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发电机励磁系统演示课件(2)
发电机励磁系统演示课件(2)一、教学内容本节课的教学内容来自于人教版小学科学四年级下册第五单元《电与磁》的第三课时。
本节课主要介绍发电机励磁系统的原理及应用。
具体内容包括：发电机励磁系统的基本组成、工作原理、发电机的励磁方式及其优缺点。
二、教学目标1. 让学生了解发电机励磁系统的基本组成及其作用。
2. 使学生掌握发电机的励磁方式及其工作原理。
3. 培养学生的动手操作能力和观察能力，提高学生的科学思维能力。
三、教学难点与重点重点：发电机励磁系统的基本组成、工作原理、发电机的励磁方式。
难点：发电机励磁系统的工作原理及发电机的励磁方式。
四、教具与学具准备教具：发电机励磁系统模型、PPT课件。
学具：笔记本、彩笔。
五、教学过程1. 情景引入：以我国著名的发电机发明家为例，引导学生了解发电机的重要性。
2. 知识讲解：通过PPT课件，讲解发电机励磁系统的基本组成、工作原理、发电机的励磁方式。
3. 模型演示：利用发电机励磁系统模型，为学生演示发电机励磁过程，使学生更直观地了解发电机励磁系统的原理。
4. 随堂练习：让学生根据所学内容，完成发电机励磁系统的基本组成、工作原理、发电机的励磁方式的练习题。
5. 例题讲解：以一道发电机励磁系统的实际应用题为例，讲解发电机励磁系统在实际工程中的应用。
6. 小组讨论：让学生分组讨论发电机励磁系统的优点和缺点，以及改进措施。
六、板书设计板书内容：发电机励磁系统的基本组成、工作原理、发电机的励磁方式。
七、作业设计作业题目：1. 请简述发电机励磁系统的基本组成。
2. 请说明发电机的励磁方式及其工作原理。
3. 请列举发电机励磁系统的优点和缺点。
答案：1. 发电机励磁系统的基本组成包括：励磁机、发电机、控制系统等。
2. 发电机的励磁方式有：直流励磁、交流励磁、 Permanent Magnet Excitation（永磁励磁）。
其工作原理请参照PPT课件。
3. 发电机励磁系统的优点：提高发电机的电压和功率；改善发电机的运行性能；便于实现自动化控制。
发电机励磁系统课件资料
• （二）对性能方面要求
• 1 具有足够的调节容量，以满组各种运行工况要求
• 2 具有足够的励磁顶值电压，励磁顶值电流及电压上升速 度
• 励磁顶值电压，励磁顶值电流是指励磁功率单元在强行励 磁时，可能提供的最高输出电压和电流值，该值与额定工 况下的励磁电压励磁电流之比为强励倍数;将强励动作后 励磁电压在最初0.5S内上升的平均速率定义为励磁电压响 应比。运行要求励磁系统应有较高的强励倍数和快速的响 应能力
发电机励磁系统课件 金志宏
励磁系统的任务
• 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；
• 控制并列运行各发电机间无功功率分配； • 提高发电机并列运行的静态稳定性； • 提高发电机并列运行的暂态稳定性； • 在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故
障损失程度； • 根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小
产生环火而造成停机事故。另为是增加了对碳刷的维护，但是根据有
关专家的研究和试验表明，在电力系统发生短路的0.5s以内，同样的
强励倍数下，自并励方式的缺点才表现出来。因此只要采取适当的快
速保护，快速，可靠地切除在发电机近端发生的短路故障，并在调节
器中装备不受端电压影响的电源装置或低电压触发装置，自并励励磁
直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 自并励励磁系统
按响应速度分类：
慢速励磁系统 快速励磁系统 高起始励磁系统
交流励磁机系统（三机它励） 同轴
组成：交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同
轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。 也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。
励磁调节器原理图
水轮发电机励磁系统
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• （4）对移相触发单元的要求： • 1）各相触发脉冲必须与受控主电路电源同步，具有相同的频率并
保持一定的相位关系； • 2）触发脉冲数目及移相范围满足实际要求，移相范围一般为
10°~160°
• 3）触发单元应与高电位的主电路互相隔离，具有足够的绝缘强度；
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2.3励磁功率整流装置的组成及特点
• 励磁功率整流装置的组成包括：功率元件及散热器 、冷却系统、过压过流保护系统。
• 整流方式：多采用三相全控桥整流，较少采用三相 半控桥；
• 功率元件：基本均采用晶闸管； • 散热器：基本采用铝型材散热器，少数应用铜散热
器或热管散热器； • 冷却系统：多采用密闭风冷，少数应用热管散热； • 过压保护：采用阻容保护，常见有分散式和集中式
直流励磁机方式
自复励方式
自并励方式
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TA
QF
~GS
TV AVR
自励式直流励磁机励磁系统
~GS
U2
U1
TA
QF
TV
T1
AVR
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直流侧串联自复励静止励磁系统
VR
自并励静止励磁系统
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2.励磁控制理论
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• 2．软件部分
微机励磁控制器的实时控制软件通常包括：主程序，A/D采样程序， 控制量计算程序，励磁限制程序，同步信号处理及触发脉冲形成程 序，通信程序，通用子程序库等。从大的流程来讲可分为主程序和 中断服务程序。编程时可充分采用模块结构，以便易于调试、修改 和维护。通常主程序的功能包括：上电初始化，包括硬件以及部分 参数的初始化，允许中断，以及一些需要在主程序完成的功能。中 断服务程序调用是由同步信号引起的，它包括测频、采样及控制量 的计算，形成触发脉冲、完成一些励磁限制功能的计算、读开关量 并进行处理等。总的原则是时间性要求很强的一般放在中断程序， 如测频、采样、触发脉冲形成等，其他均可考虑放在主程序完成。
发电机励磁系统学习ppt课件分解
运行中同步发电机的激磁电流（转子电流），无 论在正常或是事故情况下，都要进行调节。一般 说来，手动调节已不能满足运行要求。现代大、 中型发电机上都装有自动调节激磁装置（AER或 AVR）。发电机的激磁电流按预定要求作自动调 整。
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采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
从提高电力系统运行的稳定性观点出发。要求自 动装置没有失灵区，动作快速。当发电机电压事 故性降低时，应尽快地加大发电机的激磁电流， 进行强行激磁，所以也应具有足够的功率输出。
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采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
手调
自调
调节电路
励磁
整流
电源
装置
励磁机
灭磁 装置
保护装置
母 线
~
电枢 断路器 绕组 励磁绕组
励磁主电路 励磁系统
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采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
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采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
发电机励磁系统课件
4、机组剩磁极性引起的故障
5、可控硅损坏引起的故障
正确评价自并励
自并励方式的主要优点是设备和接线简单、可靠性高、励磁调节速度快，如采用三相全控整流电路，可以实现逆变灭磁，为简化励磁系统创造了条件 。
对发电机轴系安全的影响
自并励磁方式大大缩短汽轮发电机的轴系长度，对减小汽轮机的震动是非常有帮助的。若励磁系统为微机化的励磁系统，而不再采用分离元件，其运行更灵活，维护更方便
10、微机自并励励磁系统
11、回顾与展望
励磁系统的任务
使并列运行的各台同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。
在正常运行条件下，供给发电机励磁电流，并根据发电机所带负荷 的情况，相应地调整励磁电流，以维持发电机端电压在给定水平上。
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增加并入电网运行的发电机的阻尼转矩，以提高电力系统动态稳定性 及输电线路的有功功率传输能力。
灭磁方式（二）
灭弧栅灭磁特点：接近理想灭磁。缺点是转子电流较小时不能很快断弧
灭弧栅灭磁：灭弧栅中的电弧电阻实质上也是一种非线性电阻，当燃弧时，其两端电压与电流大小无关，基本维持一定值不变。当熄弧时，其阻值为无穷大，反电动势Us愈大，则转子过电压愈高，灭磁过程也愈快。为防止灭弧栅中的电弧在其电流下降到零前同时熄灭而引起过电压，故在每一栅片上并联一段电阻。
2、交流励磁机励磁方式。其中按功率整流器是静止的还是旋转的又可分为 交流励磁机静止整流器励磁方式（有刷）和交流励磁机旋转整流器励磁方式 （无刷）两种。多用于容量在100MW及以上的汽轮发电机组。
3、静止励磁方式。其中最具代表性的是自并励励磁方式。也多用于容量在 100MW及以上的汽轮发电机组
对系统暂态功角稳定的影响
发电机励磁系统PPT演示课件(PPT2)
磁系统的动态性能和稳定性。
多目标优化设计方法
02
综合考虑发电机励磁系统的多个性能指标，如电压调节精度、
响应速度、抗干扰能力等，进行多目标优化设计。
智能化设计手段
03
利用计算机辅助设计软件和仿真技术，实现发电机励磁系统的
智能化设计和优化。
关键技术难题攻关
高精度电压调节技术
研究高精度电压调节算法，提高发电机端电压的调节精度和稳定 性。
起励装置
在发电机起励时，提供初 始励磁电流，使发电机建 立初始电压。
保护装置
监测发电机运行状态，当 出现异常或故障时，及时 切断励磁电流，保护发电 机安全。
各部分之间联系与配合
励磁机、整流装置和AVR相互配 合，共同维持发电机端电压稳定
。
灭磁装置与起励装置在发电机起 停过程中协同工作，确保发电机
安全起励和停机。
主要设备介绍
1 2
励磁机
提供励磁电流，产生磁场，使发电机转子产生旋 转磁场。
整流装置
将交流电转换为直流电，供给发电机转子绕组。
3
自动电压调节器（AVR）
根据发电机端电压和电流的变化，自动调节励磁 电流，保持发电机端电压稳定。
辅助设备功能解析
01
02
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灭磁装置
在发电机解列或故障时， 迅速切断励磁电流，避免 发电机过电压。
励磁系统工作原理简述
维持发电机端电压稳定
通过自动调节励磁电流的大小，使发 电机端电压保持稳定。
调节发电机无功功率
提高并列运行稳定性
在多台发电机并列运行时，通过协调 各发电机的励磁系统工作，提高整个 系统的稳定性。
根据电网无功需求的变化，实时调节 发电机的无功功率输出。
水轮发电机励磁系统配置导则DL／T 1970—2019
DL / T1970 — 2019目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 励磁系统配置 (3)4.1 励磁调节器 (3)4.2 晶闸管整流装置 (3)4.3 灭磁及转子过电压保护装置 (4)4.4 励磁变压器 (4)4.5 其他附属装置配置 (4)附录 A （资料性附录）励磁限制示意图 (6)附录 B （资料性附录）励磁系统输入输出量表 (7)附录 C （资料性附录）励磁系统现地操作 (8)IDL / T 1970 — 20191水轮发电机励磁系统配置导则1 范围本标准规定了水轮发电机静止整流励磁系统的励磁调节器、晶闸管整流装置、灭磁及转子过电压保护装置、励磁变压器和其他附属设备配置的原则和要求。
本标准适用于单机容量为10MW 及以上水轮发电机静止整流励磁系统，其他容量的可参照执行。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 7409.2 同步电机励磁系统电力系统研究用模型 GB/T 7409.3 大、中型同步发电机励磁系统技术要求 GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求 GB 50169 电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范 GB/T 18494.1 变流变压器第1部分工业用变流变压器DL/T 294.1 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第1部分：磁场断路器 DL/T 294.2 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第2部分：非线性电阻 DL/T 583 大中型水轮发电机静止整流励磁系统技术条件 DL/T 1049 发电机励磁系统技术监督规程 DL/T 1167 同步发电机励磁系统建模导则 DL/T 1231 电力系统稳定器整定试验导则 3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1比例-积分-微分调节模型 proportional-integral-derivative （PID ）model 指PID 控制器的传递函数结构，可分为并联和串联两种类型。
图解发电机励磁原理
励磁系统类型与特点
直流励磁机励磁系统
采用直流发电机作为励磁电源，具有 结构简单、运行可靠的特点。
交流励磁机励磁系统
采用交流发电机作为励磁电源，通过 整流装置提供直流励磁电流，具有较 大的灵活性和适应性。
04
发电机励磁系统故障诊断与处理
常见故障类型及原因分析
励磁不足或失磁
可能是由于励磁电源故障 、励磁回路开路、励磁绕 组短路等原因导致。
励磁过流
可能是由于励磁回路短路 、励磁绕组接地等原因导 致。
励磁电压不稳定
可能是由于电源电压波动 、励磁调节器故障等原因 导致。
故障诊断方法与技巧
观察法
通过观察发电机运行时的励磁电 压、电流波形等参数，判断是否
下坚实基础。
关注前沿技术动态
关注发电机励磁技术的最新发 展动态，了解新技术、新方法 的应用情况，不断提升自己的 专业素养。
加强实践动手能力
通过参与实验、项目等方式加 强实践动手能力，培养解决实 际问题的能力。
拓展跨学科知识
学习与发电机励磁相关的跨学 科知识，如电力系统分析、电 机学等，提升综合分析和解决
如失磁、励磁不稳、励磁过流等故障，通过 案例分析学习相应的处理方法和预防措施。
发电机励磁技术发展趋势预测
数字化与智能化
随着电力电子技术和控制理论的发 展，未来发电机励磁系统将更加数 字化和智能化，实现更精确的控制 和优化。
多功能集成化
为满足不同应用场景的需求，发电 机励磁系统将向多功能集成化方向 发展，如集成无功补偿、谐波治理 等功能。