同步发电机励磁系统的简述

同步发电机励磁的简述

摘要：励磁系统是同步发电机组的重要构成部分，它的技术性能及运行的可靠性，对供电质量、继电保护可靠动作、加速异步电动机自启动和发电机与电力系统的安全稳定运行都有重大的影响。随着国内外励磁系统的研制不断取得进展，各型励磁系统不断涌现。综合各种因素的比较，交流无刷励磁机励磁系统和静止励磁系统（发电机自并励系统）两种励磁系统在工程是实际应用中占有很大的优势。

关键词：励磁直流发电机交流励磁机永磁机稳定

笔者所涉及的火电厂主要为中小型火力发电厂，下面着重介绍在我们所涉及的工程中常用的他励交流励磁机励磁系统和静止励磁系统（发电机自并励系统）两种励磁系统，其他励磁系统只做简单介绍。

一、概述

励磁系统是提供同步发电机可调励磁电流装置的组合。同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成，励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流：励磁调节器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。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元、发电机构成的一个反馈控制系统。

对同步发电机的励磁进行控制，是对发电机的运行实行控制的重要内容之一。电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配，在某些故障情况下，发电机端电压降低将导致电力系统稳定水平下降。为此，当系统发生故障的时候，要求发电机迅速增大励磁电流，以维持电网的电压水平及稳定性，可见，同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量，无功功率的合理分配和提高电力系统运行的可靠性方面都起着非常重要的作用。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而且还可以有效提高系统的技术指标。

二、同步发电机励磁系统的分类及其性能特点

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。

同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源。为了满足正常运行的要，发电机励磁电源必须具备足够的调节容量，并且要有一定的强励倍数和励磁电压响应速度。在设计励磁系统方案时，首先应考虑他的可靠性。为了防止系统电网故障对他的影响，励磁功率单元往往作为发电机的专用电源，另外，它的起励方式也应力求简单方便。

在电力系统发展初期，同步发电机容量不大，励磁电流由与发电机组同轴的直流发电机供给，既所谓直流励磁机励磁系统。随着发电机容量的提高，所需励磁电流也相应增大，机械整流在换流方面遇到了困难，而大功率半导体整流元件制造工艺却日益成熟，于是大容量机组的励磁功率单元就采用了交流发电机和半导体整流元件组成的交流励磁机励磁系统。

不论是直流励磁机励磁系统还是交流励磁机励磁系统，一般都是与主机同轴旋转。为了缩短主轴张度，降低价格，减少环节，又出现用发电机自身作为励磁电源的方法，即发电机自并励系统，又称为静止励磁系统。

下面就出现的这几种励磁方式进行简单的叙述，由于我公司对前两种励磁方式涉及不多，所以只是简单的介绍了下优缺点，本文着重介绍交流励磁机供电的励磁方式。

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。该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磁电流，形成有碳刷励磁。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。由于作为汽轮机高转速的直流励磁机换向技术的困难，励磁调节速度较慢，维护工作量大，直流励磁机仅能做到与125MW及以下容量的发电机配套。直流励磁机励磁系统主要用于50MW及以下的发电机。该系统顶值电压倍数一般约为2倍额定值，能供给2倍发电机额定励磁电流的时间一般为60s。缺点是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，故在100MW 以上的机组中很少采用。直流机励磁方式又可分为自励式和它励式。专门用来给同步发电机转子回路供电的直流发电机系统称为直流励磁机系统。

直流发电机供电的励磁方式主要包括它励直流励磁方式和自励直流励磁方式。

2、静止励磁系统（发电机自并励系统）

静止励磁系统（发电机自并励系统）中发电机的励磁电源不用励磁机，而由机端励磁变压器供给整流装置。这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分，故称静止励磁系统。由于励磁电流是发电机本身提供。故又称为发电机自并励系统。其原理接线图如下图所示：

静止励磁系统原理接线图

它由机端励磁变压器供电给整流器电源，经三相全控桥整流桥直接控制发电机的励磁。

静止励磁系统的主要优点是：

（1）励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用省，可靠性高。

（2）需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可减少基建投资。

（3）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度

（4）由发电机机端取得励磁能量。当机组甩负荷时静态励磁机组的过电压低。

3、交流励磁机供电的励磁方式

目前，容量在100MW以上的同步发电机组都普遍采用交流励磁系统，交流励磁机系统的核心设备是交流励磁机。同步发电机的交流励磁机也是一台交流同步发电机，其容量相对较小，只占同步发电机容量的0.3%～0.5%。其输出电压经大功率整流器整流后供给发电机转子。交流励磁机的频率、电压等参数是根据需要特殊设计的，其频率一般为100Hz或者更高。

交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不同又可分为以下几种。

3.1、他励交流励磁机励磁系统

他励交流励磁机励磁系统是指交流励磁机备有他励电源—中频主励磁机或永磁副励磁机。在此励磁系统中，交流励磁机经硅整流器供给发电机励磁，其中硅整流器可以是静止的也可以是旋转的，因此又可分下列二种方式：1）交流励磁机静止可控整流器励磁系统

如下图所示的励磁自动控制系统是由与主机同轴的交流励磁机、中频励磁机和调节器等组成。在这个系统中，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VSR供给，交流励磁机的励磁电流由晶闸管可控整流器供给，其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。由于副励磁机的起励电压较高，不能象直流励磁机那样能依靠剩磁起励，所以在机组起动时必须外加起励电源，直到副励磁机的输出电压足以使自励恒压调节器正常工作时，起励电源方可退出，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。

他励交流励磁机励磁系统原理接线图

其性能和特点如下：

●交流励磁机和副励磁机与发电机同轴是独立的励磁电源，不受电网干扰，

可靠性高。

●同轴交流励磁机、副励磁机，加长了发电机主轴长度，使厂房长度增加，

因此造价较高。

●仍有转动部件需要一定的维护工作量。

●一旦副励磁机或自励恒压调节器发生故障，均可导致发电机组失磁。如

果采用永磁发电机作为副励磁机，不但可以简化调节设备，而且励磁系统的可靠性也可大为提高。

2）交流励磁机旋转整流器励磁系统（无刷励磁）

交流励磁机励磁系统是国内运行经验最丰富的一种励磁系统，但它有一个薄弱环节—滑环。滑环是一种滑动接触元件、随着发电机容量的增大，转子电流也相应增大，这给滑环的正常运行和维护带来了困难。为了提高励磁系统的可靠性，就必须设法取消滑环，使整个励磁系统都无滑动接触元件，即所谓无刷励磁系统。交流励磁机旋转整流器励磁系统（无刷励磁）是我们公司主营业务50MW以下中小型机组中最常用到一种励磁系统，如：山东日照煤气综合利用电厂、武钢热能煤气电站涟钢燃气/蒸汽联合循环发电工程

中的汽轮发电机组等工程中都采用这种励磁系统。其原理接线图如下图所示：

无刷励磁系统原理接线图

它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反。交流励磁机电枢、硅整流元件、发电机的励磁饶组都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。

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，转子电流不再受接触部件技术条件的限制，因此特别适合于大容量发电机组。此种励磁系统的性能和特点为：

1）炭刷和滑环，维护工作量可大为减少。

2）电机励磁由励磁机独立供电，供电可靠性高。并且由于无刷，整个励磁系统可靠性更高。

3）要求旋转整流器和快速熔断器等有良好的机械性能，能承受高速旋转的离心力。

4）因为没有接触部件的磨损，所以也没有炭粉和铜末引起的对电机绕组的污染，故电机的绝缘寿命较长。

5）其缺点是由于与转子回路直接连接的元件都是旋转的，因而转子回路

的电压、电流都不能用普通的直流电压表、直流电流表进行监视，转

子绕组的绝缘情况也不便监视，旋转二极管的运行状况、接线是否开

脱、熔丝是否熔断等等也都不便于监视。因而在运行维护上是不方便

的。同时噪音较大，交流电势的谐波分量也较大。

3.2、自励交流励磁机励磁系统

与自励直流励磁机一样，自励交流励磁机的励磁电源也是从本机直接获得的，所不同的是，直流励磁机为了调整电压需要用一个磁场电阻；而自励交流励磁机为了维持其端电压恒定，则改用了可控整流元件。可分下列二种方式：

1）自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统

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。交流励磁机的励磁一般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。

自励交流励磁机静止可控整流器励磁原理接线图

2）自励交流励磁机静止整流器励磁系统

发电机G的励磁电流由交流励磁机AE经硅整流装置VS供给。半导体型励磁调节器控制晶闸管整流装置VS，以达到调节发电机励磁的目的。

励交流励磁机静止整流器励磁原理接线图

三、工程实例及问题总结

当前我们所涉及的工程中常用的他励交流励磁机励磁系统和静止励磁系统（发电机自并励系统）两种交流励磁机系统。接下来着重对这两种励磁系统的实际应用进行比较。

1、交流励磁机静止可控整流励磁系统。在武钢热力厂07电站1～4＃12MW机组采用的就是这种励磁方式。由于该接线方式比较复杂，运行维护工作比较大，很多运行人员到目前还没有了解该励磁调节的原理。同时故障点比较多，加上前面的描述，该励磁方式仅用于容量比较小的发电机组，为一种过渡型的励磁方式。目前，应用比较少。

2、交流励磁机旋转整流器励磁系统。我们所参与建设的武钢热力厂某电站30MW发电机采用的是无刷励磁调节，励磁调节装置取用电源由发电机出口设置的励磁变压器提供，机组不设永磁机。该发电机组安装不久（10个月），08年4月13日，上午11：45分出现发电机转子一点接地信号（接地电阻高定值＝15kΩ，；接地电阻低定值＝1kΩ，t＝2S），由于运行人员相关问题处理经验缺乏，错误的理解问题的严重性，没有采取安排在合适的时间对发电机组逐渐减负荷停机，而是采取了直接跳发电机联跳汽轮机主气门。一边盘车一边联系相关部门解决问题，由于厂内保产的要求，领导认为一点接地问题不是很大，在无法找出问题的

情况下，可以考虑再开机并网。在下午16：10分，汽轮发电机投入运行，并网发电，半小时后，发电机转子两点接地跳闸（整定接地位置变化 (%)＝8，延时时间＝0.8s）。停机后，用500V摇表测得（脱开发电机与励磁机之间的连接）发电机转子绝缘50M欧，主励磁机绝缘为零。但是用万用表测得绝缘为0.1M欧。经多方面分析认为主要还是工作环境比较恶劣而造成的主励磁机线圈绕组集灰太多，加上这几天空气比较潮湿，部分集灰受潮导致绝缘降低。后在厂家配合下对主励磁机进行清灰并对主励磁机及滑环部分进行整体浸漆处理。最终将主励磁机绝缘升到30M欧。

该问题说明：1、无刷励磁机在结构上存在一定的接口缝隙，如果不是整体浸漆（整体浸漆又存在散热的问题），在环境比较恶劣的条件下工作容易导致发电机转子及励磁机转子绝缘降低；2、由于整流环安装在发电机转子上，如果是整流环绝缘出现问题或者是整流环故障，都必须对发电机开盖，进行抽芯。对发电机的运行效益有所影响。

针对上述问题，我们应做到：1、设计时应充分考虑汽机平台的长度以及5＃轴瓦的影响；2、对于恶劣的环境要求对励磁机进行整体浸漆，如果有永磁机，最好永磁机与励磁机采用一个外壳；3、对于大型发电机最好不要选用该励磁方式，因为一旦出现整流环故障，所需要停机机抽芯的时间是相当长的，对于电厂的整体效益来讲是不划算的。

3、静止励磁系统（发电机自并励系统）。在攀钢某煤气电厂60MW汽轮发电机及涟钢燃气/蒸汽联合循环发电工程中燃气发电机，应业主要求，励磁调节方式选用静止励磁方式（自并励励磁方式）。在发电机正常工作时，励磁电源由连接在发电机机端的励磁变压器提供，由三相全控桥式整流后供给发电机励磁电流。控制部分负责将电量采集进入计算机，经过控制规律运算后送出控制量即三相全控桥各可控硅触发角α。通过触发角的改变来控制发电机励磁电流的大小。当发电机机端电压的测量值低于给定值时，增大励磁电流，此时机端电压上升；反之，减小励磁电流。其中调节系统包括1＃，2＃功率屏，调节屏及灭磁屏共四面控制屏。

运行2年来，业主反映转子上碳刷损坏比较频繁，到目前为止已经换过3磁碳刷，且碳刷比较容易集灰。另外由于调节系统控制屏比较多，对现场空间要求

比较大，由于控制屏及励磁变布置在发电机小室内，但是由于整个厂房的布局要求，发电机小室无法满足充足的空间。实际运行时，控制屏工作温度往往很高，对设备长期运行不利。

针对上述问题，我们应做到：1、励磁变压器与灭磁屏等控制屏分开布置，同时小室内应该设置空调。2、运行人员应经常注意发电机运行的环境，即时做好清理工作；3、运行人员应经常监视各个控制屏的工作情况，防止保护屏内原件应环境条件恶劣而出现故障。

四、总结

根据上述原理分析及实例应用，通过综合考虑技术、经济及运行等方面因素比较可以看出：无刷励磁系统运行可靠，维护量和检修量小，但是由于增加了励磁机，导致增加制造费用和土建费用，同时增加汽轮发电机轴瓦，对安装要求比较高；静止励磁系统取消了励磁机，缩短了主轴长度，降低了制造费用和土建费用，但是由于增加了滑环，增加了维护成本。这两种励磁方式虽各有利弊，但是相对其他的几种励磁方式来说利还是大于弊的。目前，这两种励磁方式在我们公司以及社会的应用中越来越广泛，且随着微机控制的逐渐发展，生产技术水平逐渐成熟，这两种励磁方式将是未来励磁系统发展的主流。

参考文献：

【1】电力系统自动装置原理（第二版）中国电力出版社

【2】电力工程电气设计手册电气二次部分中国电力出版社

【3】变电运行技术问答（第二版）中国电力出版社

【4】发电机保护（第一版）水利电力出版社

发电机励磁原理及构造

发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK 移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图，对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出，可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（A VR），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（A VR）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一．概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一，广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边（疆）老（区）贫（穷）地区实现电气化，提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不可替代的作用。开发绿色能源、可再生能源、减少大气二氧化碳的含量，小水电、风力发电、地热发电和余热发电是重要的组成部分。 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成的TSN、TSWN系列农用水轮发电机。第二代产品是在进行了大量试验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计，该水平达到六十年代国际先进水平，为B级绝缘的有刷三相同步发电机。在这段时间还开发了ST系列有刷单相同

同步发电机励磁自动控制系统练习参考答案

一、名词解释 1．励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。 2．发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3．励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4．无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。 5．励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6．自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7．励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷的关系特性。 9．调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10．正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。11．负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。12．无差特性 答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。

13．强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．调节机端电压和发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 PG = EGUG sinδ为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 X d A．U G sinδ； B．E Gsinδ； C．1 X d ?sinδ； D．sinδ。 4．同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A．电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B．合理分配机组间的无功负荷； C．合理分配机组间的有功负荷； D．提高系统的动态稳定。 5．并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。A．无功负荷；

最新发电机励磁系统

发电机励磁系统

发电机励磁系统 一、简介： 励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统，励磁系统是一种直流电源装置。励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。 励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流，以建立直流磁场。励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。在电力系统运行中，发电机依靠电流的变化进行系统电压和本身无功功率的控制因此，励磁功率单元应具备足够的调节容量以适应电力系统中各种运行工况的要求。而且它有足够的励磁顶值电压和电压上升速度具有较大的强励能力和快速的响应能力。 励磁调节器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，是整个励磁系统中较为重要的组成部分。励磁调节器的主要任务是检测和综合系统运行状态的信息，以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。系统正常运行时，励磁调节器就能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平。应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件。

在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。 图一 二、励磁系统必须满足以下要求： 1、正常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。 2、整流装置提供的励磁容量应有一定的裕度，应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。 3、调节器应设有相互独立的手动和自动调节通道； 4、励磁系统应装设过电压和过电流保护及转子回路过电压保护装置。 三、励磁系统方式： 励磁方式，就是指励磁电源的不同类型。 一般分为三种：直流励磁机方式、交流励磁机方式、静止励磁方式。 静止励磁系统。由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。

第一章 同步发电机励磁系统概述

第一章 同步发电机励磁系统概述 [ 摘 要 ] 本文阐述了同步发电机励磁系统的任务及发展，讨论了同步发电机的不同励磁方式及其特点，最后介绍了在发电机励磁控制系统的基本要求和相关技术。 [ 关键词 ] 同步发电机 励磁系统 第一节 同步发电机励磁系统的任务和发展 同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场,通常称为励磁功率输出部分（或称为功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流,以满足运行的需要。这一部分包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等,一般称为励磁控制部分(或称为控制单元)。 不论在系统正常还是在故障情况下,同步发电机的直流励磁电流都需要控制，因此励磁系统是同步发电机的重要组成部分。励磁系统不但与发电机及其相联的电力系统的运行经济指标密切相关,而且与发电机及其电力系统的运行稳定性能密切相关。 一．同步发电机励磁系统的任务 （一)控制发电机的端电压 维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段之一，在负荷变化的情况下，要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。 由发电机的简化相量图(图1-1)可得: E U jI X q f f d =+ ??（1-1) 式中：??E ｑ——发电机的空载电势； U ｆ——发电机的端电压； I f ——发电机的负荷电流比例。 图１-1 同步发电机简化向量图 式(1-1）说明，在发电机空载电势E q 恒定的情况下，发电机端电压U f 会随负荷电流Ｉf 的加大而降低，为保证发电机端电压U f 恒定,必须随发电机负荷电流I f 的增加（或减小)，增加(或减小)发电机的空载电势E q ,而E ｑ 是发电机励磁电流Ｉfq 的函数(若不考虑饱和,Ｅｑ 和Ｉfq 成正比），故在发电机运行中,随

同步电动机励磁系统常见故障分析

同步电动机励磁系统常见故障分析 作者：陆业志 本文结合KGLF11型励磁装置，对其在运行中的常见故障进行分析。 1 常见故障分析 (1)开机时调节6W，励磁电流电压无输出。 原因分析：励磁电流电压无输出，肯定是晶闸管无触发脉冲信号，而六组脉冲电路同时无触发脉冲很可能是移相插件接触不良，或者同步电源变压器4T损坏，造成没有移相给定电压加到六组脉冲电路的1V1基极回路上，从而六组脉冲电路无脉冲输出导致晶闸管不导通。 (2)励磁电压高而励磁电流偏低。 原因分析：这是个别触发脉冲消失或是个别晶闸管损坏的缘故。个别触发脉冲消失可能是脉冲插件接触不良。另外图1中三极管1V1、单极晶体管2VU及小晶闸管9VT损坏，或者是电容2C严重漏电或开路。如果主回路中晶闸管1VT～6VT中有某一个开路或是触发极失灵，同样会导致输出励磁电流偏低的现象。 (3)合励磁电路主开关时，励磁电流即有输出。 原因分析：这是由于图1所示脉冲电路中的三极管1V1集电极-发射极之间漏电，即使移相电路还未送来正确的控制电压，也会导致1C充电到2VU导通的程度。2VU即输出触发使小晶闸管9VT导通，2C经9VT放电而发出脉冲令1VT、3VT、6VT之一触发导通，使转子励磁电路中流过直流电流。 (4)同步电动机起动时，励磁不能自行投入。 原因分析：励磁不能自行投入。肯定是自动投励通道电路中断或工作不正常，因此可能是投励插件与插座间接触不良，或是图2所示投励电路中的三极管3V1、单结晶体管4VU工作不正常，电容5C漏电、电位器W′损坏。另外是移相插件同样有接触不良现象，或者是图3所示移相电路的小晶闸管10VT损坏等等。 (5)运行过程中励磁电流电压上下波动。 原因分析：引起励磁电流电压输出不稳的原因很多，主要有1)脉冲插件可能存在接触不良，造成个别触发脉冲时有时无。2)图1所示脉冲电路的电位器4W松动，使三极管1V1电流负反馈发生变化，造成放大器工作点不稳定，从而影响晶闸管主回路输出的稳定性。另外，如果电容2C漏电或单结晶体管2VU及三极管1V1性能不良，也会引起触发脉冲相位移动。3)图3所示移相电路的电位器6W松动或接触不良，将会使移相控制电压Ed间歇性消失，引起励磁电流电压输出大幅度波动。另外，如果稳压管7VS、8VS损坏，都会使Ey随电网电压波动而波动，使Ed输出波动，造成晶闸管主回路直流输出不稳。 (6)励磁装置输出电压调不到零位。

最新发电机的励磁系统介绍

发电机的励磁系统介 绍

发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）

我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。 发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流1.1倍情况下的连续运行。励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为0.8倍的机端电压值。 我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流1.1倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流1.1倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。每一路整流装置都设有快速熔断器保护。 我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。如图所示：

我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KVA，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。 我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。单通道可以完全满足发电机各种工况运行。自动调节器具 备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、

发电机自并励励磁自动控制系统方案

辽宁工业大学 电力系统自动化课程设计<论文） 题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计<4） 院<系）：电气项目学院 专业班级：电气085 学号： 学生姓名： 指导教师：<签字） 起止时间：2018.12.26—2018.01.06

课程设计<论文）任务及评语 院<系）：电气项目学院教研室：电气项目及其自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要

同步发电机励磁控制系统承担着调节发电机输出电压、保障同步发电机稳定运行的重要责任。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，为电网提供合格的电能，而且还可有效地改善电力系统静态与暂态稳定性。要实现这个目的，就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流。 本文采用自励系统中接线最简单的自并励励磁系统，针对同步发电机论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状，分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路，对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后，选用了按键电平复位电路和内部时钟电路，并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。最后又对整个系统进行了MATLAB仿真，以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。 关键词：自并励励磁自动控制系统；AT89C51单片机；MATLAB仿真 目录 第1章绪论1 1.1励磁控制系统简况1 1.2本文主要内容1 第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计3 2.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案3 2.2单片机最小系统设计3 2.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计6 2.4直流稳压电源电路设计7 第3章自并励励磁控制系统软件设计10 3.1软件实现功能总述10 3.2流程图设计10 3.3程序清单12 第4章 MATLAB建模仿真分析13 4.1M ATLAB软件简介13 4.2系统仿真模型的设计13 第5章课程设计总结16

同步发电机励磁系统的简述

同步发电机励磁的简述 摘要：励磁系统是同步发电机组的重要构成部分，它的技术性能及运行的可靠性，对供电质量、继电保护可靠动作、加速异步电动机自启动和发电机与电力系统的安全稳定运行都有重大的影响。随着国内外励磁系统的研制不断取得进展，各型励磁系统不断涌现。综合各种因素的比较，交流无刷励磁机励磁系统和静止励磁系统（发电机自并励系统）两种励磁系统在工程是实际应用中占有很大的优势。 关键词：励磁直流发电机交流励磁机永磁机稳定 笔者所涉及的火电厂主要为中小型火力发电厂，下面着重介绍在我们所涉及的工程中常用的他励交流励磁机励磁系统和静止励磁系统（发电机自并励系统）两种励磁系统，其他励磁系统只做简单介绍。 一、概述 励磁系统是提供同步发电机可调励磁电流装置的组合。同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成，励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流：励磁调节器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。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元、发电机构成的一个反馈控制系统。 对同步发电机的励磁进行控制，是对发电机的运行实行控制的重要内容之一。电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配，在某些故障情况下，发电机端电压降低将导致

电力系统稳定水平下降。为此，当系统发生故障的时候，要求发电机迅速增大励磁电流，以维持电网的电压水平及稳定性，可见，同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量，无功功率的合理分配和提高电力系统运行的可靠性方面都起着非常重要的作用。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而且还可以有效提高系统的技术指标。 二、同步发电机励磁系统的分类及其性能特点 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。 同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源。为了满足正常运行的要，发电机励磁电源必须具备足够的调节容量，并且要有一定的强励倍数和励磁电压响应速度。在设计励磁系统方案时，首先应考虑他的可靠性。为了防止系统电网故障对他的影响，励磁功率单元往往作为发电机的专用电源，另外，它的起励方式也应力求简单方便。 在电力系统发展初期，同步发电机容量不大，励磁电流由与发电机组同轴的直流发电机供给，既所谓直流励磁机励磁系统。随着发电机容量的提高，所需励磁电流也相应增大，机械整流在换流方面遇到了困难，而大功率半导体整流元件制造工艺却日益成熟，于是大容量机组的励磁功率单元就采用了交流发电机和半

同步发电机励磁系统概述

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

同步电机励磁系统

同步电机励磁系统 Excitation system for synchronous electricalmachines-Definitions GB/T 7409.11997 本标准是对GB 7409—87的修订。 GB 7409—87执行七年来，技术已有新的发展，其中有些内容IEC已制定了国际标准。为适应技术发展的要求和贯彻积极采用国际标准的精神，原标准需作修订。 为便于采用IEC标准和今后增补、修订标准的方便，经技术委员会研究，将GB 7409改编为系列标准：修订后的GB 7409.1等同采用IEC 34-16-1：1991；GB 7409.2等同采用IEC 34-16-2：1991，至于GB 7409.3，由于IEC目前还没有相应的标准，此部分是根据GB 7409执行七年的情况并参考了美国IEEE std 421.1—1986、421.A—1978、421.B—1979和原苏联ГОСТ21558—88等标准编写的。 本标准定义的同步旋转电机的励磁系统术语为一般通用的术语。同步电机励磁系统所有 各分标准在使用同步电机励磁系统技术名词和术语时均符合本标准之规定。其他未包括的术 语，应在同步电机励磁系统各分标准中作补充规定。 本标准由全国旋转电机标准化技术委员会汽轮发电机分技术委员会提出并归口。 本标准负责起草单位：哈尔滨大电机研究所。 主要起草人：忽树岳。 IEC

1)IEC(国际电工委员会)是由所有国家的电工技术委员会(IEC国家委员会)组成的世界范围内的标准化组织。IEC的目的是促进电工和电子领域内所有有关标准化问题的国际间的合 作。为此目的和除其他活动之外，IEC出版国际标准。这些标准是委托各个技术委员会制定 的；对所讨论的主题感兴趣的任何一个国家委员会都可以参加起草工作，与IEC有联系的国际的，政府的和非政府的组织也可以参加起草工作。IEC和ISO(国际标准化组织)按两大组织之间共同确定的条件紧密合作。 2)IEC关于技术问题的正式决议或协议是由代表各国家委员会专门利益的技术委员会 所制定的，这些决议或协议都尽可能充分地表达了国际上所涉及的问题的一致意见。 3)这些决议或协议均以标准、技术报告或导则的形式出版且以推荐的形式供国际上使 用，并在此意义上为各国家委员会所承认。 4)为了促进国际上的统一，IEC各国家委员会应尽最大可能在各自的国家和地区标准中 明确地采用IEC国际标准，并应清楚地指明IEC标准与对应的本国或本地区标准之间的某 些分歧。 5)IEC对任何申明符合其某些标准的设备不提供表明它已被认可的标记过程，并且也不 对其负责。 IEC

发电机励磁系统

发电机励磁系统 1、励磁系统的重要作用 励磁系统的主要作有：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。二、励磁系统的工作原理励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。三、发电机励磁系统的组成励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而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。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机.自动停机.并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器

同步发电机怎么励磁

无刷励磁发电机的轴端头是一台交流发电机，其转子是发电绕组，发出的电流通过固定在发电机轴上的导线引导固定在轴上的硅整流管，整流后的直流直接进入转子绕组，其中没有整流刷这个东西，所以成为无刷励磁。 无刷励磁发电机的轴端头是一台交流发电机，其转子是发电绕组，发出的电流通过固定在发电机轴上的导线引导固定在轴上的硅整流管，整流后的直流直接进入转子绕组，其中没有整流刷这个东西，所以成为无刷励磁。曾经风靡过一段时间，但是由于整流管坏了就得停机，所以现在已经用的很少了，基本都采用自复励系统。 同步发电机励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。现说明如下： 1.直流励磁机励磁 直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。 2.静止励磁器励磁 同一轴上有3台发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励（有时采用永磁发电机）。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。 3.旋转整流器励磁 静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到了数千安培，使得集电环严重过热。因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统。主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。用于这种励磁系统取消了集电环和集电装置，故又称为无刷励磁系统。

发电机的励磁系统介绍

发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）

我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。 发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。 我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。每一路整流装置都设有快速熔断器保护。 我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。如图所示：

我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。 我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。单通道可以完全满足发电机各种工况运行。自动调节器具备以下4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。自动调节器采用风机强制通风。

同步发电机励磁系统的建模及仿真

[键入文档标题] 专业：电气工程及其自动化姓名： 学号： 指导教师：

同步发电机励磁系统的建模及仿真 发电机的三分之一故障来自于同步发电机的励磁系统，所以研究同步发电机励磁系统对于电力系统有举足轻重的作用。所谓同步发电机励磁系统就是向励磁绕组供给励磁电流的整套装置。按照励磁功率产生的方式不同，同步发电机的励磁方式可以分为自励式和他励式两种。自励式是将发电机发出的交流电经过整流后输送到同步发电机的励磁侧，而他励式是同步发电机的励磁侧单独采用直流励磁机或交流励磁机作为电源供电。 以单机―无穷大系统为模型进行研究。单机―无穷大系统模型是简单电力系统分析中最简单最常用的研究对象，其示意图如图1所示，该仿真系统由同步励磁发电机、变压器、双回路输电线和无穷大系统构成。其中，同步励磁发电机参数为200MVA、13800V、112.5r/min、50Hz,变压器参数为Y―Y型210MVA。 图１单机―无穷大系统示意图 建模及其仿真步骤如下。 1.选择模块 首先建立一个Simulink 模型窗口，然后根据系统的描述选择合适的模块添加至模型窗口中，建立模型所需的模块如下：

1）选择Machines 模块库下的Synchronous Machine pu Standard 模块作为同步励磁发电机、Excitation System 模块作为励磁控制器。 2)选择Elements 模块库下的Three-Phase Transformer (Two Windings) 模块作为三相升压变压器、Three-Phase Series RLC Load 模块作为三相并联RLC 负载接地、Three-Phase Fault 模块作为任意相之间或者任意相与地之间的短路、Ground 模块作为接地。 3）选择Electrical Source 模块库下的Three-Phase Source 模块作为无穷大系统。 4)选择Measurements 模块库下的Voltage Measurement 模块作为电压测量。 5）选择Math Operation 模块库下的Gain 模块。 6）选择Sources 模块库下的Constant 模块。 7）选择Signal Routing 模块库下的Bus Selector 模块作为输出信号选择器。 8）选择Sinks 模块库下的Scope 模块。 2. 搭建模块 将模块放在合适的位置，将模块从输入端至输出端进行连接，搭建完的Simulink 励磁系统模型如图2 所示。 图2 Simulink 励磁系统模型

同步发电机励磁系统原理

定义:励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励 磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气 调控装置。励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。 励磁系统包括励磁电源和励磁装置,其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器;励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求,分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用,是当电力系统正常工作的情况下,维持同步发电机机端电压于一给定的水平上,同时,还具有强行增磁、减磁和灭磁 功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整 流功能。励磁装置可以单独提供,亦可作为发电设备配 套供应。 励磁系统的主要作用有: 1)根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流,以维持机端电压为给定值; 2)控制并列运行各发电机间无功功率分配; 3)提高发电机并列运行的静态稳定性; 4)提高发电机并列运行的暂态稳定性; 5)在发电机内部出现故障时,进行灭磁,以减小故障损失程度; 6)根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。 原理:利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理,将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢,转子是磁极。定子由电枢铁芯,均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。转子通常为 隐极式,由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。汽轮发电机的极数多为两 极的,也有四极的。转子的励磁绕组通入直流电流,产生接近于正弦分布磁场(称为转子磁场),其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时,转子磁场随同一起旋转、每转一周,磁力线顺序切割定子的每相绕组,在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时,三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋 转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用,会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转

发电机的励磁系统

额定电压 20kV 额定转速 3000r/min 周波 50Hz 相数 3 极数 2 定子线圈接法 YY 额定氢压 0.5MPa 漏氢（保证值） ≤10Nm 3/24h （在额定氢压下，折算为标准气压下） 效率（保证值） ≥98.98 % 短路比（保证值） 0.48 瞬变电抗X d ' 0.2935 超瞬变电抗X d '' 0.24 承担负序能力 稳态I 2/I N （标么值） ≥8% 暂态（I 2/I N ）2 ≥10s 励磁性能: 顶值电压 ≥2倍额定励磁电压 电压响应比 ≥3.58倍额定励磁电压/s 允许强励持续时间 20s 噪音（距外壳水平1米，高度1.2米处） ≤85dB(A) 绝缘等级 F 级（按B 级温升考核） IP 等级的意义 IP 分类体系通过一个数字来表明外壳对抵抗冲和粉尘及水侵入的保护。请注意不要理解为防腐。 按照IEC （国际电工委员会）60529对防护级别的划分： 第一位数表示防固体物侵入的级别 0 无防护 1 防护大于50mm 的物体(如手) 2 防护大于12mm 的物体(如手指) 3 防护大于2.5mm 的物体(如工具或导线) 4 防护大于1.0mm 的物体(如导线或细棍) 5 防护足以造成危害的粉尘的侵入 第二位数表示防水侵入的级别 0 无防护 1 防护滴水(如凝结液) 2 防护滴水，下滴倾斜角度小于15° 3 防护喷洒水， 倾斜角度小于60° 4 防护来自所有方向的溅水 5 防护来自所有方向的水柱 6 防护水溏或高压水柱

7浸入水中150mm-1mm深防护水的侵入 8埋入水中，适合连续浸入水中 同步电机的额定值有： ☆额定容量(VA,kVA,MVA等) 或额定功率PN(W,kW,MW等) ：指电机输出功率的保证值。发电机通过额定容量值可以确定电枢电流，通过额定功率可以确定配套原动机的容量。电动机的额定容量一般用kW数表示，补偿机则用kVAR表示。 ☆额定电压(V,kV等) ：指额定运行时定子输出端的线电压。 ☆额定电流(A) ：指额定运行时定子的线电流。 ☆额定功率因数：额定运行时电机的功率因数。 ☆额定频率：额定运行时电机电枢输出端电能的频率，我国标准工业频率规定为50Hz。 ☆额定转速：额定运行时电机的转速，即同步转速。除上述额定值外，同步电机名牌上还常列出一些其它的运行数据，例如额定负载时的温升、励磁容量和励磁电压等。 由 ◆转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极， 气隙层

发电机励磁系统改造

发电机励磁系统改造 摘要：针对进口余热发电机励磁调节器损坏无法购买备件的情况下，选用新的 励磁调节器改造励磁系统解决发电机励磁系统故障问题 关键词：励磁调节器；发电机；DECS-100 1 引言 在有色金属冶炼过程中，余热发电机组利用在生产流程中余热锅炉回收冶炼 烟气的热能而产生的中压蒸汽发电，余热发电机组作为蒸汽梯级利用的核心部分，发电机组的稳定运行决定到余热回收利用率。金昌冶炼厂余热发电机组作为蒸汽 梯级利用投入运行，由于现场环境温度高、灰尘重等原因导致励磁系统控制板老化。事后车间工程技术人员调节励磁板设置发电机组仍然无法并网，由于原励磁 控制板在国外已经停产无法购买备件，所以决定对汽轮发电机组励磁系统进行改造。 2原励磁调节器组成及存在的问题 2.1发电机励磁系统 发电机为德国AVK公司的产品，具体参数如下： 发电机型号DIG 140 i/4W，额定功率：3390 kVA 额定电压 6000 V 接法：Y，额定电流：326 A 功率因数：0.8 频率 50 Hz 发电机采用维护量小的无刷励磁系统，其励磁调节器采用的是康明斯公司生 产的COSIMAT N+和QPF，其中COSIMAT N+用于发电机电压调节，QPF控制板调 节发电机并网的功率因数。 励磁调节器供电电源来自发电机辅助绕组UH1-UH2、WH1-WH2产生两路电 源分别给电压调节器COSIMAT N+及功率因数控制器QPF供电。电压调节器COSIMAT N+检测发电机三相电压、发电机B相电流，输出励磁电流给无刷励磁发 电机的励磁绕组以控制发电机输出电压，在空载运行及并网阶段，发电机电压由 内部给定电位器和外部给定电动电位器R1控制，并网完成后，发电机电压由功 率因数控制器QPF输出的4~20mADC控制信号N、M/m控制，电压调节器控制板上还设置有各种控制电位器，如PID参数电位器、下垂电位器、V/F控制电位器等，通过运行调试可使发电机具有比较好的动态调节性能。功率因数控制器QPF 检测发电机A相、C相电压、B相电流并采集外部给定电位器功率因数给定值、 功率因数控制允许信号，输出功率因数控制信号给电压调节器以达到发电机组并 网运行时的恒功率因数控制，同时功率因数控制器上还有各种控制参数电位器， 如PI调节电位器、无功功率最高限位电位器、基准校正电位器及各种控制方式的 拨码开关，以实现恒功率因数控制、恒无功功率控制等目的。整个发电机组的同 步控制、恒功率因数给定等控制由汽轮发电机组综合控制柜给出。 2.2存在的问题 在发电机的汽轮机维护保养结束后，发电机组空载开机正常，发电机电压与 电网电压一致。 发电机并网操作后有功功率仅有50KW，无功功率4000KVar功率因数极低导 致发电机过负荷跳车。车间操作人员多次开机并网都发生相似问题而无法并网发电。技术人员在分析发电机并网失败的原因后检查发现QPF板老化已经无法工作，QPF板无法控制发电机的无功功率导致并网失败发电机过负荷跳车，原控制板国 外已经停止生产所以必须改造发电机的励磁系统。

同步发电机励磁系统

四川大学 电力系统自动装置 题目同步发电机励磁系统 学院电气信息学院 专业电气工程及其自动化

同步发电机励磁系统及励磁调节器工作原理 一励磁系统的结构 励磁系统,一般来讲，就是与同步发电机励磁回路电压建立，调整以及必要时使其电压消失的有关元件和设备的总称。 同步发电机的自动励磁调节通常分为两部分： 第一部分是励磁功率单元，用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，已建立直流磁场。 第二部分是励磁调节器，用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流或自动灭磁等以满足运行的需要。 二自动励磁调节系统的作用： 1。电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平。当发电机无功负荷变化时，一般情况下机端电压要发生相应的变化，此时自动励磁调节装置应能供给要求的励磁功率，满足不同负荷情况下励磁

电流的自动调节，维持机端或系统某点电压水平。 负荷波动—功率变化—电压变化 负荷增大—电压降低—励磁电流增大 同步发电机的励磁系统就是通过不断调节励磁电流来维持给定的电压。 2。合理分配发电机间的无功功率。发电机的无功负荷与励磁电流有着密切的关系，励磁电流的自动调节，要影响发电机间无功负荷的分配，所以对励磁系统的调节特征有一定的要求。

励磁电流的变化只是改变了机组的无功功率和功率角的大小。 与无限大母线并列运行的机组，调节励磁电流可以改变发电机无功功率的数值即控制无功分配。 3。提高电力系统稳定性 电力系统在运行中随时可能受到各种干扰，受到干扰后，电力系统稳定性的要求能够恢复到原来的状态或者过渡到一个新的运行状态。其主要标志是暂态过程结束后，同步发电机能维持或恢复同步运行。励磁调节系统对静态稳定和暂态稳定的影响 （1）对改善静态稳定的影响

发电机励磁系统概述

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，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足 以下要求：图一1、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。3、励磁装置本身应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，并且动作应迅速，工作要可靠，调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程，5台同步发电机采用了3种励磁方式: 1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。 图二2、图三为二期 两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。 图三3、图四为三期 一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图

图四一、三种发电机励磁系统的组成一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。如图二所示，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc 可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。二、励磁电流的产生及输出一期励磁系统原理图如图五 所示。其中主励磁机的励磁 图五励磁系统原理图电源由永磁机的定子绕组经三相可控硅整流桥或三相不可控硅整流桥提供，同时直流稳压单元的交流电源也取自永磁机。发电机端电压的变化通过调差单元、放大单元后去控制可控硅的导通角，以此来调节主励磁机的磁场电流，达到是发电机稳定运行的目的。另外，为了提高主励磁机供电的可靠性还设有手动控制，通过调整调压器来调节整流桥的输出直流电压达到调整磁场电流的小的目的。两种控制方式通过DZA、DZB来进行切换。二期励磁系统如图六所示。整流励磁机与发电机同轴，由剩磁建立电压，通过整流子整流经电刷送出。手动状态下经磁场变阻器、KFD-3励磁调节器、碳刷、滑环给转子提供励磁电流。三期采用双微机单模拟的励磁控制系统，取消了励磁机。期励磁系统原理图如