发电机本体及励磁系统简介
同步发电机的励磁系统基础知识讲解
由条件①、②共同得出：
（R k）I EE
LEE
dI EE dt
E0
时间常数为：
Tse
LEE Rk
二、交流励磁机系统 1、他励的交流励磁机系统
特点：容量较小，只占同步发电机容量的0.3%～0.5%；响应速度快；一 般
主励磁机的频率为100Hz或更高。 GE（100Hz）—— 主励磁机； MFG（500Hz）—— 付励磁机（中频发电机）； AEEL —— 付励磁机励磁绕组。
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 EE 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：
UeBiblioteka E0Ue E0 I EE.1
I EE
E0
kIEE
E0 —— 剩磁电势； Ue —— 励磁机工作电压。
完全不考虑励磁机的时间常数，励磁电压的建立速度快，时间常数小， 但对其容量要求较大。
2）、自励的交流励磁机系统之二
时间常数大，对其容量要求较小。 他励与自励系统均属静止励磁，只有通过滑环才能送入励磁回路。
3、无刷励磁系统 1）、可控硅不旋转系统（响应速度较慢）
2）、可控硅旋转系统
中频付励磁机MFG（书中ALG）→EEL供电，PG（脉冲触发器）的q、 d合成磁场在空间和时间上作着相角和大小的不同变化，从而达到控制励磁 机送至转子绕组的励磁电流的变化。
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。
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
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题发电机自并励励磁系统是一种常见的发电机励磁系统，它具有很多独特的特点和问题。
本文将试论发电机自并励励磁系统的特点及问题，以期能够更好地了解和应用这一系统。
发电机自并励励磁系统是指发电机自身产生励磁电流，使发电机的励磁系统实现自动调节和控制。
这种系统具有以下几个特点：1. 自动调节：发电机自并励励磁系统能够根据负载的变化自动调节励磁电流，使发电机的输出电压可以稳定在设定值附近。
2. 简化结构：相比外部励磁系统，发电机自并励励磁系统的结构更加简单，因为它不需要额外的励磁电源和控制装置，减少了设备成本和维护成本。
3. 自身稳定性：发电机自并励励磁系统由于采用了自激励原理，具有一定的自身稳定性，使得发电机在瞬时负载变化时能够更快地调节励磁电流，提高系统的稳定性。
4. 适用范围广：发电机自并励励磁系统适用于各种类型的发电机，包括交流发电机和直流发电机，无论是小型发电机还是大型发电机，都可以采用这种系统。
发电机自并励励磁系统也存在一些问题，需要引起我们的重视和解决：1. 励磁电压调节问题：发电机自并励励磁系统在励磁电压调节方面存在一定的困难，特别是在大功率发电机上更加突出。
因为自激励原理很容易受到电磁参数变化的影响，导致励磁电压波动较大。
2. 预磁电流问题：发电机自并励励磁系统需要一定的预磁电流来保证自激励的正常进行，因此需要在系统设计和调试时合理确定预磁电流的数值，太小会导致自激励困难，太大则会浪费电能。
3. 兼容性问题：发电机自并励励磁系统虽然适用范围广，但是在与其他系统的兼容性方面可能存在问题，特别是在与电力系统自动化控制系统结合时，可能需要经过较长的调试过程。
4. 自激励失效问题：如果发电机自并励励磁系统自激励失效，可能会导致发电机输出电压不稳定甚至无法正常工作，对于一些对供电稳定性要求较高的场合，这种情况需要引起特别重视。
针对以上问题，我们需要注意以下几点解决方案：1. 优化励磁系统设计：在发电机自并励励磁系统的设计中，需要充分考虑到励磁电压调节、预磁电流和系统兼容性等因素，采用合理的电路结构和控制算法，使得系统具有更好的稳定性和可靠性。
浅谈同步发电机励磁系统及常见故障分析
浅谈同步发电机励磁系统及常见故障分析1. 引言1.1 引言同步发电机励磁系统是电力系统中重要的组成部分，它的作用是保证发电机在运行过程中能够稳定地输出电能。
励磁系统通过控制励磁电流，调节磁场的大小，从而控制发电机的输出电压和电流。
在电力系统中，励磁系统的性能和稳定性直接影响着发电机的运行质量和电力系统的稳定性。
励磁系统的工作原理主要包括励磁电源、励磁系统控制器和励磁变压器三个部分。
励磁电源提供励磁电流，励磁系统控制器监测发电机输出电压和电流，根据设定值控制励磁电流，励磁变压器将励磁电流通过励磁绕组传递到发电机转子上，从而产生磁场。
常见的励磁系统故障包括励磁电源故障、励磁系统控制器故障、励磁变压器故障等。
对于这些故障，需要及时进行诊断和处理，以避免对发电机和电力系统的影响。
励磁系统的维护与管理也是非常重要的，定期检查励磁系统的各个部分，及时发现并解决潜在问题，可以有效地提高励磁系统的可靠性和稳定性。
在日常运行中，要注意励磁系统的参数监测和记录，及时分析励磁系统的工作状态，以确保发电机的正常运行。
结合以上内容，本文将对同步发电机励磁系统及常见故障进行深入分析和讨论。
2. 正文2.1 同步发电机励磁系统介绍同步发电机励磁系统是发电机组关键的部件之一，其主要作用是提供足够的励磁电流，使发电机产生足够的电磁力，保证发电机在额定运行状态下的稳定性和可靠性。
励磁系统的设计和工作原理直接影响到整个发电系统的运行效率和稳定性。
同步发电机励磁系统通常由恒压励磁系统和恒功率因数励磁系统组成。
恒压励磁系统主要通过稳定的励磁电流来维持发电机的电压稳定；恒功率因数励磁系统则根据负载的变化来调节励磁电流，以保持发电机的功率因数在设定值范围内。
在实际运行中，同步发电机励磁系统可能会出现各种故障，如励磁电流异常、励磁电压不稳、励磁系统接地故障等。
这些故障如果得不到及时处理，可能导致发电机的失效甚至损坏。
对励磁系统的常见故障进行分析，并制定相应的故障处理方法至关重要。
发电机原理及无刷励磁系统
二、励磁系统
励磁系统的分类：
01
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
按励磁方式分： .自励 .他励
02
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
03
按励磁的接入方式分类： （旋转整流）无刷励磁 （静止整流）有刷励磁
04
①.自励：即从发电机出口引出一条支路，通过励磁变压器降压以后输入励磁调节器，励磁调节器的输出作为励磁电源为转子磁场提供电流。 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。
四、发电机孤立运行和并网运行的特点
--一次调频，机组本身的功能
同时
孤立运行发电机组的特点：机组负荷、电压、周波等参数随外界负荷的需求和性质的变化而变化，并且波动比较大。在机组调节过程中需要人为干预。
1
2
3
4
5
2、发电机同大网并联运行时的调节
发电机与大网并列运行后就被拉入同步，这时发电机的电压、周波比较稳定，单台机组运行工况的改变对整个系统运行影响不大。 机组有功的调节是靠改变机组的进汽量进行的，而无功的调节是靠改变机组的励磁电流来实现的。
发电机的励磁系统介绍
发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。
发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。
励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。
我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。
当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。
5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。
整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。
任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。
每一路整流装置都设有快速熔断器保护。
我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。
如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。
低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。
高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。
我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。
励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。
自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。
两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。
单通道可以完全满足发电机各种工况运行。
自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。
第3课发电机励磁系统简介
励磁系统就是产生发电机磁场的控制系统。 Excitation system to some extent is a control system used to build up
定子 —— 定子绕组被旋转的磁场之磁力线切割，在定子绕组中产 生（发出）电流。（磁生电）
Stator— the current is generated when stator winding is cut off by the magnetic line of rotating electric field ( magnetism generates electricity).
2. 自动励磁调节器（AER）控制可控硅整流器输出的励磁电流之 大小。
2. AER is used to control the excitation current output by SCR.
3. 自并激励磁系统没有旋转部分，属静态励磁系统 3. Self-shunt excitation is a static excitation without rotating part (ex
发电机静止可控硅自并激励磁系统原理图
Schematic Diagram of Generator Static SCR Self-shunt Excitation
1. 接自汽轮发电机机端的励磁变压器之副边电压，经可控硅整流 器整流后，供给汽轮发电机励磁。
1. The secondary voltage (LV side) of excitation transformer at turbo generator end has been rectified through SCR and then supplied excitation power to generator.
图解发电机励磁原理
励磁系统类型与特点
直流励磁机励磁系统
采用直流发电机作为励磁电源，具有 结构简单、运行可靠的特点。
交流励磁机励磁系统
采用交流发电机作为励磁电源，通过 整流装置提供直流励磁电流，具有较 大的灵活性和适应性。
04
发电机励磁系统故障诊断与处理
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、励磁绕 组短路等原因导致。
励磁过流
可能是由于励磁回路短路 、励磁绕组接地等原因导 致。
励磁电压不稳定
可能是由于电源电压波动 、励磁调节器故障等原因 导致。
故障诊断方法与技巧
观察法
通过观察发电机运行时的励磁电 压、电流波形等参数，判断是否
下坚实基础。
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
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。
发电机UN6000励磁系统简介
制。
发电机UN6000励磁系统简介
励磁系统的分类
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
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁
统
统
系统
按整流器是否旋转分
发电机UN6000励磁系统简介
灭磁单元
1）、灭磁作用：当发电机内部、引出线、高厂变等发生故障时， 虽然保护装置动作迅速切除故障，但励磁电流产生的感应电动 势会继续维持故障电流，为了迅速排除故障，减小其损坏程度， 必须安全迅速地将储存在磁场中的能量泄放（实验表明，只要 剩磁电压小于500V，电弧就不能维持，一般剩磁电压不大于 100-300V）即把励磁绕组的电流建立的磁场迅速降低到最小。
2）、灭磁要求:a.灭磁时间尽可能的短（发电机端电压由额定 值Un降至5% Un所需的时间称灭磁时间）b.励磁绕组两端的过电 压不超过允许值（通过跨接器来实现过压保护的要求）。
3）、灭磁方式：按励磁系统的不同，主要有两种自然灭磁（一 般是对采用旋转二极管整流方式的励磁系统用如无刷励磁系统， 通过整流二极管的续流作用实现自然灭磁，时间较长10S左右） 和逆变灭磁（对采用可控硅整流方式的励磁系统用如自并励励 磁）。
➢ 当两个功率柜退出运行时，能提供 发电机额定工况所需的励磁容量, 不能进行强励。
➢ 如果三台功率柜故障则自动切断励 磁。
发电机UN6000励磁系统简介
可控硅整流器
➢ 运行中一般不要打开功率柜的门， 否则，该功率柜将会发出报警信号。
➢ 标准整流器 (n = 5) 具有五个并联 的可控硅整流桥，其中至少有一个 冗余的（n-1）配置。（n-1）的含 义是当一个可控硅故障时，系统仍 能满足最大励磁功率。
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题
发电机自并励励磁系统是指在发电机工作过程中，通过自身产生的电势和电流来激励磁场，从而实现磁场的形成和维持的一种自动励磁方式。
它具有以下特点：
1. 自动调节磁通：自并励励磁系统能够根据负载变化自动调节发电机的磁通，使得发电机的输出电压稳定。
当负载增加时，自并励励磁系统会增加励磁电流，提高发电机的磁通，以保持输出电压不变。
2. 自恢复励磁能力：当发电机磁通发生短时故障或断电情况下，自并励励磁系统能够自动恢复励磁，不需要外部干预。
这种自恢复的能力能够保证发电机在短时故障发生后能够迅速恢复正常工作。
3. 系统结构简单：自并励励磁系统不需要额外的励磁电源和调节设备，只需要利用发电机自身的电势和电流来激励磁场，因此系统结构简单，成本较低，维护方便。
1. 启动时间较长：自并励励磁系统需要一定时间来建立和维持磁场，因此在发电机刚启动时，输出电压和频率可能不太稳定，需要一定时间才能达到定常运行状态。
2. 额定电压范围窄：自并励励磁系统对电压的调节范围较窄，无法适应大范围的电压波动。
如果负载发生突变或电网电压有较大变化，可能会导致发电机输出电压波动较大。
3. 抑制谐波能力较弱：自并励励磁系统对于发电机输出的谐波电流抑制能力较弱，容易产生电网污染。
这可能会影响到电网的稳定性，甚至对其他电力设备产生不良影响。
发电机自并励励磁系统具有自动调节磁通、自恢复励磁能力和系统结构简单的优点，但也存在启动时间长、额定电压范围窄和抑制谐波能力弱等问题。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的励磁方式，以实现发电机稳定工作和电网质量要求的平衡。
发电机的组成及工作原理
发电机的组成及工作原理一、发电机的组成发电机是将机械能转化为电能的装置，由以下几个主要部分组成：1. 励磁系统：励磁系统是发电机的核心部分，它提供了电磁场，使得发电机能够产生电能。
励磁系统包括励磁电源、励磁线圈和励磁调节装置。
励磁电源通常是直流电源，可以是直流发电机、蓄电池或者整流器。
2. 转子：转子是发电机的旋转部分，通常由导体制成，通过旋转产生电能。
转子可以是铁芯转子或者空心转子。
铁芯转子由铁芯和绕组组成，绕组通常是三相绕组。
空心转子则是空心的，通过将导体绕在转子上实现电能转化。
3. 定子：定子是发电机的固定部分，通常由铁芯和绕组组成。
定子的绕组也是三相绕组，与转子的绕组相互连接形成电磁感应。
4. 机械部分：机械部分包括发电机的轴、轴承、风扇等。
轴是连接转子和发电机的外部机械设备的部分，轴承用于支撑转子的旋转，风扇则用于散热。
5. 控制系统：控制系统用于监测和控制发电机的运行状态，包括电压、电流、频率等参数的监测和调节。
二、发电机的工作原理发电机的工作原理是基于法拉第电磁感应定律，即当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势。
发电机利用这一原理将机械能转化为电能。
具体来说，发电机的工作过程如下：1. 励磁：通过励磁系统提供的电磁场，使得转子上的绕组产生电流。
这个电流会产生一个旋转的磁场，与定子上的绕组的磁场相互作用。
2. 电磁感应：当转子旋转时，转子上的绕组的磁场会与定子上的绕组的磁场相互作用，产生电磁感应。
根据法拉第电磁感应定律，这个电磁感应会产生感应电动势。
3. 输出电能：感应电动势会使得定子上的绕组中产生电流，这个电流就是输出的电能。
输出的电能可以通过连接在定子绕组两端的导线传输到外部负载上。
4. 控制和调节：控制系统会监测输出电能的电压、电流和频率等参数，并根据需要进行调节，以确保发电机的稳定运行。
总结起来，发电机的工作原理是通过励磁系统产生磁场，转子上的绕组在磁场的作用下产生电磁感应，进而产生输出的电能。
发电机的组成及工作原理
发电机的组成及工作原理发电机是一种将机械能转化为电能的设备，它在现代社会中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍发电机的组成和工作原理。
一、发电机的组成1. 定子：定子是发电机的固定部分，由铁芯和绕组组成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁滞和涡流损耗。
绕组则由导线绕制而成，通常采用多圈绕组，以增加电流的产生。
2. 转子：转子是发电机的旋转部分，它与定子之间通过磁场相互作用来产生电能。
转子通常由铁芯和绕组组成，绕组称为励磁绕组，用来产生磁场。
3. 励磁系统：励磁系统用来产生转子上的磁场，通常采用直流励磁。
直流励磁系统由励磁电源、励磁绕组和整流器组成。
励磁电源提供直流电流，通过励磁绕组产生磁场，整流器将交流电转换为直流电。
4. 收集系统：收集系统用来将发电机产生的电能输出到外部电网或负载中。
它包括电刷和电刷环，电刷与转子的励磁绕组相连，通过电刷环将电能传递给外部电路。
二、发电机的工作原理发电机的工作原理基于电磁感应现象，即当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势。
发电机利用这一原理将机械能转化为电能。
1. 电磁感应：当转子旋转时，励磁绕组产生的磁场会穿过定子绕组，导致定子绕组中的导线受到磁场的作用。
根据法拉第电磁感应定律，导线中将产生感应电动势。
2. 电能产生：感应电动势通过定子绕组中的导线，产生电流流动。
根据欧姆定律，电流通过导线时会产生电能。
这样，机械能就被转化为电能。
3. 输出电能：电能通过收集系统输出到外部电网或负载中。
收集系统将电能从励磁绕组传递到外部电路，供应电力设备或供电网络使用。
总结起来，发电机的工作原理可以概括为：通过励磁系统产生磁场，磁场穿过定子绕组，导致感应电动势产生，感应电动势产生电流，电流通过收集系统输出电能。
发电机的组成和工作原理是相互关联的，只有各个部件协调工作，才能实现机械能到电能的转换。
通过了解发电机的组成和工作原理，我们能更好地理解电力系统的运行原理，为电力设备的使用和维护提供参考。
同步发电机励磁系统介绍
同步发电机励磁系统分类介绍1概述向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。
发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须要提高励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。
电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类，一类是直流励磁机励磁系统，另一类是半导体励磁系统。
2直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。
其中直流发电机称为直流励磁机。
直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流，形成有碳刷励磁。
直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。
自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的，他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机，因此所用设备增多，占用空间大，投资大，但是提高了励磁机的电压增长速度，因而减小了励磁机的时间常数，他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。
采用直流励磁机供电的励磁系统，在过去的十几年间，是同步发电机的主要励磁系统。
目前大多数中小型同步发电机仍采用这种励磁系统。
长期的运行经验证明，这种励磁系统的优点是：具有独立的不受外系统干扰的励磁电源，调节方便，设备投资及运行费用也比较少。
缺点是：运行时整流子与电刷之间火花严重，事故多，性能差，运行维护困难，换向器和电刷的维护工作量大且检修励磁机时必须停主机，很不方便。
近年来，随着电力生产的发展，同步发电机的容量愈来愈大，要求励磁功率也相应增大，而大容量的直流励磁机无论在换向问题或电机的结构上都受到限制。
因此，直流励磁机励磁系统愈来愈不能满足要求。
目前，在100MW及以上发电机上很少采用。
3半导体励磁系统半导体励磁系统是把交流电经过硅元件或可控硅整流后，作为供给同步发电机励磁电流的直流电源。
发电机励磁系统
4）功能模块（FM）
5）通讯处理器（CP）
3、调节器主要功能
AVR调节 FCR调节 恒无功调节 恒功率因数调节 PSS电力系统稳定器
3.1 自动电压调节（AVR）
自动电压调节以发电机机端电压和电压给定值的差值 作为PID调节器的输入，以调节器的输出控制发电机 励磁电流的大小，从而保持机端电压为恒定值。自动 电压调节是励磁调节的基本调节方式，励磁系统的其 他高层控制调节功能，如PSS控制功能，无功空功能 和正常启停控制功能等，均以自动电压控制调节为基 础实现。 通过控制显示屏的命令（增磁和减磁），或者从某一 操作员站、电厂的DCS 、远方调度系统的通讯方式均可以改变自动
3 、励磁调节器 指按照某种调节规律对同步发电机机端电压、无功功率、 功率因数、转子电流进行实时闭环调节的装置。 4 、自动电压调节器（AVR） 指实现按恒机端电压调节方式的调节及相关的限制保护功 能的装置，也称自动（调节）通道。 5 、手动励磁调节单元（FCR） 指实现按恒励磁电流调节方式的调节及相关的限制保护功 能的装置，也称手动（调节）通道。 6 、整流功率柜 采用晶闸管（可控硅）或整流二极管构成功率整流桥， 用于提供转子电流的整流装置。
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
按功率引取方式分
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 统(直流励磁机)
整流器励磁系统 交流励磁机
自并励系 统
自复励系 统
按复合位置分
谐波励磁 系统
按整流器是否旋转分
静止整流器励磁 系统
旋转整流器励磁 系统
交流侧复合的自 复励系统
直流侧复合的自 复励系统
举例1 、直流励磁机
发电机励磁系统原理ppt
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
迟相运行超过限制区
QLG
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
பைடு நூலகம்
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
A
UFG1其他辅助控制功能 1、UFGP2T断逆线变 保B 护功能； 2、软起励功能； 34、、主同0 开步关电容 压V4/5F错断限制功线47曲能保线5；护0 f(Hz)
励磁产生负阻尼的原因
阻尼（正、零、负）VS惯性
动态稳定可以理解为机电振荡的阻尼问题。 AVR造成阻尼变弱、甚至变负（K5变负)。在 —定的运行方式及励磁系统参数下，AVR在维 持Ug恒定的同时，会产生负的阻尼作用。 ➢扰动前后：ΔP → Δδ1 → Δδ→ 摆动 ➢ → 阻尼 → Δδ2 →稳定 ➢传统励磁：低增益慢速（没有能力管闲事） Δδ→ ΔUg →AVR作用小、反应慢 → ΔUf小 → ΔIf小 → Δ → ΔP（力矩 象限不明） → 对Δδ影响极小。 ➢现代励磁：高增益快速（管闲事帮倒忙） Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反应快 → ΔUf大 → ΔIf大 → Δ → ΔP（力矩 第二象限） → 产生负阻尼使原来的阻尼变小，对Δδ负面影响。 ➢AVR+PSS:高增益快速+附加控制系统（管闲事帮正忙） Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反应快 → ΔUf大 → ΔIf大， Δ → ΔP（力矩第 一象限） →产生正阻尼使原来的阻尼变大，对Δδ正面影响。
励磁系统
七、励磁系统绝缘测试
六、励磁系统绝缘测试
2、说明： 1) 摇绝缘前把灭磁开关FCB合上，或用细铜 丝把FCB短接； 2) 500V或1kV摇表为宜；典型阻值在0.8兆欧 左右； 3) 假如励磁变低压侧封母或发电机炭刷未 解开，在励磁变低压侧或转子侧摇绝缘时， 也需在交流进线柜内做同样的保护措施。
3、自动/手动方式之间的切换：每一个通 道 都有一个自动方式和一个手动方式， 自动方式中，发电机电压受到调节，维持 机端电压恒定。手动方式中，发电机励磁 电流保持恒定，随发电机负荷变化，手动 调节励磁电流以使发电机电压不变；
4、切换到应急通道：应急通道的自动电 流调节器自动跟踪主通道，在主通道故障 时，自动无扰切换。从主通道向应急通道 的手动切换只能由被认可的特殊操作人员 进行。
励磁调节器设有过励磁限制、过励磁保护、低励磁限制、 电力系统稳定器（PSS）、伏/赫（V/Hz）限制及保护、 转子过电压和PT断线闭锁保护等单元。其附加功能应包括 转子一点接地保护、转子温度测量、串口通讯模块、跨接 器、均流、高次谐波过滤等内容。自动励磁调节器AVR设 置两个完全相同且独立的(AC调节器)自动通道运行。各通 道装设独立的PT、CT、稳压电源，各通道自动相互跟踪 达到无扰动切换。每个通道功能齐全，都具有独立工作能 力。当一个通道调节器出现问题时，它将自动退出运行， 并发出报警。单个通道调节器独立运行时，完全能满足发 电机各种工况下的正常运行。同时每一个通道还设有手动 电路(DC调节器)作为备用，手动、自动电路应能相互自动 跟踪；当自动回路故障时能自动无扰切换到手动。 4.3.25 励磁调节器设有独立的备用手动通道，以满足发电 机试验、零起升压试验的要求。 AVR具备下列四种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁 电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方 式。
发电机结构及原理
发电机结构及原理发电机是一种将机械能转变为电能的设备，它是现代工业中电能的重要来源之一。
发电机可以广泛应用于各行各业，从发电厂到家庭、工厂和交通工具。
发电机的结构主要包括转子、定子、刷子、励磁系统和冷却系统。
转子是发电机的旋转部分，一般由导磁材料制成，例如电导铜。
定子是固定不动的部分，通常由绕组、铁芯和绝缘材料组成。
刷子是连接转子和外部电路的部分，它允许电能从转子流向外部电路。
励磁系统用于为发电机提供初级电能，以激活转子和产生电流。
冷却系统可以在发电机高温运行时排出热量，以保持其正常运行温度。
发电机的工作原理是基于电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律，当一个导体在磁力线的作用下运动时，会在导体两端产生电动势。
利用这个原理，发电机通过转子和定子之间的相对运动来产生电流。
发电机的工作过程可以分为两个阶段：励磁阶段和电流产生阶段。
在励磁阶段，励磁系统通过产生磁场激活发电机的转子。
励磁系统通常由一个电磁铁和一个直流电源组成。
当直流电源通电时，电磁铁会产生磁场，使得转子成为一个临时的磁体。
在电流产生阶段，当转子开始旋转时，它会经过定子绕组，磁场会在定子绕组上感应出一定的电动势。
根据洛伦兹力定律，当一个导体在磁场中运动时，导体内的电子受到磁场力的作用，从而产生电流。
在发电机中，定子绕组上的电流会通过刷子传送到外部电路，以供给电力设备使用。
发电机的电压和功率可以由以下几个因素影响：1. 磁场强度：磁场强度越大，产生的电压和功率也越大。
这可以通过增加励磁系统电流或使用更强的磁体来实现。
2. 转子旋转速度：转子的旋转速度越快，产生的电压和功率也越大。
这可以通过增加发电机的输入机械能或减小转子直径来实现。
3. 绕组方式：发电机的绕组方式包括直流发电机和交流发电机，它们在绕组结构和输出电流特性上有所不同。
直流发电机产生的电流是恒定的，而交流发电机产生的电流是交变的。
发电机有很多类型，包括直流发电机、交流发电机和同步发电机等。
发电机原理及构造——发电机的励磁系统
发电机原理及构造——发电机的励磁系统发电机是一种将机械能转化为电能的装置，通过利用电磁感应现象产生电流。
它主要由励磁系统、转子、定子和输出电路组成。
发电机的励磁系统是产生磁场的部分，它为发电机提供所需的磁场能量，使机械能转化为电能。
励磁系统通常由励磁线圈、励磁电源和励磁控制系统组成。
励磁线圈是励磁系统最关键的部分，它是由导体绕制而成的线圈。
根据具体的发电机类型和要求，励磁线圈可以分为直流励磁和交流励磁。
直流励磁线圈通常是一个或多个线圈，绕制在发电机的励磁枢纽上，形成强磁场。
这些线圈由直流电源供电，产生稳定的磁场。
直流励磁线圈的数量和布置方式取决于具体的发电机设计要求。
交流励磁线圈通常是由稳定的交流电源供电的主励磁线圈和励磁枢纽上的辅励磁线圈组成。
主励磁线圈产生主磁场，辅助磁线圈通过控制电压和电流，改变励磁系统的磁场强度和方向。
励磁电源是供给励磁线圈的电源。
根据发电机的类型和规格，励磁电源可以是直流电源、交流电源或者是由发电机的输出电流转换的交流电源。
励磁控制系统负责监测和控制励磁电源的电压和电流，确保励磁线圈获得适当的电能，保持恒定和稳定的磁场。
励磁控制系统可以是手动操作或自动控制，以满足不同负荷和输出电压的要求。
除了励磁系统，发电机还包括转子、定子和输出电路。
转子是发电机的旋转部分，通常由导体绕制的线圈或磁铁组成。
当励磁系统产生磁场时，转子受到磁力的作用，开始旋转。
转子的旋转产生交变磁场，进而感应出电流。
定子是发电机的静止部分，通常由一组绕制导线制成的绕组环绕在铁心上。
当转子旋转时，定子绕组感应出电流。
这个电流通过导线流过输出电路，供应给外部负载。
输出电路是电能传送的路径，它由导线和负载组成。
通过输出电路，发电机的产生的电能可以传送到外部负载，进行实际的功率应用。
总之，发电机的励磁系统起着关键的作用，它提供稳定和适当的磁场能量，使发电机能够将机械能转化为电能。
励磁系统主要由励磁线圈、励磁电源和励磁控制系统组成，其各方面的设计和运行状态对于发电机的性能和稳定性具有重要影响。
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励磁的主磁极。
图1 两极同步发电机 1-定子铁芯 2-转子 3-集电环
若发电机转子由原动机拖动逆时针方向以速度n 旋转时，主极
磁通Φ0 切割定子绕组而感应出对称的三相电势，其电势频率为 ：
f =np/60 式中：n-转子转速，p-极对数
1.2、 基本概念
有功：在交流电能的发、输、用过程中，用于转换成非电、
发电机本体温度监测元件
数量 类型 放置位置
42
84 12 6
RTD
RTD RTD RTD
定子每槽上下线圈层间
每根线棒冷却水出口软管 定子铁芯端部（齿压板下） 铁芯端部磁屏蔽
8
3 2 2
RTD（双支元件）
RTD TC（三支元件） RTD（双支元件）
冷却器冷氢和热氢部分
总出水管 在每个轴承轴瓦上设有一个测温元件 (汽、励端各一个) 轴承密封油温度(汽、励端各一个)
电流不允许大于额定值，且视在功率应减少。当功率因数增大时，
发电机的视在功率不能大于其额定值。发电机功率因数一般不超 过迟相0.95。
谢谢！
图1发电机励磁系统基本原理框图
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。
励磁系统的主要作用有：
1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维
持机端电压为给定值； 2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；
3）提高发电机并列运行的静态稳定性；
4）灭磁，以减小故障 损失程度； 6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励 磁限制。
注： RTD为四线制PT100热电阻
六、励磁系统
6.1、励磁系统基本原理
供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它 一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。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如图1所示：
发电机运行电压的变动范围在额定电压的±5％内而功率因数为 额定值时，其额定容量不变。 发电机连续运行的最高允许电压不得大于额定值的110％，发电 机的最低运行电压应根据稳定运行的要求确定，不应低于额定值的 90％。 发电机额定频率为50Hz，其正常变动范围在48.5～51.0Hz以内 时，发电机的额定功率可保持不变连续运行 。
组装完成后的铁芯
发电机定子端部结构
1. 下层线棒；2. 上层线棒 ；3. 定子线棒的压板 4. 定子铁芯 ；5. 压指 ；6. 定子铁芯弧形压板 7. 绝缘穿心螺杆 ；8. 磁屏蔽 ；9. 冷却气体环形回路 10.大锥环 ；11.冷却水汇水管 ；12.绝缘衬套 13.绝缘软管
线圈端部绕组用压板和高强度绝缘螺 栓夹紧到刚性绝缘大锥环上，该大锥 环由定子机座支撑并允许在机座内轴 向移动，整个端部线圈间浇垫成整体， 于是端部绕组形成一组“刚-柔”结 构，能够承受突然短路、错相合闸、 过电流等冲击。
芯的温度经过试验未超过其绝缘等级和制造厂允许的温度，可以不
直到允许温度为止。
降低发电机的容量。当温度超过允许值，则应减少定子和转子电流，
发电机额定氢压运行，当冷氢温度为额定值时，其负载应不高
定子电流应减少2%。 发电机最低进风温度以气体冷却器不出现凝
于额定值的1.1倍。当发电机冷氢温度高于额定值时，每升高1℃时，
为有功功率与视在功率的比值，等于电压比电流超前的相位
差的余弦。
二、THDF 125/67发电机的结构
2.1、THDF 125/67发电机总述
发电机为上海电气电机厂有限责任公司制造的 THDF125/67 型三相交流隐极式同步发电机，发电机冷却方式为 水氢氢，即定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、定子铁芯
定 子 槽 内 布 置
四、发电机转子
由一根整体合金钢锻件加工而成,在转子本体上径向地有许多纵向槽 用于安装转子绕组 ，它是电机磁路的主要组成部分。
发 电 机 转 子
发电机转子导线： 转子绕组的空心铜 线为无氧含银铜线。
转子绕组的空心铜线为无氧含银铜线；转子槽绝缘内表面、槽
楔下垫条靠铜线侧、转子护环下绝缘筒内圆等与转子绕组相接触部分 皆贴有滑移层，这样在开停机和负荷变化时转子绕组能较自由的热胀 冷缩，防止绕组变形和绝缘损伤。
转 子 端 部 结 构
转 子 槽 内 布 置
转子极（大齿）上设有阻尼槽，阻尼槽楔采用耐高温蠕变及高导电率 的铜合金槽楔。阻尼结构效果良好，负序能力高：I2为6%，I22t为6s。
五、
水-氢-氢通风冷却方式：定子铁心轴向氢冷；转子轴向-径向氢冷；相间 连接线和出线套管直接氢内冷；定子线圈水内冷。
发电机冷却回路
及引线氢冷，发电机的励磁型式为发电机出口带励磁变的
全静态自并励磁系统。
2.2、同步发电机参数
型号：THDF 125/67 T-三相交流发电机； D-转子绕组轴向气体冷却； H-氢冷；
F-定子绕组水冷；
125-转子本体直径1.25米； 67-定子铁芯长度6.7米； 额定功率：1000MW； 功率因数：0.9（滞后）； 额定电压：27kV； 定子电流：23778A； 额定转速：3000r/min； 额定氢压：0.5 MPa； 冷却方式：水氢氢—线棒水冷，定子铁芯、转子氢冷； 通风方式：定子轴向,转子轴向-径向； 励磁方式：静态励磁
发电机本体及励磁系统介绍
目录
• • • • • • • 一、发电机工作原理 二、THDF 125/67发电机的结构 三、发电机定子 四、发电机转子 五、冷却方式 六、励磁系统 七、发电机运行方式
一、发电机工作原理
1.1、发电机基本原理
我们知道，导线切割磁力线能够产生感应电势，将导线连成闭合回 路，就有电流流通， 发电机就是基于这个原理工作的。 图1 为最简单 的两极同步发电机。定子上有AX、BY、CZ 三相对称绕组，转子是直流
3.4定子绕组
由嵌在定子铁芯槽内的线圈按一定规律联接而成。
定子绕组水电连接
磁屏蔽冷却：有效的阶梯段磁屏蔽 结构，另齿压板和压圈处都均设计 有风道，有良好的通风冷却效果， 附加损耗少、热点温度低。
定子绕组为双层2支路并联绕组。
线棒在槽内540°换位。
能有效地降低铜内附加损 耗
线棒槽内固定采用侧面波 纹板，楔下波纹板固定。 能非常有效地防止线棒在 槽内各方向的松动。
发电机冷却回路
发电机机座是抗压、气密型的，在其两端装有端盖。氢冷器垂直 安装在汽机侧端部的空腔内。发电机内产生的热量通过氢气带走。 发电机通过直接冷却系统进行冷却，冷却介质直接吸收热量。这将 极大地降低最热点的温度，并降低可能导致热膨胀的相邻部件之间 的温差，从而能够将各部件（尤其是铜导体绝缘材料转子和定子铁 芯）所受的机械应力减小至最小。
氢气借助于位于汽端转子端部的多级（4级）轴流风扇，在具有封
闭系统的发电机内作循环。风扇将气隙及铁心中的热气抽出，再流
向冷却器。在经过冷却器冷却后，风路被分成3部分： 风路l：冷气由定子机座中的通风管通至励端的端部绕组区域，在
那里冷气在进入铁心中的轴向孔之前沿着齿压板流动。因此，齿压
板和压圈上都设计有风道，以使冷气能够沿着齿压板流进定子铁心 端部的阶梯区域。沿着铁心中的轴向孔从励端到汽端通过定子铁心
视在功率：由于电压、电流间存在相位差，正弦交流电路中的平均
功率一般不等于电压、电流有效值的乘积，为与平均功率相区别，把 电压、电流有效值的乘积叫视在功率，用S表示，单位为伏安，符号是
VA。其数学表达式为：S = UI 。
视在功率、有功功率、无功功率关系式为：
功率因数：上面有功功率公式中的cosΦ叫做功率因数，它
励磁调节器为双自动 控制器（自动/手动），每 个控制器均有AVR（自动） 方式和FCR（手动）方式， 自动电压调节器（AVR） 回路跟踪发电机的端电压， 励磁电流调节器FCR（手 动方式）跟踪发电机的励 磁电流。
七、发电机运行方式
7.1、发电机进风温度变动时运行方式
当进风温度超过额定值时，如果定子绕组、转子绕组及定子铁
结水珠为标准，一般气体冷却器温度不低于20℃。为防止发电机内
结露，定子内冷水温度高于进风温度。
发电机运行时，机内氢压必须高于定冷水压力。 发电机冷却介质 的进、出口温差显著增大时，表明发电机冷却系统已不正常或发电机
内部的损失有所增加，应分析原因，采取措施，予以解决。
7.2、电压、频率、功率因素变动时的运行方式
电压升高同时频率降低工况可导致发电机和变压器过磁通量， 电压降低同时频率升高工况可导致发电机旋转部件所承受的应力 增大。这些因素将引起发电机温升增高和寿命的缩短，应尽快降 低负荷或限制这些工况运行。 发电机在运行中功率因数变动时，应使其定子和转子电流不 超过在当时进风温度下所允许的数值。当降低功率因数时，转子
的风路，吸收了定子铁心所产生的热量，气体沿着齿压板上的风道
进入定子端部绕组区域，被轴流风扇抽出，流向冷却器。
发电机冷却回路
风路2：冷气由风扇座的下方进人转子端部绕组区域，直接冷却汽端
那半边的转子绕组，冷却转子绕组的气体通过绕组端部的进风孔进人
直线导体的通风道，沿着导体的轴向风道流向砖子本体的中心，然后 热气通过导体上的径向风道从转子槽楔孔流人气隙。冷却绕组端部的 气体通过端面后，再经导体流向磁极的中心附近，在出风区气体汇合， 然后经转子本体端部的出风口流人气隙。 风路3：氢气迸人励端的端部绕组区域直接冷却励端半边的转子绕组。 由于冷却气体流动路线的对称结构，励端半边的转子绕组的冷却过程 与汽端半边的转子绕组相同，热气也流向转子的中心然后排人气隙。