励磁系统设计计算书
600MW汽轮发电机组自并励励磁系统设计计算书
二00八年十二月
目录
一、励磁变压器选择计算 (3)
1、二次侧线电流计算 (3)
2、二次侧额定线电压计算 (3)
3、额定输出容量计算 (4)
4、各工况触发角计算 (4)
5、短路电流试验的核算 (5)
6、空载升压130%试验核算 (5)
7、网侧电压分接头确定 (5)
二、励磁系统短路电流计算 (6)
1、励磁变低压侧短路 (6)
2、整流柜出口短路 (6)
3、灭磁开关出口短路 (7)
4、滑环处短路 (7)
三、硅元件及整流桥技术参数计算 (7)
1、硅元件额定电压的选择 (7)
2、硅元件额定电流的选择 (7)
四、硅元件快熔计算 (9)
1、快熔额定电压的选择 (9)
2、快熔额定电流的选择 (9)
3、快熔熔断特性的校核 (9)
五、冷却系统技术参数计算 (10)
1、硅元件发热量 (10)
2、铜母排发热 (10)
3、整流柜快速熔断器发热 (11)
六、灭磁开关的计算及选择 (11)
1、磁场断路器电压的选择 (11)
2、磁场断路器电流的选择 (12)
3、磁场断路器分断电流及弧电压的选择 (12)
4、磁场断路器短时耐受电流的计算及选择 (12)
5、正常灭磁原理及动作顺序 (13)
6、滑环处短路故障时灭磁原理及动作顺序 (13)
七、灭磁电阻的计算及选择 (13)
1、线性灭磁电阻阻值的计算 (13)
2、线性灭磁电阻选择 (14)
3、灭磁能量的计算 (14)
八、过电压保护装置的计算及选择 (16)
1、过电压保护装置原理接线图 (16)
2、氧化锌非线性的性能及过电压保护原理 (16)
3、发电机转子绝缘对过压保护装置的要求 (17)
4、用户在现场对过压保护装置的检测、试验方法 (18)
600MW 汽轮发电机组自并励 励磁系统技术参数设计计算书
一、励磁变压器选择计算
励磁变压器为励磁系统提供电源，专门应用励磁整流系统的变压器，其输入容量包括输
出容量、附加损耗容量和谐波损耗容量，励磁变压器设计时根据输出容量考虑到整流系统的谐波损耗及变压器附加损耗（详见励磁变压器资料）。本计算书仅对励磁变压器的输出特征参数进行设计，包括二次侧额定输出电压、二次侧额定输出电流、额定输出容量和短路阻抗核算，关于变压器谐波发热、温升及散热等参数参考变压器厂家具体技术资料。
1、二次侧线电流计算
具体计算公式如下式：
I 2=1.13
2?
?fn I 式中：I 2：励磁变压器二次侧线电流
I fn ：发电机在最大容量、额定电压和额定功率因数时的励磁电流
2、二次侧额定线电压计算
考虑换相压降、可控硅导通压降及电缆或母排压降，可控硅整流桥输出电压计算公式为：
U X I U U d d ?--
=γπ
α3
cos 35.120
按照技术规范要求：当发电机端电压降至80%时或额定电压时，励磁系统保证输出强励电压，则具体校核计算公式如式：
∑?+?+
≥?U X I U U k r f f max max min 2013
cos 35.1π
α
式中：U 20：励磁变压器二次侧空载额定线电压
αmin ：励磁系统强励时可控硅控制角，计算中取为10° U fmax ：励磁系统顶值电压
I fmax ：励磁系统顶值电流 k 1：取为0.8或1
∑△U ：电压降之和，包括导通两臂的硅元件正向压降，汇流导线电阻压降及转子滑环与炭刷间的压降，计算中取8V 。
fN f U k U *2max = fN f I k I *3max
= Xr=k U S
U
2
2?
k 2为电压强励磁倍数，k 3为电流强励倍数。
由换相阻抗与电压和容量相关，一般是经初步估算得出 U 20及容量2203I U S =，按上式进行校验：当上式右边小于左边，说明满足励磁系统强励技术要求。 初步估算 U 20的计算式为：
fN fN
U k k k U k U **
)84.0~81.0()
93.0~9.0(*)10cos(35.1**1
2
1220==
3、额定输出容量计算
具体计算公式如下式：
S N =223I U 式中：S N ：励磁变压器额定输出容量 设计取整数即可
4、各工况触发角计算
发电机额定空载励磁电流为0f I ，励磁电压为0f U ，则触发角度计算为：
)
arccos(0
.4*3
cos 35.1000020k I X U U L f r f L =++
=απ
α
发电机额定负载励磁电流为fN I ，励磁电压为fN U ，则触发角度计算为：
)
arccos(0
.6*3
cos 35.110020k I X U U L fN r fN L =++
=απ
α
发电机强励磁时励磁电流为max f U ，励磁电压为max f I ，则触发角度计算为：
)
arccos(0
.8*3
cos 35.120max max 020k I X U U L f r f L =++
=απ
α
如果强励时机端电压降至80%额定电压时，则触发角度为10度。
5、短路电流试验的核算
发电机空载额定励磁电流为0f I ，短路比为η，则发电机额定短路电流时励磁电流为
η/0f fD I I =，短路电流试验一般要求做至110%额定电流，则短路电流试验最大励磁电流
为fD I *1.1，可以计算出对应于该励磁电流最大励磁电压fD U ，当励磁变压器网侧电压采用厂用6.3KV 电压时，副边最大电压为：
N
U U U 12
20
3.6?='V
按最小触发角为10度计算，其输出电压为：
fD d
fD r d U U I X U U ?
'=--'=5*1.1**3
10cos *35.120
π
如果上式左边大于右边，说明网侧电压接至6.3KV 厂用电后，励磁输出满足发电机短路
升流试验；如果上式左边小于右边，则励磁变压器高压侧需要预设计分接头，发电机短路试验验时，必须改变分接头，以保证励磁变压器输出电压即可满足短路试验要求。
6、空载升压130%试验核算
根据发电机典型参数分析，发电机空载130%额定电压时，发电机励磁电流最大值可达空载额定励磁电流的两倍0130*2f f I I =，可计算出对于应于该励磁电流最大励磁电压为
130f U ，当励磁变压器网侧电压采用厂用6.3KV 电压时，副边最大电压为：
N
U U U 12
20
3.6?='
按最小触发角为10度计算，其输出电压为：
13013020
5**3
10cos *35.1f d
f r d U U I X U U ?
'=--'=π
如果上式左边大于右边，说明网侧电压接至6.3KV 厂用电后，励磁输出满足发电机空载升压至130%额定电压的试验要求；如果上式左边小于右边，则励磁变压器高压侧需要预设计分接头，发电机空载升压至130%额定电压的试验时，必须改变分接头，以保证励磁变压器输出电压即可满足短路试验要求。
7、网侧电压分接头确定
根据以上计算，为可靠起见，励磁变压器网侧分接头，同时满足发电机短路试验和空载升
压至130%试验的要求。
二、励磁系统短路电流计算
在计算下列短路电流时，假定励磁电缆、可控硅内阻及铜排长度电阻均为零，励磁变压器网侧电源容量为无穷大。
励磁变压器初选参数如下：容量为S ，变比为U1/U2，阻抗为Uk 。
1、励磁变低压侧短路
考虑短路发生低压侧出口，短路电流最大，为：
2
31U S
U I k D *?
=
该短路电流折算至励磁变压器高压侧电流为：
k
I I D D 11?=
2、整流柜出口短路
考虑整流柜直流出口处短路，假定可控硅内阻及铜排长度电流均为零，其输出电流与可
控硅触发角相关，当触发角为最低时（假定为0度），短路电流最大，其波形为六相脉动电流，平均值为：
D D d I I *35.1=
该直流侧短路电流折算至每臂可控硅电流为：
3
1*
)(Dd SCR D I I =
虽然每整流臂由4个可控硅并联，但考虑最严重工况，假定该电流由一个快速熔断器分断，则快速熔断器的最大分断电流不小于该电流。
该直流侧短路电流折算至交流侧每相电流为：
3
2*
)(Dd ABC D I I =
折算至励磁变压器高压侧每相电流为：
k
I I ABC D Dd 1*
)(1=
3、灭磁开关出口短路
灭磁开关出口处短路，在假定铜母排长度电阻为零的条件下，最大短路电流与整流柜直
流出口处最大短路电流相同。该电流为灭磁开关选择提供依据，即灭磁开关短时分断电流不小于该电流。
4、滑环处短路
发电机转子滑环处短路时，在假定电缆（铜母排）长度电阻和滑环接触电阻为零的条件
下，最大短路电流与整流柜出口最大短路电流相同。
三、硅元件及整流桥技术参数计算
1、硅元件额定电压的选择
具体计算公式如下式：
2275.2U V RRM ??≥ 2275.2U V D RM ??≥
式中：V DRM ：可重复加于可控硅元件的最大正向峰值电压值 V RRM ：可重复加于可控硅元件的最大反向峰值电压值 U 2：整流桥交流侧额定线电压
拟选定可控硅，其V DRM 及V RRM ，满足硅元件正向及反向过电压要求。
2、硅元件额定电流的选择
基本公式如下： 硅元件平均损耗：
P U I f I R AV O TAV TAV i =+22
式中：P A V ：硅元件平均损耗
U O ：硅元件门槛电压 Ri ：硅元件斜率电阻
I TA V ：流过硅元件的电流平均值
f ：波形系数，三相全控桥整流计算中f 2取为3 硅元件的结温
Tj=P A V R jcsA +T A +△ （8-6） 式中：Tj ：硅元件结温
R jcsA ：硅元件与散热器热阻
T A ：环境温度，计算时定为40℃ △：安全裕度 根据技术条件要求：
三桥并列时，单桥输出必须满足1.1倍额定励磁电流长期连续运行（K2为均流系数）：
)1(2
_1(1.1-=?-?n N fn I K n I
三桥并列时，单桥输出短时（20秒）输出电流必须满足：
)1max(2
)1(*2-=?-n fn I K n I
二桥并列时，单桥输出满足额定励磁电流长期运行：
)2(2
)2(-=?-n N fn
I K n I
查选定可控硅的参数，其额定正向平均电流为VT ，Tj=125℃，Ri ，U0。在环境温度为40℃，风速为3.5m/s 时，选用相配套的散热器和硅元件的总热阻为Rj ℃/W ），短时动态热阻为Rjd （℃/W ）。
计算退出一桥时单桥输出为)3(N I 时，
i n N n N n AV R I I U P ??+?
=---2)1()1(0)1()85
.2(
385
.2
40*125)1(--=?-Rj P T n AV
计算退出一桥时单桥输出为)1max(-n I 时，
i n n n AVm R I I U P ??+?
=---2)1max()1max(0)1()85
.2(
385
.2
强励时温升裕量为：
40*)(*125)1()1()1(----=?---jd n AV n AVm j n AV R P P R P T
如果温升裕量大于10，表明整流系统满足（n-1）原则的技术要求，即当一个整流分支故障退出运行后，（n-1）个桥（柜）并列运行，完全满足发电机包括强励在内的一切工况的需求，并保留一定的安全裕度。 计算退出二桥时单桥输出为)2(-n N I
i n N n N AV R I I U P ??+?
=--2)2()2(0)85
.2(
385
.2
40*125)2(--=?-j n AV R P T
如果温升裕量大于10，表明整流系统满足（n-2）原则的技术要求，即当二个整流分支故障退出运行后，（n-2）个桥（柜）并列运行，完全满足发电机额定工况运行的需求，并保留一定的安全裕度。
四、硅元件快熔计算
1、快熔额定电压的选择
具体计算公式如下式：
23.1~2.1U V N ?≥
式中：V N ：快熔额定工作电压值 U 2：整流桥交流侧额定线电压
拟选定的快速熔断器，其V N 满足额定电压要求。
2、快熔额定电流的选择
具体公式如下式：
max 3.1~1.1s N I I ?≥
式中：I N ：快熔额定工作电流值 I smax ：硅元件最大工作电流
根据整流系统的设计，流过硅元件最大工作电流为：
=
???=-max )2(max 3.1~1.195.031s n N s I I I
拟选定的快速熔断器，其I N 满足额定电流要求。
3、快熔熔断特性的校核
快速熔断器要求在运行中出现大电流时，要于可控硅元件损坏之前熔断，以保护硅元件，
即要求其I 2t 特性要小于硅元件I 2t 特性，根据硅元件的选择，可以知道硅元件的I 2t 特性为27000000A 2s 。
拟选定的快速熔断器，其燃弧I 2t 特性为1250000A 2s ，其断弧I 2t 特性为6000000A 2s ，其和比硅元件的I 2t 特性小得多，满足保护硅元件的要求。
快速熔断器的熔断特性要求最大熔断电流大于回路中最大电流，根据整流系统设计，最大电流即为整流桥直流侧金属性短路电流，计算如下式：
K
D U U S I 132
max ?
?=
式中：I Dmax ：最大短路电流
U 2：励磁变压器副边额定线电压 S ：励磁变压器额定容量 U K ：励磁变压器短路比
拟选定的快速熔断器，最大熔断电流大于最大电流，满足安全熔断最大电流的要求。 对于最大电流max D I ，根据快熔及硅元件I 2t 特性值计算可知，快熔燃弧时间约为0.43毫秒，断弧时间约为2.066毫秒，硅元件损坏时间约为9.298毫秒，由此，当出现最大电流时，快速熔断器在2.066毫秒即熔断，从而保护硅元件不损坏。
五、冷却系统技术参数计算
1、硅元件发热量
计算硅元件发热量以发热量最大的硅元件发热量为依据，乘以硅元件个数，借以估算整流系统硅元件发热总量，作为冷却系统设计容量的基础，才可以保证冷却系统的安全裕度，可以知道，当2桥退出运行时，最大电流的元件在较大电流整流分支中，以均流系数为0.9计算，硅元件发热量最大为max AV P ，则该柜硅元件最大发热量总和为：
max 6AV AVp P P ?=
即每柜（桥）冷却系统设计时（风机的流量），硅元件发热按AVp P 进行估算。励磁系统冷却系统（空调功率）设计时，整流系统全部硅元件发热总量按AVp P *2估算。
2、 铜母排发热
四个整流柜内三相交流进线均采用铜母排，用螺栓与横跨整流柜的总三相交流母排相连，两相直流出线采用铜母排，用螺杆与横跨电气制动柜、整流柜及灭磁柜的总两相直流母
排相连。考虑到柜体设计，n 个整流柜内交流铜母排总长约为1.5*n 米，直流铜母排总长估计为n 米，总三相交流母排总长估计为4*n 米，总两相直流母排总长度估计为3*n 米。 发热量以n 柜总输出为额定励磁电流计算，铜的电阻率为1.67*10-2Ω*mm 2/m ，具体计算如下：
2
4
3
4233322222111)()(])()[(4I S L I S L I S L I S L P TB ρρρρ
+++=
3、整流柜快速熔断器发热
n 个整流柜内均装有快速熔断器，快速熔断器内阻以0.0765m Ω计算，当两桥运行，且
均流系数为0.9时，最大电流的熔断器发热器最大，此时发热为：
2
**63/100765.02
)2(3P P I P p n N =??=∑--
综上所述，每个整流桥（柜）发热量最大计算值为：
n P n P P p TB AVp //∑++
而整个励磁系统总发热量最大值为：p TB AVp P P P ∑++*2。
六、灭磁开关的计算及选择
1、磁场断路器电压的选择
具体公式如下式：
max 2.1~1.1f N U U ?≥
式中：U N ：磁场断路器额定工作电压值 U fmax ：最大磁场绕组电压
根据励磁变压器及整流系统设计结果，最大磁场绕组电压对应于发电机1.3倍额定电压时，整流桥全开放的电压，计算如下：
max
20max 2.1~1.1)0cos(35.13.1f f U U U ????=
拟选定法国雪铁龙(Secheron)公司HPB60-82型磁场断路器，额定工作电压为2000V ，满足额定电压要求。
2、磁场断路器电流的选择
按照招标文件的技术要求：磁场断路器的额定电流不小于发电机负荷时励磁电流的1.1倍，因此，按招标文件技术要求计算，即：
fN N I I ?≥1.1
式中：I N ：磁场断路器额定工作电流值 I fN ：发电机最大磁绕组电流
拟选定法国雪铁龙(Secheron)公司HPB60-82型磁场断路器，额定工作电流为6000A ，满足额定工作电流要求。
3、磁场断路器分断电流及弧电压的选择
按照招标文件的技术要求：磁场断路器在最大磁场电压、发电机端三相短路或空载误强励情况下能成功地断开发电机磁场电流及可靠地投入灭磁电阻对发电机进行灭磁，并能分断转子正、负极回路短路电流，即：
max
max max max D K R f Arc I I U U U ≥+≥
式中：U Arc ：磁场断路器分断灭磁时弧电压值
U fmax ：发电机最大磁场绕组电压
U Rmax ：最大灭磁电流对应的灭磁电组两端电压 I Dmax ：转子正、负极短路电流（最大电流）
由前面计算可知，I Dmax 转子正、负极短路电流，发电机最大磁场绕组电压U fmax ，按标准要求灭磁电压介于额定励磁电压的3至5倍，即：
fN
R fN R U U U U ?=?=55~3max
拟选定法国雪铁龙(Secheron)公司HPB60-82型磁场断路器，其最大断开电流为75000A ，其灭磁弧压为4000V ，满足发电机任何工况下安全断开发电机磁场电流及可靠地投入灭磁电阻对发电机进行灭磁的要求。
4、磁场断路器短时耐受电流的计算及选择
励磁系统保证输出2倍额定励磁电流，持续时间大于20秒，即磁场断路器流过强励电流时间不能小于20秒，
拟选定法国雪铁龙(Secheron)公司HPB60-82型磁场断路器，其过载电流及时间表为：6300A （1小时）、9000A （5分钟）、13500A （1分钟），15000A （10秒），满足强励电流20秒钟的要求。
5、正常灭磁原理及动作顺序
发电机正常停机时，先将发电机解列，电厂控制系统向励磁调节器发出停机逆变灭磁命令，励磁调节器发出逆变脉冲，可控硅整流柜输出负电压，对发电机磁场进行逆变灭磁，发电机端电压逐渐下降至零。然后，发出灭磁开关分闸命令，灭磁开关分开，灭磁过程结束。在正常灭磁过程中，线性灭磁电阻不参与灭磁，不消耗发电机磁场能量。发电机逆变灭磁为无触点灭磁，灭磁过程平稳，无机械触点，无电弧产生，电阻无负荷，是发电机正常停机灭磁的首选方式。
6、滑环处短路故障时灭磁原理及动作顺序
滑环处短路后，励磁系统输出电流无法进入发电机磁场绕组，磁场能量很快衰减，励磁系统检测到励磁变副边电流急剧上升，进入最大励磁电流限制，降低励磁电流，同时发电机保护装置检测到发电机失磁保护和励磁变副边短路故障，作用于发电机跳闸，向发电机发出跳闸令和灭磁开关跳闸命令，发电机解列，灭磁跨接器动作，灭磁线性电阻并接至磁场绕组，灭磁开关分开，隔断电源，短路电流同时断开，发电机磁场电流经由线性灭磁电阻或短路点形成闭合回路，磁场能量在回路内转变成热量消耗完，发电机端电压降到零，故障灭磁过程结束。
七、灭磁电阻的计算及选择
1、线性灭磁电阻阻值的计算
按标准要求强励时灭磁电压介于额定励磁电压的4至6倍，但实际工程中常考虑发电机定子侧短路时灭磁电压水平，按IEC 标准规定发电机定子短路时励磁侧最高流过3倍额定励磁电流，具体公式如下式：
fN
fN f M M fN f fN fN fN
f M f M fN f fN fN M I U R R R I R I U I I R I U I R U U U 0
.2~3.10.2~3.1**3*6~45~3*3**6~4max ========
灭磁原则要求在满足灭磁电压的要求下，尽可能减少灭磁时间，对于线性灭磁电阻，电阻值越大，灭磁时间越短，因此综合考虑，选择线性灭磁电阻总阻值。
2、线性灭磁电阻选择
选择线性灭磁电阻为ZX22系列不锈钢电阻器，不锈钢电阻器具有容量大、耐磨蚀、无感应、无接触电阻、阻值稳定、精度高和耐振动的特点。
为提高灭磁的可靠性，线性灭磁电阻采用多个单体电阻并联构成，在灭磁电阻两端设置连接母排，所有单个线性电阻经由电缆固定在母排上，以增加灭磁时大电流的电动力。
根据ZX22系列电阻的阻值，选择单体电阻为x 欧姆的电阻ZX22-x ，共选择n 只电阻并联，总电阻为x/n 欧姆。
ZX22-x 电阻额定功率为5.5KW ，额定发热时间为202秒，热容量为1.1MJ ，灭磁电阻总能容为(1.1*n)MJ 。
3、灭磁能量的计算
灭磁时间灭磁能量的计算是采用数字仿真计算的方法实现。并假定励磁绕组能量在励磁绕组与阻尼绕组中完全消耗，具体过渡过程表达如下：
0=+++U L di dt L di dt i RM fD
D
f f f f γ 励磁绕组电压方程 0=++L di dt
L di dt
i fD f D
D
D D γ 阻尼绕组电压方程 ψ=f i () 发电机空载特性曲线
3.1、仿真参数计算 利用式X f L S I X X ad N f
N
f d d *'
()=
?-202π计算出X ad*，其中可由发电机空载特性曲线
曲线查出不饱和情况下，达到机端额定电压所需空载励磁电流值I f0。励磁绕组电流基准值
可以取I fB =X ad*I f0，依此基准可以近似认为： X ad* =X af* =X fd* =X aD* 利用式X X X X X X D d d ad
σσσ=
----
1
111
'''和式X D =X D σ+X ad ，X f σ=X f -X ad 这样可
得到X D 、X D σ和X f σ。
3.2、饱和的考虑
前面所有量都在认为发电机不饱和，下面分析ψ关于i 饱和特性。 其中：
f s ad fD i X )(=ψ 是f 绕组i f 电流在D 绕组上产生的互感磁通。 D s ad D f i X )(=ψ 是D 绕组i D 电流在f 绕组产生的互感磁通。
这一对磁势构成总的互感磁通ψψψ=+fD Df
)()(s ad f s f f
f
f f f f X X X i i X +==∴
+=+=σ
σσ??ψψ
ψψψ )
()(s ad s fD D
f D D D D X X i i X ==+=+=??ψψψψψσσ
?ψ?σD
D
D s D ad s i X X X ==+()() 考虑饱和 D f i i i s ad di i d X +==
|)()(ψ=D f i i i di
i df +=|)
( 3.3、线性电阻选择及灭磁仿真
线性电阻选择10并ZX22-2.2，其U-I 特性为
f RM I U *22.0=
从述仿真结果可知，发电机最大灭磁容量发生在空载误强励时，灭磁波形如下图所示：
从仿真图形可知，发电机磁场总容量为6MJ ，线性灭磁电阻吸收的能量约为4.2MJ ，远小于灭磁电阻总能容11MJ ，灭磁电阻能容满足设计要求。
流过灭磁电阻的电流从强励开始，在0.5秒内降至额定电流，计算灭磁电阻0.5秒内允许电流的计算如下：
A I I A I I Rt I S J
S 10000*1010005
.0*2.2*110000022==∑
====
由上式知在0.5秒内，灭磁电阻通过电流为10000A ，大于9346A ，满足设计要求。 最大灭磁电压为2056V ，小于前面设计灭磁开关时的灭磁最高电压，说明此种配置的灭磁电阻，灭磁开关能够可靠地分断励磁电流，并将转子能量可靠地转移至线性灭磁电阻进行快速消耗。
八、过电压保护装置的计算及选择
1、过电压保护装置原理接线图
灭磁及过电压保护原理如下图所示：
上图中灭磁系统由灭磁开关和灭磁线性电阻及电子跨接器组成；过电压保护装置设置两套非线性电阻过电压保护，开关前设置一套过电压保护、开关后设置一套过电压保护，同时灭磁电子跨接器中也设置过电压触发，以保护发电机在大滑差或异步运行。
2、氧化锌非线性的性能及过电压保护原理
氧化锌非线性电阻的伏/安特性见下图，当电压较低时，流过的电流很小，电阻很大，当电压超过一定数值后，流过电流急剧上升，等效电阻急剧下降，通常用非线性数β表示其特
性，其定义如下：
β=Go/Ge
式中：Go=Io/Uo 为工作点的静态电导
Ge=dIo/dUo 为工作点的动态电导
由定义可导出U=CIβ
式中 U：为电阻的电压降（伏）
I：为电阻通过电流（安）
C：为常数，即流通1安时的电压降（伏）
显然，β（0<β<1）值愈小其压敏特性愈Array好。若β=1则为线性电阻，若β=0则为压
降恒定的“理想压敏元件”。
发电机运行中，过电压保护非线性电阻
FR1、FR1原工作点在A1处。如果产生过
电压能量，如正向过电压，则当该能量积
累使得正向过电压超过过电压动作整定值
后，则FR1、FR2的控制触发回路启动，可
控硅导通非线性电阻两端所加的电压，因
超过非线性电阻的压敏电压值而快速导通，消耗转子过电压能量。这时非线性电阻的工作点由原A1点移至A2点，当过电压能量被释放后，过电压值下降，则工作点又回复到正常工作点A1，这时发电机转子电压回复正常。如发生反向过电压，由非线性电阻FR1、FR2的工作点沿着伏/安特性曲线向负横轴方向移动，当反向过电压值超过FR1、FR2动作压敏电压拐点后FR1、FR2反向开通，运行工作点在A3，当过电压能释放完毕后，过电压降低直至消失，非线性电阻FR1、FR2的工作点又由A3移回至A1点，由上面的分析可知，因发电机转子过电压能量有限，只要FR1、FR2能量足够大，则发电机转子的电压被有效地限制在-U LM～+U LM 之间，这就保护了转子的绝缘。
3、发电机转子绝缘对过压保护装置的要求
按照国标要求，当额定励磁电压小于500V时，发电机转子绝缘电压为10倍额定励磁
电压：
fN
JY fN U U V U *10500=<
即发电机磁场主回路耐压为10倍额定励磁电压。
按照标准要求，励磁系统运行中，磁场绕组两端过电压不得超过发电机磁场绕组绝缘电压幅值的70%，一般设置为50%~70%，即要求过电压保护装置动作电压设定为：
2**7.0~5.0JY set U U =
过电压保护装置动作电压设定值要与灭磁电压及运行中峰值电压配合，发电机灭磁过电压大于运行中峰值电压为：
2.1*2**
3.12U
综合以上考虑，设定过电压保护定值。
4、用户在现场对过压保护装置的检测、试验方法
用户在现场对过压保护装置的检测和试验方法如下：
1、 准备高压交流电源，容量为3KV 、1A ，另准备示波器和分压电阻；
2、 分开关灭磁开关，分开整流输出回路，发电机转子碳刷从滑环移开；
3、 将高压交流电源连接至开关前正负母排之间，将分压电阻并接至正负母，用示波器
测量任一分压电阻波形；
4、 逐渐增加交流电压输出电压，当到达过电压保护动作值时，即可从示波器观察至过
电压保护动作电压波形；
5、 将高压交流电源连接至开关后正负母排之间，将分压电阻并接至正负母，用示波器
测量任一分压电阻波形；
6、 逐渐增加交流电压输出电压，当到达过电压保护动作值时，即可从示波器观察至过
电压保护动作电压波形；
50mw电站励磁系统参数的计算
50MW电站励磁系统 参数的计算 目录 1 发电机组参数 (2) 2 励磁变压器技术参数计算 (3) 2.1 二次侧额定线电压计算 (3) 2.2 二次侧额定线电流计算 (3) 2.3 额定容量计算 (4) 3 晶闸管整流元件技术参数计算 (4) 3.1 晶闸管元件额定电压的选择 (4) 3.2 晶闸管元件额定电流的选择 (5)
4 快速熔断器参数计算 (6) 5 励磁电缆计算 (6) 6 灭磁及过压保护计算 (7) 6.1 灭磁阀片计算 (7) 6.2 过电压保护计算 (8) 7 直流断路器计算 (9) 8 附录12 1 发电机组参数 A. 额定容量（MVA）58.8 B. 额定功率因数（滞后）0.85 C. 额定电压（kV）10.5 D. 额定频率（Hz）50 E. 相数 3 F. 空载励磁电压（V）62 G. 额定负荷及功率因素下励磁电压（V）164 H. 空载励磁电流（A）592 I. 额定负荷下励磁电流（A）1065 J. 励磁绕组绝缘的最高耐压（直流V）1500
K. 励磁绕组75?C 的电阻（Ω） 0.1307 L. 直轴瞬态开路时间常数T 'do(s) 6.76 M. 直轴瞬态短路时间常数T 'd(s) 1.82 N. 直轴同步电抗（Xd ） 1.059 O. 直轴瞬态电抗（Xd ’） 0.308 2 励磁变压器技术参数计算 2.1 二次侧额定线电压计算 励磁系统保证在机端正序电压下降到额定值的80％时，能够提供励磁系统顶值电压。励磁系统顶值电压为发电机额定容量时励磁电压的2.0倍。 A. 具体计算公式： min 2cos 35.18.0α??= fN u fT U K U 式中： Ku----电压强励倍数（α=10?时），取2.0倍（在80%U GN 下）。 fN U -----发电机额定容量时励磁电压。 B. 针对本文设计发电机组： ? ???= 10cos 35.18.0164 0.22fT U =308V 综合考虑，取fN U =360V 2.2 二次侧额定线电流计算 励磁系统保证当发电机在额定容量58.8MVA 、额定电压和功率因素为0.85的励磁电流的1.1倍时，能够长期连续运行。 A. 具体计算公式：
自并励静止励磁系统
1 自并励静止励磁系统 potential source static exciter systems 从发电机机端电压源取得功率并使用静止可控整流装置的励磁系统，即电势源静止励磁系统。由励磁变压器、励磁调节装置、功率整流装置、灭磁装置、起励设备、励磁操作设备等组成。 2 励磁调节装置 excitation regulating equipment 实现规定的同步电机励磁调节方式的装置，它一般由自动电压调节器和手动励磁控制单元组成。 3 自动电压调节器 automatic voltage regulator 实现按发电机电压调节及其相关附加功能的环节之总和，也称自动通道。 4 手动励磁控制单元 manual excitation regulator 实现按恒定励磁电流或恒定励磁电压或恒定控制电压调节及其相关附加功能的环节之总和，也称手动通道。 5 强励电压倍数 excitation forcing voltage ratio 励磁系统顶值电压与额定励磁电压之比。 6 强励电流倍数 excitation forcing current ratio 励磁系统顶值电流与额定励磁电流之比。 7 电压静差率 static voltage error 无功调差单元退出，发电机负载从零变化到额定时端电压的变化率，即： 式中：UN——额定负载下的发电机端电压，V； UO——空载时发电机端电压，V。 8 无功调差率 cross current compensation 同步发电机在功率因数等于零的情况下，无功电流从零变化到额定值时，发电机端电压的变化率，即： 式中：U——功率因数等于零、无功电流等于额定无功电流值时的发电机端电压，V； UO——空载时发电机端电压，V。 9 超调量 overshoot 阶跃扰动中，被控量的最大值与最终稳态值之差对于阶跃量之比的百分数。 10 上升时间 rise time 阶跃扰动中，被控量从10%到90%阶跃量的时间。 11 调节时间 settling time 从阶跃信号或起励信号发生起，到被控量达到与最终稳态值之差的绝对值不超过5%稳态改变量的时间。 12 振荡次数 number of oscillation 被控量第一次达到最终稳态值时起，到被控量达到与最终稳态值之差的绝对值不超过5%稳态改变量时，被控量波动的次数。 图 A1 扰动响应曲线 13 阻尼比ζ damping ratio
励磁系统建模危险点预控措施表(新版)
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 励磁系统建模危险点预控措施表 (新版)
励磁系统建模危险点预控措施表(新版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 作业名称 励磁系统建模 序号 危险点 控制措施 检查执行情况（工作负责人填写） 1 人员思想状态不稳 班组长或工作负责人要对言行、情绪表现非正常状况的成员进行沟通、谈心，帮助消除或平息思想上的不正常波动，保持良好的工作心态，否则不能进入生产现场进行作业 2 人员精神状态不佳 班组长或工作负责人要观察、了解成员精神状态，对酒后上班、
睡眠不足、过度劳累、健康欠佳等成员严禁进入工作现场3 工作票 1、工作票上所填写的安全措施应完善； 2、工作票上的安全措施确已正确执行，并确认无误； 3、工作负责人应向工作班成员交待安全注意事项； 4、外协人员或厂家工作人员必须在监护下进行作业。 4 人身触电 1.试验设备摆放时应轻起轻放，避免碰撞。 2.远离带电设备，对高压设备保持一定的距离（10kV及以下的带电设备应保持0.7米的安全的距离、20kV/35kV应保持1.0米的安全距离、110kV及以下的应保持1.5米的安全距离、220kV应保持 3.00米得安全距离） 3.接线时严格参照试验接线图。 4.接线完成以后由试验负责人检查核实。 5.严禁试验中人员私自改动接地线 5
励磁系统参数计算
########大学毕业论文设计 50MW电站励磁系统参数计算 指导老师：胡先洪 王波、张敬 学生姓名：######## 《电气工程及自动化》2002级
目录 1 发电机组参数 (3) 2 励磁变压器技术参数计算 (3) 2.1 二次侧额定线电压计算 (3) 2.2 二次侧额定线电流计算 (4) 2.3 额定容量计算 (4) 3 晶闸管整流元件技术参数计算 (5) 3.1 晶闸管元件额定电压的选择 (5) 3.2 晶闸管元件额定电流的选择 (5) 4 快速熔断器参数计算 (6) 5 励磁电缆计算 (7) 6 灭磁及过压保护计算 (7) 6.1 灭磁阀片计算 (7) 6.2 过电压保护计算 (9) 7 直流断路器计算 (9) 8 附录12
1 发电机组参数 A. 额定容量（MVA ） 58.8 B. 额定功率因数（滞后） 0.85 C. 额定电压（kV ） 10.5 D. 额定频率（Hz ） 50 E. 相数 3 F. 空载励磁电压（V ） 62 G. 额定负荷及功率因素下励磁电压（V ） 164 H. 空载励磁电流（A ） 592 I. 额定负荷下励磁电流（A ） 1065 J. 励磁绕组绝缘的最高耐压（直流V ） 1500 K. 励磁绕组75?C 的电阻（Ω） 0.1307 L. 直轴瞬态开路时间常数T 'do(s) 6.76 M. 直轴瞬态短路时间常数T 'd(s) 1.82 N. 直轴同步电抗（Xd ） 1.059 O. 直轴瞬态电抗（Xd ’） 0.308 2 励磁变压器技术参数计算 2.1 二次侧额定线电压计算 励磁系统保证在机端正序电压下降到额定值的80％时，能够提供励磁系统顶值电压。励磁系统顶值电压为发电机额定容量时励磁电压的2.0倍。 A. 具体计算公式： min 2 cos 35.18.0α??= fN u fT U K U 式中： Ku----电压强励倍数（α=10?时），取2.0倍（在80%U GN 下）。
越野车转向系统的设计
毕业设计 题目：越野车转向系统设计与优化学生姓名： 学号： 专业: 年级: 指导老师: 完成日期:
目录 第一章电动转向系统的来源及发展趋势 (1) 第二章转向系统方案的分析 (3) 1.工作原理的分析 (3) 2. 转向系统机械部分工作条件 (3) 3.转向系统关键部件的分析 (4) 4.转向器的功用及类型 (5) 5.转向系统的结构类型 (5) 6.转向传动机构的功用和类型 (7) 第三章转向系统的主要性能参数 (8) 1. 转向系的效率 (8) 2. 转向系统传动比的组成 (8) 3. 转向系统的力传动比与角传动比的关系 (8) 4. 传动系统传动比的计算 (9) 5. 转向器的啮合特征 (10) 6. 转向盘的自由行程 (11) 第四章转向系统的设计与计算 (12) 1. 转向轮侧偏角的计算（以下图为例） (12) 2. 转向器参数的选取 (12) 3. 动力转向机构的设计 (12) 4. 转向梯形的计算和设计 (14)
第五章结论 (16) 谢辞 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
转向系统设计与优化 摘要 汽车在行驶过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变行驶方向，即所谓汽车转向。用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全是至关重要的。因此需要对转向系统进行优化，从而使汽车操作起来更加方便、安全。本次设计是EPS电动转向系统，即电动助力转向系统。该系统是由一个机械系统和一个电控的电动马达结合在一起而形成的一个动力转向系统。EPS系统主要是由扭矩传感器、电动机、电磁离合器、减速机构和电子控制单元等组成。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。因此，电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。 关键词：机械系统，扭矩传感器，电动机，电磁离合器，减速机构，电子控制单元。
励磁系统建模试验方案资料
励磁系统建模试验方案
目录 1.试验目的 (1) 2.试验内容 (1) 3.试验依据 (1) 4.试验条件 (1) 5.设备概况及技术数据 (2) 6.试验内容 (4) 7.试验分工 (5) 8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施 (6) 9.试验设备 (6)
1.试验目的 对被测试机组的励磁系统进行频率响应以及动态响应测试，确认励磁系统模型参数和特性，为电力系统分析计算提供可信的模型数据。 2.试验内容 2.1励磁系统模型传递函数静态验证试验。 2.2发电机空载特性测量及空载额定状态下定子电压等各物理量的测量。 2.3发电机时间常数测量。 2.4 A VR比例放大倍数测量试验。 2.5系统动态响应测试（阶跃试验）。 2.6 20%大干扰阶跃试验。 2.7对发电机进行频率响应测试。 3.试验依据 Q/GDW142-2012《同步发电机励磁系统建模导则》 设备制造厂供货资料及有关设计图纸、说明书。 4.试验条件 4.1资料准备 励磁调节器制造厂应提供AVR和PSS模型和参数。 电机制造厂应提供发电机的有关参数和特性曲线。 4.2设备状态要求 被试验发电机组励磁系统已完成全部常规的检查和试验，调节器无异常，具备开机条件。
5.设备概况及技术数据 容量为135MW，励磁系统形式为自并励励磁方式，励磁调节器采用南瑞电控公司生产的NES6100型数字励磁调节器。其励磁系统结构框图如图1： 图1 励磁系统框图 5.1励磁调节器模型： 图2 励磁调节器模型
5.2发电机： 生产厂家：南京汽轮机电机厂 型号：QFR-135-2 额定视在功率：158.8 MV A 额定有功功率：135 MW 额定定子电压：13.8 kV 额定定子电流：6645 A 额定功率因数：0.85 额定励磁电流：893 A 额定励磁电压：403 V 额定空载励磁电流：328 A 额定空载励磁电压：147 V 额定转速：3000 r/min 发电机轴系（发电机+燃气轮机）转动惯量（飞轮转矩）：18.91t.m2 转子绕组电阻：0.3073Ω（15℃）0.3811Ω(75℃), 0.4179Ω(105℃试验值) 转子绕组电感： 直轴同步电抗Xd（非饱和值/饱和值）：219.04/197.15 直轴瞬变电抗Xd’（非饱和值/饱和值）：30.02/27.02 直轴超瞬变电抗Xd”（非饱和值/饱和值）：19.63/17.67 横轴同步电抗Xq（非饱和值/饱和值）：205.96/182.36 横轴瞬变电抗Xq’（非饱和值/饱和值）：36.03/32.42 横轴超瞬变电抗Xq”（非饱和值/饱和值）：23.1/20.79 直轴开路瞬变时间常数Td0’ : 9.8 秒 横轴开路瞬变时间常数Tq0’ : 1.089秒 直轴开路超瞬变时间常数Td0” : 0.06秒 横轴开路超瞬变时间常数Tq0” : 0.054秒
励磁系统设计导则
东北电力设计院技术标准 Q/DB 1-D011-2007 交流同步发电机励磁系统设计导则 2007-10-20发布2007-10-30实施中国电力工程顾问集团东北电力设计院发布
目次 前言...................................................................... III 1 范围 (1) 2 规范性文件 (1) 3 总则 (2) 4 同步发电机励磁系统的作用和性能要求 (2) 4.1 同步发电机励磁系统的主要作用 (2) 4.2 励磁系统应具有的性能 (3) 5 同步发电机的励磁种类和对励磁系统的基本要求 (3) 5.1 励磁系统的分类 (3) 5.2 对励磁系统的基本要求 (3) 6 同步发电机励磁调节系统对电流、电压采集的基本要求 (5) 6.1 对电流互感器的要求 (5) 6.2 对电压互感器的要求 (5) 7 目前大中型汽轮发电机的常用励磁方式 (5) 7.1 三机旋转励磁系统的特点 (5) 7.2 自并励静止励磁系统的特点 (7) 7.3 国内大中型汽轮发电机的常用励磁方式的应用情况 (9) 8 自并励方式的优势 (9) 8.1 励磁系统可靠性增强 (9) 8.2 电力系统的稳态、暂态稳定水平提高 (9) 9 大中型汽轮发电机自并励静止励磁系统设计 (10) 9.1 自并励系统的应用条件 (10) 9.2 励磁调节器的选择 (10) 9.3 发电机起励问题 (11) 9.4 可控硅励磁功率柜的选择 (11) 9.5 灭磁及过压保护装置的配置 (12) 9.6 励磁变压器及励磁回路继电保护 (12)
转向器的结构型式选择及其设计计算
5.2转向器的结构型式选择及其设计计算 根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构型式有多种。常见的有齿轮齿条式、循环球式、球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。 对转向其结构形式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定，并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿命、制造工艺等。中、小型轿车以及前轴负荷小于1.2t 的客车、货车，多采用齿轮齿条式转向器。球面蜗杆滚轮式转向器曾广泛用在轻型和中型汽车上，例如：当前轴轴荷不大于2.5t 且无动力转向和不大于4t 带动力转向的汽车均可选用这种结构型式。循环球式转向器则是当前广泛使用的一种结构，高级轿车和轻型及以上的客车、货车均多采用。轿车、客车多行驶于好路面上，可以选用正效率高、可逆程度大些的转向器。矿山、工地用汽车和越野汽车，经常在坏路或在无路地带行驶，推荐选用极限可逆式转向器，但当系统中装有液力式动力转向或在转向横拉杆上装有减振器时，则可采用正、逆效率均高的转向器，因为路面的冲击可由液体或减振器吸收，转向盘不会产生“打手”现象。 关于转向器角传动比对使用条件的适应性问题，也是选择转向器时应考虑的一个方面。对于前轴负荷不大的或装有动力转向的汽车来说，转向的轻便性不成问题，而主要应考虑汽车高速直线行驶的稳定性和减小转向盘的总圈数以提高汽车的转向灵敏性。因为高速行驶时，很小的前轮转角也会导致产生较大的横向加速度使轮胎发生侧滑。这时应选用转向盘处于中间位置时角传动比较大而左、右两端角传动比较小的转向器。对于前轴负荷较大且未装动力转向的汽车来说，为了避免“转向沉重”，则应选择具有两端的角传动比较大、中间较小的角传动比变化特性的转向器。 下面分别介绍几种常见的转向器。 5.2.1循环球式转向器 循环球式转向器又有两种结构型式，即常见的循环球-齿条齿扇式和另一种即循环球-曲柄销式。它们各有两个传动副，前者为：螺杆、钢球和螺母传动副以及落幕上的齿条和摇臂轴上的齿扇传动副；后者为螺杆、钢球和螺母传动副以及螺母上的销座与摇臂轴的锥销或球销传动副。两种结构的调整间隙方法均是利用调整螺栓移动摇臂轴来进行调整。 循环球式转向器的传动效率高、工作平稳、可靠，螺杆及螺母上的螺旋槽经渗碳、淬火及磨削加工，耐磨性好、寿命长。齿扇与齿条啮合间隙的调整方便易行，这种结构与液力式动力转向液压装置的匹配布置也极为方便。 5.2.1.1循环球式转向器的角传动比w i 由循环球式转向器的结构关系可知：当转向盘转动?角时，转向螺母及其齿条的移动量应为 t s )360/(?= （5－21） 式中t ——螺杆或螺母的螺距。 这时，齿扇转过β角。设齿扇的啮合半径w r ，则β角所对应的啮合圆弧长应等于s ，即 s r w =?πβ2)360/( （5－22） 由以上两式可求得循环球式转向器的角传动比w i 为
发电机励磁系统的选型技术
发电机励磁系统的选型技术 刘绍华（湖北赤壁市陆水自动化技术研究所） ［文摘] 励磁系统是发电机组重要的辅助设备，本文从励磁方式、励磁调节器、通道结构、励磁变压器、起励灭磁等方面阐述励磁的选择问题。微机型励磁调节器已成为同步发电机励磁调节器的主流，本文还介绍了微机型励磁调节器的主要先进技术。?[主题词］励磁系统自并励微机励磁调节器励磁变压器起励灭磁??励磁系统是发电机组重要的辅助设备,其主要任务是向同步发电机的的励磁绕组提供一个可调的直流电流（电压),控制机端电压恒定,满足发电机正常发电的需要,同时控制发电机组间无功功率的合理分配,以满足电力系统安全运行的需要,它对提高了电厂的自动化水平，提高发电机组运行的可靠性,提高电力系统稳定性有着重要的作用,因此,正确选择励磁设备也就致关重要。? 励磁方式的选择??在发电机的各种励磁方式中，自并励方式以其接线简单,可靠性高，造价低，电压响应速度快,灭磁效果好的特点而被广泛应用。?随着电子技术的不断发展,大容量可控硅制造水平的逐步成熟，发电机采用自并励励磁方式已成为一种趋势,对于大型机组业界人士也越来越倾向于采用自并励方式。一般说来，自并励励磁的价格比同容量的直流励磁机还要低,但其调节范围、控制速度、抑制甩负荷时过电压的能力等等性能则是老式励磁无可比拟的。新建的中小型电站,也大多采用自并励方式,取消了常规的直流励磁机,以简化发电机的轴系统,减低厂房高度，减少工程造价,减少噪音,同时提高自动化水平。改造时,由于自并励最为简单经济,通常被优先考虑。?对于在发电机出口或近端短路时自并励的可靠性问题,大型机组已由封闭式母线和快速继电器给予了保证,中小型电站可配以带电流记忆的低电压过电流后备保护来解决。近二十年来，美国、加拿大对新建电站几乎一律采用自并励励磁系统,加拿大还拟将火电厂原交流励磁机励磁系统改为自并励励磁系统。??励磁调节器? 发电机励磁调节器是励磁装置的控制核心，它的发展经历了机电型、电磁型、晶体管分立元件型、模拟运算放大器型以及微机型几个阶段。 目前,我国中小型水电站的励磁大都采用微机调节器,少量采用模拟运算放大器为核心的励磁调节器,老式的分立元件电路已逐步被淘汰。近年来,微机型励磁调节器已成为同步发电机励磁调节器的主流。?模拟运算放大器式励磁调节器,有着调压精度高（）、调压范围宽()、直观容易熟悉等特点，对于中小型电站来说,在今后的一段时期内仍然具有吸引力。 模拟式励磁调节器也有一些缺点和不足：功能少；调试麻烦，各主要参数需定期校正,维护工作量大；因元件的分散性影响了脉冲的对称性；因电路的积累误差影响到各工况的线性对称等等。?随着发电机单机容量和电网规模的增大，发电机组及电力系统对励磁控制在快速性、可靠性、多功能性等方面提出了愈来愈高的要求，致使常规模拟式励磁变得过份复杂甚至力不从心。相应地,励磁控制在理论和实践上也在不断更新、发展和完善,我国从年代初开始研制微机式励磁调节器,经过多年的努力，设计、生产和运行方面已积系了丰富的经验,微机式励磁调节器在生产运行中都显示了优良的性能。九十年代以来，微机型励磁调节器在中小型机组也得到了广泛应用得到了迅猛发展和广泛应用。?与模拟式励磁调节器相比较,微机式励磁调节器的优点是:（）可以实现模拟式励磁调节器难以实现的与动态响应相结合的控制规律、电力系统稳定器、非线性控制、自适应控制及模糊控制等控制规律；()调节准确、精度高，在线改变参数方便；(）可靠性高,无故障工作时间长；()系统功能组态灵活、操作简单、维修和试验智能化，实现电站综合自动化智能化,实现“无人值班少人值守”（）通信方便，便于远方控制和实现发电机组的计算机综合协调控制。?交流采样技术是九十年代微机励磁取得的重大技术突破之一，它利用微机强大的计算能力,对交流电量进行直接采样，完成电量测量功能，电量测量是励磁快速性、可靠性、多功能性的重要基础组成部分：一方面,交流采样测量的电量齐全、快速,励磁系统对这方面要求犹为重要，测量电量的反映速度是励磁动态指标的基础,只有测量反映速度快，励磁才能及时强励或强减;测量电量齐全是软件调差、励磁欠励限制、过励限制、控制规律、恒无功功率控制、恒功率因素控制的等功能的基础；另一方面，交流采样技术的测量硬件极为简单(仅电量隔离），运行可靠,由于无需对波形进行变换，这样，彻底取消了常规的非交流采样技术的整流滤波、功率变换等波形变换的复杂电路,以往这些环节正是影响可靠性、调试维护的重点难点所在。影响励磁调节器可靠性、调试维护的重点难点之一还有脉冲移相电路,微机式励磁调节器采用微机软件移相技术，利用软件中断方法进行控制角延时和分相触发方式，软件中断分相、测频,根据频率变化，软件调
励磁系统题库
励磁系统题库 填空题：2选择题：5判断题：6问答题：8
填空题： 1、同步发电机励磁系统的基本任务是（维持发电机电压在给定水平）和（稳定 地分配机组间的无功功率）。 2、可控硅元件导通的条件是①（阳极与阴极之间须加正向电压），②（控制极 上加正向触发电压）。 3、发电机正常停机采用（逆变）方式灭磁，事故时采用（跳灭磁开关）方式灭 磁。调节器具有五种励磁限制：（反时限过励磁电流限制/强励限制）、（过无功限制）、（欠励限制）、（功率柜故障限制）、（伏赫限制/过磁通限制）。 4、在三相全控桥中，共阴极组在（正）半周导通；共阳极组在（负）半周导通。 5、PID调节方式就是（比例积分微分）调节方式。 6、在励磁调节器中，控制发电机电压的通道，称为（自动），控制励磁电流的 通道，称为（手动）。 7、励磁调节器发生 PT 断线，则运行中的通道（退出）运行，即切换，同时该 通道由（发电机电压/自动）调节方式转化为（励磁电流/手动）调节方式。 8、励磁调节器发生过励或低励，调节器就由（发电机电压）调节方式转化为 （无功）调节方式。 9、接触器铁芯上的（短路）环，可防止衔铁振动。 10、一般来说，交流发电机的励磁绕组是转子绕组，而直流发电机的励磁绕 组是（定子）绕组。 11、发电机在旋转的转子磁场中发电，把（机械）能转化为（电能），在发电 机并网前（空载），调节发电机的（励磁电流），作用于调节发电机的机端电压，发电机并网后，调节发电机的（励磁电流），作用于调节发电机的无功负荷（无功电流），有功不变，调节主汽门作用于有功功率（有功电流）的变化，与励磁电流的大小无关。 12、应用电磁理论，导体在磁场中（切割磁力线）产生电动势（电压）：ξ=BLV （B：磁场强度，L：导体长度，V：切割速度）。简单的讲就是：导体在磁场中做切割（磁力线）运动，就产生感应电动势，当形成（闭合回路时），就会感生出电流。
729_关于静止励磁系统和无刷励磁系统各自优缺点分析
关于静止励磁系统和无刷励磁系统分析发电机静止可控硅励磁系统和无刷励磁系统是目前汽轮发电机的两种励磁方式，早期的发电机励磁系统大多采用三机无刷励磁系统，主要原因是因为当时电力电子技术尚未得到很大的发展，单晶闸管容量做不大，所以主发电机需要的励磁电流由交流励磁机进行放大。从2000年开始，随着电力电子的发展，使得大功率的晶闸管成为可能，大多励磁系统开始大量采用静态励磁系统，相对，三机（两机）无刷励磁系统比，静态励磁系统有以下几点优势： 一、轴系短，节省厂房面积。一般来说，根据机组容量的不同，静 态励磁系统可以节省几米到几十米的厂房长度，节省了大量的 基础投资。 二、震动小。因为无刷励磁机的整流盘、交流励磁机及永磁副励磁 机在整个轴系的一端，呈悬臂状态，因此极易引起摆尾现象， 导致励磁机扫镗接地现象。目前多数主机厂还解决不了悬臂梁 问题，所以只能采用两机无刷系统。由于静态励磁轴系平衡， 稳定，所以机组振动小，节省了每次大修开机调整振动的时间 和费用，减少了运行中，机组摆尾引起的励磁故障（目前在马 钢、唐钢等已发生多起这种事故）。 三、运行可靠。众所周知，旋转机械故障率必定高于静态系统，旋 转整流盘尤其是一个薄弱环节，整流管容易击穿，每次更换需 要停机拆卸，而且发电机转子回路没有明显的断口，在事故停
机时，不能保证快速灭磁。 四、响应速度快。三机励磁系统是通过调节主励磁机的电流来改变 发电机电压，而静态励磁系统是直接调节，响应速度提高10 倍，达到0.08秒。在系统扰动的情况下，大大提高了系统的稳 定性。 五、生产周期短。三机无刷励磁涉及部件多，制造工艺复杂，没有 固定国家标准，大部分是舶来品，其中最成功的是南汽从英国 BURSH公司引进图纸，其他主机厂再进行测绘和抄袭，多数主 机厂会将励磁机部分进行外委生产，不能保证统一设计、统一 工艺，往往会大大的影响生产进度。 六、制造、运行经验多。自本世纪以来，国内从60万大型发电机到 6千的小机，有80%以上均采用静态励磁，在迁安附近的5万 机由九江线材、津西钢铁等多台5万机静态励磁已投入运行。 综上所述，静态励磁系统以其众多的优点已经成为主流设计方式，顾我建议采用这种励磁方式。 北京科电
转向系统设计计算书
密级：版本/更改状态：第一版／0 编号： 长城汽车股份有限公司技术文件 CC6460K/KY 转向系统设计计算书 编制： 审核： 审定： 批准： 长城汽车股份有限公司 二OO四年四月十五日
目录 1 系统概述????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 2 转向系统设计依据的整车参数计设计要求????????????????????????????????????????????????????????2 3 转向系统设计过程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3.1 最小转弯半径计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3.2 转向系的角传动比计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3.3 转向系的力传动比计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3. 4 转向系的内外轮转角?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3. 5 液压系统的匹配计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.5.1 转向油泵流量的计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.5.2 转向油泵压力的变化??????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 4 结论说明????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 5 参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
汽车设计转向系统
第一节概述 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。 机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。 对转向系提出的要求有： 1)汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。 2)汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。 3)汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。 4)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。 5)保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。 6)操纵轻便。 7)转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 8)转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。 9)在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 10)进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。 正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2．5倍。通常用转向时驾驶员作用·在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50—100N；有动力转向时，此力在20—50N。当货车从直线行驶状态，以10km ／h速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N；有动力转向器时，不得超过120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2．0圈，货车则要求不超过3．0圈。·近年来，电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转入商品装车使用。电控动力转向可以实现在各种行驶条件下转动转向盘的力都轻便。
(12)Std 421.5-1992 IEEE推荐的电力系统稳定研究用励磁系统数学模型要点
NARI IEEE推荐的电力系统稳定研究用 励磁系统数学模型 IEEE Std 421.5-1992 IEEE电力工程学会 能源开发和发电委员会提出 IEEE标淮局1992,3,19批准 国电自动化研究院 电气控制技术研究所译 2003年7月
目录 1.范围 (3) 2.参考文献 (3) 3.同步电机励磁系统在型励磁系统模型研究中的表示法 (4) 4.同步电机端电压变送器和负荷补偿器模型 (5) 5.DC型直流励磁机 (6) 5.1DC1A型励磁系统模型 (6) 5.2DC2A型励磁系统模型 (7) 5.3DC3A型励磁系统模型 (8) 6.AC型交流励磁机-整流器励磁系统模型 (9) 6.1AC1A型励磁系统模型 (9) 6.2AC2A型励磁系统模型 (10) 6.3AC3A型励磁系统模型 (11) 6.4AC4A型励磁系统模型 (11) 6.5AC5A型励磁系统模型 (13) 6.6AC6A型励磁系统模型 (14) 7. ST型励磁系统模型 (15) 7.1 ST1A型励磁系统模型 (15) 7.2 ST2A 型励磁系统模型 (16) 7.3 ST3A型励磁系统模型 (17) 8. 电力系统稳定器 (18) 8.1 PSS1A型电力系统稳定器 (18) 8.2 PSS2A型电力系统稳定器 (19) 9. 断续作用励磁系统 (20) 9.1 DEC1A型断续作用励磁系统 (20) 9.2 DEC2A型断续作用励磁系统 (22) 9.3 DEC3A型断续作用励磁系统 (22) 10. 文献目录 (23) 附录A 符号表 (23) 附录B 相对(标么)单位制 (25) 附录C 励磁机饱和负荷效应 (26) 附录D 整流器调整率 (27) 附录E 限制的表示 (28) 附录F 用消除快反馈环避免计算问题 (30) 附录G 同步电机内感应反向磁场电流流通路径 (35) 附录H 励磁限制器 (36) 附录I 采样数据…………………………………………………37--- ..46
转向系统设计计算匹配
1 转向系统的功能 1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。 对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘 转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。这时， 基本上是角输入。而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有 一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。 1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。这种反馈，通常称为路感。 驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、 身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车 的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路 感是优良的操稳性中不可缺少的部分。 反馈分为力反馈和角反馈 从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。 2 转向系统设计的基本要求 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向系的基本要求如下： 2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。 不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。实际上，没有哪 一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向 角内（内轮15°～25°范围）使转向内外轮运动关系逼近上述要求。 2．2 良好的回正性能 汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前 轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销内倾 角、主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系 统的逆效率等。 2．3汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，方向盘没有摆动。 2．4 转向机构与悬架机构的运动不协调所造成的运动干涉应尽可能小，由于运动干涉使转向轮产生的摆动应最小。 汽车转弯行驶时，作用在汽车质心处的离心力的作用，内轮载荷减小，外轮载荷增加，使悬架上的载荷发生相应变化。若转向桥采用非独立悬架、钢板弹簧机
发电机励磁系统的数学模型
发电机励磁系统的数学模型
课程设计报告 课程名称电力系统自动装置原理 设计题目发电机励磁系统数学建模 及PID控制仿真 设计时间2016-2017学年第一学期 专业年级电气133班 姓名姚晓 学号2012012154 提交时间2016年12月30日 成绩 指导教师陈帝伊谭亲跃 水利与建筑工程学院
发电机励磁系统数学建模及PID控制仿真 摘要：本文主要进行了发电机励磁系统的数学建模和PID控制仿真。励磁系统在电力系统的规划与控制领域都有非常重要的作用，精确的模型结构与参数是选择有效控制手段和整个电力系统仿真准确性的基础。文中通过对励磁系统建模及仿真的研究，在整理系统稳定性判断理论发展的基础上，运用MATLAB软件仿真，论证了PID励磁调节可有效地改进励磁控制品质,仿真试验是调整励磁系统参数的有效措施。 关键字：电力系统、励磁系统、根轨迹、PID、仿真
目录 第一章绪论 (6) 1.1本课题研究意义 (6) 1.2本文主要内容 (6) 第二章发电机励磁系统的数学模型 (8) 2.1励磁系统数学模型的发展 (8) 2.2发电机励磁系统原理与分类 (9) 2.3发电机励磁系统的数学模型 (9) 2.3.1励磁机的传递函数 (9) 2.3.2励磁调节器各单元的传递函数 (11) 2.3.3同步发电机的传递函数 (11) 2.3.4励磁稳定器 (12) 2.4励磁控制系统的传递函数 (12) 第三章励磁控制系统的稳定性 (13) 3.1传统方法绘制根轨迹 (13) 3.2用MATLAB绘制根轨迹 (15) 第四章 PID在发电机励磁系统中的应用 (16) 4.1同步发电机的励磁系统的动态指标 (16) 4.2无PID调节的励磁系统 (16) 4.2.1源程序 (16) 4.2.2数值计算结果 (20) 4.3有PID调节的励磁系统 (21) 4.3.1源程序 (22) 4.3.2数值计算结果 (25) 第五章总结与体会 (27) 参考文献 (28)
(完整版)东风轻型货车转向系统设计
毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 郑蕊 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆07—6班 指导教师姓名 姚佳岩 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 东风轻型货车转向系统设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 作为汽车的一个重要组成部分, 汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成, 如何设计汽车的转向特性, 使汽车具有良好的操纵性能, 始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天, 针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3 个基本发展阶段。1)纯机械式转向系统,由于采用纯粹的机械解决方案, 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘, 这样一来, 占用驾驶室的空间很大, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向, 这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。2)液压助力转向系统,1953 年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统, 此后该技术迅速发展, 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。80 年代后期, 又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内, 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统, 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric Hydraulic PowerSteering, 简称EHPS) 系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下, 泵的流量会相应地减少, 从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向需要全套设计请联系Q Q1537693694系统采用电动机驱动转向泵, 由于电机的转速可调, 可以即时关闭, 所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞, 布置更方便, 降低了转向操纵力, 也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力, 目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。3)汽车电动助力转向系统(EPS),EPS 在日本最先获得实际应用, 1988 年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统, 并装在其生产的Cervo 车上, 随后又配备在Alto 上。此后, 电动助力转向技术得到迅速发展, 其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司, 美国的Delphi 公司, 英国的Lucas 公司, 德国的ZF 公司, 都研制出了各自的EPS 。EPS 的助
几种常见的励磁系统介绍
发电机的心脏——励磁系统 发电机励磁系统概述励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求： 图一 1、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自 动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。 2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。 3、励磁装置本身应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，并且动作应迅速，工作要可靠，调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程，5台同步发电机采用了3种励磁方式: 1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。 图二
2、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。 图三 3、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图 图四 一、三种发电机励磁系统的组成 一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。如图二所示，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，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。 二、励磁电流的产生及输出