中的直流发电机 被称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴。
直流励磁机系统又分为自励与他励两种方式。 自励直流励磁机系统
发电机（F）的转子绕组由专门的自励式直 流励磁机（L）供电，Rc为励磁机磁场调节电阻，该 励磁系统可以用手动调节Rc的大小，改变励磁机的 磁场电流，达到手动调节发电机转子电流的目的； 也可以由自动励磁调节器改变励磁机磁场电流，达 到自动调节发电机端电压的目的。原理图如图2-8所 示。
交流励磁系统是早期汽轮发电机组主要的励磁方式。 交流励磁机系统主要有以下几种 他励交流励磁机系统（三机他励励磁系统）
交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL） 都与发电机同轴。副励磁机可以采用自励恒压式的， 其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电；也 可采用永磁发电机作副励磁机，亦称三机他励励磁 系统。
常规励磁系统的励磁机电枢与整流装置都是 静止的，而且常规励磁系统需要通过滑环与发电机 转子回路相连。滑环是一种转动的接触部件.随着 巨型发电机组的出现，转子电流大大增加，可能产 生个别滑环过热和冒火的现象。为了解决大容量机 组励磁系统中大电流滑环的制造和维护问题，提高 励磁系统的可靠性，出现了一种无刷励磁方式。在 这种励磁方式中整个系统没有任何转动接触元件。