无刷励磁系统简介
无刷励磁同步电机原理
无刷励磁同步电机原理一、工作原理无刷励磁同步电机是一种先进的电机，其工作原理主要基于磁场与电流的相互作用。
电机的转子上安装有励磁绕组，通过向励磁绕组提供直流电流来产生恒定的磁场。
定子绕组在气隙中产生旋转磁场，当电机转动时，转子上的永磁体产生的磁场与定子绕组产生的旋转磁场相互作用，产生转矩，驱动电机旋转。
二、励磁系统无刷励磁同步电机的励磁系统主要包括励磁电源和控制系统。
励磁电源负责提供直流电流，控制系统则负责控制励磁电流的大小和方向，以实现电机的正常运行和调速控制。
三、控制方式无刷励磁同步电机的控制方式主要包括开环控制和闭环控制。
开环控制基于电机的工作原理，通过改变励磁电流的大小和方向来控制电机的输出转矩和转速。
闭环控制则引入了反馈环节，通过比较实际转速与设定转速的差异，调整励磁电流的大小和方向，以达到更高的控制精度和稳定性。
四、运行特性无刷励磁同步电机具有高效、节能、高精度和高可靠性的特点。
由于其励磁系统采用直流电源，可以方便地进行调速控制，同时减小了电机内部的损耗和温升，提高了电机的效率。
此外，由于无刷励磁同步电机采用永磁体产生磁场，其结构简单、维护方便，且具有较高的动态响应性能。
五、优点与缺点优点：1.效率高：由于采用永磁体产生磁场，电机的损耗和温升较低，因此效率更高。
2.结构简单：电机结构简单、紧凑，维护方便。
3.调速性能好：通过调整励磁电流的大小和方向，可以实现电机的平滑调速。
4.可靠性高：电机具有较高的稳定性和可靠性，能够适应恶劣的工作环境。
5.高响应性能：具有较高的动态响应性能，能够快速响应控制信号的变化。
缺点：1.成本较高：由于采用永磁体等高成本材料，电机的制造成本较高。
2.弱磁场能力较低：对于较大的磁场变化和较大的转矩输出，无刷励磁同步电机的性能可能不如其他类型的电机。
发电机无刷励磁系统
发电机无刷励磁系统发电机是将旋转的机械能转换成三相交流电能的设备，这就要求除原动机供给动能外，还需要建立一个磁场，为发电机提供励磁电流，这就是励磁系统。
励磁系统一般由两部分组成，第一部分是励磁功率部分，包括整流装置及其交流电源，他向发电机的磁场绕组提供直流励磁电流，第二部分是励磁调节部分，他根据发电机运行工况，自动取调节励磁功率部分的输出，即调节励磁电流的大小，满足设备及电力系统的要求。
一、励磁方式分类发电机励磁方式按励磁电源的不同可以分为三种方式，一是直流励磁机励磁方式，二是静止励磁方式，三是交流励磁机励磁方式，其中按功率整流器是静止还是旋转的不同又可分为交流励磁机静止整流器励磁方式就是有刷励磁，另一种就是交流励磁机旋转整流器励磁方式即无刷励磁。
二、无刷励磁系统的优、缺点。
无刷励磁系统国外以美国西屋公司，日本三菱公司，德国西门子公司和法国阿尔斯通公司产品居多，我国80年代双引进的30万千瓦机组，就是我厂#1机组，就是引进美国西屋公司的产品，这种励磁方式在当时属于比较先进的，对于现在来讲还是比较先进的，1、优点：无刷励磁方式属于三机励磁的范畴，不同点就是旋转整流装置与发电机、主励磁机和副励磁机在同轴上旋转，这种励磁方式优点非常大，他不用专门的励磁机，而是从发电机本身的输出端获得励磁电流，经过整流后向发电机转子回路提供励磁电流，主励磁机电枢及其整流装置与发电机同轴旋转，给发电机提供励磁电流不需要任何滑环、换相器、集电环、炭刷等元件，减少了日常的工作维护量，提高设备的运行可靠性，避免了因炭刷炭粉和铜末对发电机绕组引起的绝缘污染，平常运行中基本不用对发电机本体进行任何操作。
再一个就是全部励磁电源直接从发电机轴取得，电源运行起来十分可靠，不受外部电网的影响。
2、缺点：励磁回路没有专门的灭磁装置，发电机事故后靠自然灭磁，灭磁时间相对教长，另外，旋转整流装置难以直接测量发电机转子电流，励磁电压、电流的一些参数，需要计算才能得出。
发动机无刷励磁结构及原理
发动机无刷励磁结构及原理无刷电动机（BLDC）是一种以永磁体作为转子，通过控制电流大小和方向直接驱动的电动机。
它相对于传统的有刷电动机具有优势，例如无摩擦、高效率和高可靠性等，因此被广泛应用于电动汽车、风力发电机和工业驱动领域。
无刷电动机的励磁结构主要由永磁体和定子电磁线圈组成。
永磁体通常由稀土磁铁或钕铁硼等强磁性材料制成，它们的磁性能非常稳定，能够提供稳定的磁场。
定子电磁线圈则由绕组和磁铁芯组成，通过控制绕组中的电流大小和方向来产生磁场。
无刷电动机的工作原理是基于电磁感应和电磁力的相互作用。
当定子电磁线圈通电时，产生的磁场会与永磁体的磁场相互作用，从而产生电磁力，驱动转子旋转。
为了保持转子在一定的运动速度上旋转，需要根据转子的位置和速度对定子电磁线圈的电流进行改变。
为了实现对电流大小和方向的精确控制，无刷电动机通常采用三相交流控制系统。
这种控制系统通过电流反馈和位置传感器来监测转子的位置和速度，并根据设定的转速和扭矩要求来调整电流。
同时，控制系统还可以根据负载的变化来自动调整电流，以保持电动机的运行效率和稳定性。
与有刷电动机相比，无刷电动机具有以下几个优点：1.高效率：无刷电动机消除了刷子和电刷之间的摩擦，减少了能量损耗，因此具有更高的效率。
2.高可靠性：无刷电动机没有刷子和电刷，减少了机械故障和摩擦磨损，更加可靠，并且寿命更长。
3.无噪音：由于消除了刷子和电刷之间的接触，无刷电动机产生的噪音较小。
4.可变速：无刷电动机的转速和扭矩可以通过改变电流大小和方向来精确控制，因此具有更大的变速范围。
5.较小的尺寸和重量：由于无刷电动机没有刷子和电刷，所以具有较小的尺寸和重量。
总结起来，无刷电动机通过永磁体和定子电磁线圈的相互作用来实现转子的旋转，通过精确控制电流大小和方向来实现对转速和扭矩的调节。
它具有高效率、高可靠性、无噪音、可变速和较小尺寸重量等优点，因此被广泛应用于各种领域。
无刷励磁系统讲解
除两个主通道之外，励磁系统还附加了两个紧急备用通 道。与主通道的手动方式相类似的紧急备用通道，装有 一个励磁电流调节器。除了励磁电流调节器之外，紧急 备用通道还装有过电压保护和独立于主通道的触収脉冲 控制器。插入到主通道的过电压保护插件起后备保护作 用。紧急备用通道的励磁电流调节器的作用与主通道的 励磁电流调节器是相同的，也就是紧急备用通道仅仅是 调节励磁电流，而不是调节収电机电压。 紧急备用通道的励磁电流调节器自动地跟随主通道。因 此，在主通道収生故障的情况下，自动地迚行无扰动切 换。从主通道向紧急备用通道的手动切换只能由被授权 的特殊操作人员迚行。两个调节器的跟随调整使其能够 切回到主通道。
自动电压调节器AVR的主要功能是精确地控制和调节 収电机的机端电压和无功功率，它对励磁电压快速作 出反应，响应时间为几个毫秒。 主要由测量比较、综合放大和移相触収三个基本单元 构成。 测量比较单元用来测量经过变换的与収电机端电压 成比例的直流电压，幵与相应的电压整定值迚行比 较，得到偏差； 电压偏差信号输入到综合放大单元，综合放大单元 对测量等信号起综合放大作用； 移相触収单元则根据输入的控制信号的变化，改变 输出到可控硅的触収脉冲，改变导通角，从而控制 可控硅的输出电压，以调节収电机的励磁电流。
副励磁机采用永磁式中频収电机，具有良好的外 特性，从収电机空载到强行励磁时，其端电压变 化不超过10%额定值。配置用于报警的故障低电 压、过电流检测继电器及电压、电流表计。 三 相副励磁机系16极旋转磁场装置。励磁机的机架 装有带三相绕组的叠片铁心。转子由具有悬挂极 的轮毂组成。每个极由10个独立的永久性磁铁组 成，这些磁铁装在一个非磁性的金属壳内，幵用 螺栓固定在轮毂与外极靴之间。转子轮毂则热装 在轴的自由端。
无刷励磁系统
无刷励磁系统他励和自励交流励磁机系统中，发电机励磁电流全部由可控硅（或二极管）供给，而可控硅（或二极管）是静止故称为静止励磁。
静止励磁系统中要滑环才能向旋转发电机转子提供励磁电流。
滑环是一种转动接触元件。
发电机容量快速增大，巨型机组出现，转子电流大大增加（3000～5000安培），转子滑环中如此大电流，滑环数量就要增加很多。
防止机组运行当中个别滑环过热，每个滑环必须分担同样大小电流。
提高励磁系统可靠性取消滑环这一薄弱环节，使整个励磁系统都无转动接触元件，就产生了无刷励磁系统，无刷励磁系统方案之一，副励磁机FL是一个永磁式中频发电机，其永磁部分画旋转部分虚线框内。
为实现无刷励磁，主励磁机与一般同步发电机工作原理基本相同，电枢是旋转。
其发出三相交流电二极管整流后，直接送到发电机转子回路作励磁电源，励磁机电枢与发电机转子同轴旋转，它们之间不需要任何滑环与电刷等转动接触元件，这就实现了无刷励磁。
主励磁机励磁绕组JLLQ是静止，即主励磁机是一个磁极静止，电枢旋转同步发电机。
静止励磁机励磁绕组便于自动励磁调节器实现对励磁机输出电流控制，以维持发电机端电压保持恒定。
无刷励磁系统方案之二，方案一中，考虑到励磁机励磁绕组LLQ时间常数，其响应速度较慢。
提高响应速度可以采用方案二，就是将可控硅整流桥装设旋转部分，代替方案一旋转部件中二极管整流桥。
方案二中由中频副励磁机ZPF供电给交流主励磁机JL直流励磁绕组JLLQ。
可控硅触发脉冲由同轴旋转触发脉冲发生器PG供给。
PG也是一个由多相绕组组成电枢，它磁场由d、q两个互相垂直绕组磁场合成，当d、q磁场大小作各种不同变化时，PG合成磁场（相对JLLQ 磁场）就作不同角度转变，转变范围为90°。
这样就使PG触发脉冲与主励磁机JL各相交流电压之间，产生不同相角变化，控制主励磁机送至发电机转子绕组励磁电流大小，以达到维持发电机端电压恒定目。
方案二中，不必考虑主励磁机励磁绕组JLLQ时间常数影响，其响应速度比方案一快，其自动励磁调节器输出他励磁系统不同，显较为复杂一些，但并不难实现。
无刷励磁发电机原理
无刷励磁发电机原理无刷励磁发电机是一种直流发电机，与传统的有刷励磁发电机相比，其结构更加简单，维护成本更低，同时具有更好的稳定性和可靠性。
下面将介绍无刷励磁发电机的原理以及工作过程。
无刷励磁发电机的原理是利用电磁感应的原理，通过旋转磁场产生电能。
其基本组成部分包括转子、定子、永磁体和电子元件。
其中，转子和定子是发电机的核心部分，永磁体则用于产生磁场，电子元件则用于控制和调节发电机的输出电压和电流。
具体来说，无刷励磁发电机的转子上固定有一组永磁体，这些永磁体产生的磁场随着转子的旋转而不断变化。
当转子旋转时，磁场会穿过定子上的线圈，并在其中产生电磁感应作用，从而产生电流。
电子元件则将这些电流进行整流和调节，最终将输出电流和电压调整到合适的水平。
无刷励磁发电机的工作过程可以分为四个阶段：励磁、发电、整流和调节。
首先是励磁阶段，此时电子元件会向转子上的永磁体提供一个电流，使其产生一个强磁场。
这个磁场会随着转子的旋转而不断变化，从而在定子上产生一个交变电场。
接下来是发电阶段，此时电磁感应作用开始发挥作用，定子上的线圈中就会产生电流。
这个电流的大小和方向取决于磁场的强度和方向，以及线圈的位置和方向。
然后是整流阶段，此时电子元件会对产生的交流电进行整流，将其转换为直流电。
整流后的直流电可以直接输出，也可以通过调节电子元件来控制电流和电压的大小。
最后是调节阶段，此时电子元件会对电流和电压进行调节，使其符合实际需求。
这个过程中需要进行多次反馈和控制，以确保输出的电流和电压稳定、可靠。
无刷励磁发电机的原理和工作过程非常复杂，需要多个部件和元件的协同作用才能实现。
但是，由于其结构简单、维护成本低、稳定性和可靠性高，因此在实际应用中得到了广泛的应用和推广。
小型发电机组无刷励磁系统介绍
旋转半导体无刷励磁系统示意图
1.三相副励磁机 2.磁场接地故障检测用的滑环和碳刷 3.交轴测量线圈 4.三相主励磁机 5.熔丝响应监视 6.二极管整流装置 7.三相引线 8.多接触连接器 9.转子绕组（发电机） 10.定子绕组（发电机） 11.自动电压调节器
限制器
限制器的目的是维护发电机的安全稳定运行，避免由于保护继 电器动作而造成非正常事故停机。下图示出了额定端电压时凸极同 步发电机的典型功率圆图和对应的运行极限位置。由图中可以看出， 在过励区域设置有最大励磁电流和感性定子电流两个过励限制器； 在欠励区域设置有容性定子电流、无功限制（P/Q限制）和最小励磁 电流三个欠励限制器。
励磁机的冷却及干燥系统
励磁机是空气冷却的。冷却空气为闭式循环，并在横靠励磁机 安装的两个冷却器装置中进行再冷却。整个励磁机装在冷却空气循 环通过的机壳中。
励磁机还安装干燥装置除湿器，旨在防止当汽轮发电机停机时， 在励磁机内部或在盘车装置上形成凝结水。
励磁系统图
图名
励磁系统原则接线图
绘图 杜莹儿 审核 孙永森 图号 GHND-DQ-002
无刷励磁系统的主要缺点
无刷励磁的主要缺点有： 同步电机转子不能直接灭磁，目前只能在励磁机回路灭磁，故 灭磁时间较长。 发电机转子电压、电流不能直接测量。 对旋转元器件（整流元件的熔断器）要求能承受较大的离心力。 对旋转元器件的故障监测与报警技术有待进一步完善。
无刷励磁系统结构
励磁系统由整流环、三相主励磁机、三相副励磁机（永磁机）、 冷却器、计量和监控装置组成。永磁机产生的三相交流电由全控整 流桥整流变成直流，通过AVR控制，以提供激励主励磁机的可变直流 电。主励磁机转子感应的三相交流电在旋转式整流器电桥内整流后， 通过转子轴的直流引线进入发电机转子绕组。
发电机励磁机无刷励磁
发电机励磁机无刷励磁发电机励磁机无刷励磁1-简介1-1 励磁机无刷励磁的概念和原理1-2 励磁机无刷励磁的应用范围2-励磁机无刷励磁的工作原理2-1 励磁机无刷励磁系统的组成2-2 励磁机无刷励磁的工作原理2-3 励磁机无刷励磁的优势与不足3-励磁机无刷励磁的工作流程3-1 励磁机无刷励磁的启动流程3-2 励磁机无刷励磁的调节流程3-3 励磁机无刷励磁的停止流程4-励磁机无刷励磁的故障排除4-1 励磁机无刷励磁系统故障的分类4-2 励磁机无刷励磁系统故障的常见原因4-3 励磁机无刷励磁系统故障的解决方法5-励磁机无刷励磁的维护与保养5-1 励磁机无刷励磁的定期检查和维护5-2 励磁机无刷励磁的注意事项6-附件6-1 相关图表6-2 技术规格说明书注释:1-励磁机无刷励磁：指发电机励磁系统中采用无刷励磁机实现励磁的方式。
2-励磁机无刷励磁系统：包括了无刷励磁机、控制系统及相关设备的整体励磁系统。
3-励磁机无刷励磁的启动流程：启动励磁机无刷励磁系统所需要进行的步骤和流程。
4-励磁机无刷励磁的调节流程：调节励磁机无刷励磁系统工作状态的过程和方法。
5-励磁机无刷励磁的停止流程：停止励磁机无刷励磁系统工作的步骤和流程。
6-励磁机无刷励磁系统故障的分类：对励磁机无刷励磁系统故障进行分类和归纳。
7-励磁机无刷励磁系统故障的常见原因：励磁机无刷励磁系统故障出现的常见原因。
8-励磁机无刷励磁系统故障的解决方法：解决励磁机无刷励磁系统故障的步骤和方法。
9-励磁机无刷励磁的定期检查和维护：对励磁机无刷励磁系统进行定期检查和维护的方法和内容。
10-励磁机无刷励磁的注意事项：使用励磁机无刷励磁系统时需要注意的事项和注意事项。
附件:1-图表一: 励磁机无刷励磁系统的示意图2-图表二: 励磁机无刷励磁系统的电路图3-技术规格说明书: 励磁机无刷励磁系统的详细技术规格说明。
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主励磁机结构
1、联轴节 2、整流环 3、励磁机转子 4、风机
整流环内部件组合
无刷励磁系统结构特点
副励磁机
副励磁机采用永磁式中频发电机。三相副 励磁机系16极旋转磁场装置。励磁机的机架装有 带三相绕组的叠片铁心。转子由具有悬挂极的轮 毂组成，每个极由10个独立的永久性磁铁组成， 这些磁铁装在一个非磁性的金属壳内，并用螺栓 固定在轮毂与外极靴之间。转子轮毂则热装在轴 的自由端。
7.三相引线 8.连接器 9.转子绕组
10.定子绕组 11.励磁调节器
12.固定式熔断器监控装置
无刷励磁系统结构特点
• 励磁系统由整流环、三相主励磁机、三相副 励磁机、冷却器、计量和监控装置组成。
• 永久性磁铁副励磁机产生的三相交流电由全控 整流桥整流变成直流，通过AVR控制，以提供激 励主励磁机的可变直流电。主励磁机转子感应的 三相交流电在旋转式整流器电桥内整流后，通过 转子轴的直流引线进入发电机转子绕组。
励磁机冷却示意图
无刷励磁系统结构特点
励磁调节柜的冷却
AVR柜采用强迫通风，冷却风机及风机电源一用一 备，自动切换，一路故障时仍可保证AVR正常运行。环境 温度在45°C时AVR柜能正常运行。
无刷励磁系统结构特点
励磁机的干燥器
励磁机干燥除湿器旨在防止当汽轮发电机停机时， 在励磁机内部或在盘车装置上形成凝结水。干燥器用于除 去励磁机机壳内空气的水分。
无刷励磁系统结构
双整流环
主励磁机磁极（定子）
励磁机结构图
无刷励磁系统结构特点
• 主励磁机
交流主励磁机采用150Hz小型三相隐极式 同步发电机，系一个6极旋转电枢装置。这6个极 安装在定子架内。磁场绕组位于叠片磁铁极上。 两个极之间装有一个正交轴，用以测量励磁机的 感应电流。转子由多层迭片组成，三相绕组插入 迭片转子的槽内，把绕组导体在铁芯长度的范围 内进行交叉，在面对整流轮的一侧进行连接。绕 组端被延伸到与整流环的三相导线相连接，整个 转子热装到轴上。轴承位于风机后面，由汽轮机 润滑油的供给系统进行强制润滑油润滑。
干燥器自带再生功能。
干燥器工作原理图
干燥器结构图
旋转无刷励磁系统的调节原理
调节系统的结构：
自动励磁调节系统采用数字式自动电压调节 （DAVR），它有两个冗余主控制器A和B，分别 接受来自不同的PT和CT二次侧的信号量，输出信 号分别经脉冲放大器A和B放大后形成触发脉冲去 控制可控硅整流器。当工作系统(A或B控制器)故 障时，将自动切换至备用系统(B或A控制器)。每 一个主控制器都包含手动励磁控制功能作为备用 和用于调试的目的。手动、自动通道应能相互自 动跟踪，在自动通道故障时可自动无扰切换到手 动通道运行。
无刷励磁系统结构特点
• 励磁机的冷却
励磁机是空气冷却的，冷却空气为闭式循环， 并在横靠励磁机安装的两个冷却器装置中进行再 冷却。整个励磁机装在冷却空气循环通过的机壳 中。
整流环从两侧吸入冷空气，然后把热空气排 到位于基板下面的腔室。另一路冷空气通过副励 磁机，然后通过风机，主励磁机的机壳才接收到 这一冷空气。冷空气从两端进入主励磁机，并被 传送至转子体下面的输送管道，然后通过转子铁 芯的径向槽排到下腔室。而热空气则通过冷却器 区返回到主机壳。
励磁系统的分类
无刷励磁系统工作原理
• 无刷励磁按旋转整流器类型分为旋转二极管型和 旋转可控硅型，目前实际上采用的均是旋转二极 管型，旋转可控硅型的旋转中收发触发脉冲及检 测等技术问题尚处于研究阶段。
• 永磁机磁极、励磁机电枢、旋转整流装置是与发 电机同轴旋转的。永磁机电枢产生的高频电源通 过两组全控整流桥整流变成直流供给主励磁机励 磁绕组，主励磁机电枢输出的中频交流电供给旋 转整流装置，整流器输出的直流电源送至发电机 转子的励磁绕组
无刷励磁系统工Leabharlann 原理• 励磁机电枢绕组直接连至三相桥式全波旋转整流装置，旋 转整流装置其正、负极直接与主发电机转子连接，供给发 电机励磁。因此励磁系统不需要电刷和滑环装置，如此就 构成了无刷励磁系统。
无刷励磁系统原理图
无刷励磁系统原理接线图
旋转二极管励磁系统图
1.副励磁机 2.接地故障检测电刷滑环 3.正交轴测量线圈 4.主励磁机 5.熔断器响应监控装置 6.二极管整流装置
励磁调节器运行方式
• 机端恒压运行方式 • 恒励磁电流运行方式 • 恒无功功率运行方式 • 恒功率因数运行方式。
叠加控制
DAVR设有下列限制保护等功能
• 无功电流补偿 • 强励反时限限制； • 过励磁限制； • 过励磁保护 • 欠励磁限制-防止发电机进入不稳定运行区 • 低励磁保护； • 最大励磁电流限制-防止转子回路过热，反时限特性 • VT断线保护； • V/H限制及保护-防止同步发电机和变压器过磁通 • 电力系统稳定器PSS • 定子电流限制-防止发电机定子过热，在过励和欠励侧均有效
无刷励磁系统简介
目录
• 1.励磁系统概述 • 2.励磁系统分类 • 3.旋转整流无刷励磁系统工作原理 • 4.旋转整流无刷励磁系统结构特点 • 5.旋转整流无刷励磁系统调节原理 • 6.旋转整流无刷励磁系统优缺点 • 7.旋转整流无刷励磁系统运行注意点
励磁系统概述
一、励磁系统的概念 供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁 系统。
二、励磁系统的基本构成 1、励磁功率单元 2、励磁调节单元
励磁系统概述
三、励磁系统的作用
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。
旋转无刷励磁系统的调节原理
调节系统的结构： 具有两个独立的自动通道。每个自动通道都具有转子
电流闭环功能。两个自动通道互为备用，在故障情况下能 自动无扰动切换。
DAVR采用装置本体的直流稳压电源，除了直流稳压 电源装置本身要可靠外，一般应有两路独立的电源并列运 行。
旋转无刷励磁系统的调节原理
可控硅励磁系统原理框图