发电机励磁系统及其组成

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2 主要励磁方式

励磁方式是指励磁供电的方式，即功率单元的实现 方式。
主要方式 直流励磁机励磁方式 三机式励磁方式 自并激静态励磁方式

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同步发电机励磁方式分类

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直流励磁机励磁方式

电刷滑环
直流励磁机（发电机）提供励磁 功率 直流励磁机与汽轮发电机组同轴 有两个励磁绕组 自动电压调节器控制副励磁绕组 励磁电流大小，改变励磁绕组的 磁通，调节发电机励磁电流 手动调节转子绕组回路中的电阻， 可调节励磁 提供励磁功率P<600kW（用于汽 轮发电机组）
Y

+
Z N 转子 B B 定子
S C X

三相交流发电机原理示意图
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三相电动势的三角函数表示式
三相电动势的相量表示式
eA Em sin t
eB Em sin t 120
eC Em sin t 240 Em sin( t 120)
三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120º 三相电动势波形图

励磁变压器从机端取 得励磁功率
晶闸管可控整流器供 给发电机转子绕组 AVR控制晶闸管的导 通角，调节发电机励 磁电流


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自并激静态励磁方式（续）

AVR—自动电压调节器 AIR—自动电流调节器
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其它励磁方式
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3 对励磁系统的基本要求

可靠。其可靠程度应与主机等价。有一定的独立性，当系 统发生故障时，励磁系统还能正常工作；



•电刷滑环问题

大机组不能用；现在用得很少了
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三机式励磁方式

三机：副励磁机－交流励磁 机－发电机
副励磁机由晶闸管实现可控 整流。


交流发电机发出的电经旋转 不控整流器整流后送到发电 机转子绕组 AVR调节副励磁机的输出电流， 控制交流励磁机的励磁，从 而改变其输出，进而改变整 流器输的励磁电流
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三机式励磁方式（有刷）

永磁发电机定子不动， 定子电流整流成直流经 滑环给交流励磁机励磁
交流励磁机定子电流经 不控整流器（静止的） 整流，通过滑环给发电 机励磁绕组供电。 有刷的励磁方式受滑环 电流的限制（压力，打 火花），只能用于励磁 电流<1000A的发电机。
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三机式励磁方式（无刷）
N
A X + eA
S
合理设计磁极形状，使磁通在空间按正弦规律分布， 线圈两端便可得到单相正弦交流电动势。
eA 2E sin t
若线圈固定而磁极以的角速度顺时针旋转，则线圈中产生相同的电动势。
3
三相交流电源的产生
A 绕组
定子中放三个线圈 首端 末端 A X B Y C Z 三线圈空间位置 相间120o 转子装有磁极并以 的角速 度旋转。三个线圈中便产生 三个单相正弦电动势。

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1 发电机励磁系统的组成

励磁系统由三（二）部分组成：
——发电机的转子励磁绕组，它形成发电机的旋 转磁埸；
——励磁功率单元，它向同步发电机的励磁绕组 提供可调节的直流励磁电流；
——励磁调节器，它根据发电机及电力系统运行 的要求，自动调节功率单元输出的励磁电流。 自动调节励磁的主要作用是在发电机出力变化 和系统故障等工况下，维持发电机端电压恒 定或在给定水平；保证机组间无功的合理分 配；提高电力系统运行的稳定性以及提高继 电保护动作的灵敏性等。

三机无刷励磁系统
—— 副励磁机转子、交流励磁机 定子、不控整流器与发电机同轴旋 转； —— 副励磁机定子输出到可控整 流器（静止），其输出到交流励磁 机转子（静止）。 ——交流励磁机输出经不控整流 后直接送到发电机转子励磁绕组 没有滑环（无电刷），适用于不 同容量发电机。

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自并激静态励磁方式
同步发电机励磁系统
清华大学电机系电力系统研究所 周双喜
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第1讲 发电机磁系统组成及其发展
1 发电机励磁系统的组成 2 主要励磁方式
3 对励磁系统的基本要求
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附加：三相电动势的产生

在两磁极中间放一个线圈， 使线圈以的角速度逆时针旋转。 根据右手定则可知，线圈 中产生感应电动势，其方向 由XA。
E0 E A E 120 E B E120 E
C
E E 0 E A B C
eA
Em
eB
eC
120°
E C
120°
E A
t
0° 120° 240° 360°
120°
E B
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发电机励磁系统
励磁系统是给同步发电提供可控励磁电流，建立磁场的设备。 励磁系统是同步发电机必要的、重要的组成部分 ——原动机（汽轮机/水轮机）带动同步发机转子旋转，转子励磁 绕组中的直流电流建立磁场，这个磁场随着转子旋转，磁力线 切割定பைடு நூலகம்绕组在绕组中感应电流并建立起电压。 ——励磁系统不仅影响发电机本身的运行特性，而且对电力系统经 济和稳定影响有重要影响。
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4 励磁系统的发展

从两个基本问题看励磁系统的发展
（1）如何获得可靠、足够的励磁功率？→励磁方式（功率单元）的发展
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两个基本问题（续）
（2）如何提高励磁调节的性能（平稳、准确、快速、多功能）？→励磁控制 /调节方法的发展
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THE END
谢谢！
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可靠和足够的励磁容量并留有10％左右裕量。励磁功率和 主机容量之比大约为0.2%~2.0% 。 足够的电压调差范围（有差调节）和调节灵敏度，调节稳 定；



励磁系统时间常数应尽可能小，有足够的强励顶值倍数 （水机1.8，汽机2.0）及电压上升速度（水机2.5~2.8倍 数／秒，汽机2.0倍数／秒）。