同步发电机励磁系统概述
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。
发电机励磁系统
复励系统
复励系统
3
1.直流励磁机励磁系统
多用于七十年代以前的中小型机组。
2.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整流器励磁 系统（“三机”励磁系统）
多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。
3.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整流器励磁 系统（“无刷”励磁系统）
用于八十年代以后的大中小型机组（用量较少）。
在发电机突然解列、甩负荷时，强行励磁，将励磁电流迅速 减到安全数值，以防止发电机电压过分升高；
2020年7月
8
4．提高继电保护动作的灵敏度
当系统处于低负荷运行状态时，发电机的励磁电流 不大，若系统此时发生短路故障，其短路电流较小， 且随时间衰减，以致带时限的继电保护不能正确工 作。励磁自动控制系统就可以通过调节发电机励磁 对发电机进行强励，不仅有利于提高电力系统稳定 性外，还因加大了电力系统的短路电流而使继电保 护的动作灵敏度得到提高。
在研究并联运行发电机组间的无功分配问题时所涉及的主要概念 之一是发电机端电压调差率。所谓发电机端电压调差率是指在自动 励磁调节器调差单元投入，电压给定值固定，发电机功率因数为零 的情况下，发电机的无功负载从零变化到额定值时，用发电机端电 压百分数表示的发电机端电压变化率，通常由下式计算：
2020年7月
2020年7月
10
6．改善电力系统的运行条件
因为维持发电机端电压的恒定有利于维持电力系统的电压水 平。当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁自 动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加励磁以提 高系统电压。从而可以改善电力系统的运行条件。
（1）改善异步电动机的自起动条件 （2）为发电机异步运行创造条件 （3）减少重负荷合闸时的电压下降 （4）重负荷跳闸时，减少系统电压的上升
同步发电机励磁控制系统
预测控制是一种基于模型的控制方法，能够根据系统的历史数据和当前状态预测 未来的行为，实现更精确的控制。
环保与节能要求对励磁控制系统的影响
能效要求
随着能源危机和环保意识的提高，励磁控制系统需要更加注重能效，采用更高效的电机 和节能控制策略，降低能源消耗和排放。
排放要求
励磁控制系统需要符合更严格的排放标准，采用环保型的电机和控制策略，减少对环境 的污染。
转子过电流保护装置
作用
转子过电流保护装置用于监测同 步发电机转子电流，当出现异常 过电流时，及时切断励磁电流， 防止转子烧毁。
工作原理
转子过电流保护装置通过电流传 感器实时监测转子电流，当检测 到过电流时，触发保护动作，快 速切断励磁电流。
组成
转子过电流保护装置由电流传感 器、比较电路和开关器件等部分 组成，各部分协同工作实现转子 过电流保护功能。
根据励磁调节器的控制指令，输出励 磁电流给发电机励磁绕组。
励磁控制系统的功能
电压控制
通过调节励磁电流，维 持发电机端电压在给定
水平。
无功功率调节
根据系统无功需求，调 节励磁电流以改变发电
机无功功率的输出。
增磁与减磁
通过增加或减少励磁电 流来改变发电机的输出
电压。
保护功能
在异常情况下，自动采 取措施保护发电机和励
THANKS
谢谢
Байду номын сангаас
磁系统。
02
CHAPTER
励磁控制系统的主要设备
励磁调节器
作用
励磁调节器是励磁控制系统的核 心，用于调节同步发电机的励磁 电流，以控制机组的无功输出和
电压水平。
工作原理
励磁调节器通过采集发电机电压、 电流等信号，经过运算处理后，输 出控制信号给功率整流器，以调节 励磁电流。
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同步发电机是电力系统中常见的发电设备之一，它的励磁系统起到了关键的作用。
励磁系统是控制同步发电机的磁场强度和稳定性的关键元件，它直接影响到发电机的电压和频率稳定性以及对外网的供电能力。
本文将就同步发电机励磁系统及常见故障进行讨论和分析。
同步发电机的励磁系统通常由励磁电源、励磁机械部分和励磁控制部分组成。
励磁电源可以分为直流励磁电源和交流励磁电源两种形式。
直流励磁电源是通过整流器将交流电源转换为直流电源，供给励磁机械部分产生励磁磁场。
交流励磁电源则是通过变压器将外部交流电源转换为励磁所需的低电压交流电源。
励磁机械部分是通过旋转励磁机械部件产生磁场，通常采用的是直流励磁机或永磁发电机。
励磁控制部分则是通过控制励磁电源的电压或频率来调节励磁磁场的强度。
在同步发电机励磁系统中，常见的故障包括励磁过程异常、励磁机械部分故障和励磁控制部分故障。
励磁过程异常是指在发电机启动过程中，励磁系统不能正常产生和维持发电机所需的磁场。
造成励磁过程异常的原因很多，包括励磁电源故障、励磁电源控制失灵、励磁机械部分故障等。
励磁电源故障可能是由于电源本身供电异常或电源连接线路接触不良等原因引起的。
励磁电源控制失灵通常是由于励磁控制部分元件故障或程序错误引起的。
励磁机械部分故障可能包括励磁机械部件损坏、励磁机械传动系统故障等。
励磁机械部分故障是指励磁机械部件发生故障导致无法正常产生磁场。
励磁机械部件可能会因为长期使用或受到外部因素的影响而损坏。
励磁机械部件可能会出现磁铁脱落、励磁绕组短路、励磁机械轴承故障等情况，这些都会导致励磁机械部分失效。
励磁控制部分故障是指励磁控制部分元件或系统出现故障导致励磁磁场无法正常调节。
励磁控制部分是整个励磁系统中最关键的部分，它直接影响到发电机的电压和频率稳定性。
励磁控制部分主要包括励磁控制器、励磁控制电路、励磁控制系统等，这些元件或系统可能因为元件老化、过载、短路等原因导致故障。
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同步发电机励磁系统是保证发电机正常运行的重要部分，其主要功能是提供足够的电流来激励发电机的转子，使其产生磁场，进而产生电能。
励磁系统通常由励磁机、稳压器、控制电路以及电源组成。
励磁机是励磁系统的核心部分，其主要作用是将机械能转化为电能，供给发电机转子。
励磁机的励磁电流大小决定了发电机的输出电流和电压。
稳压器用于控制励磁电流的稳定性，保证发电机输出的电压稳定。
励磁控制电路负责监控和调节励磁系统的工作状态。
通常包括采集发电机输出的电压和电流信号，根据设定值来调节励磁电流大小。
电源提供励磁系统工作所需的电能。
通常采用直流电源或者交流电源。
在实际运行中，励磁系统可能遭遇各种故障，这些故障会导致发电机输出电压不稳定甚至损坏设备。
常见的故障有以下几种：1. 励磁电流异常：励磁电流过大或者过小都会影响发电机的输出电压。
过大的励磁电流容易导致发电机和稳压器过热，损坏设备；过小的励磁电流会导致电压下降，无法满足负荷需求。
2. 励磁机故障：励磁机损坏会导致无法正常供电，使得发电机无法产生电能。
常见的故障原因有励磁机转子绝缘损坏、绕组短路等。
3. 稳压器故障：稳压器负责调节励磁电流的稳定性，如果稳压器损坏或者调节不当，会导致励磁电流波动，进而导致输出电压波动。
4. 控制电路故障：励磁控制电路负责监控和调节励磁系统的工作状态，如果控制电路出现故障，励磁系统无法正常工作。
针对这些故障，我们可以采取以下措施进行分析和解决：1. 对励磁电流进行监测和调节，确保励磁电流在正常范围内波动。
2. 定期检查励磁机和稳压器的绝缘情况，及时更换绝缘材料。
3. 对励磁机进行定期维护保养，包括清洁、润滑和紧固等工作。
4. 对控制电路进行定期检查和测试，确保其正常工作。
5. 配备备用励磁机和稳压器，以备发生故障时能够迅速替换。
同步发电机励磁系统是发电机正常运行的关键部分，对其进行故障分析和解决是确保发电机正常工作的重要环节。
第二章 同步发电机励磁控制系统
①励磁对静态稳定的影响
PG
E qU X
sin
X
—系统总电抗，一般为发电机、变压器、输电线路电抗之和；
—发电机空载电动势 E q 和受端电压 U 间的相角，或叫功角。
Pm
E qU X
解决方案1：无自动励磁调节时，IEF 恒定， q为常数，此时的功角特性称 E 为“内功角特性”，功率极限出现在 δ=90°的条件下。 解决方案2：按电压偏差进行比例 调节的励磁控制系统，则近似为按 E q' 为常数求得的功角特性曲线 C如图1.2-8所示，δ’’> 90°。（外功角特性曲线1） 解决方案3：有灵敏和快速的励磁调节器，可视为能保持UG恒定。
§2.4 励磁调节器原理
一、励磁调节器的功能和基本框图
励磁调节器是一个闭环比例调节器。 输入量：发电机电压UG 输出量：励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为IAVR 功能：一是保持发电机的端电压不变；其次是保持并联机组间无功 电流的合理分配。
二、励磁调节器原理
构成励磁调节器的形式很多，但自动控制系统的核心部分却 很相似。基本的控制由测量比较、综合放大、移相触发单元组成 。 1、测量比较单元 作用：测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相 比较，得出电压的偏差信号。 ①电压测量 电压测量是将机 端三相合成电压降压 、整流、滤波后转换 成一正比于发电机电 压UG的直流电压Use。
3、移相触发单元 移相触发单元是励磁调节器的输出单元，它根据综合放大单 元送来的综合控制信USM的变化，产生触发脉冲，用以触发功率整 流单元的晶闸管，从而改变可控整流柜的输出，达到调节发电机 励磁的目的。
余弦波移相触发单元（具体电路从略）的输入电压USM与控制 角α具有下述关系：
3同步发电机励磁PSS原理
3同步发电机励磁PSS原理3同步发电机励磁PSS原理1.概述1.1 目的本文档旨在介绍同步发电机励磁PSS（Power System Stabilizer）原理及其应用。
1.2 背景同步发电机励磁是电力系统中保持电压稳定和动态性能的关键环节。
PSS是一种控制装置，通过调节发电机励磁系统，以提高发电机在电力系统中的稳定性和动态响应。
本文将详细介绍同步发电机励磁PSS的原理和应用。
2.同步发电机励磁系统概述2.1 励磁系统组成同步发电机励磁系统由励磁机组、调速器和励磁控制设备组成。
2.2 励磁系统功能励磁系统的主要功能是提供适当的发电机励磁电流，以维持发电机电压稳定并保证系统功率平衡。
3.PSS基本原理3.1 PSS的概念PSS是一种专门设计用于改善发电机振荡稳定性的控制系统。
其通过在发电机励磁系统中添加一个反馈环路来提供反馈控制，以抑制发电机振荡。
3.2 PSS工作原理PSS通过检测系统频率振荡和发电机转子振荡，调整发电机励磁系统的电流来实现功率和振荡的稳定性控制。
4.PSS的设计和实施4.1 PSS设计步骤4.1.1 系统分析和模型4.1.2 发电机振荡模式识别4.1.3 PSS参数选择和调试4.1.4 PSS性能评估和验证4.1.5 PSS实施和集成4.2 PSS调试和测试方法4.2.1 离线测试4.2.2 在线测试4.2.3 模拟测试5.PSS实际应用5.1 PSS在发电机振荡控制中的应用5.2 PSS在系统稳定性增强中的应用5.3 PSS在频率稳定性改善中的应用5.4 PSS在调度和调度控制中的应用附件：________1.频率振荡分析报告2.励磁控制系统设计方案3.PSS调试计划法律名词及注释：________1.励磁机组：________指发电机的励磁设备，包括励磁机和励磁控制装置。
2.调速器：________用于控制发电机的输出功率，以保持发电机与电网的频率同步。
3.励磁控制设备：________控制发电机励磁系统的装置，包括励磁机组、励磁调节器等。
同步发电机励磁系统
同步发电机励磁系统引言同步发电机是一种将机械能转换为电能的设备，它通过励磁系统来生成磁场，使得转子能够与电网同步运行。
励磁系统在同步发电机的运行中起着至关重要的作用，它对发电机的稳定运行和输出电能的质量产生着重要影响。
本文将介绍同步发电机励磁系统的原理、常见的励磁系统类型以及其在电能发电中的作用。
一、同步发电机励磁系统的原理同步发电机的励磁系统的主要作用是在转子上产生磁场，使得转子与电网的磁场同步，从而使得发电机可以向电网输出电能。
励磁系统的原理可以通过法拉第定律来解释，该定律表明磁场的变化会产生感应电动势。
在同步发电机中，励磁系统的磁场可以通过直流电流在转子上产生。
当通过励磁绕组的电流改变时，绕组周围的磁场也会发生变化，从而在转子内感应出电动势。
这个感应电动势会引起一定的电流流动，从而通过励磁绕组将转子磁场与电网磁场同步。
二、常见的励磁系统类型1. 直流励磁系统直流励磁系统是最常见的励磁系统类型之一。
在直流励磁系统中，励磁绕组通常由一组电枢绕组和磁极绕组组成。
电枢绕组通过直流电流产生磁场，并与磁极绕组相互作用，从而产生所需的磁场分布。
直流励磁系统具有调节灵活性好、响应速度快等优点，被广泛应用于各种类型的发电机。
2. 恒功率励磁系统恒功率励磁系统是一种在同步发电机中常用的励磁系统类型。
恒功率励磁系统通过自动调节输出的励磁电流，使得同步发电机在负载变化时能够保持输出功率不变。
该励磁系统利用负载的反馈信号对励磁电流进行调整，从而实现恒功率输出。
恒功率励磁系统在电能供应系统中起到了稳定电能输出的重要作用。
3. 智能励磁系统随着电力系统的发展，智能励磁系统逐渐成为同步发电机励磁系统的研究重点。
智能励磁系统利用现代控制技术和计算机技术，可以实现对励磁电流和磁场的精确控制，从而提高同步发电机的运行效率和稳定性。
智能励磁系统具有较高的灵活性和可扩展性，能够适应不同负载和电网变化的要求。
三、同步发电机励磁系统在电能发电中的作用1. 稳定发电机输出电压和频率同步发电机励磁系统是保证电力系统稳定运行的关键之一。
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。
同步发电机励磁自动控制系统
同步发电机励磁自动控制系统在现代电力系统中，同步发电机励磁自动控制系统扮演着至关重要的角色。
它如同电力生产的“智慧大脑”，时刻精准调控着发电机的运行状态，确保电力的稳定供应和优质输出。
要理解同步发电机励磁自动控制系统，首先得明白励磁是什么。
简单来说，励磁就是给同步发电机的转子提供直流电流，从而在转子周围产生磁场。
这个磁场与定子绕组相互作用，就能产生电能。
而励磁自动控制系统呢，就是能够根据电力系统的运行状况和需求，自动调整这个励磁电流的大小和方向，从而实现对发电机输出电压、无功功率等重要参数的控制。
那么，为什么需要这样一个自动控制系统呢？这是因为电力系统的运行状态是时刻变化的。
比如，当系统中的负载突然增加时，如果不及时调整励磁电流，发电机的输出电压就会下降，可能导致电力质量下降，甚至影响到用电设备的正常运行。
反之，当负载突然减少时，若不加以控制，输出电压又会升高，可能损坏设备。
同步发电机励磁自动控制系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两大部分组成。
励磁功率单元负责向发电机转子提供直流励磁电流，它就像是“动力源”，要保证有足够的能量和稳定的输出。
而励磁调节器则是整个系统的“指挥中心”，通过采集发电机的各种运行参数，如端电压、定子电流、无功功率等，然后按照预定的控制规律进行计算和分析，最终输出控制信号来调节励磁功率单元的输出。
在实际运行中，励磁自动控制系统有着多种控制方式。
其中，恒机端电压控制是最为常见的一种。
它的目标是保持发电机端电压恒定，无论系统中的负载如何变化。
通过不断监测端电压，并与设定的电压值进行比较，然后调整励磁电流，从而使端电压始终稳定在设定值附近。
这种控制方式能够有效地保证电力质量，满足用户对电压稳定性的要求。
另一种常见的控制方式是恒无功功率控制。
在某些情况下，电力系统需要发电机输出特定的无功功率，以维持系统的电压水平和功率因数。
此时，励磁自动控制系统就会根据无功功率的设定值来调整励磁电流，确保发电机输出的无功功率符合要求。
同步发电机励磁系统
(1) 自励直流励磁机励磁系统
励磁机EX和发电机G同轴，靠剩 磁建立电压。
励磁机发出的电流，一部分(IEF) 送给发电机的励磁绕组；一部分 (IEE)经过磁场变阻器RC送给励磁 机的励磁绕组。
由于励磁机向它自己提供励磁电流，故称为自励。
I I I LL
AVR
EE IILELE——励励磁磁机机的提励供磁的电励流磁机I流的AV励R—磁自电动流励磁调节器输出的电
自动励磁调节器通过调节晶闸管的控制角改变交流励磁机的励 磁电流，来控制发电机励磁电流。
主励磁机的频率 为 100Hz，副励 磁机的频率一般为 500Hz，以组成 快速响应的励磁系 统。
励磁系统的整流电路
整流电路
三相桥式 不可控
三相桥式 半控
三相桥式 全控
励磁调节装置原理
图为600MW发电机自并励励磁系统
它的励磁电流控制由两种途径实现：
一是通过人工调节励磁机磁场电阻来改变励磁机的励磁电流IEE，从 而达到人工调整发电机励磁电流的目的，实现对发电机励磁电流的 手动调节。
二是通过自动励磁调节器对励磁机的励磁电流IAVR自动调节，从而 实现对发电机励磁电流的自动调节。
(2) 他励直流励磁机励磁系统
它与图5.10 (a)的不同之 处在于直流励磁机的励磁 电流是由另一台与发电机 同轴的副励磁机供给，故 K I
LL
EE
Z AVR
IEE—副励磁机提供的励磁电流 K—折算系数，将IAVR折算到IEE所流过的绕 组中去输出的电流
自励直流励磁机中，IEE的增加促使励磁机电压UEF增加，而IEE的增 加又依靠UEE的增加。IEE和UEE的这种关系使得励磁机的励磁时间 常数增大了。
而它励直流励磁机则不然，它没有IEE和UEE的相互依赖关系，励磁 时间常数只决定于励磁绕组的结构和参数。所以它励直流励磁机
同步发电机励磁系统介绍
智能控制技术的应用
要点一
智能控制算法
随着智能控制算法的发展，如模糊控制、神经网络等，励 磁系统的智能化水平得到了显著提升。这些算法可以对励 磁系统进行自适应控制，自动调整励磁电流的参数，提高 发电机的运行效率和稳定性。
要点二
应用优势
智能控制技术的应用，使得励磁系统的自适应能力和鲁棒 性得到了增强。同时，通过智能控制算法，可以实现对励 磁系统的优化控制，降低发电机的运行成本和维护成本。
系统的寿命也得到了延长。
数字化控制技术的应用
数字化控制器
随着数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑控制器（PLC）等数字化控制技术的发， 励磁系统的控制精度和响应速度得到了显著提升。数字化控制器可以对励磁电流进行快
速、准确的调节，提高发电机的动态性能和稳定性。
应用优势
数字化控制技术的应用，使得励磁系统的控制策略更加灵活和智能化。通过数字化控制 器，可以实现对励磁系统的远程监控和故障诊断，提高励磁系统的可靠性和可维护性。
高性能永磁材料的应用
永磁材料
随着高性能永磁材料的出现，如稀土永磁材 料，励磁系统的性能得到了显著提升。这些 材料具有高磁能积和矫顽力，可以替代传统 的电磁铁，减小励磁系统的体积和重量，提 高励磁系统的效率和可靠性。
应用优势
高性能永磁材料的应用，使得励磁系统在小 型化和高效化方面取得了重要突破。同时， 由于永磁材料的耐腐蚀和抗氧化性能，励磁
励磁系统的组成
励磁电源
提供励磁电流的电源设备，通常为直流电源 或交流电源。
励磁线圈
安装在发电机转子上的线圈，用于产生励磁 磁场。
励磁控制器
用于控制励磁电流的调节器，根据发电机运 行状态和电网需求进行自动调节。
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
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。
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。
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
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。
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
同步发电机是大型电力设备中的一种，其工作原理是利用机械能转化为电能。
发电机中的励磁系统是保证同步发电机能够输出电能的重要组成部分。
本文将会对同步发电机的励磁系统进行简单介绍，并分析常见的励磁系统故障。
同步发电机励磁系统的组成
同步发电机的励磁系统主要由励磁电源、励磁开关、励磁变压器、励磁电机、励磁电极和调压装置等组成。
其中，励磁电源是整个励磁系统的心脏，其作用是提供励磁电流，为发电机的电极提供足够的电能。
励磁开关则是用于控制励磁电流的流通和断开，发电机的受控调整就是通过这个开关进行的。
励磁变压器则是用于将大电流、低电压的励磁电流变成小电流、高电压的电流以供给励磁电机使用。
励磁电机用于带动发电机内的电极旋转。
励磁电极是将励磁磁场导入发电机转子内部的部分。
调压装置则是用于调节励磁电源输出电流大小的装置。
常见故障分析
同步发电机的励磁系统故障的产生是多种多样的，以下是几种较为常见的故障形式。
1. 励磁电源故障
励磁电源故障表现为发电机无法启动或启动后无法输出电流。
此时需要检查励磁电源的输出电压、电流是否正常，是否有短路或开路现象。
如果存在故障，需要及时更换或调整。
5. 电气连接故障
总之，在工作中使用同步发电机时，需要时刻关注其励磁系统的工作情况，以便及时发现故障并进行修理，确保发电机能够正常工作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
同步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,直接影响发电机的
运行特性。
励磁系统一般由两部分构成：第一部分是励磁功率单元，它向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流；第二部分是
励磁调节器，它根据发电机的运行状态，自动调节功率单元输出
的励磁电流，以满足发电机远行的要求。
同步发电机励磁系统的任务
无论在稳态运行或暂态过程中，同步发电机的运行状态在很
大程度上与励磁有关。
优良的励磁系统不仅可以保证发电机运行
的可靠性和稳定性，而且可以有效地提高发电机及其相联的电力
系统的技术经济指标。
为此，在正常运行或事故情况下，同步发
电机都需要调节励磁电流。
励磁调节应执行下列任务。
一、电压控制及无功分配
在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机端电压
(或升压变压器高压侧电压)在给定水平。
当发电机负荷改变而
端电压随之变化时，由于励磁调节器的调节作用，励磁系统将自
动地增加或减少供出的励磁电流，使发电机端电压回复到给定水平，保证有一定的调压精度。
当机组甩负荷时，通过励磁系统的
调节作用，应限制机瑞电压使之不致过份升高。
另外．当几台机
组并列运行时，通过励磁系统应能稳定地分配机组的无功功率。
维持电压水平和机组间稳定分损无功功率，这是励磁调节应执行
的基本任务。
调节作用，应限制机瑞电压使之不致过份升高。
另外．当几台机组并列运行时，通过励磁系统应能稳定地分配机组的无功功率。
维持电压水平和机组间稳定分损无功功率，这是励磁调节应执行的基本任务。
二、提高同步发电机并列运行的稳定性
电力系统可靠供电的首要要求，是使并入系统中的所有同步
发电机保持同步运行。
系统在运行中随时会遭受各种扰动，这样，伴随着励磁调节,系统将由一种平衡状态企图建立新的平衡状
态。
这一过渡历程的时间叫做暂态时间。
在这个时间内系统是振
荡的,如果振荡逐渐衰减，在有限的时间内系统稳定到新的平衡
状态，则称系统是稳定的。
电力系统稳定的主要标志是，在暂态
时间未了，同步发电机维持或依复同步运行。
如果扰动是一种大的种击，例如高压输电网络中发生短路，
成一台主要发电机被切除，系统将发生较强烈的振荡，一些同步
发电机也可能失步。
这种情况下的稳定问题，习惯上称为动态稳
定问题(现在国外有些文献中，称为暂态稳定)。
扰动的另一种形式是负荷随机地发生小的变化，即所谓小干
扰。
同步发电机在小干扰下的稳定问题，习惯上称为静态稳定问
题。
分析及实践表明，励磁系统对提高同步发电机并列运行的稳
定性具有重要作用。
现分述如下。
1．励救对静态稳定的影响
静态稳定是指发电机在稳态运行时遭受到某种极其微小的扰
动后，能够自动地恢复到原来的运行状态。
由多合同步发电机并
联组成的电力系统应该是静态稳定的，这是电力系统能够正常运
行的基本条件。
发电机的励磁调节，特别是灵敏快速的励磁调节，
对提高静态稳定，效果是显著的。
当然,提高电力系统静态稳定
可以有许多措施，而发电机采用优质的励破系统，例如半导体励
隘系统，则是最经济和最有效的措施。
2．励磁对动态稳定的影响
当发电机受到大的扰动时，能否继续保持同步运行，这属于
动态稳定研究的问题。
总的说来，调节励磁对动态稳定的影响没有对静态稳定那样显著。
励磁系统对提高动态稳定而言，表现在快速励磁和强行励磁的作用上。
以单机并到无穷大系统的
情况为例，当高压网络中发生短路，在短路末切除的一个短暂时
间内，同步发电机的端电压和传输的功率都将显著降低，而原动
机的调速器在留恋期间(例如1秒以内)尚来不及动作。
这就要
求励磁系统快速地动作，并强行励磁到顶值，使EQ增大，使传拘功率不致过分降低，并使发电机的功率特性曲线的加速面积减小，制动面积增大，以阻止发电机摇摆角过度增大，以利于提
高动态稳定。
但由于发电机励磁回路时间常数的影响，即使是快速响应和高项位电压(或称高顶值倍数)的励磁系统，对振荡的
第一个周期，摇摆角度通常只能降低几度，或者说只能使发电机的动稳定功率极限少量提高。