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矩克服制动转矩而作功。发电机可发出有功功率和无功功率。所以，调整有功功率就得调节汽机的进汽量。转子磁场的强弱直接影响定子绕组的电压，所以，调发电机端电压或调发电机的无功功率必须调节转子电流。发电机的有功功率和无功功率几何相加之和称为视在功率。有功功率和视在功率之比称为发电机的功率因数（力率），发电机的额定功率因数一般为0.85。供给发电机转子直流建立转子励磁的系统称为发电机励磁系统。大型发电机励磁方式分为：①它励励磁系统；②自并激励磁系统。它励励磁是由一台与发电机同轴的交流发电机产生交流电，经整流变成直流电，给发电机转子励磁。自并激励磁是将来自发电机机端的交流电经变压器降压，再整流变成直流电，作为发电机转子的励磁。励磁系统对提高电力系统稳定的作用，一直是人们关心的课题和努力的方向，长期以来已经进行了大量的工作。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。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，而且还可以有效地提高系统的技术指标，保证电网的电压水平在一定的范围。在一定的条件下，励磁自动控制系统如果能按照要求进行某种适当的控制，同样可以改善电力系统暂态稳定性。当电力系统由于种种原因，出现短时的低电压时，励磁自动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度的增加励磁以提高系统电压。目前广泛采用的励磁方式有两种：他励励磁系统的特点是用同轴的交流励磁机作为主整流器的电源。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，是过去发电机主要励磁方式，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。自励励磁系统的特点是励磁电源取自发电机自身，用励磁变压器或与励磁变流器共同供给整流装置变换成直流后，再供给发电机本身，这种励磁系统具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。缺点是稳定性不够好。励磁系统对提高电力系统稳定的作用，一直是人们关心的课题和努力的方向，长期以来已经进行了大量的工作。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。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，而且还可以有效地提高系统的技术指标，保证电网的电压水平在一定的范围。在一定的条件下，励磁自动控制系统如果能按照要求进行某种适当的控制，同样可以改善电力系统暂态稳定性。当电力系统由于种种原因，出现短时的低电压时，励磁自动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度的增加励磁以提高系统电压。目前广泛采用的励磁方式有两种：他励励磁系统的特点是用同轴的交流励磁机作为主整流器的电源。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，是过去发电机主要励磁方式，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。自励励磁系统的特点是励磁电源取自发电机自身，用励磁变压器或与励磁变流器共同供给整流装置变换成直流后，再供给发电机本身，这种励磁系统具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。缺点是稳定性不够好。