励磁系统的组成
励磁系统结构
励磁系统结构励磁系统结构主要包括调节器、励磁电源、功率整流、灭磁回路等几部分。
交流励磁机-整流器励磁系统1、带永磁副励磁机的交流励磁机-静止硅整流器励磁系统：该系统俗称三机系统，主励磁机的交流输出，经硅整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。
主励磁机的励磁，由永磁副磁机之中频输出经可控硅整流器整流后供给。
自动励磁调节器根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节信号，控制可控硅整流器输出的大小，实现机组励磁的自动调节。
2、交流励磁机-静止可控硅励磁系统：该系统俗称两机系统。
主励磁机的交流输出，经可控硅整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。
主励磁机的励磁，采用自并励或他励方式。
自动励磁调节器根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节信号，控制发电机磁场整流桥输出的大小，实现机组励磁的自动调节。
自动励磁调节器同时控制励磁机恒电压输出。
3、交流励磁机-旋转硅整流器无刷励磁系统：发电机的励磁由交流励磁机的输出经不可控硅二极管整流后供给，而交流励磁机的励磁则由永磁机的输出经可控硅整流后供给。
这里，与一般旋转电机不一样的是，交流励磁机的直流励磁绕组固定不动，而交流励磁机的交流电枢绕组、硅整流器与发电机的转子绕组一起，在一根转轴上旋转，因而发电机的励磁绕组与硅整流器处于相对静止的位置，是直接电连接在一起的，没有了其他励磁方式中的将静止部件中的电流引入旋转部件的滑环—电刷结构，帮称为无刷励磁。
系统概述励磁系统可控硅桥由励磁电源供电，受控的可控硅桥经磁场断路器为发电机提供直流励磁电流。
自动励磁调节器以高速IPC工业控制机为主要硬件核心。
辅以外围调理电路及信号回路，发出同步脉冲，去触发可控硅桥，从而控制发电机磁场电流，达到励磁控制系统的各种控制目标。
为提高励磁调节器的可靠性，有时采用双通道冗余系统：双通道的模拟量、开关量输入信号及调节通道的硬件配置是完全独立的，结构一致。
双通道采取主、从方式运行，如果一个通道故障，自动切至备用通道：无论哪一通道均可作为主通道，并没有硬性规定某一通道优先于另一通道，备用通道自动跟踪主用通道。
2-2同步发电机的励磁系统组成
（二）自励的交流励磁机系统 直流励磁机加磁场电阻R特征电压，自励的交流励 磁机系统采用晶闸管整流元件维持端电压恒定。 他励与自励的交流励磁系统的共同点：发电机的励 磁电流全部由晶闸管供给 （三）无刷励磁系统 图2-21无刷励磁系统。主励磁机与一般的同步发电 机的工作原理相同，但电枢是旋转的，他发出的三 项交流电，经二极管整流桥后直接送至发电机转子 回路做励磁电源，因为励磁机的电枢与发电机的转 子在同一根电枢上，所以它们之间不需要任何滑环 与电刷等转动接触元件，这就实现了无刷励磁。
第二节 同步发电机的励磁系统
========基本知识点========
直流励磁机励磁系统（旋转励磁） 交流励磁机励磁系统（旋转励磁）
发电机自并励系统（静止励磁系统）
自励的直流励磁机系统
直流励磁机
他励的直流励磁机系统 自励的交流励磁机系统
励磁机系统 交流励磁机
他励的交流励磁机系统 无刷励磁机系统
（二）他励直流励磁机励磁系统 他励直流励磁机的励磁绕组是由副励磁机供电的，比自励 多用了一台副励磁机 直流励磁机励磁系统靠机械整流子换向整流的，当励磁电 流过大时，换向很难，所以这种方式只能在10万kw以下中 小型容量机组中采用。 二、交流励磁机励磁系统 (一)他励交流励磁机励磁系统 他励交流励磁机主励磁机的频率为100HZ，副励磁机的频率 为500HZ 在图2-17中，副励磁机是一个主频500HZ的中频发电机MFC, 由自动恒压单元调整励磁电流来保证端电压的恒定，励磁 绕组AEEL由本机电压经晶闸管整流后供电。必须外加一个 直流起励电压知道中频发电机能可靠运行时才可退出。
发动机的自并励系统
一系统，其中的直流发电机称为直流励 磁机 自励系统和他励系统 （一）自励直流励磁机励磁系统 如图2-13所示，发电机转子绕组E由专用的直 流励磁机GE供电，调整电阻R，可改变励磁 机励磁电流 ⅠR ，以达到人工调整发电机转 子电流的目的
励磁系统讲解
9、停机逆变操作 （1）哪些操作可以实现励磁停机逆变控制? A. 远方停机逆变信号：包括中控室、LCU； B. 近方的逆变旋钮； C. 机组频率低于45HZ。（空载时） （2）注意以下两种情况下，逆变无效： A. 发电机出口断路器合。 B. 定子电流>10％额定值（但在C通道无此限制）。 10、灭磁开关的操作 （1）正常停机采用逆变灭磁，不需要跳灭磁开关。 （2）在并网状态下，严禁跳灭磁开关； （3）进口灭磁开关一般有两路分闸回路，可以保证灭磁开关的可靠分断，但应在检修 时对两个回路都进行检查。 （4）励磁系统内部自动分闸信号只有1个：逆变灭磁失败分闸。 （5）过压、过励、失磁等分闸指令均由外部保护装置控制。
5、通道切换的原则 （1）当运行通道出现故障后，将自动切换到备用通道。 （2）手动切换通道时，应保证主备用通道控制信号一致。 （3）发生通道切换后，注意通过调节器的故障功能检查故障发生的原因。 （4）在确认故障原因已排除且通道运行正常后，可以将运行通道重新切 换回原运行通道，但切换时应密切观察，一旦出现问题，应马上切回 备用通道。 （5）在切回原运行通道后，应将运行模式重新设为“自动电压”模式。 6、二个通道之间的人工切换方法 （1）当A通道运行时，可以任意按“B通道运行” 选择B通道作为备用通 道，对应的面板灯也将点亮。 （2）按“I或II通道”按钮，即可以从A通道切换至已选好的通道。 （3）一般情况下，调节器的“通道跟踪”功能总是投入状态，除非做过 励限制或欠励限制等试验。
数据采集 机端PT、CT、系统PT、励磁变副边CT 数据计算 机端PT、CT、系统PT、励磁变副边CT、电 压频率、有功、无功 数据传递 将相关数据储存到RAM，供CPU采集
I/O板的功能
接收对调节器的控制指令 增、减磁、开机令、停机令、并网令等 CAN总线通讯 将调节器相关数据与显示屏、后台连接 故障信号输出 PT故障、脉冲故障、同步断相 数字式脉冲信号的输出 输出数字式脉冲信号到开关量总线板，产生六相脉冲信号
励磁系统的组成
发电机励磁系统发电机励磁系统的组成励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而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。
励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。
同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。
其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。
由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。
励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。
同步发电机励磁系统的形式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。
励磁系统原理
发电机励磁系统原理一.励磁系统1.励磁系统基本原理同步发电机励磁电源一般采用直流电，励磁系统的作用主要就是供给发电机转子绕组的直流电源。
同步发电机励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。
励磁功率单元包括整流装置及其交流电源，它向发电机的励磁绕组提供直流励磁功率；励磁调节器，感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出励磁电流的大小，以满足系统运行要求。
整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
励磁系统大致可分为直流励磁机励磁系统和交流励磁机励磁系统以及自并励励磁(静止半导体励磁)系统。
2.励磁系统的任务1). 正常运行条件下，供给发电机励磁电流。
2). 根据发电机所带负荷的情况调整励磁电流，维持发电机机端电压。
3). 使并列运行的各同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。
4). 增加并网运行发电机的阻尼转矩，以提高电力系统动态稳定性及输电线路的有功传输能力。
5). 电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，强行励磁，将励磁电压迅速提升到足够的顶值，以提高系统的暂态稳定性。
6). 发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，将励磁电流迅速降到安全值，以防止发电机电压过高。
7). 发电机内部发生短路故障时，快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值，经减小故障损坏程度。
8). 不同的运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制，以保证发电机机组的安全稳定运行。
3.励磁系统的励磁方式.1).直流励磁机励磁系统直流励磁机是用于供给发电机励磁的直流发电机，过去机组容量不大，采用由直流发电机组成的励磁系统，励磁机与发电机同轴旋转，由于直流励磁机具有电刷和整流子等接触部件，需定期更换电刷和换向器，特别是当其容量随发电机容量而增大时换向问题很难解决，一般只在单机容量100MW以下的机组上采用。
直流励磁机通常采用自并励式，是利用励磁机电枢旋转切割剩磁来实现建压的，电枢绕组内的电势电流是交变的，借助换向装置将电枢内的交流电变成直流电。
励磁系统的构成与工作原理_图文
电力系统非正常运行状况的影响要注意分析。
3
§1.1 励磁控制系统的构成形式
一. 直流励磁机系统
直流励磁机系统的接线有自励式和他励式[由图1—1(a)、(b)]。在自励 式接线中，应用并激直流发电机作为励磁机，利用剩磁自励；在他励式接 线中，除主励磁机外，还有副励磁机，副励磁机供给主励磁机的励磁。励 磁机、副励磁机大多与主机同轴旋转。自励和他励接线中(图1—1)，励磁 回路部装有调节电阻R，改变R 大小，即可改变直流励磁机的电压，从而 改变发电机的励磁电流。有的接线图中，在励磁回路中加入旋转放大器或 者引入附加控制电流，改变放大器电势或控制电流大小，也可调节励磁。
同步电机用同轴旋转的交流发电机作为励磁电源，经过静止的二极管
成可控硅整流，向主发电机供给励磁电流，这种型式称为交流励磁机系统 ，
也称为他励静止半导体励磁系统。根据整流器是二报管还是可控硅又可分 为：他励静止不可控励磁系统和他励静止可控励磁系统。
图1－6表示他励静止半导体励磁系统原理图。交流励磁机JZ主发电机 同轴旋转，交流电经可控桥KZ或二极管桥 GZ整流，然后送至主发电机转 子绕组。交流励磁机JL的励磁采用自励[图1－6(a)]，或由副励磁机 JFL供 给[图1－6(b)]，副励磁机可采用永磁机或采用自动恒压装置[图1－6(b)]。
励磁发展历程及现状
二、励磁系统的分类
3.3、输出采用晶闸管整流式交流励磁机（3机励磁） 3.3、输出采用晶闸管整流式交流励磁机（3
二、励磁系统的分类
3.4、旋转二极管整流式励磁机（无刷励磁） 3.4、旋转二极管整流式励磁机（无刷励磁）
二、励磁系统的分类
4、静止可控硅励磁系统 同步发电机的转子电流由三相交流电源经过静止可控
硅整流后。根据三相电源采集方式的不同，又可以分为自 励式静止可控硅励磁系统和他励式静止可控硅励磁系统。 自励式：该三相励磁电源采集自发电机机端，只要发电 机在运行，励磁电源即存在，实现自发自供，不受外部电 网状态影响，故称为自励，一般有自并励和自复励2 网状态影响，故称为自励，一般有自并励和自复励2种励磁 系统。 他励式：该三相励磁电源未采集自发电机机端，而是 由电网或者其他电源发生器提供。故称为他励。
励磁系统主回路图
同步发电机F 励磁变压器 PT C T 母线
灭磁回路
CT 励磁电压/流 励磁调节器
控制信号 过电压 保护 触 发 可控 硅 回 路
控制信号 同 步 回 路
3、励磁系统主要功能 通过励磁的调节控制，可以达到以下目的： A、恒发电机电压控制，稳定发电机电压； B、提高同步发电机并联运行的稳定性； C、设置调差率，保证发电机无功功率的合理分 配； D、通过附加的PSS控制，提高电力系统的稳定性 等。 返回
何电流，原动机带动转子永磁体转动，即可使定子回路感 应出电流。 由于受永磁体磁场限制，此类发电机功率较小，主要 用作汽车内部电源等类似行业。 特殊类型，不需要专门的励磁系统。
1、永磁体式发电机示意图
二、励磁系统的分类
2、直流励磁机励磁系统 同步发电机的转子电流由直流励磁机提供，直流励磁
机与发电机同轴旋转，直流励磁机即为直流发电机，其输 出的直流正负极电源接至同步发电机的转子，形成励磁磁 场。 受直流励磁机转子磁场产生方式的不同，直流励磁机 系统又可以分为永磁式直流励磁机和半导体控制式直流励 磁机。
励磁系统的构成与工作原理课件
励磁电流的调节
励磁电流的调节是励磁系统的重要功能之一，它可以 通过调节励磁机的输入电压或改变励磁绕组的匝数来 实现。励磁电流的大小直接影响发电机的输出电压和 无功功率。
常见的励磁电流调节方式有手动调节、自动调节和微机 控制调节等。手动调节是通过手动操作励磁调节器来改 变励磁电流的大小；自动调节是通过自动控制系统根据 发电机的工作状态自动调整励磁电流；微机控制调节则 是通过微机控制系统实现更加精确和快速的励磁电流调 节。
灭磁电阻是励磁系统中的重要组成部分，其 主要功能是吸收励磁线圈中储存的能量。在 发电机停机或异常情况下，励磁线圈中的磁 场能量需要通过灭磁电阻来消耗掉，以避免 对励磁系统和发电机造成损坏。灭磁电阻通 常采用碳化硅或氧化锌等非线性电阻元件制
成，具有较高的耐压和散热性能。
转子过电压保护装置
保护转子绝缘层免受过电压损害的设备
永磁励磁技术
利用永久磁体的磁场作为励磁源 ，具有结构简单、可靠性高、维 护成本低等优点，逐渐成为主流
励磁技术。
开关磁阻励磁技术
利用磁阻最小处的磁场变化来产生 励磁电流，具有响应速度快、调节 性能好等优点，适用于高转速、大 功率的电机。
混合励磁技术
结合永磁体和电磁线圈的优点，通 过调节电流大小和方向来改变磁场 强度，具有高效、节能、调节范围 广等优点。
励磁系统的分类
按照控制方式分类
励磁系统可以分为模拟式励磁系统和数字式励磁系统。模拟 式励磁系统采用模拟电路实现控制和调节功能，数字式励磁 系统则采用微处理器和数字信号处理技术实现控制和调节功 能。
按照调节器结构分类
励磁系统可以分为机端调节器和远方调节器。机端调节器将 调节器与发电机直接相连，远方调节器则将调节器安装在远 离发电机的控制室内，通过信号传输实现对发电机的控制。
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。
1.励磁系统的构成与工作原理
发电机励磁系统控制
刘连光
华北电力大学 电气工程学院
1
电力自动化技术研究所
发电机励磁系统控制
一. 励磁系统的构成与工作原理
§1.1 励磁控制系统的构成形式
§1.2 励磁控制系统的主要任务 §1.3 对励磁控制系统的基本要求
§1.4 励磁系统的保护措施
2
电力自动化技术研究所
10
电力自动化技术研究所
发电机励磁系统控制
§1.1 励磁控制系统的构成形式
(2) 交流侧叠加自复励励磁系统 图1－4表示的交流侧串连自复励 励磁系统的原理接线图：一部分由励 磁变压器LB二次侧供给，另一部分由 串连变压器GLH供给。发电机运行方 式改变时，其电压电流都有变化，由 于加在整流桥的阳极电势Ea两部分电 压的相量和，所以Ea能够不随发电机 运行方式的改变而保持恒定。这样， 在自复励励磁系统中，自并励励磁系 统的缺点在很大程度上被克服，也就 是自复励励磁系统能够使自励励磁系 统具有他励励磁的特性。
电力自动化技术研究所
发电机励磁系统控制
§1.1 励磁控制系统的构成形式
流IGZ虽然很大，如果串联比选择不适当，IGZ可能小于转于绕组中的暂态电 流，强励电流送不出去，因而造成IGZ被堵塞，产生很高的尖峰过电压。串 联叠加时与上述情形有所不同，交流侧是两个电压源经过各自的整流桥串 联运行，复励桥的电流IGZ等于可控桥电流IKZ 。在机端三相短路的情况下， 复励桥的输出电压UGZ高，可控桥失去电源，UKZ接近零，但可控桥铝保持 最后的导通状态，所以直流回路中仍能流过强励电流，不产生配合和堵塞 的问题。由子上述原因，直流侧串联自复励励磁系统要比直流侧并联自复 励励磁系统的应用广泛得多。
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。
发电机励磁系统概述
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。
励磁系统
• 每台机有两个励磁调节器组成，每个励磁调节器都包括自动通道、紧急后备通道（EGC），自 动通道包括自动（AVR）、手动（FCR）两种调节方式。 • 两个自动通道完全相同，可任选通道1或通道2为运行通道。 1：非运行通道自动地跟踪运行通道，在运行通道中检测到故障，自动切换到第二个通道运行。 如果非运行通道故障，则切换至手动通道运行；手动通道故障，则切换至紧急后备通道。 2：在自动方式下，励磁系统自动调节发电机电压，最大限度地维持发电机机端电压恒定。 在手动方式下，励磁系统自动维持发电机恒定励磁（磁场电流）。 在手动方式运行，必须根据发电机的负荷变化人为调整发电机的励磁，维持发电机电压恒定。 3：紧急后备通道包含有一个后备励磁电流调节器；除此之外，紧急后备通道还设有过电压保护 和独立于主通道的触发脉冲形成功能； 因此在调节上紧急后备通道与主通道的手动方式一样按自动维持发电机恒定励磁（磁场电 流），同时必须根据发电机的负荷变化人为调整发电机的励磁，以维持发电机电压恒定。 4：在人为从自动向手动方式切换时，考虑到跟踪延时的作用，如果切换前瞬间发电机励磁电流 有变化，需等待跟踪平衡信号“自动/手动跟踪平衡”，即在切换完成前有短暂的延时。 从主通道向紧急后备通道的人为切换只能由被授权的专业人员进行，紧急后备通道运行则不 能切回自动或手动通道运行，这时应及时安排停机处理。
第一节 设备概述及原理
励磁装置电源：分交流、直流两种
1：交流电源 -- 有400V汽机MCC一路、汽机220VD/P段一路； 400V汽机MCC交流电源：主要做为功率柜风机备用电源（正常风机由励磁变低压 侧经降电压互感器供电）； 汽机220VD/P电源：主要向加热、照明装置供电；
2：220V直流电源：为启励装置电源； 110V直流电源有两路：一路为励磁装置电源； 另一路为灭磁开关跳闸线圈电源。
交流励磁系统的组成
交流励磁系统的组成交流励磁系统是由多种设备组成的，主要包括励磁电源、励磁变压器、励磁控制器、电抗器、滤波器等。
这些设备的协同工作，才能保证交流电机的正常运行，以下是对交流励磁系统各个组成部分的详细解析：1.励磁电源励磁电源是交流电机励磁系统的核心部分，它为励磁系统提供直流电源，通过励磁控制电路，控制电机的转矩和转速。
根据励磁电源的不同，可以分为直流机械稳定励磁电源和电子稳定励磁电源两种。
直流机械稳定励磁电源是由直流发电机构成，其优点是稳定性好，但存在机械结构可能会导致故障的缺陷。
电子稳定励磁电源则是现在主流的励磁电源，它通过电子元器件来控制励磁电流的大小和方向，具有可靠性高，调控范围宽等优点。
2.励磁变压器励磁变压器是励磁系统的另一重要组成部分，它是将励磁电源产生的低电压变成高电压的装置，从而能够使励磁电流进入交流电机的绕组中，使电机产生旋转磁场。
励磁变压器不仅是升压的作用，同时还有限流作用，其数量和容量要根据电机的功率进行选择，以保证励磁电压和电流符合电机设计要求。
3.励磁控制器励磁控制器是用来控制励磁电流和电压的设备，它是励磁系统中的核心部件之一。
根据控制信号不同，励磁控制器一般可以分为模拟控制器和数字控制器两种。
其控制原理一般是采用反馈控制，将电机电枢反电动势与参考信号进行比较，从而控制励磁电流的大小和方向。
同时，励磁控制器还有电流调节、过渡过载保护等功能。
4.电抗器电抗器是交流电机励磁系统中的重要组成部分之一，一般连接在励磁变压器的输出端。
它的作用是限制并稳定励磁电流，以减少励磁系统对电网的干扰，并防止电机电流突增。
电抗器还能起到过载保护的作用，当电机过载时，电抗器会使电机励磁电流变弱，从而保护电机。
5.滤波器滤波器主要用于过滤交流电机励磁系统中的高频干扰信号，以避免这些信号对电机电控系统的干扰。
在某些情况下，励磁系统产生的高频信号可能会对电网造成干扰，同时也会对电机本身的运行造成不利影响。
励磁系统基本原理课件
励磁系统在智能电网中的应用前景
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灵活调度
励磁系统能够实现对风能、太阳能等可再生能源 的灵活调度，提高智能电网的稳定性和可靠性。
优化运行
励磁系统可以通过实时监测和控制，优化电网的 运行状态，降低线损和能耗，提高电力系统的运 行效率。
故障预防
励磁系统可以实时监测电网的运行状态，及时发 现和预警潜在的故障，减少故障对电网的影响。
励磁调节器的原理
励磁调节器是一种电子设备，用于自动调节励磁机的输出电压。它通过监测发电 机的输出电压和电流，并根据这些参数的变化来调节励磁机的励磁电流，以保持 输出电压的稳定。
励磁调节器通常由测量单元、控制单元和执行单元组成。测量单元负责监测发电 机的输出电压和电流，并将这些信号传输给控制单元。控制单元根据这些信号计 算出所需的励磁电流，然后通过执行单元来调节励磁机的励磁电流。
励磁系统基 励磁系统的基本原理 • 励磁系统的应用 • 励磁系统的维护与检修 • 励磁系统的未来发展
01
励磁系统概述
励磁系统的定义
01
励磁系统是指能够提供磁场能量 的系统，主要用于控制和调节磁 场的大小和方向。
02
励磁系统广泛应用于各种领域， 如电力、电机、电子、磁力等领 域。
02
励磁系统的基本原理
励磁机的原理
励磁机是一种发电机，它通过磁场产生交流电。励磁机的 主要组成部分包括转子、定子和励磁绕组。转子用于产生 磁场，定子则用于产生交流电。励磁绕组是励磁机中用来 产生磁场的一部分，通常由铜线绕成。
励磁机的原理基于电磁感应定律。当励磁机转子在磁场中 旋转时，磁场会发生变化，从而在定子上产生感应电动势 。通过改变励磁绕组的电流，可以改变转子产生的磁场强 度，进而调节定子上产生的感应电动势的大小。
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发电机励磁系统
发电机励磁系统的组成
励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而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。
励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。
同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。
其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。
由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。
励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。
同步发电机励磁系统的形式
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
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。
这种励磁方式具有两种励磁电源，通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。
发电机与励磁电流的有关特性
1、电压的调节
自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。
无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。
但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。
2、无功功率的调节
发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。
当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。
此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系
统的无功功率。
3、无功负荷的分配
并联运行的发电机根据各自的额定容量，按比例进行无功电流的分配。
大容量发电机应负担较多无功负荷，而容量较小的负则提供较少的无功负荷。
为了实现无功负荷能自动分配，可以通过自动高压调节的励磁装置，改变发电机励磁电流维持其端电压不变，还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整，以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。
自动调节励磁电流的方法
励磁电流调节的原理
在改变发电机的励磁电流中，一般不直接在其转子回路中进行，因为该回路中电流很大，不便于进行直接调节，通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流，以达到调节发电机转子电流的目的。
常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻，改变励磁机的附加励磁电流，改变可控硅的导通角等。
这里主要讲改变可控硅导通角的方法，它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化，相应地改变可控硅整流器的导通角，于是发电机的励磁电流便跟着改变。
这套装置一般由晶体管，可控硅电子元件构成，具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。
在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。
自动调节励磁装置
自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。
被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。
同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。
调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。
稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元。
励磁系统稳定单元用于改善励磁系统的稳定性。
限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。
必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
自动调节励磁的组成
组成部件
自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机.自动停机.并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。
励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。
在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。
根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
发展
近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。
在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。
由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点，目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置，这种调节装置将能实现自适应最佳调节。