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1、5.2 同步发电机励磁自动控制系统,一、同步发电机励磁系统的基本构成 1、同步发电机励磁系统由发电机及其励磁系统组成的反馈自动控制系统. 发电机励磁系统由自动励磁调节器及励磁功率单元组成。 自动励磁调节器分机电式励磁调节器、半导体励磁调节器和计算机励磁调节器。 励磁功率单元是为同步发电机提供直流励磁电流的. 按提供直流励磁电流的电源不同，励磁功率单元分为直流电源励磁和交流电源励磁。 直流电源励磁的电源为直流发电机，称为直流励磁机； 交流电源励磁包括交流电源和整流器两部分。 交流电源励磁的电源分为交流发电机（称为交流励磁机）、串联变压器和并联变压器。 整流器分为可控硅整流和不可控硅整流。整流电路
2、分为静止整流电路和旋转整流电路两种形式。旋转整流电路的整流元器件是和发电机转子同轴旋转的；静止整流电路的整流元器件是放在地面上静止不动的；,发电机励磁系统经历了一个由初级到高级的发展过程。 早期：直流励磁机，配用的是电磁式的励磁调节器； 随着半导体技术的发展，又诞生了半导体励磁调节器； 随着计算机技术的发展，人们又研制了计算机励磁调节器，又称数字式励磁调节器。 后来：交流励磁机,同步发电机励磁系统类型,励 磁 系 统,本节重点介绍励磁功率单元，下一节将介绍自动励磁调节器,二、常用同步发电机励磁系统的工作原理 1. 直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统是最早应用的一种励磁方式。 由于它是靠发电
3、机的换向器进行整流的，当励磁电流过大时，换向就很困难，所以这种方式只能在100 MW以下的中小容量机组中采用。 直流励磁机大多与发电机同轴，它是靠剩磁来建立电压的，按励磁机励磁方式不同又分为自励式和他励式两种。,(1) 自励直流励磁机励磁系统,它的励磁电流控制由两种途径实现： 一是通过人工调节励磁机磁场电阻来改变励磁机的励磁电流IEE，从而达到人工调整发电机励磁电流的目的，实现对发电机励磁电流的手动调节。 二是通过自动励磁调节器对励磁机的励磁电流IAVR自动调节，从而实现对发电机励磁电流的自动调节。,励磁机EX和发电机G同轴，靠剩磁建立电压。 励磁机发出的电流，一部分(IEF)送给发电机的励磁
4、绕组；一部分(IEE)经过磁场变阻器RC送给励磁机的励磁绕组。,由于励磁机向它自己提供励磁电流，故称为自励。,ILL励磁机的励磁电流,IAVR自动励磁调节器输出的电流,IEE励磁机提供的励磁机的励磁电流,(2) 他励直流励磁机励磁系统,它与图5.10 (a)的不同之处在于直流励磁机的励磁电流是由另一台与发电机同轴的副励磁机供给，故称他励。,励磁机的励磁电流,IEE副励磁机提供的励磁电流,K折算系数，将IAVR折算到IEE所流过的绕组中去输出的电流,自励直流励磁机中，IEE的增加促使励磁机电压UEF增加，而IEE的增加又依靠UEE的增加。IEE和UEE的这种关系使得励磁机的励磁时间常数增大了。
5、而它励直流励磁机则不然，它没有IEE和UEE的相互依赖关系，励磁时间常数只决定于励磁绕组的结构和参数。所以它励直流励磁机时间常数小。,2. 交流励磁机励磁系统,随着电力电子技术的发展和大容量整流器件的出现，为适应大容量发电机组的需要，产生了交流励磁机励磁系统。 这种励磁系统的励磁功率单元由与发电机同轴的交流励磁机和硅整流器组成。 其中交流励磁机又分为自励和他励两种方式； 整流器又分为可控硅整流和不可控硅整流两种，每一种又有静止和旋转两种形式。 励磁系统的自动励磁调节器又有模拟式的，也有数字式的。 功率单元和调节器的各种不同形式的组合配用，使交流励磁机励磁系统的类型多种多样。 下面仅介绍在大型机
6、组中常采用的他励方式，它又分为静止整流和旋转整流两种。,(1) 他励交流励磁机静止整流励磁系统,图5.11所示是他励交流励磁机静止整流励磁系统原理接线图。交流主励磁机和交流副励磁机均与发电机同轴旋转。 副励磁机输出的交流经晶闸管整流器整流后供给主励磁机的励磁绕组。由于主励磁机的励磁电流不是由它自己供给的，故称这种励磁机为他励交流励磁机。 交流励磁机输出的交流电经过二极管整流后变成直流，供给发电机做励磁电流。 自动励磁调节器通过调节晶闸管的控制角改变交流励磁机的励磁电流，来控制发电机励磁电流。,主励磁机的频率为 100Hz，副励磁机的频率一般为500Hz，以组成快速响应的励磁系统。,励磁系统的整流电路,整 流 电 路,励磁调节装置原理,图为600MW发电机自并励励磁系统,励磁调节装置原理,图为300MW三机励磁系统励磁调节器,