励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
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U st ? KrU g.N / KB ? (0.8 ~ 0.85)U g.N
?强励继电器 KV 启动值的选择应保证 U g 恢复到额定值，即故障过程
结束时，强励装置能可靠返回。
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
? Re ——防止励磁机的过电压。 ? 将两个低压继电器 KV 的动断触点串联起来，去启动强行励磁继电器
) / 0.5 ?
cd （电压标幺值）/ s 0.5(oa )
?
2? u* cd
u a 一般为额定工况下的励磁电压
转子磁场建立的快慢取决于励磁机系统端电压建立的速度 uEF
第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
励磁系统电压响应时间 : 指在发电 机励磁电压为额定励磁电压时，从 施加阶跃信号起至励磁电压达到最 大励磁电压与额定电压之差的 95％ 所花费的时间。励磁系统电压响应 时间为 0.1s 或更短的励磁系统，称 为高初始响应励磁系统。
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
（二）继电强行作用 ?用闭合继电器触点的方法， 使励磁机的端电压以最快的速度升到其顶
值，称为继电强行作用。图 2-25 是其原理接线图，图中当强励装置动作时，
R 被全部短路，励磁机的端电压 U e 上升至顶值，即达到额定电压值的 1.8~2
倍。 ? 强励装置的启动电压为：
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
========基本知识点 ======== ? 强励的定义及作用； ? 转子磁场的建立：励磁机的响应速度（时间常数）
和转子响应速度（电压响应比） ? 直流励磁机系统转子磁场的灭磁 ：灭磁原理和灭磁
装置 ? 交流励磁机系统的灭磁（逆变灭磁）
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
的磁通增量 ? ? G ，式 2-11 表明 ? ?G 正比于励磁电压伏秒曲线下的面积 增量。
第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
图2-28电压响应比
第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
图 2-28 中，将励磁电压在最初 0.5s 内上升的平均速度定义为励磁 电压响应比，记为：
n
?
(uc ? ud ua
原因就在于他励系统的电压 UEF 的建立过程与 U EF 本身无关，它完全是 由于外加电动势 E 的作用，即只与励磁线圈的时间常数有关。但自励系 统 U EF 的建立过程却是 U EF 与 I EE 相互作用的结果。
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
（二）电压响应比
? 电压响应比反映了励磁机磁场建立速度的快慢。
EE dt
式中 R、 LEE ——励磁机励磁线圈的电阻和电感
IEE 是按指数曲线增长的，其时间常数为
Tt?
L பைடு நூலகம்E R
由于励磁机电势 U 正比于 I EE ， U EF 也是按指数曲线增加的。
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
2.自励直流励磁机时间常数
图2-15 自励直流发电机等值特性图
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
UEF
代入，得磁化曲线方程
IEER? LEEdIdEtE ?UEF ? E0 ? kIEE 整理之，得回路电流
?R? k?IEE? LEEddIEtE ? E0
由此得自励系统的时间常数
Tc
?
LEE R?k
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
3.自励系统时间常数 Tc 与他励系统时间常数 Tt 的比较 Tc > Tt
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
一、强励作用及继电强行励磁 （一）强励作用 1.定义：系统发生短路性故障时，发电机端电压会剧烈下降，这时 励磁系统进行强行励磁，向发电机转子提供超出正常额定值的励磁 电流，即向系统输送尽可能多的无功功率，使系统安全运行，励磁 系统的这种功能称为强行作用。 2.意义：强励作用有助于继电保护的正确动作，特别有益于故障后 消除用户电动机自启过程，缩短电力系统恢复到正常运行的时间。
uEF (t)
?G
图 2-17 励磁绕 组等值电路图
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
? 一般地说，在暂态过程中，发电机功率角摇摆到第一个周期最 大值的时间为 0.4~0.7s，所以，通常将励磁电压在最初 0.5 内上 升的平均速率定义为励磁电压响应比。如图 2-16 所示。
? 如图 2-17 转子回路图，忽略转子回路的电阻及外部系统对转子 等值电阻的影响，把发电机看成是定子开路，则转子磁场建立 的方程式：
? 建立：在外部事故情况下，系统母线的电压 极度降低，为迅速恢复正常，发电机的转子 磁场应能够迅速增强，达到尽可能高的数值， 以弥补系统无功的缺额。
? 灭磁：发电机绕组内部故障等，需将发电机 立即退出工作，在断开发电机的同时，使转 子磁场内存储的大量能量迅速消失，否则发 电机会因果励磁而产生过电压，或者会使定 子绕线内部的故障继续扩大。
二、转子磁场的建立 指标：时间常数（励磁机的响应速度）、电压响应比（转子响应速度） （一） 时间常数 1. 他励直流励磁机时间常数
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
图 2-15（a）他励的直流励磁机时间常数原理计算图， E 为常数，励
磁电动势 UEF 正比于 IEE
d
I ?
EE ? E
I R L EE
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
u FE
(t) ?
K
d? G
dt
??G
?
1 K
?t ?u EF 0
(t )dt
（2-11）
uFE (t) ——发电机励磁电压上升曲线
?G ——发电机转子回路的磁通量
K——与转子绕组的匝数及转子的尺寸有关的常数
在暂态过程中，励磁功率单元对发电机运行时产生实际影响的是转子
磁化曲线：
UEF
?
E0
?
U! ? E0 IEE.1
IEE
?
E0
?
kIEE
E 式中 0 ——自励直流发电机的残余电势值
U 1 ——励磁机的工作电压值
IEE?1 ——励磁机的工作电流值
k——比例常数
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
回路方程：对自励励磁机的电势 UEF
IEER
?
LEE
dIEE dt
?
KM，以防止电压互感器二次侧熔丝烧断时，引起强励装置误动作。 ? 强励时间约为 20S 左右，防止强励装置动作后发电机转子过热。 ? 强励效果能及时发挥的两个因素：
(1)励磁机的响应速度要快，即励磁时间常数要小 (2)发电机磁场的建立速度要快，一般用电压响应比表示转子磁场建立的 快慢
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
?强励继电器 KV 启动值的选择应保证 U g 恢复到额定值，即故障过程
结束时，强励装置能可靠返回。
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
? Re ——防止励磁机的过电压。 ? 将两个低压继电器 KV 的动断触点串联起来，去启动强行励磁继电器
) / 0.5 ?
cd （电压标幺值）/ s 0.5(oa )
?
2? u* cd
u a 一般为额定工况下的励磁电压
转子磁场建立的快慢取决于励磁机系统端电压建立的速度 uEF
第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
励磁系统电压响应时间 : 指在发电 机励磁电压为额定励磁电压时，从 施加阶跃信号起至励磁电压达到最 大励磁电压与额定电压之差的 95％ 所花费的时间。励磁系统电压响应 时间为 0.1s 或更短的励磁系统，称 为高初始响应励磁系统。
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
（二）继电强行作用 ?用闭合继电器触点的方法， 使励磁机的端电压以最快的速度升到其顶
值，称为继电强行作用。图 2-25 是其原理接线图，图中当强励装置动作时，
R 被全部短路，励磁机的端电压 U e 上升至顶值，即达到额定电压值的 1.8~2
倍。 ? 强励装置的启动电压为：
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
========基本知识点 ======== ? 强励的定义及作用； ? 转子磁场的建立：励磁机的响应速度（时间常数）
和转子响应速度（电压响应比） ? 直流励磁机系统转子磁场的灭磁 ：灭磁原理和灭磁
装置 ? 交流励磁机系统的灭磁（逆变灭磁）
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
的磁通增量 ? ? G ，式 2-11 表明 ? ?G 正比于励磁电压伏秒曲线下的面积 增量。
第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
图2-28电压响应比
第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
图 2-28 中，将励磁电压在最初 0.5s 内上升的平均速度定义为励磁 电压响应比，记为：
n
?
(uc ? ud ua
原因就在于他励系统的电压 UEF 的建立过程与 U EF 本身无关，它完全是 由于外加电动势 E 的作用，即只与励磁线圈的时间常数有关。但自励系 统 U EF 的建立过程却是 U EF 与 I EE 相互作用的结果。
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
（二）电压响应比
? 电压响应比反映了励磁机磁场建立速度的快慢。
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式中 R、 LEE ——励磁机励磁线圈的电阻和电感
IEE 是按指数曲线增长的，其时间常数为
Tt?
L பைடு நூலகம்E R
由于励磁机电势 U 正比于 I EE ， U EF 也是按指数曲线增加的。
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
2.自励直流励磁机时间常数
图2-15 自励直流发电机等值特性图
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
UEF
代入，得磁化曲线方程
IEER? LEEdIdEtE ?UEF ? E0 ? kIEE 整理之，得回路电流
?R? k?IEE? LEEddIEtE ? E0
由此得自励系统的时间常数
Tc
?
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第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
3.自励系统时间常数 Tc 与他励系统时间常数 Tt 的比较 Tc > Tt
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
一、强励作用及继电强行励磁 （一）强励作用 1.定义：系统发生短路性故障时，发电机端电压会剧烈下降，这时 励磁系统进行强行励磁，向发电机转子提供超出正常额定值的励磁 电流，即向系统输送尽可能多的无功功率，使系统安全运行，励磁 系统的这种功能称为强行作用。 2.意义：强励作用有助于继电保护的正确动作，特别有益于故障后 消除用户电动机自启过程，缩短电力系统恢复到正常运行的时间。
uEF (t)
?G
图 2-17 励磁绕 组等值电路图
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
? 一般地说，在暂态过程中，发电机功率角摇摆到第一个周期最 大值的时间为 0.4~0.7s，所以，通常将励磁电压在最初 0.5 内上 升的平均速率定义为励磁电压响应比。如图 2-16 所示。
? 如图 2-17 转子回路图，忽略转子回路的电阻及外部系统对转子 等值电阻的影响，把发电机看成是定子开路，则转子磁场建立 的方程式：
? 建立：在外部事故情况下，系统母线的电压 极度降低，为迅速恢复正常，发电机的转子 磁场应能够迅速增强，达到尽可能高的数值， 以弥补系统无功的缺额。
? 灭磁：发电机绕组内部故障等，需将发电机 立即退出工作，在断开发电机的同时，使转 子磁场内存储的大量能量迅速消失，否则发 电机会因果励磁而产生过电压，或者会使定 子绕线内部的故障继续扩大。
二、转子磁场的建立 指标：时间常数（励磁机的响应速度）、电压响应比（转子响应速度） （一） 时间常数 1. 他励直流励磁机时间常数
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
图 2-15（a）他励的直流励磁机时间常数原理计算图， E 为常数，励
磁电动势 UEF 正比于 IEE
d
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I R L EE
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
u FE
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（2-11）
uFE (t) ——发电机励磁电压上升曲线
?G ——发电机转子回路的磁通量
K——与转子绕组的匝数及转子的尺寸有关的常数
在暂态过程中，励磁功率单元对发电机运行时产生实际影响的是转子
磁化曲线：
UEF
?
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E0
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E 式中 0 ——自励直流发电机的残余电势值
U 1 ——励磁机的工作电压值
IEE?1 ——励磁机的工作电流值
k——比例常数
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁
回路方程：对自励励磁机的电势 UEF
IEER
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KM，以防止电压互感器二次侧熔丝烧断时，引起强励装置误动作。 ? 强励时间约为 20S 左右，防止强励装置动作后发电机转子过热。 ? 强励效果能及时发挥的两个因素：
(1)励磁机的响应速度要快，即励磁时间常数要小 (2)发电机磁场的建立速度要快，一般用电压响应比表示转子磁场建立的 快慢
第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁