发电厂励磁系统原理
图解发电机励磁原理(2024)
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发电机励磁系统故障诊断与处理 措施
2024/1/26
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常见故障类型及原因分析
励磁不足或失磁
可能是由于励磁电源故障、励磁 回路开路或接触不良、励磁绕组
匝间短路等原因导致。
应用范围
直流励磁方式和交流励磁方式适用于各种规模的发电机组和电力系统 ；永磁体励磁方式适用于小型风力发电、太阳能发电等领域。
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发电机励磁调节器原理与结构
2024/1/26
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调节器基本原理
2024/1/26
电磁感应原理
发电机励磁调节器通过电磁感应 原理，将输入的交流电转换为直 流电，为发电机的励磁绕组提供 励磁电流。
替换法
在怀疑某个元器件损坏时，可以用正 常的元器件替换后观察故障是否消除 ，以验证故障部位和原因。
2024/1/26
测量法
使用万用表、示波器等工具测量励磁 系统各点的电压、电流、波形等参数 ，与正常值进行比较分析，进一步确 定故障原因。
专家系统诊断
利用专家系统或故障诊断软件对励磁 系统故障进行自动诊断和分析，提高 故障诊断的准确性和效率。
性，但控制精度相对较低。
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控制策略选择依据
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系统稳定性要求
对于要求较高的电力系统，应选择稳定性好的控制策略，如恒压控制策略或最优励磁控制 策略。
发电机运行工况
不同的运行工况下，应选择适合的控制策略。例如，在轻载或空载工况下，可采用恒功率 因数控制策略以提高运行效率。
控制精度和响应速度要求
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理发电机励磁系统是指为了使发电机在运行中能够产生稳定的电压和电流，采取的一系列控制和调整励磁电流的措施。
励磁系统的原理是通过调节励磁电流来改变磁场强度，进而控制发电机的输出电压和频率。
一、电磁感应原理根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动或磁场变化时，会在导体中产生感应电动势。
由此，发电机中的转子在转动时，通过导线产生的感应电动势可以用来驱动电流，从而实现电能的转换。
二、励磁机构发电机励磁系统的核心是励磁机构，它由励磁电源和励磁回路组成。
励磁电源提供直流电源，用于激励发电机的磁场。
而励磁回路则通过一组电阻、电感和励磁开关等元件，将励磁电流导入到发电机的励磁线圈中。
三、调整励磁电流励磁电流的大小决定了发电机的磁场强度，从而影响了输出电压和频率。
一般情况下，发电机励磁系统会根据负荷的需求，通过调节励磁电流的大小来实现稳定的电压输出。
4、励磁系统的调整机制发电机励磁系统通常采用自动调压和手动调压两种方式来保持输出电压的稳定。
在自动调压模式下，根据电压传感器的反馈信号，控制励磁电流的大小。
一旦输出电压下降，励磁系统会自动增加励磁电流，以提高输出电压。
手动调压模式下，操作人员可以根据需要手动调整励磁电流，以实现电压的稳定输出。
五、励磁系统的稳定性好的励磁系统应具有良好的稳定性，能够在负荷变化时迅速调整励磁电流，并且使输出电压变化最小。
稳定性的提高可以通过增加励磁回路中的电感和电容元件，以及制定合理的励磁调节策略来实现。
六、励磁系统的应用发电机励磁系统广泛应用于各种发电场景中，包括电力站、风力发电、水力发电、汽车发电机等。
它不仅能够保证电力供应的稳定性和可靠性，还能够提高发电效率和节能减排。
总结：发电机励磁系统是使发电机能够稳定输出电压和频率的重要控制系统。
通过调节励磁电流来改变发电机的磁场强度，励磁系统能够实现电能的转换和稳定输出。
良好的励磁系统应具有稳定性和高效性，能够适应负荷变化并实现可靠的电力供应。
交流发电机励磁系统的原理
交流发电机励磁系统的原理一、引言交流发电机励磁系统是发电机中一个重要的组成部分，其作用是提供励磁电流，使发电机能够产生稳定的交流电能。
本文将深入探讨交流发电机励磁系统的原理。
二、交流发电机励磁系统概述交流发电机励磁系统由励磁电源、励磁电路和励磁控制系统组成。
励磁电源主要提供励磁电流，励磁电路将励磁电流传递给发电机励磁线圈，励磁控制系统用于控制励磁电流的大小和稳定性。
2.1 励磁电源励磁电源一般采用直流电源供电，如直流发电机、蓄电池或整流装置。
直流发电机是一种常用的励磁电源，它通过独立运行的小型发电机产生直流电流。
蓄电池作为备用励磁电源，当主要励磁电源故障时起到过渡和保护的作用。
整流装置是将交流电转换为直流电的装置，用于辅助励磁电源。
2.2 励磁电路励磁电路包括励磁线圈、励磁开关和励磁绕组等组成部分。
励磁线圈是由导体绕成的线圈，通过其产生的磁场来激励发电机产生电能。
励磁开关用于控制励磁电流的开闭，以实现对发电机励磁的控制。
励磁绕组是将励磁电流传递给发电机定子绕组的装置。
2.3 励磁控制系统励磁控制系统是通过控制励磁电路中的参数来调节励磁电流的大小和稳定性。
常见的励磁控制系统有自动励磁控制系统和手动励磁控制系统。
自动励磁控制系统根据发电机的输出电压和电流等参数自动调节励磁电流，使之保持在合适的范围内。
手动励磁控制系统需要人工干预来调节励磁电流。
三、交流发电机励磁系统原理交流发电机励磁系统的原理包括励磁电流的产生、流动和调节等方面。
3.1 励磁电流的产生励磁电流的产生是通过励磁电源产生的，一般是直流电流。
在直流发电机中，励磁电流由独立运行的小型发电机产生，其输出电流经过整流装置转换为直流电流。
在蓄电池作为励磁电源时，其直接提供直流电流。
励磁电流的大小取决于励磁电源的输出电压和电流。
3.2 励磁电流的流动励磁电流通过励磁线圈和励磁绕组流动，形成磁场激发发电机产生电能。
励磁线圈是发电机中的一个线圈，当励磁电流通过时，会产生磁场。
发电厂励磁系统原理
发电机励磁系统的基本配置
发电机电压静差率 指在自动电压调节器投入，调差单元退出，电压给定值不变，发电机在额
定功率因数下，负载从额定视在功率值减少到零时，发电机机端电压的 变化率。
式中：UGO——视在功率值为零时的发电机机端 电压 UGN——额定视在功率值时的发电机机端电压
发电机励磁系统的作用2
高
步，自动恢复到起始运行状态的能力。
电
• 判据：发电机输出电磁功率对功角的微分dPe/dδ是否大于0 。
力
系
• 由于采用自动励磁调节，可使发
统
电机运行于δ大于90°的区域
的
（人工稳定区），静态稳也就是提高了电力系统
性
静态稳定能力。
静稳定破坏举例：
某电厂＃2机（额定有功200MW）通过220kV送电。因励磁调节器自动 通道有问题，发电机处于手动调节励磁的状态下运行。发电机于 130MW状态下已稳定运行很长时间，发电机励磁电流（转子电流） 约为1000A。当电厂运行人员根据调度要求把发电机有功出力增加到 170MW后，发电机与系统失去同步，发电机失步保护动作后，由于 种种原因，造成机组超速，汽轮机严重损坏而报废。事故调查得知 ，运行人员在增加发电机的有功时（直到失步）没有同时增加发电 机的励磁电流，事故后的仿真研究证明，（1）发电机为1000A时的 静稳定极限就是170MW，（2）如果发电机是在自动励磁调节的状态 下运行，其静稳定极限大于200MW，（3）即使发电机处于手动调节 励磁的状态下运行，如果在增加有功出力的同时，运行人员能适当 增加发电机的励磁，也可以避免发电机与系统失步的事故发生。
发电机励磁系统的作用2
调差的设置： ➢ 发变组单元高压侧并联：
变压器电抗调差（正调差）+ 发电机调 差（负调差）
交流发电机励磁系统的原理
交流发电机励磁系统的原理交流发电机励磁系统的原理概述交流发电机是一种将机械能转化为电能的设备，它通过励磁系统来产生磁场，从而在转子上产生感应电动势，实现电能的转换。
本文将详细介绍交流发电机励磁系统的原理。
励磁系统的作用励磁系统是交流发电机中非常关键的一个部分，它的作用是提供足够强度和稳定性的磁场，使得转子上产生足够大的感应电动势。
励磁方式目前常见的两种交流发电机励磁方式为恒压调节和自励式调节。
1.恒压调节恒压调节是一种基于稳定输出电压进行调节的方法。
在这种方法中，通过对稳态输出端口进行监测和控制，使得输出端口所接受到的负载变化不会影响到输出端口上的电压。
具体而言，在恒压调节中，通过对外部直流源施加控制信号来控制整个系统中所需要维持在固定水平下运行所需求解出来的变量。
2.自励式调节自励式调节是一种基于自身产生磁场的方法。
在这种方法中，通过将发电机的输出电压分压后加以反馈，从而控制励磁电流的大小和方向。
具体而言，在自励式调节中，通过对发电机输出端口进行监测和控制，使得输出端口所接受到的负载变化不会影响到输出端口上的电压。
励磁系统的组成交流发电机励磁系统由励磁源、稳压器、励磁开关、测量仪表等组成。
1.励磁源励磁源是交流发电机中提供直流电源的设备。
常见的直流电源有蓄电池、整流器等。
2.稳压器稳压器是用来控制直流电源输出电压稳定在设定值附近的设备。
常见的稳压器有晶闸管稳压器、气体放电管稳压器等。
3.励磁开关励磁开关是用来控制励磁回路通断的设备。
常见的励磁开关有晶闸管开关、继电器等。
4.测量仪表测量仪表是用来对各种电量进行测量和监控的设备。
常见的测量仪表有电压表、电流表、功率计等。
励磁系统的工作原理交流发电机励磁系统的工作原理可以分为两个阶段：启动阶段和稳态阶段。
1.启动阶段在启动阶段，交流发电机需要通过外部直流源或蓄电池提供足够的励磁电流，使得转子上产生足够大的磁场，从而产生感应电动势。
在这个过程中，励磁开关处于闭合状态，直流源输出一定大小的直流电源给稳压器进行稳压处理，并将输出信号传递给励磁开关。
发电机励磁系统原理
维持发电机端电压恒定
01
通过自动调节励磁电流，使发电机在负载变化时保持端电压稳
定。
实现并列运行发电机间的无功功率分配
02
根据各发电机的无功功率需求，合理分配励磁电流，实现无功
功率的均衡分配。
提高电力系统的稳定性
03
通过快速、准确的励磁调节，提高电力系统的静态稳定性和暂
态稳定性。
控制策略选择与优化方法
维护保养
为每台发电机励磁系统建立档案 ，记录其运行和维护情况，为故 障分析和预防性维护提供依据。
05
励磁系统性能评估与测试 方法
性能评估指标体系构建
稳定性指标
衡量励磁系统在扰动下的稳定性，包括静态稳定 性和动态稳定性。
响应性指标
评价励磁系统对发电机运行状态变化的响应速度 和准确性。
经济性指标
考虑励磁系统运行过程中的能耗、维护成本等经 济因素。
面临的挑战和解决方案探讨
挑战
数字化励磁技术的发展面临着电磁干扰、硬件可靠性、软件安全性等方面的挑战。
解决方案
通过优化电磁兼容设计、提高硬件制造工艺、加强软件安全防护等措施，解决数字化励磁技术发展中的难题。
未来发展趋势预测
高效化
随着电力电子技术的发展，未来励磁系统将更加高效，能 够降低能耗，提高发电效率。
过励限制
通过调整励磁电流的大小，限制发电机的过励程度，防止因过励而损坏发电机 。具体实现方式包括设置过励保护定值、采用自动励磁调节器等。
欠励限制
当发电机励磁电流不足时，采取相应措施增加励磁电流，以保证发电机的正常 运行。具体实现方式包括设置欠励保护定值、采用备用励磁系统等。
故障诊断技术原理及应用案例
组成部分
图解发电机励磁原理共4文档
可根据发电机负载的变化自动调节励磁电流，保持发电机输出电 压的稳定。
直流发电机励磁特点分析
励磁方式多样
直流发电机可采用他励、并励、 串励和复励等多种励磁方式，可
根据实际需求选择。
磁场可控性强
通过调节励磁电流的大小和方向， 可以灵活控制发电机的磁场强度 和方向。
输出特性稳定
在负载变化时，通过自动调节励 磁电流可以保持发电机输出电压 和电流的稳定。
作用
励磁系统的主要作用是维持发电机端电压在给定水平，同时控制并列运行各发 电机间无功功率的合理分配，以满足电力系统正常运行和发电机安全运行的要 求。
励磁系统组成部分
励磁功率单元
向同步发电机转子提供直流励磁电流，主要包括交流励磁机、整流器 等部分。
励磁调节器
根据发电机端电压、无功功率等信号，自动调节励磁功率单元输出的 励磁电流，以维持发电机端电压稳定并控制无功功率分配。
经验总结
总结故障排除过程中的经验教训，完 善维护流程，提高设备维护水平。
THANKS
感谢您的观看
对比法
将故障设备与正常设备进行对比， 分析差异，找出故障原因。
03
02
测量法
使用万用表、示波器等工具测量电 路参数，判断故障点。
替换法
用正常元件替换疑似故障元件，观 察设备是否恢复正常。
04
预防性维护策略制定
定期检查
制定详细的检查计划，对发电机励磁系统进行定期检查。
清洁保养
保持设备清洁，定期清理灰尘和杂物，确保散热良好。
紧固接线
检查所有接线端子是否松动，及时紧固。
预防性试验
定期进行预防性试验，检测设备的绝缘性能、电气性能等。
故障排除后性能恢复验证
2024版图解发电机励磁原理
高可靠性设计
提高发电机励磁系统的可靠性是未 来的重要发展方向，通过采用冗余 设计、故障预测与健康管理等技术
手段降低系统故障率。
绿色环保
随着环保意识的提高，未来发电机 励磁系统将更加注重绿色环保，采 用低能耗、低污染的材料和技术，
降低系统对环境的影响。
对未来学习和工作的建议
深入学习专业知识
继续深入学习电力电子、控制理 论等相关专业知识，为从事发电 机励磁相关领域的工作打下坚实
案例分析：某大型水电站励磁调节器设计
• 设计背景：某大型水电站采用水轮发电机组，装机容量大、运行工况复杂，对励磁调节器性能要求高。 • 设计目标：设计一款高性能、高可靠性的励磁调节器，满足水电站运行要求。 • 设计方案：采用基于DSP的数字式励磁调节器设计方案，实现快速、精确的电压调节和功率分配功能；同时采
基础。
关注前沿技术动态
关注发电机励磁技术的最新发展 动态，了解新技术、新方法的应 用情况，不断提升自己的专业素 养。
加强实践动手能力
通过参与实验、项目等方式加强 实践动手能力，培养解决实际问 题的能力。
拓展跨学科知识
学习与发电机励磁相关的跨学科 知识，如电力系统分析、电机学 等，提升综合分析和解决问题的
如失磁、励磁不稳、励磁过流等故障，通过 案例分析学习相应的处理方法和预防措施。
发电机励磁技术发展趋势预测
数字化与智能化
随着电力电子技术和控制理论的发 展，未来发电机励磁系统将更加数 字化和智能化，实现更精确的控制 和优化。
多功能集成化
为满足不同应用场景的需求，发电 机励磁系统将向多功能集成化方向 发展，如集成无功补偿、谐波治理 等功能。
提高发电机并列运行的稳定性。
功能
发电机励磁系统工作原理
发电机励磁系统工作原理
发电机励磁系统的工作原理如下：
1. 励磁电源：发电机励磁系统通常由励磁电源提供直流电能。
励磁电源可以是直流电源、电池或者其他的电源装置。
2. 励磁线圈：发电机中有一个称为励磁线圈的线圈，它通常由铜导线绕成，固定在发电机的定子上。
励磁线圈连接到励磁电源。
3. 励磁电流：当励磁电源接通时，电流将开始流经励磁线圈。
这会在发电机中产生一个磁场。
4. 磁场：励磁线圈产生的磁场通过铁芯传导到转子和定子之间的空间。
转子是发电机中旋转的部分，定子是固定的部分。
5. 感应电压：当发电机的转子旋转时，磁场也随之旋转。
由于电磁感应的原理，转子中的导线将产生感应电压。
这个感应电压会驱动绕在定子上的线圈产生电流。
6. 电流输出：通过定子上的线圈产生的电流输出到外部负载上，为外部负载提供电能供应。
总结起来，发电机励磁系统的工作原理就是通过励磁电源提供直流电能，产生磁场，使得转子中的线圈通过电磁感应产生电流，从而输出电能供应外部负载。
发电厂励磁系统原理
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自并励励磁系统
静止
自并励励磁系统
组成：励磁变压器、大功率可控硅整 流柜、灭磁及过电压保护、起励设备、 自动电压调节器
优点：结构简单，调节速度快，轴系 较短，不易引发轴系扭振。但励磁电 源受系统电源的影响。
缺点：强励时系统电压变化复杂
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励磁系统调差
发电机的调差特性是机端电压与发电机无 功电流的关系曲线，有三种形式：无差特 性（曲线1）、正调差（曲线2）和负调差 （曲线3）。
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并网运行机组的调差要求
发电机最终连接到电网的调差系数应为正调差。 无差调节的发电机，由于调差特性曲线有无数个 公共点，机组间无功的分配不明确，机组间会发 生乱抢无功的现象，导致运行不稳定。负调差的 机组，如果电网电压波动增加，导致调节器电流 增加，又使无功增加，发电机电压又上行，为正 反馈，形成恶性循环。
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残压起励
当发电机残压较高（约2-5%以上）时，可 利用残压起励。在起励初始阶段，整流桥 中的晶闸管完全导通。然后在励磁调节器 的控制下，将发电机的电压升至所整定的 电压
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励磁系统控制过程
励磁调节器主要由测量比较、综合放 大和移相触发三个基本单元构成。
Vd0=1.35U2cosα
发电机调差系数一般由调度部门下达定值。整定 原则是：AVR的调差系数为-5%到0之间，加上主变 短路阻抗后，最终为8%左右。
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励磁调节器附加功能
PSS功能 软起励功能
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励磁调节器限制与保 护
✓强励电流限制（快速限制、倍数限制） ✓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 ✓伏赫限制 ✓PT断线保护
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。
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理
发电机的励磁系统是指用来激励电磁铁产生磁场的装置。
励磁系统的原理是通过外部直流电源对电磁铁进行电流供给，使其产生磁场。
在发电机的励磁系统中，有三种常见的励磁方式：直接励磁、直流励磁和交流励磁。
直接励磁是指直接将励磁电流来自发电机的一个分支。
这种方式简单、容易实现，但在应对大功率发电机时，励磁电流较大，会对发电机本身产生较大压力。
直流励磁是将外部直流电源的电流通过整流装置变为直流电源，然后再供给到发电机的励磁设备。
这种方式比直接励磁更加灵活，能够适应不同功率的发电机，并且可以稳定控制励磁电流。
交流励磁是将外部交流电源的电流通过变压器降压，然后再通过整流装置变为直流电源供给到发电机的励磁设备。
这种方式可以根据需要调整变压器的输出电压来控制励磁电流，从而实现对发电机输出电压的调节。
总的来说，发电机的励磁系统通过对电磁铁供给电流，产生一定强度和方向的磁场，进而实现对发电机的励磁，调整发电机的输出电压。
不同的励磁方式具有不同的特点和适用范围，可以根据实际需求进行选择和调节。
发电机励磁系统的分类及工作原理
发电机励磁系统是发电机中至关重要的一部分，它使得发电机能够产生稳定 的电流。本次演讲将介绍励磁系统的分类和工作原理。
直流励磁系统
电源供电
直流励磁系统通过外部的直流电源为励磁电路 提供电力。
电枢电流，磁场产生，感应电动势
通过电枢电流在电磁铁中产生磁场，并产生感 应电动势。
电刷、换向器、电枢、电磁铁
直流励磁系统的关键组成部分，包括电刷、换 向器、电枢和电磁铁。
维持磁场稳定
励磁系统通过控制电枢电流来维持磁场的稳定 性，确保发电机输出的电流稳定。
交流励磁系统
1 转子、定子、电枢线圈
交流励磁系统的主要组成部分，包括转子、 定子和电枢线圈。
2 交流电源供电
交流励磁系统通过外部的交流电源供电，使 得电枢线圈中产生电流。
总结
励磁系统是发电机中关键的一部分，通过分类和工作原理的介绍，我们了解 到直流励磁系统和交流励磁系统各自的特点和应用领域。选择合适的励磁系 统对于发电机的性能和效率至关重要。
3 感应电动势产生，使励磁电流加大
通过感应电动势的产生，使励磁电流增加， 进一步增强发电机的输出能力。
4 交、直流组成复合波
交流励磁系统通过将交、直流两种电流组成 复合波，进一步提高励磁效果。
系统的优缺点
直流励磁系统
优点： • 稳定性高 • 对负载变化响应快
缺点： • 设备成本高 • 维护要求高
交流励磁系统
优点：
• 设备成本低 • 易于维护 缺点： • 稳定性较低 • 对负载变化响应较慢
励磁系统的应用领域
1
发电厂
励磁系统在发电厂中用于调节发电机的输出电流，确保电网的稳定运行。
发电机励磁系统原理
励磁系统在核能发电中的应用
反应堆控制
励磁系统在核能发电中用于控制 反应堆的功率输出，通过调节中 子数量和反应速度核电站的热工控制， 通过调节冷却剂流量和温度，保持 核电站的正常运行温度。
安全保障
励磁系统在核能发电中起到安全保 障的作用，一旦出现异常情况，能 够迅速切断电源，防止事故扩大。
整流器的原理
整流器是励磁系统中的关键元件，其 作用是将励磁机产生的交流电转换为 直流电，供给发电机的磁场绕组。
整流器通常采用三相桥式整流电路， 具有输出电流大、性能稳定等优点。
整流器采用半导体整流元件，将交流 电转换为直流电，实现交流到直流的 转换。
03
发电机励磁系统的控制策略
励磁电流控制策略
发电机励磁系统原理
汇报人:
202X-01-04
目
CONTENCT
录
• 发电机励磁系统概述 • 发电机励磁系统的原理 • 发电机励磁系统的控制策略 • 发电机励磁系统的应用与实例分析
01
发电机励磁系统概述
励磁系统的定义和作用
定义
励磁系统是发电机的重要组成部分，负责提供磁场能量，确保发 电机正常运行。
总结词
励磁电流控制策略是发电机励磁系统中最基本的控制策略， 通过调节励磁电流来控制发电机的输出电压和无功功率。
详细描述
励磁电流控制策略通过调节励磁电流的大小来控制发电机的 输出电压。当发电机输出的无功功率发生变化时，励磁电流 控制策略能够快速地调节励磁电流，以保持发电机的输出电 压稳定。
无功功率和电压控制策略
励磁系统在水电站中的应用
水能转换
励磁系统在水电站中起到将水能 转换为电能的作用，通过调节水 轮机的转速和涡轮机的扭矩，提
发电厂励磁系统原理
可控硅励磁原理
三相全控桥电路 α=00:强励状态，AC变DC α=α0:整流状态，AC变DC α=1500:逆变状态，DC变AC
全控桥与半控桥
全控桥： 整流与逆变 整流特征相同 能够逆变也能续流 Uf反相恒定 If线性衰减 灭磁快 半控桥： 整流与续流 整流特征相同 不能逆变只能续流 Uf＝0 If非线性衰减 灭磁慢 续流二极管
因电感引起换弧角带来的过电压尖峰，逆变颠覆 实际电路器件介绍：快熔、阻容、分流器、表记、均流、开关、脉冲变等 ？6：交直流尖峰关系
从发电厂角度研究励磁
01
调节发电机电压（空载）
02
调节发电机无功功率（负载）
03
多台发电机无功功率自动分配（调差）
04
安全可靠运行
05
从电力系统角度研究励磁
06
提高系统的静态稳定性（小扰动稳定）
模拟电路移相原理 数字移相原理之一 首先计算α角； 将α角转换为计数器的计数时间T； 由同步点启动计数器，计数时间就是α角； 计数时间到，触发相应的可控硅； 每隔600再触发下一个可控硅，共6个可控硅； 每发一个脉冲，启动脉宽中断，控制脉冲宽度。
励磁调节器输出脉冲
？8：脉冲列的优势
隔离 功率匹配
脉冲变压器作用
06
功角稳定又分为三种：静态稳定、暂态稳定和动态稳定。
03
静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性；
04
电力系统稳定分为三个电量的稳定：电压稳定、频率稳定、功角稳定。
01
励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定，其次是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。
02
电力系统稳定简介
励磁对静态稳定的影响
快速励磁系统以及特定参数条件下造成动态稳定性恶化的原因是由于励磁系统和发电机励磁绕组的滞后特性所致。
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理发电机励磁系统是指将发电机所产生的电功率转化为磁能的过程。
通过励磁系统，将某种能量形式转化为磁场能量，从而激发转子产生电能，实现发电的过程。
下面将介绍发电机励磁系统的原理。
1. 励磁原理发电机励磁系统的原理就是利用外部的能源，如直流电源，将能量转化为磁场能量，使电机转子感应电动势，从而产生电能。
在发电机中，励磁线圈将直流电源的电能转化为磁场能量，在转子中感应电动势，形成电流，从而产生电能。
发电机励磁的原理是基于法拉第电磁感应定律，即在磁通量变化时，会在回路中产生感应电动势。
2. 励磁方式励磁系统根据不同的应用场景可以采用不同的方式进行励磁，常见的励磁方式包括直流励磁、交流励磁、恒磁励磁和变磁励磁。
其中，直流励磁和交流励磁是最常见的励磁方式。
（1）直流励磁在直流励磁系统中，直流电源连接到发电机绕组的一个极性，一般以正极为主极。
通过调节电阻，可以调节电流大小。
直流励磁的优点是输出电压稳定，容易控制，缺点是成本较高。
（2）交流励磁在交流励磁系统中，交流电源通过变压器变换，使其与发电机绕组进行耦合。
交流励磁可以通过调节变压器的变比来调节输出电压大小，具有成本低，调节容易的优点。
3. 励磁控制励磁控制是指通过控制励磁电流或电压来调节发电机的输出功率和电压稳定性。
针对不同的负载需求，可以采用不同的励磁控制方式，如手动调节、自动调节、恒压励磁等方式。
励磁控制的目的是维持发电机的稳定性能，确保输出电压和功率稳定，同时保证发电机及其附属设备的安全可靠运行。
4. 总结在发电机中，励磁系统是将外部能源转化为磁场能量，从而产生电能的关键部件。
根据不同的场景可以采用不同的励磁方式和励磁控制方式。
通过励磁系统的合理设计和优化控制，可以保证发电机的稳定性能，确保其安全可靠运行。
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。
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理发电机励磁系统是指对发电机的磁场进行励磁，以产生电压的一种系统。
在发电机内部，通过励磁系统可以产生电磁场，在转子上产生感应电动势，进而通过转子和定子之间的磁场变化将机械能转换为电能。
发电机励磁系统一般包括励磁电源、励磁线圈以及励磁调节器等组成部分。
本文将继续介绍发电机励磁系统的原理。
1.励磁电源励磁电源是发电机励磁系统中的能量供应部分，其作用是提供所需的电流和电压来激励励磁线圈。
励磁电源可以分为直流励磁电源和交流励磁电源两种。
直流励磁系统中，励磁电源通常是由一个直流发电机供电。
当励磁电源的转子转动时，产生的磁场通过励磁线圈激励主磁场，从而激励发电机。
通常，直流励磁电流的强弱可以通过励磁电源的电压调节器进行调节，以满足发电机输出电压的需要。
2.励磁线圈励磁线圈是励磁系统中最重要的组成部分，它是通过电流激励发电机的主磁场。
励磁线圈通常由导线绕成线圈，绕制在发电机的定子或转子上。
根据线圈的位置不同，励磁线圈可以分为定子励磁线圈和转子励磁线圈两种。
定子励磁线圈是固定在发电机定子上的线圈，通常由大电流和大电压来激励主磁场。
定子励磁线圈的设计和布置需要根据发电机的类型和功率等参数来确定。
转子励磁线圈是绕制在发电机转子上的线圈。
在发电机中，转子是通过传递转速和机械能来激励发电机的部分。
转子励磁线圈同时具有励磁和发电的功能，当转子励磁线圈通入电流时，会产生电磁场，从而感应出电动势，进而转换为电能输出。
3.励磁调节器励磁调节器是控制发电机励磁系统的关键部分，它能够根据发电机输出电压的变化，调节励磁电流的大小，以保持发电机的稳定输出。
根据调节方式的不同，励磁调节器可以分为自动励磁调节器和手动励磁调节器两种。
自动励磁调节器是根据发电机输出电压的反馈信号来自动调节励磁电流的大小。
当发电机输出电压过低时，自动励磁调节器会增大励磁电流，从而提高输出电压。
相反，当输出电压过高时，自动励磁调节器会减小励磁电流，以降低输出电压。
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水轮发电厂原理
大坝、水电厂、水轮 机、发电机定子、转 子、励磁系统
水轮发电厂转子
n=60f/P 励磁绕组（d轴） 阻尼绕组（d轴、 q轴）
励磁的基本概念
什么是励磁？
导体切割磁力线感生电动势e
励磁就是提供一个磁场B
4.44:有效值系数
E=4.44fNΦ
F:励磁条件与影响 N:机端电压影响
PID励磁控制理念
ΔVG
K
控制 1
K
如K=100 ΔVG
20
80 1 5s
G ( s ) 20 80 1 5s
100 1 s 1 5s
励磁机他励与自并励
Output of Excitation System
Potential Transformers Current Transformers
发电机空载特性
发电机升压试验：额定转速、Ug＝f（If）
1、一致性 2、空载励磁电 流和电压参数 3、发电机变压 器组空载特性 4、过激磁概念
E=4.44kwfNΦ U=4.44fNΦm U=4.44kwfNΦm
发电机短路特性
发电机升流试验：额定转速、Ig＝f（If）
1、线性与三相 一致 2、电气制动设 置点 3、主变高压侧 短路特性：测 短路主抗
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）
优点：取消副励磁机，轴系长度缩短；缺点：调节速度慢
交流励磁机与自幷励发电机 同轴
自励系统（并励、复励）
静止
自并励励磁系统 组成：励磁变压器、大功率可控 硅整流柜、灭磁及过电压保护、 起励设备、自动电压调节器
优点：结构简单、响应速度快
缺点：强励时系统电压变化复杂
交流侧串联自复激励磁系统
励磁电压变压器ZB（并联变）的副方 电压与励磁电流变压器 GLH（串联变） 的副方电压相联（相量相加），然后 加在可控硅整流桥KZ上。当发电机负 载情况变化时，例如电流增大或功率 数降低，则加到可控硅整流桥上的阳 极电压增大，故这种励磁方式具有相
复励作用。
交流侧串联自复励与自幷励 静止
交流自复励缺点（有刷励磁） 静止
无刷励磁系统
旋转
组成：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。
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。
THYRIP OL
完全柔性制动系统
调 辅助 节 控制 器柜
整流柜（功率柜） 制动整流柜
（柔性制动）
直流灭磁 灭磁
开关柜 电阻柜
S101
S106+S107
直流励磁机系统（开关励磁）
FMK
*
FLQ
F
CT
L
PT
Rc LLQ
同轴
自动励磁调节器
开关式励磁调节器的优点是： 结构紧凑，体积小，且励磁电 源可靠，不受电力系统电压波 动的影响。另外，不存在可控 整流桥的触发同步问题，控制 简便，运行可靠性高。
交流励磁机系统（三机它励） 同轴
组成：交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同
轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。 也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。
优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响 缺点：调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振荡
励磁重要概念
Synchronous Machine Regulator
Exciter
Synchronous Machine
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Power System
励磁系统
Excitation System
Excitation Control System
励磁控制系统
Blockdiagramm according IEEE
Uf , If
<
UE , IE AVR
自并励励磁系统 IGBT
For Exa4m00pVleAC
110 V DC
Generator
Main Exciter Voltage Regulator
他励：励磁电源取自励磁机或厂用电等； 自励：励磁电源取自发电机本身，可靠性高，但需采取措 施保证强励能力。
励磁系统的组成与分类
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
Φ:与励磁电流关系
对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ
励磁的基本任务
Governor调速 Frequency（f） Active Power（P）
功角δ
Reactive Power（Q） Terminal Voltage（Ug）
G Excitation励磁
功角含义（电气量与空间量）、静稳极 限Pmax、系统稳定余度（Pmax/P）、 功角范围（机组小于系统）
励磁系统新科技
现在发电机励磁系统采用单轴直流电励磁； 发电机励磁系统科研主要内容：双轴励磁；交流电励磁；
励磁控制系统新科技
现在励磁控制系统规律大多采用传统经典控制理论：PID+PSS 励磁控制系统科研主要内容：电力系统稳定器PSS；线性最优控 制规律（华中科技大学）；非线性最优控制规律（清华大学 ）。
交流励磁机系统（二机它励） 同轴
组成：交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电
流；AVR控制可控硅的触发角，调整其输出电流，亦称为两机它励励磁系 统。励磁系统没有副励磁机，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砖触发角，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。
自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器） 励磁电源（励磁机、励磁变压器） 整流器（AC/DC变换，SCR、二极管） 灭磁与转子过电压保护 按励磁电源分类：
直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 无刷励磁系统 自并励励磁系统
按响应速度分类：
慢速励磁系统 快速励磁系统 高起始励磁系统
三峡电厂右岸励磁系统