无刷同步发电机交流励磁机的设计
第二章同步发电机励磁自动控制系统
接入系统容量越小，对发电机端电压的调节控制作用就越大，
通常在由一台发电机供电的小系统中，仅靠发电机的励磁控制 系统对发电机端电压的调节作用，就能满足系统对电压质量 的要求。
（二）控制无功功率的分配
(1)发电机无功功 率的控制原理
以同步发电机接于无穷大电力系统为例说 明发电机无功功率的控制原理。
IG
G
UG =Constant Eq
IP
UG
IQ
IG
PG UG IG cos constant
PG
EqU G Xd
sin
constant
IG cos constant Eq sin constant
发电机励磁电流的变化改变了机组 的无功功率和功率角的大小。
调节与无限大母线并联运行的机组的励磁 电流可以改变发电机无功功率的数值。
ILL
IEE EX =
IEF
G
IAVR
R ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱE
励磁调节器
励磁机EX和发电机G同轴，靠剩 由于励磁机向它自己提供
磁建立电压。
励磁电流，故称为自励。
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R送给励磁 机的励磁绕组。
自励：
R → IEE → UEF 励磁机→发电机
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
两级式无刷混合励磁同步电机的电磁设计及分析
两级式无刷混合励磁同步电机的电磁设计及分析宁银行;刘闯;干兴业【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2016(050)003【摘要】为利用永磁电机的高功率密度、高效率以及电励磁电机电压易于调节的特性,提出一种混合励磁同步电机.主电机采用混合励磁同步电机,为主电机提供励磁的励磁机采用旋转电枢式交流电机.介绍电机的结构和工作原理,并采用有限元法对电机的磁场分布特征及调磁能力等进行计算和分析.根据理论分析试制样机,测试主电机的调压特性、励磁机的励磁特性以及两级式运行时的空载特性.有限元计算结果以及针对样机的实验数据表明:主电机和励磁机能够可靠地匹配运行;可以在永磁磁场的基础上,通过电励磁有效地调节气隙磁场,满足调压的需求.采用有限元法,研究主电机转子外形以及励磁机的定子齿宽对气隙磁场的影响规律.结果表明:对于主电机,设计适当的转子外缘形状能够有效地降低气隙磁密的总的谐波畸变率(THD),同时应兼顾气隙磁密基波的变化;对于励磁机,选择合理的定子齿宽系数有助于励磁能力的提高.【总页数】8页(P519-526)【作者】宁银行;刘闯;干兴业【作者单位】南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,江苏南京210016;南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,江苏南京210016;南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TM341;TM351【相关文献】1.混合励磁无刷交流同步电机数字调压器的研究 [J], 李兆营2.新型绕线式无刷双馈发电机电磁设计研究 [J], 阚超豪;王雪帆3.定子分割式轴向磁通切换混合励磁同步电机三维有限元分析与实验研究 [J], 刘细平;郑爱华;王晨4.环形永磁体夹置式混合励磁无刷爪极发电机的研究 [J], 乔东伟;王秀和;朱常青5.双定子混合励磁同步发电机电磁设计分析及实验研究 [J], 刘细平;郑爱华;王晨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
同步发电机励磁方式
同步发电机励磁方式引言：发电机是一种将机械能转化为电能的设备，而励磁则是保证发电机正常运行的重要环节。
在发电过程中，励磁方式的选择对于发电机的性能和稳定性至关重要。
本文将介绍常见的同步发电机励磁方式，以帮助读者更好地理解发电机的工作原理。
一、直流励磁方式1. 独立励磁方式独立励磁方式是指发电机独立设置励磁设备，通过直流电源提供励磁电流。
这种方式适用于小型发电机或需要灵活调节励磁电流的场合。
常见的励磁电源包括直流发电机、蓄电池和整流器等。
2. 自励励磁方式自励励磁方式是指发电机利用其自身产生的电动势通过励磁回路提供励磁电流。
这种方式适用于小型发电机或无法外接励磁电源的场合。
常见的自励方式包括串励、复励和混合励磁等。
二、交流励磁方式1. 恒压励磁方式恒压励磁方式是指通过稳定的电压源提供励磁电流，以保持发电机励磁电流的稳定。
这种方式适用于对励磁电流要求较高的场合，如高功率发电机和电力系统。
2. 恒流励磁方式恒流励磁方式是指通过稳定的电流源提供励磁电流，以保持发电机励磁电流的稳定。
这种方式适用于对励磁电流要求较高的场合，如大容量发电机和电力系统。
三、混合励磁方式混合励磁方式是指同时采用直流励磁和交流励磁的方式，以兼顾两种励磁方式的优点。
这种方式适用于对励磁电流和电压要求较高的场合，如大功率发电机和电力系统。
四、调速特性发电机的励磁方式不仅会影响其励磁电流和电压的稳定性，还会对其调速特性产生影响。
不同的励磁方式会导致发电机的励磁电流与转速之间的关系不同，从而影响发电机的输出电压和频率。
结论：同步发电机励磁方式的选择对于发电机的正常运行和性能有着重要的影响。
在实际应用中，需要根据发电机的类型、容量和工作环境等因素综合考虑，选择合适的励磁方式。
同时，还需要根据实际情况对励磁电流和电压进行调整，以保证发电机的稳定性和可靠性。
通过本文的介绍，相信读者对同步发电机励磁方式有了更深入的了解。
励磁方式的选择是发电机设计和运行中的重要问题，需要综合考虑多个因素。
交流无刷励磁机、永磁发电机
0NQ.140.232交流无刷励磁机、永磁发电机安装使用维护说明书南京汽轮电机（集团）有限责任公司编制田宏2010.2.7 校对张利光2010.2.7 审核葛淑明2010.2.10 会签标准审查巫旭明2010.3.1 审定姜兴林2010.3.9 批准目录1 概述 (4)2 主励磁机 (5)2.1 主励磁机典型产品电气数据 (5)2.2 内部接线原理图 (6)2.3 结构简介 (7)3 副励磁机 (8)3.1 副励磁机电气数据 (8)3.2 结构简介 (8)4 转子接地检测滑环 (8)5 安装 (9)6 使用说明 (11)6.1 运行前的准备工作 (11)6.2 主励磁机整流装置的保护 (11)6.3 副励磁机充磁 (12)备注：由于设计和制造在不断改进，本说明书所介绍的情况可能与制造的情况有所出入．在进行设备的任何调试或检查之前，应通读本说明书,以全面掌握设备的工作性能．本说明书适用于南京汽轮电机有限责任公司制造的3MW~75MW汽轮发电机及燃气轮发电机之交流无刷励磁机。
本说明书可作为安装、运行和维护检修工作的指导性文件。
用户在安装、使用前请仔细阅读。
本说明书中未涉及和未规定的部分，按国家标准中有关技术规定执行。
如有特殊要求及供货范围有变化时，应在签订技术协议时明确提出。
按国家标准GB755—2000《旋转电机定额和性能》和JB/T7784—2002《透平同步发电机用交流励磁机技术条件》中的规定，机组使用条件：海拔不超过1000m；冷却空气温度不超过40℃；安装在掩蔽的厂房内，环境温度不低于5℃。
1 概述配发电机组的励磁机由一台主励磁机和一台副励磁机组成，其主励磁机采用一台三相交流无刷励磁机，副励磁机采用一台单相永磁发电机，转子通过法兰与同步发电机联接在一起。
其系统见下示意图：图1G 三相同步发电机EX 主励磁机GS 副励磁机V 三相旋转整流装置L1 同步发电机磁场绕组L2 主励磁机磁场绕组FU 副励磁机熔断器主励磁机是一台三相同步发电机，其磁场静止、电枢旋转，电枢输出的三相交流电经同轴旋转的三相旋转整流装置整流为直流，通入发电机磁场绕组，供给发电机励磁，因它取消了电刷和滑环所以称为无刷励磁机。
发电机无刷励磁系统
发电机无刷励磁系统发电机是将旋转的机械能转换成三相交流电能的设备，这就要求除原动机供给动能外，还需要建立一个磁场，为发电机提供励磁电流，这就是励磁系统。
励磁系统一般由两部分组成，第一部分是励磁功率部分，包括整流装置及其交流电源，他向发电机的磁场绕组提供直流励磁电流，第二部分是励磁调节部分，他根据发电机运行工况，自动取调节励磁功率部分的输出，即调节励磁电流的大小，满足设备及电力系统的要求。
一、励磁方式分类发电机励磁方式按励磁电源的不同可以分为三种方式，一是直流励磁机励磁方式，二是静止励磁方式，三是交流励磁机励磁方式，其中按功率整流器是静止还是旋转的不同又可分为交流励磁机静止整流器励磁方式就是有刷励磁，另一种就是交流励磁机旋转整流器励磁方式即无刷励磁。
二、无刷励磁系统的优、缺点。
无刷励磁系统国外以美国西屋公司，日本三菱公司，德国西门子公司和法国阿尔斯通公司产品居多，我国80年代双引进的30万千瓦机组，就是我厂#1机组，就是引进美国西屋公司的产品，这种励磁方式在当时属于比较先进的，对于现在来讲还是比较先进的，1、优点：无刷励磁方式属于三机励磁的范畴，不同点就是旋转整流装置与发电机、主励磁机和副励磁机在同轴上旋转，这种励磁方式优点非常大，他不用专门的励磁机，而是从发电机本身的输出端获得励磁电流，经过整流后向发电机转子回路提供励磁电流，主励磁机电枢及其整流装置与发电机同轴旋转，给发电机提供励磁电流不需要任何滑环、换相器、集电环、炭刷等元件，减少了日常的工作维护量，提高设备的运行可靠性，避免了因炭刷炭粉和铜末对发电机绕组引起的绝缘污染，平常运行中基本不用对发电机本体进行任何操作。
再一个就是全部励磁电源直接从发电机轴取得，电源运行起来十分可靠，不受外部电网的影响。
2、缺点：励磁回路没有专门的灭磁装置，发电机事故后靠自然灭磁，灭磁时间相对教长，另外，旋转整流装置难以直接测量发电机转子电流，励磁电压、电流的一些参数，需要计算才能得出。
无刷同步发电机交流励磁机的设计
无刷同步发电机交流励磁机的设计引言：一、无刷同步发电机的原理二、无刷同步发电机交流励磁机的基本结构三、设计步骤1.确定初始参数根据发电机需求，需要确定发电机的额定功率、电压、频率等参数。
2.确定励磁电流和磁场强度通过计算电压、电阻和功率之间的关系，确定励磁电流的大小。
根据励磁电流和发电机的设计磁场强度，可以计算出励磁机的磁场强度。
3.计算导体的尺寸和数量根据已知参数，计算出定子的内、外半径和长度。
根据定子的尺寸和发电机的设计功率，可以确定定子线圈的数量和线圈匝数。
4.计算铜导线的截面积和长度根据导线的材料和电阻特性，计算出需要的导线截面积和长度。
5.计算电枢电感根据电感的计算公式，可以计算出电枢的电感。
6.计算电感器的电容根据电容的计算公式，可以计算出电感器的电容。
7.设计转子的磁极根据磁场的需求，设计转子的磁极的形状和尺寸。
8.最终参数计算根据以上计算结果，计算出发电机的最终参数，包括转速、功率因数等。
四、设计注意事项1.在设计过程中需要考虑发电机的效率和稳定性，同时应避免因过高的转速而产生机械破坏。
2.在选取导线和磁体材料时，应考虑其导电性和耐热性。
3.定子的设计要合理，使得转子与定子之间能产生合适的磁场强度差。
4.需要进行电气和磁性仿真分析，以确保设计的准确性。
五、结论通过以上步骤的计算和设计，可以得到一台高效、稳定的无刷同步发电机交流励磁机。
这种设计不仅能满足发电需求，还具备较高的能量利用效率和发电稳定性，具有很大的应用潜力。
两种交流无刷励磁机原理及应用
两种交流无刷励磁机原理及应用摘要：交流无刷励磁系统随着自身技术的不断成熟，成本的不断降低，能降低用户运行维护需求，提高生产线自动化程度，能够大规模的推广应用到现代大型同步发电机和同步电动机当中。
关键词：无刷励磁；同步式；异步式；永磁副励磁机；静态励磁柜〇、引言现代大型同步发电机和同步电动机对运行维护的要求日益提高，节能环保和智慧化运行也成为当前发展主流方向。
同步电机中的滑环和碳刷是用户日常运行维护的主要对象，产生的碳粉也是用户厂房污染的重要源头。
交流无刷励磁系统无需滑环和碳刷，从根本上解决了这两方面的难题。
同时随着国内半导体器件的发展，半导体器件的容量大幅度提高，稳定性、可靠性也随之增加，半导体器件的成本也由不同程度的降低，彻底解决了用户对使用交流无刷励磁系统的后顾之忧，交流无刷励磁系统的推广应用迎来了巨大的机遇。
一、交流无刷励磁系统的结构特点同步电机的励磁方式根据同步电机转子上是否配置滑环和碳刷分为有刷励磁和无刷励磁。
交流无刷励磁系统一般由主电机、交流励磁机、旋转整流装置、永磁副励磁机或小功率静态励磁柜、自动电压调节器（AVR）构成。
无刷励磁系统相对于有刷励磁系统的主要优点有：(1).没有滑环与碳刷，在运行时不会产生碳粉的污染，极大的减少了日常运行维护工作量，能节省维护人员的时间与精力，同时提高厂房内的环境清洁度。
(2).没有旋转导电部件摩擦，不会出现电火花，能够在易燃易爆等环境条件较差的环境中安全运作，是大型防爆同步电机的首选励磁方式。
(3).交流励磁机的励磁功率相对较小，自动电压调节器（AVR）的设计具备较高的可靠性和可控性。
(4).自动化程度高，整个机组运行过程可远程控制，可以实现无人值守运行。
(5).配套电机容量范围广泛，有刷励磁受限于滑环材质、冷却条件以及碳刷均流等因素，在励磁电流大于8000A的大型汽轮发电机中优先选用无刷励磁。
交流无刷励磁系统中交流无刷励磁机的交流电枢绕组安装在与主电机同轴旋转的转子上，定子侧安装有固定直流励磁绕组或固定三相交流绕组，根据定子绕组的不同，交流无刷励磁机分为同步式交流无刷励磁机和异步式交流无刷励磁机。
无刷励磁
控制自动电压调节的可控硅整流器的控制角．达到实现调节发电机 励磁的要求。在正常情况下，发电机励磁电流的大小，由自动电压调节 器（AVR）按发电机输出端电压偏差信号可以自动调节，维持发电机端 电压在给定的水平上。 励磁机冷却系统是其正常运行的重要条件，励磁机为空冷方式，通 风上没有专门的风扇设计，仅利用旋转二极管的径向安装，旋转产生风 压作用；励磁机内设有一组冷却器，冷却水取自闭式水系统；为防止励 磁机圆筒电枢旋转产生负压，轴承向励磁机漏油，在励磁机顶部设有一 只过滤器与大气连通。 无刷旋转二极管励磁系统具有结构简单、便于维护、可靠性高的特 点，但无刷励磁方式取消了滑环和电刷后带来了两方面新的问题：一是 无法用常规的方法直接测量转子电流、转子温度、监视转子回路对地绝 缘，监视旋转整流桥上的熔断器等，而必须采用特殊的测量和监视手段； 二是无法采用发电机磁场回路装设快速灭磁开关和放电电阻的传统灭磁 方式，而只能在交流励磁机磁场回路装设灭磁开关，因此灭磁时间相对 较长。
3. 三相副励磁机
副励磁机采用永磁式中频发电机， 具有良好的外特性，从发电机空载到强 行励磁时，其端电压变化不超过10%额 定值。配置用于报警的故障低电压、过 电流检测继电器及电压、电流表计。 三相副励磁机系16极旋转磁场装置。 励磁机的机架装有带三相绕组的叠片铁 心。转子由具有悬挂极的轮毂组成，见 右图。每个极由10个独立的永久性磁铁 组成，这些磁铁装在一个非磁性的金属 壳内，并用螺栓固定在轮毂与外极靴之 间。转子轮毂则热装在轴的自由端。
1. 整流盘 2. 熔断器 3. 二极管 4. 联轴器 5. 多接 触式连接器
2. 三相主励磁机
主励磁机适应带整流负载的要求， 并有较大的储备容量，发电机出口三相 短路或不对称短路时，励磁机不产生有 害的变形或过热。交流主励磁机采用 150Hz。主励磁机是一台小型三相隐极 式同步发电机。
发电机的励磁方法及工作原理
.发电机的励磁方法及工作原理同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。
根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。
一、发电机获得励磁电流的几种方式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。
无刷交流发电机励磁系统分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｈｅＡＣ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｈａｓｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｕｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ，ｔｈｉｒｄｈａｒｍｏｎｉｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｕｂ－ｅｘｃｉｔｅｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎａｒｅｗｉｄｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ．Ａｄｅｔａｉｌｅｄｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎａｎｄｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｓｅｔｈｒｅｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｔｈｒｏｕｇｈａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｒａｗｉｎｇａｎｄｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ ｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｏｎｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｈｅｉｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓｔｏｗｈｉｃｈｔｈｅｓｅｍｏｄｅｓｍｉｇｈｔ ｂｅａｐｐｌｉｅｄｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．
斯坦福无刷发电机励磁介绍
底脚
A.V.R. 装在 A.V.M上
出线盒
P.M.G P.M.G 转子 定子
一、斯坦福发电机的结构 1.主定子
一、斯坦福发电机的结构 2. 转子
过渡轮毂 过渡盘片
单轴承主转子总成
发电机的驱动端由发动机的飞轮支撑.
励磁转子
轴承 (密封)
主转子
风叶
轴承 （密封）
轴
PMG转子 (建议用于 UC 机整)流模块
康明斯/斯坦福凸极同步发电机
STAMFORD发电机
产品型号识别
I
型号
控制系统
MX341/ MX321 SX440/ SX421
陆用 船用
机座号
极数
轴承数
铁芯长度
STAMFORD发电机
产品型号的识别
型号
轴的中心高 (厘米)
M - 船用 I - 陆用l
轴承数 极数
铁芯长度
控制系统
3 - PMG / AVR
7 8
X XX
永磁机励磁无刷发电机工作原理
• 发电机工作时，永磁机定子输出P2、P3、P4，电压值约 为130-150VAC之间，此电压值输入到稳压板（AVR）的 P2、P3、P4 端子，经AVR内部的二极管予以整流后， 输出×、××（空载时约8-9VDC）到电球的励磁机定子 线圈，励磁机转子线圈感应出交流电，经安装在励磁机转 子线圈上的6个二极管整流出直流。此直流电流到主转子 线圈，主转子线圈在旋转状态下产生一个磁场，主定子线 圈感应出交流电（如400VAC输出）。
MX321
MX321
通过检测发电机主绕组的 电压，以控制提供给 励磁机定子以及主 转子的电流，来维持发电机输 出电压介于指定的范围内，并补偿负载、转速、 温度及发电机的功率因数。而三相的RMS 检测可 提供更准确的电压调节，设有可 调节的缓慢起动 电路可控制发电机输 出电压的平滑建立。
QF-25-2型同步发电机励磁系统设计(电气工程及其自动化专业论文)
1-1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组成：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，自动调节励磁功率单元输出的励磁电流的大小，以满足发电机运行的要求。
无论在稳态运行或暂态过程中,同步发电机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经济技术指标，为此，在正常运行或事故情况下，都需要调节同步发电机的励磁电流。
励磁调节应执行下列两项任务：一、电压控制及无功分配：维持电压水平和机组间稳定分担无功功率，这是励磁调节应执行的基本任务，在发电机正常运行情况下，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，使发电机端电压恢复到给定水平，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，应限制机端电压使之不致过分升高。
另外，当几台机组并列运行时，通过励磁系统应能稳定的分配机组的无功功率。
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的所有同步发电机保持同步运行。
系统在运行中随时会遭到各种振动，伴随着励磁调节，系统可能恢复到它原来的运行状态，或者由一种平衡状态过渡到另一种新的平衡状态。
这种情况则称系统是稳定的。
电力系统稳定的主要标志是在暂态时间末了，同步发电机维持或恢复同步运行。
近来，随着电力系统的扩大和机组单机容量的增大，大型同步电机的励磁及其控制系统发生了很大的变化，其主要趋势为：一、半导体励磁取代了直流励磁机，同步发电机的传统励磁方式是采用同轴的直流发电机作为励磁机，提供发电机励磁绕组的励磁电流。
通过励磁调节器改变励磁机的励磁，来改变供到转子的励磁电压，从而调节转子的励磁电流。
发电机无刷励磁系统
第一章：励磁系统概述第一节：同步发电机励磁系统介绍它励可控硅励磁系统主要的优点是在发电站出口附近发生短路故障时，强励能力强，有利于提高系统的暂态稳定水平，在故障切除时间比较长、系统容量相对小的50、60年代这一优点是很突出的。
但是，随着电力系统装机容量的增大，快速保护的应用，故障切除时间的缩短，它励可控硅励磁系统的优势已不是很明显。
自并励可控硅励磁系统的优点是结构简单，元部件少，其励磁电源来自机端变压器，无旋转部件，运行可靠性高，维护工作量小。
且由于变压器容量的变更比交流励磁机的变更更简单、容易，因而更经济，更容易满足不同电力系统、不同电站的暂态稳定水平对励磁系统强励倍数的不同要求。
它励可控硅励磁系统的缺点是由于交流励磁机是非标准产品，难以标准化，即使是同容量的发电机，尤其是水轮发电机，由于水头、转速的不同，强励倍数的不同，交流励磁机的容量、尺寸也不同，因此，价格较自并励可控硅励磁系统贵。
另外它励可控硅励磁系统与自并励可控硅励磁系统相比较，元部件多，又有旋转部件，可靠性相对较低，运行维护量大。
自并励可控硅励磁系统的缺点是它的励磁电源来自发电机端，受发电机机端电压变化的影响。
当发电机机端电压下降时其强励能力下降，对电力系统的暂态稳定不利。
不过随着电力系统中快速保护的应用，故障切除时间的缩短，且自并励可控硅励磁系统可以通过变压器灵活地选择强励倍数，可以较好地满足电力系统暂态稳定水平的要求。
综合考虑技术和经济两方面因素，推荐在发电机组采用自并励快速励磁方式。
为验证其正确性，通过稳定计算研究了满发时发电机组采用自并励励磁方式的稳定情况，计算结果表明，发电机组采用自并励励磁方式可满足系统稳定的要求，但必须同时加装电力系统稳定器(PSS)。
直流机励磁方式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，其优点是与无励磁机系统比较，厂用电率较低。
缺点是直流励磁机存在整流环，功率过大时制造有一定困难，100MW以上汽轮发电机组难以采用。
三机无刷励磁同步发电机永磁副励磁机设计原则
三机无刷励磁同步发电机永磁副励磁机设计原则作者：卢绪超张磊苏哲赵瑞来来源：《中小企业管理与科技·中旬刊》2014年第09期摘要：本文主要介绍了三机无刷励磁同步发电机励磁原理及特点，永磁副励磁机优点及基本设计原则。
关键词：无刷励磁同步发电机三机无刷励磁原理永磁副励磁机1 三机无刷励磁同步发电机励磁原理及特点三机无刷励磁系统由交流主励磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘三大部分组成。
永磁副励磁机为旋转磁极式，主励磁机为旋转电枢式。
励磁电流调节过程：永磁副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流——送至旋转整流盘——发电机转子励磁绕组。
三机励磁结构特点：主励磁机电枢及其整流装置与发电机同轴旋转，给发电机提供励磁电流不需要任何滑环、换相器、集电环、炭刷等元件，减少了日常的工作维护量，提高设备的运行可靠性，避免了因炭刷炭粉和铜末对发电机绕组引起的绝缘污染，平常运行中基本不用对发电机本体进行任何操作；劣势在于：励磁回路没有专门的灭磁装置，通过可控硅整流桥逆变实现自然灭磁，灭磁时间相对较长（10s左右），另外，无法用常规的方法直接测量转子电流、转子温度、监视转子回路对地绝缘，监视旋转整流桥上的熔断器等。
2 采用永磁副励磁机的优势永磁副励磁机作为主励磁机的电源从发电机本身的输出端获得励磁电流，经过整流后向发电机转子回路提供励磁电流，永磁机供电电压稳定，不受系统电压影响，在系统电压降低时能迅速提供强励电压，系统电压回复时间短，提高了机组的稳定性。
3 永磁副励磁机基本设计原则3.1 磁钢材质的选取：国内常规三机无刷励磁发电机磁钢材质通常选用钕铁硼，牌号JNC-35SH，主要验收性能Br>1.18T，（BH）max>33MGOe、Hc>10.8kOe， Hcj>20kOe；钕铁硼主要成分是Nd2FeB，优点：最大磁能积大、剩磁密度高、矫顽力高；不足：居里温度低、温度稳定性差、最高工作温度通常为150℃，由于化学成分中含有大量钕和铁，易生锈，化学稳定性欠佳，其表面通常需做电镀处理或磷化处理或喷涂环氧树脂以减慢其氧化速度。
(整理)无刷交流同步发电机原理与构造.
无刷交流同步发电机原理与构造国民经济建设和人民生活时刻离不开电能，同步发电机由原动机驱动而旋转，把机械能转换成电能，向用电设备提供交流电源。
无刷同步发电机由于其无线电干扰小，无电刷，维护工作量少，运行可靠，性能优越，又便于实现无人值守，当今国内外己普遍推广应用。
第一节无刷同步发电机工作原理一、电与磁的关系（一）通电导体周围有磁场在导体中通入电流之后，导体周围便产生磁场，而且沿导体全部长度上都存在着，该磁场的强弱决定于电流的大小，电流越大，磁场强度越强，磁场的方向按右手定则决定，如图8-1所示，将右手姆指伸直表示电流方向，将其余四指卷曲，这时四指所指的方向，就是磁场方向。
通电线圈或螺线管周围也产生磁场。
磁场的强度与线圈匝数及电流大小成正比 , 磁场方向也以右手定则决定 , 如图 8一2 所示 , 伸出右手姆指，其余四指卷曲，使四指的方向符合线圈中电流方向 , 那么伸直的姆指所指的方向就是磁场方向。
发电机的磁场就是在磁极铁心外套上线图通以直流电而形成南、北磁极。
当线圈断电后，磁极铁心仍有一定的磁性，俗称“剩磁”，这是发电机自建电压的必不可少的条件。
（二）电磁感应当导体(线)在磁场中运动或磁场在导体周围运动，两者互相切割时，在导体(线)中便感应电动势，这种现象称为电磁感应。
感应电动势的方向与导体运动方向和磁场方向有关，可用“右手定则”来判定。
伸右手于磁场内，手心对着N极,四指与大姆指互相垂直，让大姆指指向导体运动方向，那么四指所指方向就是感应电动势方向。
发电机就是根据这个原理工作的。
如图8－3所示。
感应电动势的大小e与磁感应强度B,导体切割磁力线的速度 v和导体长度l成正比。
e=B1v要增大感应电动势，可采用下列办法：1、增加被切割的磁力线数目，即增强磁场强度，磁场越强，感应电动势越大。
2、增加导体切割磁力线速度，速度越快，感应电动势越大。
3、增加切割磁场的导体有效长度，即增加线圈匝数，匝数越多，感应电动势越大。
无刷励磁同步风力发电机组控制系统设计
（） ４ 在机组正 常工作的时候 ， 用 Ｐ 采 ＷＭ 调制方 式控制逆变器 的逆变 ， 保证输 出波形质 量。 变流器控制 系统采用 的是 全功 率变 流技术 ， 通 过与系统 的协调工作 ， 现风 电机组输 出功 率 的变 实 换 和并 网。 目前 ， 已有 的并 网方式有直接并 网 、 准同
风力 发电机 的运行 和监控 主要是 由主控制器来 执行 。以主控制器 为核 心的主控 系统在风力发 电机
组 的安 全 、 靠 运 行 方 面 ， 挥 着 十分 重 要 的作 可 发 用 。它主要实 现风力 发 电机 组 的正常运 行控制 、
运行状态 监测 和监 控 以及 安全 保 护三 大方 面 的功 能。 主控制器 的设 计主要 有两个 方 面的工 作 ， 一个 是硬件方 面 ， 另一 个是 软件 方面 。硬件 主要包 括控
率变流的控制作用 ， 将不断变化 的风能转化 为频 率 、
收 稿 １期 ：０ ００ —８ 修 改 稿 ） ５ ２ １ －５１ （ ｔ
・
７ ６・
化 工
用 户界 面
自 动 化 及 仪 表
通信 接 口 用 于形 成 计‘ 机 控 制 系 算 统 ， 主控 制 器 通信 与
第３ ７卷
内将 桨 叶 调 节 为 顺 桨 位 置 。 ３ ５ 偏 航 系统 ．
出功率的控制 ， 从而使 机组 工作在 最佳 风能 捕获状
态 下 。变 流 器 控 制 系 统 原 理 如 图 ５ 示 。 所
偏航 系统是风力发 电机 组特 有 的控制 系统 ， 它
是一个 随动系统 。当风 向和风轮轴线偏离一个角度 时， 主控制器根据 风向传感 器的信号 ， 按一定的逻辑
网 隔 离 ， 证 整 体 电 网的 安 全 。该 机 组 控 制 系统 由机 组 主 控 制 器 ， 刷 励 磁 系统 、 保 无 变流 器控 制 系统 、 桨 系统 、 变 偏
第六篇 发电机无刷励磁系统GEC-1E型励磁系统
第六篇发电机无刷励磁系统1. 励磁系统在电力系统中的作用励磁系统是发电机的重要组成部分，它对发电机本身及电力系统的安全稳定运行有着重要的作用。
励磁系统在电力系统中的作用:a.维持电力系统某点电压的恒定。
b.调整各个并联运行机组之间的无功分配。
c.提高电力系统的静态稳定和动态稳定。
d.故障切除后，可以缩短电动机自启动的时间。
e.提高带延时的继电保护的明确性。
在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要作用。
优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行并提供合格的电能，而且还可有效地提高系统的技术指标。
根据运行方式的要求，励磁控制系统的任务主要是:①电压控制电力系统在正常运行时，负荷总是经常波动的，同步发电机的功率就相应变化。
由于发电机内部压降的存在，随着负荷的波动，机端电压就会相应的发生变化，这就需要对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某点的电压在给定的水平。
因此励磁控制系统担负了维持电压水平的任务。
②控制无功功率的分配与无限大容量电网并联运行的机组，调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。
但是，在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是无限大母线，即系统的等值阻抗不等于零。
它的电压将随着负荷波动而改变，改变其中一台发电机的励磁电流不但影响它的电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率，其影响程度与系统情况有关。
因此，同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间的无功功率合理分配的任务。
③提高同步发电机并联运行的稳定性保持同步发电机稳定运行是保证电力系统可靠供电的首要条件，电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰，在各种扰动后，发电机组能够恢复到原来的运行状态或过渡到另一个新的运行状态，则称系统是稳定的，其主要标志是在暂态过程结束后，同步发电机能维持或恢复同步运行。
电力系统稳定分为静态稳定和暂态稳定两类。
所谓静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小扰动后回复到原来运行状态的能力。
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。
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毕业设计论文题目无刷同步发电机交流励磁机的设计（院）系电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级1 学号3学生姓名导师姓名完成日期200年月15日毕 业 设 计（论 文）任 务 书————☆———— 设计（论文）题目： 无刷同步发电机交流励磁机的设计 姓名 系别 电 气 系 专业 电 气 工 程 班级 01 学号3 指导老师 教研室主任一、基本任务及要求：1、基本技术要求： 1）﹑主发电机的励磁电压 V U d 92=2） 、主发电机的励磁电流 A I d 2.53=3）﹑额定转速 min /1000r n N =4）﹑相数 m=35）﹑极对数 810001336060=⨯==n f p 2、本毕业设计课题主要完成以下设计内容：（1）交流励磁机的电磁设计方案；（2）无刷励磁方案的设计；（3）主要零部件图（定子冲片、定子绕组、转子冲片、转子绕组、 电机总装图等）的绘制；（4）说明书。
二、进度安排及完成时间：2月16日——3月6日：查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3月6日：抽查文献综述、开题报告撰写情况 3月7日——3月21日：毕业实习、撰写实习报告 3月22日——5月29日：毕业设计 4月底：毕业设计中期抽查 5月30日——6月15日：撰写毕业设计说明书（论文） 6月16日——6月20日：修改、装订毕业设计说明书（论文） 6月20日——6月26日：毕业设计答辩目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1无刷同步发电机励磁系统概述 (1)1.1.1二极管无刷励磁系统 (1)1.1.2晶闸管无刷励磁系统 (4)1.1.3无刷励磁系统的技术规范 (6)1.2 无刷同步发电机的励磁方式 (8)1.2.1按交流励磁功率源分 (8)1.2.2按旋转元件分 (9)1.2.3按有无交流励磁机分 (10)1.3 励磁系统发展趋势 (12)1.4同步发电机励磁系统应注意事项 (13)第2章无刷同步发电机的工作原理和结构特点 (15)2.1引述 (15)2.2无刷同步发电机的结构特点 (15)2.2.1 交流励磁机 (16)2.2.2 旋转整流器 (16)2.2.3 交流励磁机和旋转整流器的安装 (17)2.3 交流励磁机的电压响应特性 (17)2.3.1 空载励磁电压响应 (18)2.3.2 负载励磁电压响应 (18)2.3.3 发电机三相短路的励磁电压 (18)2.4 无刷同步发电机的工作原理 (19)第3章方案总体设计 (21)第4章方案实体设计 (23)4.1励磁机的电磁设计 (23)4.1.1 磁路设计思想 (23)4.1.2 性能调整 (25)4.2 旋转整流器的设计 (25)4.2.1 旋转整流元件的选用 (26)4.2.2 旋转整流元件的安装方式 (27)4.2.3 旋转整流器的保护措施 (27)4.3电磁计算 (28)4.3.1技术参数的确定 (28)4.3.2励磁机容量的确定 (28)4.3.3主要尺寸的确定 (28)4.3.4定子绕组与铁心的设计 (28)4.3.5转子绕组与铁心的设计 (28)4.3.6定、转子槽形尺寸的确定 (29)4.3.7槽绝缘的确定 (29)4.3.8磁路计算 (29)4.3.9 稳态参数（漏磁）的确定 (29)4.3.10 电枢反应磁势和功率因数角的确定 (30)4.3.11 主机满（空）载时励磁电流的计算 (30)4.3.12 瞬态参数 (30)4.3.13 损耗与效率 (30)4.3.14 温升估算 (31)4.4 电磁设计计算程序 (31)结束语 (49)参考文献 (50)致谢 (51)附录A：交流励磁机定子及转子冲片图附录B：交流励磁机定子及转子绕组图附录C：无刷同步发电机总装图无刷同步发电机交流励磁机的设计摘要：无刷同步发电机具有维护简单，可靠性高，没有旋转接触导电部分等优点。
特别适用于有易燃气体及多粉尘和无人管理的自动化电站中。
无刷同步发电机主要由主发电机、交流励磁机、旋转整流器组成。
本文以交流励磁机设计为主题进行理论研究。
在介绍了无刷同步发电机励磁系统概述及发展趋势后，对其工作原理和结构特点进行了介绍。
本文重点对交流励磁机的磁路进行计算，但磁路计算先要解决两个问题：如何根据主发电机给定的直流励磁电压和直流励磁电流计算出交流励磁机的输出交流相电势，相电流及交流励磁机容量；如何计算交流励磁机的电枢反应，功率因数及其所需的安匝数。
这都在后续章节中解决了。
对旋转整流元件的选用、安装、保护等都进行了介绍。
关键词：无刷同步发电机交流励磁机旋转整流器IThe design of Brushless synchronousAC generator of AC excitorABSTRACT:The brushless synchronous AC generator take on the merits such as the simple maintenance ,the high dependability not having the revolve contact conduct electricity part. Be applicable to flammability gas many powder and the automatiz ation power station of nobody managing. The design of Brushless synchronous AC generator constitute of the main generator AC excitor revolve selenium rectifier and so on. This dissertation is focused on the theory of control design for AC excitor.Firstly. This thesis introduces the summarize and developing trend of Excitation system of the Brushless synchronous AC generator.Then introduce the principle of work and the construction characteristic. This thesis calculates emphases the excitor circult of AC excitor .but the calculate of excitor circult must solve two problem: how to caculate the output AC phasic potential, phasic electric current and the capacity of AC excitor basing on the main generator direct current excitating voltage and direct current excitation current ;how to caculate the armature feedback, power factor and required ampere-turn of AC exciter.All that will be solved in the later chapter.In the end I explain the selecting installation and protection of the revolving rectifier element. Keywords: Brushless synchronous AC generator Excitation system revolving rectifierII第1章绪论1.1无刷同步发电机励磁系统概述自同步发电机问世以来，一直采用直流励磁机，它分为同轴直流励磁机和不同轴直流励磁机两种。
直流励磁机实质上是直流发电机。
随着半导体技术的发展，大容量的电机发展为半导体励磁，按励磁系统有他励系统和自励系统两种。
常用的励磁方式有：自并励（如GE公司某些产品）；相复励磁（或带电压调节器）。
相复励又有电抗移相电磁相复励和电抗移相电流相复励，其励磁电源都取自发电机输出端或发电机定子绕组上的附加绕组。
这种原理的发电机称为自励恒压发电机。
一般依靠自己的剩磁起励。
有时为了提高起励的可靠性，不仅在励磁回路中采取起励措施，而且还在交流励磁机的定子磁极极靴处安放小块永久磁铁加以励磁。
按整流器的安装方式又可分为静止式半导体励磁和旋转式半导体励磁。
前者把整流装置放在专门的柜子里，需要滑环将直流电引入发电机转子绕组。
实质上是用交流励磁机代替直流励磁机，用整流器来代替换向器。
后者把半导体整流装置装在主发电机轴上，用钢环和螺钉固定，和主发电机同轴旋转，利用旋转整流装置将励磁机电枢输出的交流整流成直流，再输送给主发电机的转子绕组励磁，从而取消了碳刷、滑环，故称无刷励磁[9]。
1.1.1二极管无刷励磁系统美国西屋公司（Westing house）在励磁系统开发研究方面一个重要的成就是：在60年代初，首先研制成功了大型汽轮发电机组无刷励磁系统。
原型无刷励磁系统的功率为180KW。
如以无刷励磁系统的励磁电压响应比评价其性能，西屋公司所发展的无刷励磁系统可分为：1）标准励磁电压响应比无刷励磁系统R≤0.5;2）高响应比无刷励磁系统R≥2.0；3）高起始响应比无刷励磁系统（HIR系统）在高起始响应比无刷励磁系统中，0.1S的时间内可使励磁系统的输出电压达到顶值电压的95%。
据不完全统计，从1986年到1973年期间，西屋公司为容量为220～600MW的24台汽轮发电机配置了无刷励磁系统。
在1975～1981年间，又生产了大约60台无刷励磁1系统。
至今，西屋公司大约为500台汽轮发电机组了无刷励磁系统。
首台高起始响应无刷励磁设计于1977年7月，用于美国Utah Power Light公司Hunter Nol机组。
其汽轮发电机组的容量为496MV A、24KV、3600r/min，无刷励磁机的功率为1720kW、500V。
我国引进西屋公司的600MW汽轮发电机组样机亦为高起始响应无刷励磁系统，其励磁功率达3250KW。
而我国广东大亚湾核电站的两台900MW汽轮发电机组无刷励磁系统均是由英国GEC公司研制和供货的。
英国派生斯公司所开发的无刷励磁系统有两种方式：采用二极管的无刷励磁系统及采用晶闸管整流元件的无刷可控励磁系统。