同步发电机励磁系统的优势

摘要：同步发电机的励磁电流可由直流励磁机直接供给，也可由交流励磁机、同步发电机的辅助绕组（副绕组）或发电机输出端等的交流电压经可控或不可控整流器整流后供给。按励磁功率供电程序可分为他励式和自励式两大类：由同步发电机本身以外的电源供应其励磁容量的，称他励式励磁装置；由发电机本身提供励磁功率的，称自励式励磁系统。因此，凡是由励磁机供电的，都属于他励式，凡由发电机输出端或发电机的辅助绕组供电的，都属于自励式。

      励磁系统这是交流同步发电机采取的传统励磁系统。直流励磁机一般又有同轴式和背包式两种形式。励磁机为并励直流发电机，通过手动调整磁场变阻器，改变励磁机的输出电压，以调整同步发电机励磁绕组中的电流，从而改变同步发电机的输出电压。

      直流励磁机励磁装置自动作业时，同步发电机的励磁电流由自动调节器按同步发电机运行状况自动调节，调节信号由同步发电机的输出端取得。过去在直流励磁机的励磁回路中串入碳阻式调节器代替手调电阻，现在已被晶闸管导体自动调节器所代替。

      直流励磁机励磁装置的具体特征是：励磁电源独立，接线简单，在合理使用和细心维保下，运行比较可靠。但因直流励磁缸体积大，制造成本高，机械整流易发生损坏，而且调整反应速度慢，目前已逐渐被半导体整流励磁所取代。

励磁步骤（选择与主机同轴的交流发电机作为交流励磁电源）交流励磁机是一个小功率的同步发电机，这种励磁系统，其同步发电机的励磁容量由交流励磁机供给。交流励磁机发出的交流电经硅二极管或晶闸管进行整流，供给同步发电机励磁绕组励磁电流。这类励磁系统因为交流励磁电源取自主机之外的其他独立电源，故也称为他励整流器励磁系统（包括他励硅整流励磁系统和他励晶闸管整流器励磁系统），简称他励系统。同轴的用作励磁电源的交流发电机称为交流励磁机（也称同轴辅助发电机）。

这类励磁系统，按整流器是静止还是旋转，以及交流励磁机是磁场旋转或电枢旋转的不一样，又可分为下列四种励磁方法：

      交流励磁机静止整流器励磁方法与交流励磁机旋转整流器励磁方法（无刷励磁系统）的构造部件有些类同，详细由与发电机转子同轴的副励磁机、自动电压调节器、交流主励磁机和静止硅整流装置、灭磁开关等构造。副励磁机通常亦是一永磁机，副励磁机的磁极装在发电机转子轴上。

      中励磁机一般选取100Hz交流发电机，而其直流励磁绕组装在转子轴上，三相交流申枢绕组则装在定子上。这样，正常运行时，副励磁机的磁极柴油发电机十大品牌排行榜、主励磁机直流励磁绕组、发电机转子上磁场绕组均和主机转子同轴，以同步速旋转，副励磁机电枢（定子）的交流中频（如：400Hz）申源输出，通过自动电压调整器、三相全控桥式整流，经电刷及滑环引入主励磁机磁场绕组；通过由调整器调节和控制的主励磁机磁场电流来调整和控制主励磁机的交流输出；而主励磁机定子绕组的三相交流输出（如100Hz）经三相桥式全波整流装置整流后，其正、负极经灭磁开关、电刷、转子集电环连接到发电机转子绕组，供给发电机励磁。

      在发电机起动时，无需起励装置；当电力装置，尤其是机端附近产生短路故障时，尽管此时电压迅速下降，但该励磁装置的强励能力不受危害。

      本励磁系统属三机励磁步骤，励磁环节的增多势必致使系统惯性增大，励磁响应特点差些；需解除大机组励磁电流大，滑动接触的集电环和电刷运转保养的工作要点。

      晶闸管励磁装置，利用晶闸管对交流励磁电源进行整流和调节的同步发电机励磁系统。包括交流励磁电源、整流电路、调整电路、保护电路。调节电路控制整流电路内晶闸管的导通角，以调整同步发电机的励磁电流。不用直流发电机作为励磁电源，调节方便、调整性能好。

      交流励磁机旋转整流器励磁方式一般简称无刷励磁装置，具体由与发电机转子同轴的副励磁机、自动电压调节器、灭磁开关、交流主励磁机和与装在转子轴上随曲轴一起旋转的硅整流装置等组成。副励磁机通常是-一永磁机，副励磁机的磁极装在发电机转子轴上。主励磁机通常采用中频（如250Hz）电枢旋转式交流发电机，三相交流电枢绕组装在转子轴上，而其直流励磁绕组则装在主励磁的定子上。这样，正常运转时，副励磁机的磁极、主励磁机三相交流电枢绕组、励磁主回路的硅整流系统、发电机转子上励磁绕组均与主机转子同轴、以同步速旋转，之间无相对运动。

      因为无刷励磁系统中，主励磁机产出的交流经三相桥式全波旋转整流系统整流后的直流输出，与主发电机励磁回路的连接，不需要电刷和转子集电环等设备，清除了大容量机组励磁系统中，大电流滑动接触的集电环制造和碳刷的保养问题，避免了因炭粉和铜末致使的电机绕组的绝缘污染，构造简单、维护方便柴油机故障码对照表、因而可靠性高；在发电机启动时，无需起励设备；当电力系统，尤其是机端附近产生短路故障时，尽管机端电压迅速下降，但不危害该励磁装置的强励能力。

      无刷励磁方式取消了发电机主励磁回路的滑环和电刷后，高速旋转的励磁设备亦相应带来了监测、灭磁、强度规划等新的问题。如发电机励磁回路的监测问题，无法用常规的步骤直接检测转子电流、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，需选取特殊的测定和监视举措。又如，不能选用发电机磁场回路装设快速灭磁开关和灭磁电阻的传统灭磁方式，而只能间接地在交流主励磁机的磁场回路内装设灭磁开关，因此灭磁时间相对较长。励磁环节的增多势必致使系统惯性的增大，相对励磁响应特性差些。

     旋转部分被虚线包围。该装置由交流励磁机、固定磁场和旋转电枢结构。励磁机的输出由全波晶闸管桥式整流器电路整流，并提供给主交流发电机励磁绕组。交流发电机励磁绕组也通过另一个整流器电路供电。励磁机电压可以通过使用它的剩余磁通来建立。电源和整流器控制发生受控的触发信号。交流发电机电压信号被平均，并直接与自动操作模式下的使用员电压调整进行比较。

      上述③、④两种步骤，硅整流元件和交流励磁机电枢与主轴一同旋转，直接给主机转子励磁绕组供励磁电流，不但取消了直流励磁机系统中的换向器一电刷构造，而且取消了与同步发电机励磁绕组相连的集电环一电刷结构，故称为无刷励磁（又称无触点励磁或旋转半导体励磁）步骤。交流励磁机的励磁绕组固定不动。有的发电机在定子上设置一个没有励磁绕组的磁极，它是用优质的永磁材料制成，作为初始磁场起励建压。无刷励磁由于取消了滑环、碳刷，排查了电气上较易发生损坏的滑动接触，从而大大提高了运转可靠性，并使维护工作显着降低，同时整机的体积小发电机十大品牌，总长度缩短。因此，它是励磁系统的发展方向之一。现阶段有很大部分的发电机组选择无刷励磁系统。

      上述①、②两种方法为交流励磁机电枢和整流器不动，交流励磁机的磁极旋转的励磁程序，在发电机组上很少采取，这里不再讲解。励磁系统的类别

      同步发电机的励磁电流可由直流励磁机直接供给，也可由交流励磁机、同步发电机的辅助绕组（副绕组）或发电机输出端等的交流电压经可控或不可控整流器整流后供给。按励磁容量供电方法可分为他励式和自励式两大类：由同步发电机本身以外的电源提供其励磁容量的，称他励式励磁系统；由发电机本身提供励磁容量的，称自励式励磁装置。因此，凡是由励磁机供电的，都属于他励式，凡由发电机输出端或发电机的辅助绕组供电的，都属于自励式。

（1）额定容量SN或额定功率PN同步发电机的额定容量指出线端的额定视在容量，单位为kVA或MVA；而额定功率是指发发电机输出的额定有功功率，或指电动机轴上输出的额定有效机械功率，单位为kW或MW。对于调相机用额定视在容量表示。