汽轮机励磁系统原理
100MW汽轮机励磁控制系统设计.
辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：励磁机励磁控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：电气工程及其自动化学号： 080303109学生姓名：常佳宁指导教师：（签字）起止时间：2014.12.15—2014.12.26课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程学院Array注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要在电力系统运行中，同步发电机的励磁系统对于维持发电机端电压、分配并列运行机组之间的无功分配、提高电力系统稳定性等方面起着重要的作用。
并且，励磁控制系统是同步发电机的一个重要组成部分，在保证电能质量、无功功率合理分配和提高电力系统运行的可靠性方面起着十分重要作用。
同步发电机励磁控制器是同步发电机控制系统的核心，本文采用了PID控制系统设计了100MW汽轮机组励磁机励磁控制系统，该系统是一个典型的反馈控制系统，PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
本设计进行了模糊自调整PID 控制设计，克服了传统PID 控制非线性差、对模型要求高的缺点,并深入进行了基于免疫算法的模糊PID 控制设计,把生物学中的细胞免疫原理用于模糊PID 控制器中，加强了控制器的自我校正能力，自适应能力，提高了控制精度和速度。
关键词：最优控制理论；励磁系统；仿真目录第1章绪论 (1)1.1励磁自动控制系统概况 (1)1.2本文设计内容 (1)第2章发电机励磁系统设计 (3)2.1励磁控制系统功能 (3)2.2励磁控制系统总体设计方案 (3)2.3励磁控制系统测量比较单元电路设计 (4)2.3.1电压的测量 (5)2.3.2比较整定 (5)2.3.3比较整定电路的整定 (6)第3章系统传递函数的建立 (7)3.1他励直流励磁机的传递函数建立 (7)3.2励磁器各单元的传递函数 (8)3.2.1 电压测量比较单元 (8)3.2.2 综合放大单元 (8)3.2.3 功率放大单元 (9)3.3励磁控制系统的传递函数 (9)3.4同步发电机的传递函数 (10)第4章PID控制与系统的仿真分析 (11)4.1系统仿真模型的设计.......................... 错误！未定义书签。
无刷励磁系统简介
主励磁机结构
1、联轴节 2、整流环 3、励磁机转子 4、风机
整流环内部件组合
无刷励磁系统结构特点
副励磁机
副励磁机采用永磁式中频发电机。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，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。
7.三相引线 8.连接器 9.转子绕组
10.定子绕组 11.励磁调节器
12.固定式熔断器监控装置
无刷励磁系统结构特点
• 励磁系统由整流环、三相主励磁机、三相副 励磁机、冷却器、计量和监控装置组成。
• 永久性磁铁副励磁机产生的三相交流电由全控 整流桥整流变成直流，通过AVR控制，以提供激 励主励磁机的可变直流电。主励磁机转子感应的 三相交流电在旋转式整流器电桥内整流后，通过 转子轴的直流引线进入发电机转子绕组。
励磁机冷却示意图
无刷励磁系统结构特点
励磁调节柜的冷却
AVR柜采用强迫通风，冷却风机及风机电源一用一 备，自动切换，一路故障时仍可保证AVR正常运行。环境 温度在45°C时AVR柜能正常运行。
无刷励磁系统结构特点
励磁机的干燥器
励磁机干燥除湿器旨在防止当汽轮发电机停机时， 在励磁机内部或在盘车装置上形成凝结水。干燥器用于除 去励磁机机壳内空气的水分。
无刷励磁系统结构
双整流环
主励磁机磁极（定子）
励磁机结构图
无刷励磁系统结构特点
• 主励磁机
交流主励磁机采用150Hz小型三相隐极式 同步发电机，系一个6极旋转电枢装置。这6个极 安装在定子架内。磁场绕组位于叠片磁铁极上。 两个极之间装有一个正交轴，用以测量励磁机的 感应电流。转子由多层迭片组成，三相绕组插入 迭片转子的槽内，把绕组导体在铁芯长度的范围 内进行交叉，在面对整流轮的一侧进行连接。绕 组端被延伸到与整流环的三相导线相连接，整个 转子热装到轴上。轴承位于风机后面，由汽轮机 润滑油的供给系统进行强制润滑油润滑。
汽轮机励磁系统原理
汽轮机励磁系统原理
汽轮机励磁系统原理
一、介绍
本章节介绍汽轮机励磁系统的基本原理及作用，并对励磁系统的组成部分进行简要说明。
二、励磁系统概述
本章节详细介绍汽轮机励磁系统的概述，包括励磁系统的主要组成部分、工作原理、功能以及在汽轮机运行中的作用。
三、励磁电源
本章节详细介绍励磁系统的电源部分，包括内部励磁电源和外部励磁电源的原理和功能，并对其关键参数进行解释和讨论。
四、励磁机械部分
本章节详细介绍励磁系统的机械部分，包括励磁机械的选型原则、结构和工作原理，并对其主要性能指标进行解释和讨论。
五、荧光材料
本章节介绍用于励磁系统中的荧光材料，包括荧光材料的类型、特性和适用范围，并对励磁过程中的荧光效果进行解释和讨论。
六、励磁系统控制
本章节详细介绍励磁系统的控制方式和控制策略，包括传
统控制和现代控制方法，并对其优缺点进行比较和分析。
七、安全保护
本章节介绍励磁系统的安全保护措施，包括过载保护、短
路保护、温度保护等，并对其原理和实施方式进行解释和讨论。
八、故障排除
本章节介绍励磁系统常见故障的排除方法，包括故障原因
分析、故障检测和故障修复等，并对常见故障案例进行解释和讨论。
九、案例分析
本章节通过实际案例对励磁系统的原理和实践应用进行分
析和讨论，以加深读者对励磁系统的理解和应用。
十、结语
本章节对全文进行总结，并对励磁系统的发展趋势和前景
进行展望。
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1、本文档涉及附件：请参阅附件部分的具体文件和数据；
2、本文所涉及的法律名词及注释：根据具体文档内容进行合适的法律名词及注释说明；。
励磁系统的工作原理
励磁系统的工作原理
励磁系统是指在发电机、变压器等电力设备中用来产生磁场的装置，其工作原理主要包括激励磁场的产生、磁通闭合和磁场稳定等过程。
励磁系统通常采用电磁铁或永磁体作为磁场的产生源。
以电磁铁为例，当电流通过线圈时，会在线圈的周围产生磁场。
这个磁场可以通过磁铁的磁性材料集中到一起，形成一个相对强大的磁场。
为了实现励磁系统的工作，首先需要通过一定的控制电路将电流引入到励磁线圈中。
当电流通过线圈时，会在线圈的磁心中产生磁场。
励磁线圈通常会放置在发电机或变压器的定子上，以便产生一个稳定的磁场。
在励磁系统中，磁场的闭合是至关重要的。
通过将励磁线圈的两端连接起来，形成一个闭合的回路，磁场就可以在回路中流动，从而保证磁力的连续存在。
同时，闭合回路还可以提供给励磁线圈所需的电能，使其能够持续地产生磁场。
在励磁系统中，还需要保持磁场的稳定性，以确保电力设备的正常运行。
为了达到这个目的，常常会在励磁系统中添加稳定磁场的装置，如稳定魔环等。
稳定魔环可以通过反馈机制调节励磁系统中的电流，使得磁场保持在一个稳定的水平，从而使电力设备的输出也能保持稳定。
综上所述，励磁系统的工作原理包括磁场的产生、磁通闭合和
磁场稳定等过程。
通过控制电流的引入和闭合回路的构建，励磁系统可以产生一个稳定的磁场，为电力设备的正常运行提供必要的磁力支持。
汽轮机励磁系统原理
汽轮机励磁系统原理一、引言汽轮机励磁系统是指通过电力方式为汽轮机提供所需的励磁电流，以保证发电机正常运行。
本文将详细介绍汽轮机励磁系统的原理及其各个组成部分。
二、概述1. 励磁系统作用：解释了汽轮机励磁系统在整个发电过程中起到稳定输出功率和调节负荷等重要作用。
2. 功能要求：了对于一个高效可靠的励磁系统应具备哪些功能特点。
三、主体内容3.1 发生器（Generator）1) 结构与工作原理：描述了发生器内部结构，并阐明其中关键元件如转子和定子之间产生感应交变电动势并实现能量转换。
2) 输出参数控制方法：说明如何通过改变输入端或输出端参数来控制出来的交流信号波形。
3.2 整流装置（Rectifier Unit）1）单相全桥式整流装置：a) 原理简介: 解释使用四只晶闸管进行单相全桥式整流时需要满足什么条件才能使得直接获得有源适配网络；b）性能评估标准: 阐述了评估单相全桥式整流装置性能的几个关键指标。
2）三相半波可控整流器：a) 工作原理: 描述使用六只晶闸管进行三相半波可控整流时，如何实现对输出电压和功率因数的调节；b) 控制策略：介绍常用的脉宽调制技术以及其在三相半波可控整流中应用。
3.3 励磁变压器（Excitation Transformer）1）结构与工作原理：详细描述励磁变压器内部线圈之间通过互感耦合产生高低电位差，并将输入端交换参数转化为输出端所需参数。
2）设计要点：阐明选择适当材料、匹配正确比例等方面需要注意事项。
四、附件本文涉及到以下附件，请参考查看：1. 汽轮机励磁系统示意图2. 发生器内部结构示意图五、法律名词及注释1. 动力设备安全监察条例 - 国家相关法规文件，旨在确保动力设备运行过程中人员和财产安全。
2. 变频马达–使用特定算法来改变发出的电流频率，以控制马达转速和输出功率。
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。
汽轮机励磁系统原理
发电机找中
检查原动机与发电机联轴器的端面，应无 刻痕以及凸起的异物，两面联轴器的端面 应平行，轮缘应同心，使原动机与发电机 两转子应在同一条水平的直线上。完成对 中后拧紧基础螺栓。吊开两转子及轴承座 进行底架下板灌浆。
定子安装
将定子吊到底架上，调整好位置，定子 的轴向位置应考虑到发电机转子在运转时 两轴颈间的伸长，以及由于原动机转子的 相对伸长而引起的发电机转子轴向的位移， 因此安装时当考虑发电机两轴颈间的伸长 必须使发电机定子的中心线向励磁机侧偏 移约2.0mm，如考虑到原动机转子的伸长， 则具体数据应由原动机方面提供。
转子线圈空外冷 绕线式线圈，有的转子表面车有散热沟 30MW及以下发电机采用
2 主要结构—主要部件
定子－生产感应电流
机座－结构支承用，构成冷却空气回路 铁芯－磁场回路 线圈－电流载体
转子
转子锻件－线圈支承及磁场回路 线圈－产生电磁场 护环－线圈端部支承 风扇－2只，强迫冷却空气偱环
风路应圆滑光洁，以免增加空气阻力和风摩损耗。 冷却器与基础应紧密配合。
发电机干燥
干燥条件
发电机在运输过程中，线圈和铁芯都可能吸入潮气，因此发电 机在安装后要求先行干燥。
干燥时，用温度计测量，铁芯和线圈最热点的容许温度为70℃， 出风温度不超过65℃。
进行干燥时，温度应缓慢增加，一般其温度为每小时5～8℃， 并应定时测定绝缘电阻，线圈温度和周围空气温度有关数据。
静止励磁（自并励） 励磁变压器 静止整流柜 自动电压调节器 灭磁柜
2 主要结构--按冷却分
按冷却介质分：
空冷－定子、转子、铁芯采用空气冷却，50MW以下使用 氢冷－定子、转子、铁芯采用氢气冷却，50~200MW使用 双水内冷－定子、转子线圈通水冷却，铁芯采用空气冷却，
汽轮机工作原理__结构
汽轮机工作原理和结构1汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。
如图1所示。
高速汽流流经动叶片3时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械图1冲动式汽轮机工作原理图1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴2汽轮机结构汽轮机主要由转动部分（转子）和固定部分（静体或静子）组成。
转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。
固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套（或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。
套装转子的结构如图2所示。
套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套（过盈配合）在主轴上，并用键传递力矩。
图2套装转子结构1-油封环2-油封套3-轴4-动叶槽5-叶轮6-平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。
图3为汽轮机设备组成图。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。
由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，凝汽器内压力必然会升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
汽轮机励磁装置工作原理
汽轮机励磁装置工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊汽轮机励磁装置的工作原理，这玩意儿可神奇啦！你看啊，汽轮机就好比是一辆超级跑车，而励磁装置呢，那就是让这辆跑车能风驰电掣的关键部件。
它就像是一个神奇的魔法师，给汽轮机注入强大的动力。
想象一下，电流就像一群欢快奔跑的小精灵，在励磁装置里穿梭跳跃。
这个装置呢，会巧妙地控制这些小精灵的行动轨迹和速度。
它会给这些小精灵指明方向，让它们乖乖地按照要求去工作。
励磁装置里面有各种线圈啊、铁芯啊之类的东西，它们就像是一个个精心设计的赛道和关卡。
电流小精灵们在这些赛道和关卡中奔跑、变化，从而产生出强大的磁场。
这磁场可不得了，它能让汽轮机的转子像被施了魔法一样飞速旋转起来。
咱平常家里用的电，那可都是靠这些汽轮机发出来的呢！没有励磁装置这个神奇的玩意儿，那电可就没法这么顺畅地来到我们身边啦。
你说这励磁装置是不是特别重要？它就像是一个默默工作的幕后英雄，虽然我们平时不太会注意到它，但它却一直在为我们的生活提供着源源不断的电力。
而且啊，这励磁装置还特别聪明。
它能根据不同的情况自动调整，就像一个经验丰富的老司机，能应对各种路况一样。
有时候电力需求大了，它就加把劲；需求小了，它也能轻松应对，不会浪费一丝一毫的能量。
它还特别稳定可靠，就像咱家里的老黄牛一样，勤勤恳恳，任劳任怨。
不管是刮大风还是下大雨，它都能稳稳地工作，保证我们能用上电。
总之呢，汽轮机励磁装置就是这么一个厉害又神奇的东西。
它在电力的世界里默默奉献，为我们的生活带来光明和温暖。
我们真应该好好感谢它呀！所以啊，下次当你打开电灯，享受着明亮的灯光时，可别忘了背后有励磁装置这个大功臣哦！。
汽轮机励磁系统原理共32页文档
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔谢谢！36、自己鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
汽轮机发电原理
汽轮机发电原理
汽轮机发电原理是将高温高压的汽轮机通过转动轴转动发电机，利用发电机内的导体和磁场切割原理，将汽轮机所产生的机械能转化为电能。
汽轮机发电系统主要分为三个部分：汽轮机、发电机和控制系统。
汽轮机通过直接燃烧燃料（如煤、天然气、石油等）或间接热能来源（如核能、太阳能等）产生高温高压的蒸汽，蒸汽进入汽轮机后通过高速旋转的叶轮叶片，带动转动轴，由此产生机械能。
机械能通过轴传递到发电机后，经由励磁系统产生磁场，然后发电机内的导体就会切割磁场，产生感应电动势，转化为电能输出。
控制系统通过监测汽轮机、发电机和配件的运行情况，实现对整个系统的自动化控制。
汽轮机发电原理是利用热能转换为机械能，再将机械能转换为电能，是现代工业生产中常用的发电方式之一。
300MW汽轮发电机
第一章 300MW汽轮发电机第一节概述同步发电机是生产电能的基本设备，是电网的心脏，它的运行可靠性直接影响电网运行及向用户安全、经济地供电。
运行中的发电机，绕组和铁芯都要发热，所产生的热量和电机的输出功率有着密切的关系。
电机的输出功率越大，其发热量也越多，当超过额定值时，便会使电机的温度过高而超过绝缘允许值。
反之，人为地提高和增大冷却的效果，使冷却剂在相同时间内带走更多的热量，则发电机输出的功率就越大。
由此可见，电机的冷却能力在一定程度上影响了发电机出力的大小。
当今世界上大容量发电机组采用的冷却方式通常有三种：全氢冷方式、定子线圈水冷其余为氢冷（水氢氢）方式、双水内冷（水水空）方式。
我国目前生产的300MW发电机多采用后两种；表3-1-1给出了目前我国三大电机厂所生产的300MW汽轮发电机的主要额定参数。
该表表明，ＱFSN-300-2型汽轮发电机都是水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁芯为氢表冷的冷却方式。
ＱFS-300-2型汽轮发电机采用的是双水内冷（水水空）方式，即定子绕组、转子绕组均为水内冷，定子铁芯为空冷的冷却方式。
双水内冷发电机，为我国首创。
水内冷技术的应用，为提高发电机容量开辟了一条新的道路。
由于水的冷却能力比空气大50倍，因此发电机的定子和转子采用了水内冷后，可以大幅度地提高发电机的出力。
但相对于全氢冷和水氢氢冷却的发电机来说，定、转子绝缘引水管漏水而导致的故障较多；对全氢冷和水氢氢发电机来说，由于其转子采用氢内冷，不会发生因水内冷转子的绝缘引水管漏水而导致的故障，所以运行的可靠性较之水冷转子为高。
因为目前新建和扩建的火电厂单机容量均采用300MW及以上的发电机组、尤其以300MW机组居多，所以，本篇以东方电机股份有限公司所设计制造的ＱFSN-300-2-20型三相同步交流发电机为主，介绍300MW汽轮发电机组的结构、原理及运行维护知识，对其它机型做简要介绍。
汽轮发电机工作原理.
汽轮发电机结构及工作原理发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。
汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。
为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为3000转/分(频率为50赫或3600转/分(频率为60赫。
核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。
高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较小,长度比较大,即采用细长的转子。
特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过 1.2米。
而转子本体的长度又受到临界速度的限制。
当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。
所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。
10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。
为此必须加强电机的冷却。
所以 5~10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。
70年代以来,汽轮发电机的最大容量已达到130 ~150万千瓦。
从1986年以来,在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。
超导技术可望在汽轮发电机中得到应用,这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞电磁感应定律励磁机就是一个小功率的直流发电机,一般都为几十伏,励磁电压一般不变,即使变动也很小,而励磁电流的大小由磁场变阻器或自动励磁调节器调节,它的作用是将发出来的直流电供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场.励磁电流在发电机空载时改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时改变其大小可以改变发电机的无功功率.电磁感应定律:只要穿过回路的磁通量发生变化电路中将产生感应电动势。
励磁系统原理
励磁系统原理
励磁系统是指在发电机中，通过给定的电流和电压来激励电磁铁，产生磁场，从而使发电机产生感应电动势的系统。
励磁系统的原理是通过不同的激励方式来控制电磁铁的磁场强度，从而影响发电机的输出电压和电流。
在励磁系统中，常见的激励方式有直流励磁和交流励磁两种。
直流励磁是通过直流电源给电磁铁供电，产生恒定的磁场，从而使发电机输出恒定的电压和电流。
而交流励磁则是通过交流电源给电磁铁供电，可以通过控制交流电源的电压和频率来调节电磁铁的磁场强度，进而影响发电机的输出。
励磁系统的原理可以用简单的电磁感应定律来解释。
根据电磁感应定律，当导体在磁场中运动或者磁场的强度发生变化时，导体内就会产生感应电动势。
在发电机中，通过控制电磁铁的磁场强度，可以控制发电机中的感应电动势，进而影响输出电压和电流。
励磁系统的原理还涉及到发电机的磁场和电路的特性。
发电机的磁场特性决定了电磁铁的磁场强度和稳定性，而电路的特性则决定了励磁系统的稳定性和响应速度。
因此，设计和调试励磁系统需要综合考虑发电机的磁场特性和电路特性，以确保系统的稳定性和可靠性。
总的来说，励磁系统的原理是通过控制电磁铁的磁场强度来影响发电机的输出电压和电流。
不同的激励方式和控制方法可以实现对发电机输出的精确控制，从而满足不同场合对电能的需求。
因此，对励磁系统原理的深入理解和掌握对于发电机的运行和维护具有重要意义。
汽轮发电机结构及原理
汽轮发电机结构及原理第四节汽轮发电机按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。
汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时，发电机转子随着转动。
发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立一个磁场，这个磁场称主磁极，它随着汽轮发电机转子旋转。
其磁通自转子的一个极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路。
根据电磁感应定律，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组（导线）依次切割，在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，亦即感应电动势每秒钟变化的次数，恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。
汽轮发电机转子具有一对磁极（即1个N极、一个S极），转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。
当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。
这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中性点）连在一起。
绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。
二、汽轮发电机的结构火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构。
发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。
发电机最基本的组成部件是定子和转子。
为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋置了多只测温元件，通过导线连接到温度巡检装置，在运行中进行监控，并通过微机进行显示和打印。
在发电机本体醒目的位置装设有铭牌，标出发电机的主要技术参数，作为发电机运行的技术指标。
（一）定子发电机的定子由定子铁芯、定子绕组、机座、端盖及轴承等部件组成。
600MW 汽轮发电机结构及其冷却系统
第一章 600MW汽轮发电机的结构及其冷却系统（P003）转轴上的机械能→同步发电机→定子绕组中电能●同步发电机① 汽轮发电机 — 以汽轮机为原动机(高速原动机)，转子采用隐极式结构；② 水轮发电机 — 以水轮机为原动机(低速原动机)，转子采用凸极式结构磁极旋转式(a) 隐极式；(b) 凸极式●隐极式同步发电机大型火力发电厂都采用二极隐极式汽轮发电机，转速为3000r/min。
●凸极式同步发电机● 增大单机容量的优点随着电网容量不断增大，电网中单机容量也迅速增大。
单机容量PP=K A BδD i2n l式中：K — 常数A — 定子线负荷，A/mmBδ — 气隙磁密，TD i — 定子内径，mn — 额定转速，r/minl — 定子铁心有效长度，m提高单单机容量需解决许多技术问题。
在电网内发展大容量机组，其建设速度、经济效益都比发展小容量机组优越。
对于二极隐极汽轮发电机而言，发展大容量机组在制造、基建和运行的经济性方面具有下列优点：（1）可降低电机造价和材料消耗。
如一台800MW机组比一台500MW机组单位成本降低17%，一台1200MW机组比一台800MW机组单位成本降低15%。
材料消耗率随单机容量的增大而降低。
（2）可降低电厂基建安装费用。
一个电厂单位造价随着单机容量的增大而降低。
（3）可降低运行费用，减少煤耗及单位千瓦运行人员和厂用电率。
（4）可减少电厂布点，有益于环境保护，减少污染。
● 提高单机容量的途径（1）增加电机尺寸问题：增加电机尺寸可以提高发电机单机容量，但由于两极汽轮发电机转速很高，转子上受到很大的离心力，尤其轴中心孔受的应力最大，其力的大小与转子直径的二次方成正比，因此加大直径受到转子材料的机械强度限制。
目前转子本体最大直径为1.25m，增加转子长度也有一定限度，转子的长度和直径的比例不能太大，否则刚度不够，挠度太大。
（2）提高电磁负荷（关键在于冷却技术的发展）问题：提高电磁负荷使温升增高，绝缘材料的允许温升又成了限制提高单机容量的一个因素，为此必须发展冷却技术来解决电机温升问题。
汽轮机交流励磁机的作用
汽轮机交流励磁机的作用汽轮机是一种常见的发电设备，其工作原理是利用高速旋转的轴来驱动发电机产生电能。
而交流励磁机则是汽轮机中不可或缺的一部分，它的作用是通过控制电流和磁场，使发电机产生稳定的电压和频率。
交流励磁机的主要作用是为发电机提供励磁电流，使其产生磁场。
通过调节励磁电流的大小和方向，可以控制发电机输出电压的大小和频率。
在汽轮机运行过程中，励磁机需要根据负荷变化情况不断调整励磁电流，以保持发电机的输出电压和频率稳定。
交流励磁机通常由励磁转子、定子和调节系统组成。
励磁转子是由一组励磁绕组和磁极组成的，通过旋转产生磁场。
定子是由一组定子绕组和铁心构成的，用来产生电磁感应，从而产生励磁电流。
调节系统则是用来调节励磁电流的大小和方向的，通常采用自动调节装置来实现。
在汽轮机运行过程中，交流励磁机需要根据负荷变化情况进行调节。
当负荷增加时，励磁机会增大励磁电流，以提高发电机输出电压，保持系统电压稳定。
当负荷减少时，励磁机会减小励磁电流，以降低发电机输出电压，保持系统电压稳定。
通过不断调节励磁电流，交流励磁机可以使发电机输出电压保持在设定值范围内，从而保证电力系统的稳定运行。
除了调节发电机输出电压，交流励磁机还有其他重要的作用。
其中之一是提供系统的无功功率，用来维持电力系统的电压稳定。
无功功率是电力系统中不产生功率的电能，主要用于调节电压和电流的相位差，以保持系统的电压稳定。
交流励磁机通过控制励磁电流的大小和方向，可以提供适当的无功功率，以满足系统的需求。
另一个重要的作用是提供系统的短路电流，用来保护电力系统的设备。
短路电流是电力系统中发生故障时，通过故障点产生的电流。
交流励磁机可以通过调节励磁电流的大小和方向，提供适当的短路电流，以保护电力系统的设备免受故障电流的损害。
交流励磁机在汽轮机中起着至关重要的作用。
它通过控制励磁电流和磁场，使发电机产生稳定的电压和频率，保证电力系统的稳定运行。
同时，交流励磁机还可以提供系统的无功功率和短路电流，以满足系统的需求和保护设备的安全。
汽轮机交流励磁机的作用
汽轮机交流励磁机的作用汽轮机交流励磁机是汽轮机发电系统中的重要组成部分，其作用是为发电机提供恒定的励磁电流，使发电机能够稳定运行并输出所需要的电能。
汽轮机是一种利用高温高压蒸汽驱动涡轮机转动发电机发电的设备。
而发电机则是将机械能转化为电能的设备。
然而，发电机的正常运行需要一个稳定的励磁电流来激发电磁场，产生电能。
汽轮机交流励磁机的作用就是为发电机提供所需的励磁电流。
励磁电流的稳定性直接影响到发电机的输出电压和频率的稳定性。
如果励磁电流不稳定，发电机的输出电压和频率也会不稳定，这将对电网的稳定性和负载设备的正常运行产生不良影响。
汽轮机交流励磁机通常由励磁转子、定子、整流器和调压器等部分组成。
励磁转子是励磁机的旋转部分，通常由磁铁或电磁线圈组成。
当励磁机转子旋转时，通过定子上的线圈感应出交变电动势，进而产生交流励磁电流。
整流器则将交流电转换为直流电，以供给发电机的励磁线圈。
调压器则起到控制励磁电流大小的作用，以保持发电机的输出电压稳定。
汽轮机交流励磁机的工作原理是基于电磁感应和电磁转换的原理。
当汽轮机启动后，励磁机也开始旋转，励磁转子上的磁铁或电磁线圈产生交变磁场，通过定子上的线圈感应出交变电动势。
这个交变电动势经过整流器的转换后成为直流电，然后通过调压器控制输出的直流电流大小。
这样，发电机的励磁线圈就得到了一个稳定的直流励磁电流，从而使发电机能够正常工作。
除了为发电机提供励磁电流外，汽轮机交流励磁机还具有一些其他的功能。
例如，它能够监测发电机的励磁电流和电压，并通过自动调节系统来保持励磁电流和电压的稳定。
同时，励磁机还能够通过自身的保护装置来监测和保护发电机的工作状态，当发生故障时及时切断励磁电流，以保护发电机的安全运行。
汽轮机交流励磁机在汽轮机发电系统中起着至关重要的作用。
它通过提供恒定的励磁电流，使发电机能够稳定运行并输出所需要的电能。
同时，它还具有监测和保护发电机的功能，确保发电系统的安全和稳定运行。
汽轮机励磁系统原理
冷却器安装
冷却器安装：根据安装图进行，但须注意以下事 项：
冷却器的安装应使冷却器在进出水方面获得必要的温度 阶梯。
为了使冷却器在检修时能滴干冷却管内的冷却水，安装 时宜装有一定的斜度。
热风出风口与冷风出风口之间应有热绝缘，以防止互相 间的热传导。
冷却系统的四周应有密封，在风道内壁涂以油漆，以保 证冷却空气的干燥和清洁。
汽轮发电机及 励磁系统
介绍
汽轮发电机内容
1 原理 2 主要结构 3 安装 4 运行和维护
1 原理
中学物理学告诉我们：导体在磁场中运动、并 切割磁场的磁力线时，导体中将会产生电流
—— 这就是最基本的发电机原理。
实际中的发电机按磁场和导体的运动方式分有 2种：
磁场运动，导体静止，如汽轮发电机和永磁发电机（副励磁 机），可称为转磁场电机；
发电机运行（续）
当发电机的功率因数为额定值，其电压与额定 值的偏差不超过±5%，且其频率与额定值的偏 差不超过±2%时，保证输出额定功率 。
发电机的三相负载不对称时，若每相电流不超 过额定值且负序分量与额定电流之比不超过8% 时，能连续运行。
发电机在一般情况下不保证过载运行。
发电机配用的空气冷却器，在进水温度不超过 33℃时，冷却后的气体温度不超过40℃。
干燥后，定子线圈绝缘电阻的吸收比及定子线圈绝缘电阻值， 应符合下列要求，并经5小时以上稳定不变，方可认为干燥良 好。
在接近工作温度时，吸收比R60″/ R15″≥1.3； 在接近运行温度时，各部位绝缘电阻见2.8
发电机干燥（续）
外部电源干燥法
本法系用外部电源在绕组通入电流产生损耗发热进行干燥，干燥时 机壳应可靠接地，根据电源不同可分为：
风路应圆滑光洁，以免增加空气阻力和风摩损耗。 冷却器与基础应紧密配合。
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转子
转子锻件－线圈支承及磁场回路 转子锻件－ 线圈－ 线圈－产生电磁场 护环－ 护环－线圈端部支承 风扇－ 只 风扇－2只，强迫冷却空气偱环
轴承－ 轴承－转子支承 底板及锚定装置－支承定子、 底板及锚定装置－支承定子、轴承及其与基础的连 接 空气冷却器－冷却冷却介质： 空气冷却器－冷却冷却介质：空气
转子安装
先在转子的原动机端装一接长轴，然后将转子 与励磁机端轴承一并吊起，将转子穿入定子。 当转子中心临近励磁机端定子线圈端部时，接 长轴伸出定子内孔，可供钢丝绳第二次绑紧， 此时在定子内圆垫以适当厚的纸板，使转子本 体搁置在定子铁芯上（护环不可搁置在定子铁 芯上作支持点）再更换绑紧，将转移到规定位 置。
2 主要结构
按布置方式分 按励磁方式分 按转子冷却形式分
2 主要结构
海螺机组常用的布置方式－ 海螺机组常用的布置方式－双层布置
2 主要结构 按布置方式分 主要结构-单层布置， 单层布置，空气冷却器位于发电机上方
快装结构，主要用于配6B系列燃机 非快装结构，主要用于配9E系列燃机
双层布置，空气冷却器位于发电机下方 双层布置，
磁场运动，导体静止，如汽轮发电机和永磁发电机（ 磁场运动，导体静止，如汽轮发电机和永磁发电机（副励磁 ），可称为转磁场电机 可称为转磁场电机； 机），可称为转磁场电机； 磁场静止，导体运动，如交流励磁机（主励磁机），可称为 磁场静止，导体运动，如交流励磁机（主励磁机），可称为 ）， 转电枢电机； 转电枢电机；
汽轮发电机及 励磁系统
介绍
南京汽轮电机（集团） 南京汽轮电机（集团）有限责任公司
汽轮发电机内容
1 原理 2 主要结物理学告诉我们：导体在磁场中运动、 中学物理学告诉我们：导体在磁场中运动、并 切割磁场的磁力线时， 切割磁场的磁力线时，导体中将会产生电流 这就是最基本的发电机原理。 —— 这就是最基本的发电机原理。 实际中的发电机按磁场和导体的运动方式分有 2 种：
发电机找中
检查原动机与发电机联轴器的端面，应无 刻痕以及凸起的异物，两面联轴器的端面 应平行，轮缘应同心，使原动机与发电机 两转子应在同一条水平的直线上。完成对 中后拧紧基础螺栓。吊开两转子及轴承座 进行底架下板灌浆。
定子安装
将定子吊到底架上，调整好位置，定子 的轴向位置应考虑到发电机转子在运转时 两轴颈间的伸长，以及由于原动机转子的 相对伸长而引起的发电机转子轴向的位移， 因此安装时当考虑发电机两轴颈间的伸长 必须使发电机定子的中心线向励磁机侧偏 移约2.0mm，如考虑到原动机转子的伸长， 则具体数据应由原动机方面提供。
南汽生产的发电机全部采用空冷，按转子冷却形式分 南汽生产的发电机全部采用空冷，
转子线圈空内冷 半匝线圈上冲有径向通风孔，下线槽下有通风副槽，小齿上有 通风槽 25MW及以上发电机采用 转子线圈空外冷 绕线式线圈，有的转子表面车有散热沟 30MW及以下发电机采用
2 主要结构 主要部件 主要结构—
定子－ 定子－生产感应电流
发电机干燥（续）
干燥时，应周期性地将电机上能打开的孔 打开10～15分钟，以排除潮气。
4 运行和维护
运行的各项检测－电气、机 械及其他（安全、保护） 空气冷却器的首次运行检查 电气试验 定子检修 转子检修 轴承检修 空气冷却器的检修
发电机运行
发电机在额定工作方式连续运行时，各主要部分的温升 允许限值如下表：
发电机运行（续）
发电机各部位的最低绝缘电阻（M ）：
部 位 阻值 测量条件
定子线圈对地及相间 5.3 干燥后接近工作温度，用 2500V兆欧表
转子线圈对地 检温计 励端轴承
1.0 冷态（20℃）用500V兆欧表 1.0 冷态（20℃）用250V兆欧表 1.0 用1000V兆欧表
接地检测用滑环 测温元件
3 安装
底板安装 发电机找中 定子安装 转子安装 冷却器的安装 发电机接线
发电机安装及底板安装
发电机的安装
发电机的基础应符合图纸要求，基础应牢固有 足够的承载能力，混凝土的表面应平整，不应 有裂纹、空洞、蜂窝、麻面和露筋等现象。 按垫铁布置简图放置垫铁，调整好底板的位置， 垫紧垫铁后点焊牢。将轴承座安装在底板上， 衬套清洗后放入轴承座内，然后安放发电机转 子进行找中。
2 主要结构 按布置方式分 主要结构-双层布置____非快装式（海螺机组常用的布置方式） 非快装式（海螺机组常用的布置方式） 双层布置 非快装式
2 主要结构 按励磁方式分 主要结构-无刷励磁 主励磁机（150Hz， 3相） 副励磁机（400Hz， 单相） 旋转整流盘（二极管 +快速熔断器） 自动电压调节器（具 有二极管故障报警功 能，灭磁） 静止励磁（自并励） 静止励磁（自并励） 励磁变压器 静止整流柜 自动电压调节器 灭磁柜
有底架，快装结构，主要用于配TRT 无底架，主要用于配汽轮机
2 主要结构 按布置方式分 主要结构-单层布置____快装式 快装式 单层布置
2 主要结构 按布置方式分 主要结构-单层布置____非快装式（由于整体运输重而分体运输） 非快装式（由于整体运输重而分体运输） 单层布置 非快装式
2 主要结构 按布置方式分 主要结构-双层布置____快装式 快装式 双层布置
部件名称 测温方法 允许温升K 定子绕组 埋置测温元件 100 转子绕组 电阻法 110 定子铁芯 埋置测温元件 100 轴承的出油温度不得超过65℃，轴瓦温度不得 超过80℃。
发电机运行（续）
当发电机的功率因数为额定值，其电压与额定 值的偏差不超过±5%，且其频率与额定值的偏 差不超过±2%时，保证输出额定功率 。 发电机的三相负载不对称时，若每相电流不超 过额定值且负序分量与额定电流之比不超过8% 时，能连续运行。 发电机在一般情况下不保证过载运行。 发电机配用的空气冷却器，在进水温度不超过 33℃时，冷却后的气体温度不超过40℃。
发电机干燥
干燥条件
发电机在运输过程中，线圈和铁芯都可能吸入潮气，因此发电 机在安装后要求先行干燥。 干燥时，用温度计测量，铁芯和线圈最热点的容许温度为70℃， 出风温度不超过65℃。 进行干燥时，温度应缓慢增加，一般其温度为每小时5～8℃， 并应定时测定绝缘电阻，线圈温度和周围空气温度有关数据。 干燥后，定子线圈绝缘电阻的吸收比及定子线圈绝缘电阻值， 应符合下列要求，并经5小时以上稳定不变，方可认为干燥良 好。 在接近工作温度时，吸收比R60″/ R15″≥1.3； 在接近运行温度时，各部位绝缘电阻见2.8
发电机干燥（续）
短路干燥法
定子三相接成短路，短路必须可靠。各相电流必须相同， 为此，必须在每相安装一个安培表，以避免不平衡电流 造成转子表面过热； 当发电机接近正常转速时，投入手动励磁，调节励磁电 流，使定子短路电流在干燥初期为额定电流的50～60% 左右，以后可逐步增加，但最高不超过额定电流的80%； 短路电流干燥时，有效铁芯磁路不饱和和定子绕组端部 漏磁可能较大会引起两端铁芯及零件过热。要注意定子 电阻测温元件的读数，使其测量的温度不超过120℃。
2 主要结构 按冷却分 主要结构-按冷却介质分： 按冷却介质分：
空冷－定子、转子、铁芯采用空气冷却， 空冷－定子、转子、铁芯采用空气冷却，50MW以下使用 以下使用 氢冷－定子、转子、铁芯采用氢气冷却， 氢冷－定子、转子、铁芯采用氢气冷却，50~200MW使用 使用 双水内冷－定子、转子线圈通水冷却，铁芯采用空气冷却， 双水内冷－定子、转子线圈通水冷却，铁芯采用空气冷却， 50~200MW使用 使用 水氢氢冷却－定子线圈通水冷却，转子线圈、铁芯采用氢气冷却， 水氢氢冷却－定子线圈通水冷却，转子线圈、铁芯采用氢气冷却， 200~1000MW使用 使用 三水冷却－定子、转子线圈、铁芯通水冷却，发展中， 三水冷却－定子、转子线圈、铁芯通水冷却，发展中，用于 1000MW以上 以上
2 主要结构 主要部件 主要结构—
主励磁机
为转子提供励磁电流
副励磁机
为主励磁机提供励磁电流
旋转整流盘
将主励磁机产生的交流电整流为直流电供转子励磁
励磁调节器
将副励磁机发出的交流电整流为直流电， 将副励磁机发出的交流电整流为直流电，直流电供给主励 磁机的励磁线圈并控制输出电流的大小， 磁机的励磁线圈并控制输出电流的大小，间接调节发电机 转子的励磁电流
冷却器安装
冷却器安装：根据安装图进行，但须注意以下事 项：
冷却器的安装应使冷却器在进出水方面获得必要的温度 阶梯。 为了使冷却器在检修时能滴干冷却管内的冷却水，安装 时宜装有一定的斜度。 热风出风口与冷风出风口之间应有热绝缘，以防止互相 间的热传导。 冷却系统的四周应有密封，在风道内壁涂以油漆，以保 证冷却空气的干燥和清洁。 风路应圆滑光洁，以免增加空气阻力和风摩损耗。 冷却器与基础应紧密配合。
发电机干燥（续）
外部电源干燥法
本法系用外部电源在绕组通入电流产生损耗发热进行干燥，干燥时 机壳应可靠接地，根据电源不同可分为： 用外部直流电源通入绕组，所需电压值根据绕组的直流电阻和所需 电流大小来确定，逐渐调节电流 ，用逐步降低电压的方法切断电源， 而不是直接使用闸刀开关和自动开关来切断电源，以避免瞬时过电 压击穿绝缘。采用本法干燥时，应将励磁机旋转二极管断开。 在定子绕组通入三相交流电源进行干燥，干燥电流一般不超过额定 电流的70%，此时电压一般在额定值的8～20%，采用本办法时转 子必须从定子抽出，以防止定子旋转磁场造成转子局部过热受损。 定子绕组按开口三角形联接通入单相交流电进行干燥，此时转子可 以不必抽出。