同步发电机励磁方式简述---8月9日修改.doc

同步发电机励磁方式简述
同步发电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，建立励磁磁场。相应地，将供给励磁电流的整个装置称为励磁系统。下面对几种常用的励磁系统作简要介绍。
一、直流励磁机励磁系统
由直流发电机（直流励磁机）提供励磁电源的励磁系统叫直流励磁机励磁系统。直流励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。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常用的励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，并且由于直流励磁机是与主发电机同轴旋转，对于汽轮发电机来说，速度较高，受换向器（整流子）的限制，容量不能做得太大。我国生产的、使用直流励磁机励磁系统的汽轮发电机的最大容量为125MW。对于水轮发电机来说，速度较低，直流励磁机的容量可能做得大一些，我国生产的、使用直流励磁机励磁系统的水轮发电机的最大容量达到300MW。随着电力电子技术的发展和在电力工业中的应用，直流励磁机励磁系统，我国新投产的100MW及以上的发电机已不再使用直流励磁机励磁系统了。按照励磁机励磁绕组供电方式的不同，可分为自励式和他励式两种。

直流励磁机励磁系统原理图
二、自励式静止励磁系统：
在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结构简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。静止励磁系统如图所示，它由机端励磁变压器供电给整流器电源，经三相全控整流桥直接控制发电机励磁。它特别适合大型发电机组，特别是水轮发电机组，国外某些公司把这种方式列为大型机组的定型励磁方式。

静止励磁系统示意图

三、交流励磁机励磁系统：
目前在100MW以上的同步发电机组都普遍采用交流励磁机励磁系统，同步发电机的励磁机也是一台交流同步发电机，其输出电压经大功率整流器整流后供给发电机转子。交流励磁机励磁系统的核心设备是励磁机，它的频率、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。
1.交流励磁机静止整流器励磁系统
如图所示的励磁系统是由与主轴同轴的交流励磁机、中频副励磁机和调节器等组成的。在这个系统中，发电机的励磁电流由频率为100Hz的交流励磁机经整流器供给，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。在此励磁系统中，励磁调节器控制晶闸管的控制角，来改变交流励磁机的励磁电流，以达到控制发电机励磁的目的。

交流励磁机静止整流器励磁系统
2.无刷励磁系统
交流励磁机静止整流器励磁系统是国内运行经验最丰富的一种系统，但是它有一个薄弱环节——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，无刷励磁系统应运而生。
如图所示是无刷励磁系统的原理图，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、发电机的励磁绕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。无刷励磁系统没有滑环与碳刷等滑动接触部件，转子电流不再受接触部件技术条件的限制，因此特别适合大容量发电机组。

无刷励磁系统原理接线
交流励磁机励磁系统还有自励交流励磁机静止可控整流器励磁和自励交流励磁机静止整流器励磁等两种励磁方式，由于不常用不再详细介绍。