发电机及讲义励磁系统

发电机讲义(励磁方式部分)5.2 同步发电机的运行特性(空载特性、短路特性、外特性)5.3 同步发电机的并列方法（定速、升压、并网前准备、准同期并网）。

5.4 同步发电机的功角特性（有功调节、无功调节、静态稳定性、V形曲线、发电机的PQ运行曲线）5.5 同步发电机的故障分析(突然短路、不对称运行、失磁、失步、震荡)同步电机原理和结构同步电机原理简述结构模型◆同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。

一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。

◆图15.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。

这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。

◆转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。

◆气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。

◆ 除了转场式同步电机外,还有转枢式同步电机，其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的转子充当了电枢。

图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120电角度分布的线圈代表三相对称交流绕组。

工作原理◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

◆ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。

◆ 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。

◆ 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。

通过引出线，即可提供交流电源。

◆ 感应电势有效值：由第11章可知，每相感应电势的有效值为(15.1)◆ 感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即(15.2)◆ 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

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。

发电机励磁系统图解
上图为三机励磁系统（主要内容在左半边以及中下部），带厂用电备励。

先说备励：厂用380伏经Q3刀闸到T1感应调压器，隔离变压器T2，交流三相保险，二极管（6只）整流桥，投退刀闸Q6（和Q4，Q5的切换有操作流程的），ELE是线性灭磁回路。

主励部分：400HZ的永磁机，输出电压大概在350V～450V之间（东电、哈电、上电、北重、济电均不一样），T10是同步变压器（采集励磁调节器需要的同步信号，时序、相序、电压值等，但主要是相序）。

中间的很多框图表示的是以前的模拟调节器，现在主流是下面的数字调节器，调节器发出触发脉冲信号（和同步时序配合好的）给中间的两个可控硅整流桥（Q2+A+Q5 Q1+B+Q4)中的可控硅（内部还有脉冲变压器，6脉冲变对应各自的可控硅），整流桥输出直流电压（带很大的三次谐波的）给100HZ的励磁机转子供电（0V～
1.35×450V可调。

励磁机后面就很简单了，励磁机发出三相电经两个二接管整流桥（通常被称为死硅）整流为直流给发电机转子供电，调节发电机的无功输出值，SD是负极单相灭磁开关（其实灭磁开关的种类很多的），转子两侧并联的是灭磁回路（线性电阻灭磁+过压气隙放电保护，实际上中国的30万机组肯定没有这个回路，这个图应该从老外的早期研究中抄来的，太老了）。

最后，多说一句，三级励磁应该是小机组用的，2000年后，10万以上的机组肯定用自并励方式。