励磁系统基本原理及控制分类介绍.
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理发电机励磁系统是指为了使发电机在运行中能够产生稳定的电压和电流，采取的一系列控制和调整励磁电流的措施。
励磁系统的原理是通过调节励磁电流来改变磁场强度，进而控制发电机的输出电压和频率。
一、电磁感应原理根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动或磁场变化时，会在导体中产生感应电动势。
由此，发电机中的转子在转动时，通过导线产生的感应电动势可以用来驱动电流，从而实现电能的转换。
二、励磁机构发电机励磁系统的核心是励磁机构，它由励磁电源和励磁回路组成。
励磁电源提供直流电源，用于激励发电机的磁场。
而励磁回路则通过一组电阻、电感和励磁开关等元件，将励磁电流导入到发电机的励磁线圈中。
三、调整励磁电流励磁电流的大小决定了发电机的磁场强度，从而影响了输出电压和频率。
一般情况下，发电机励磁系统会根据负荷的需求，通过调节励磁电流的大小来实现稳定的电压输出。
4、励磁系统的调整机制发电机励磁系统通常采用自动调压和手动调压两种方式来保持输出电压的稳定。
在自动调压模式下，根据电压传感器的反馈信号，控制励磁电流的大小。
一旦输出电压下降，励磁系统会自动增加励磁电流，以提高输出电压。
手动调压模式下，操作人员可以根据需要手动调整励磁电流，以实现电压的稳定输出。
五、励磁系统的稳定性好的励磁系统应具有良好的稳定性，能够在负荷变化时迅速调整励磁电流，并且使输出电压变化最小。
稳定性的提高可以通过增加励磁回路中的电感和电容元件，以及制定合理的励磁调节策略来实现。
六、励磁系统的应用发电机励磁系统广泛应用于各种发电场景中，包括电力站、风力发电、水力发电、汽车发电机等。
它不仅能够保证电力供应的稳定性和可靠性，还能够提高发电效率和节能减排。
总结：发电机励磁系统是使发电机能够稳定输出电压和频率的重要控制系统。
通过调节励磁电流来改变发电机的磁场强度，励磁系统能够实现电能的转换和稳定输出。
良好的励磁系统应具有稳定性和高效性，能够适应负荷变化并实现可靠的电力供应。
励磁系统基本原理
电力系统稳定器（PSS）可以增加电力系统正阻尼，用于抑制电力系统低频振荡 。
ΔTs
ΔTD
ΔTE
Pe/ΔPe、Δδ
Δω
Pm、ΔPa
ΔTD′
ΔTE′
发电机电气功率Pe/ΔPe、机械功率Pm、加速功率ΔPa、同步转矩ΔTs、阻尼转矩ΔTD、电磁转矩ΔTE、转子角Δδ、转子角速度Δω的正方向相位关系如下图所示：
自动方式AVR控制的整体模型描述
励磁系统的组成：
自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器）
励磁电源（励磁机、励磁变压器）
整流器（AC/DC变换，SCR、二极管）
灭磁与转子过电压保护
按励磁电源分类：
直流励磁机励磁系统
交流励磁机励磁系统
无刷励磁系统
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
二、励磁系统的几种主要类型
功角稳定比喻
碗中放置一个球，且受到外部的一个小外力，它就偏离原来的位置。如果这个碗的高度很矮，像一个盘子，该球就有可能从碗中掉下来。此时，我们就说这个系统静稳不足。提高碗的高度最经济的办法就是采用自动电压调节器。 当碗中的球受到一个大的外力，怎样保证该球不飞出，最主要措施就是快速的继电保护。继保的作用就相当于减少这个外部力量的作用时间，继保越快，外力的作用时间就越短，这个球就不会一下子掉下来。自动电压调节器此时作用相当于自动改变这个碗的坡度，当这个球上升时增加坡度，当这个球下降时就减少这个坡度，使这个球在碗中滚动幅度迅速减小。 如果这个碗和球之间的摩擦很小，这个球受到扰动后在碗中来回滚动时间就很长，特别是，如果这个扰动的外力不断的来回施加，就比如我们不断的荡秋千，这个球就永远不停的来回滚动甚至掉下来，我们就说这个系统的动态稳定性差。这里的摩擦阻力相当于电力系统的阻尼，这个来回不断施加的外部力量就相当于自动电压调节器产生的负阻尼。一般来说，自动电压调节器在电力系统的动态稳定中起坏作用，产生负阻尼，使整个系统阻尼减少。当我们在自动电压调节器中增添PSS装置，PSS就把自动电压调节器原来所产生的负阻尼变为正阻尼，相当于增加碗和球的摩擦系数，使球的滚动幅度快速减小，于是这个系统的动态稳定性就满足要求。
电动机励磁系统的原理
电动机励磁系统的原理
电动机励磁系统是指为了产生和维持电动机所需的磁场而采取的一系列措施和装置。
电动机励磁系统的原理可以简单概括为以下几点：
1. 磁场产生原理：电动机的励磁系统通过电流在导体中产生磁场，使之形成电动机工作所需的磁极。
一般来说，直流电动机的励磁系统通常使用直流电流来产生磁场，而交流电动机的励磁系统则使用电磁铁或旋转的磁体来产生交变磁场。
2. 励磁电源：励磁电源为电动机提供所需的电流，以产生磁场。
直流电动机一般采用直流电源，如电池、整流器等；交流电动机一般采用交流电源，如发电机或变压器等。
3. 电枢线圈和励磁线圈：电动机的励磁系统中包括电枢线圈和励磁线圈。
电枢线圈连接到电源，通过在线圈内产生电流来产生磁场。
励磁线圈则用于产生或调节电动机磁场的大小和方向。
4. 磁场控制：电动机励磁系统一般具有磁场控制功能，可以通过改变电流大小、方向或电磁材料的位置和状态来调整磁场的强度和方向。
通过磁场控制可以实现电动机的启动、运行和调速等功能。
总之，电动机励磁系统通过在导体中产生磁场，为电动机提供工作所需的磁极，
使其能够正常运行。
励磁系统的设计和控制可以影响电动机的性能和效率，是电动机运行的重要组成部分。
第四讲：励磁系统基础
6、灭磁单元
灭磁：当保护继电器检出发电机内部故障时，为 保护发电机，必须安全迅速地将储存在磁场中的 能量泄放。灭磁功能由灭磁开关，跨接器和灭磁 电阻实现。 灭磁开关设计用于在任何故障情况下 安全切断励磁电流。灭磁开关开断后，还在励磁 变压器和磁场绕组之间形成明确的电气隔离。 自动灭磁装置装在励磁回路直流侧。灭磁开关的 额定参数按励磁系统强励工况（机端电压为80%额 定电压时，强励倍数2倍额定励磁电压）选择。
调节器 测量元件
RE
~
2、自并励系统及其主要特点
主要优点：
①
没有旋转部件。运行可靠性高， 调整、维护简单，检修方便。 自并励方式取消了励磁机，缩 短了的汽轮机发电机轴系长 度可提高机组轴系的稳定性、 提高机组安全运行的水平。 因励磁调节直接在转子回路中， 没有主励磁机时滞环节，属快 速响应励磁系统，技术指标高， 响应快，性能参数好。
第四讲 发电机励磁系统
一、发电机励磁系统基本原理
励磁功率 单元 电力系统
发电机 励磁调 节器 励磁系统
输入信号
供给发电机励磁电流的电 源及其附属设备称为励磁 系统。 它分为励磁功率单元和励 磁调节器两个主要部分。 励磁功率单元向同步发电 机转子提供励磁电流；而 励磁调节器则根据输入信 号和给定的调节准则控制 励磁功率单元的输出。
6、灭磁单元
3）、灭磁回路：由灭磁开关，跨接器Crowbar和灭磁电 阻组成。 灭磁电阻用于实现发电机的快速灭磁。 a、非线性电阻Ｒ02并联固定接在发电机励磁绕组回路中， 不受直流回路中的灭磁开关控制。 b 、发电机正常运行时，跨接器的可控硅不导通，非线 性电阻上不通过电流；灭磁开关跳开后，跨接器的可控 硅接受触发脉冲导通，将励磁电流瞬时导入灭磁回路， 直至磁场能量释放完。
发电机励磁系统介绍
发电机励磁系统介绍励磁系统主要由励磁电源、励磁绕组、励磁控制器和励磁回路组成。
励磁电源是励磁系统的核心部分，它一般由稳压整流器组成。
稳压整流器通过将交流电转换成直流电，向励磁绕组提供稳定的励磁电流。
稳压整流器的工作原理主要是利用整流元件（如晶闸管、可控整流器等）将交流电变为直流电，并通过电压调节器（如电抗式调压器、电位器等）控制输出电压的大小。
励磁电源的稳定性直接影响着发电机的励磁能力和发电质量。
励磁绕组是发电机中的一部分线圈，一般位于发电机的转子极端。
励磁绕组的主要作用是通过激励电流形成磁场，使得转子产生电磁感应，进而发生电磁能量转换。
励磁绕组的设计和工艺技术对发电机的励磁能力和稳定性有着重要的影响。
一般情况下，励磁绕组采用的是多层绕组，以减少电磁感应的损失并提高转子的稳定性。
励磁控制器是励磁系统的智能控制部分，通过对励磁电源和励磁绕组的调节，实现对发电机励磁电流和磁场的控制。
励磁控制器一般具有自动调节功能，可以根据发电机的负荷情况动态调整励磁电流，确保输出电压和电流的稳定性。
同时，励磁控制器还可以监测发电机的运行状态，如温度、振动等参数，并及时报警，以保护发电机的安全运行。
励磁回路是连接励磁电源和励磁绕组的电路，它主要由导线、接线盒、开关等组成。
励磁回路的设计应考虑导线的导电性、抗干扰能力和散热能力等因素，以确保励磁电流的稳定传输。
此外，励磁回路还应具备可靠的保护装置，以防止因励磁电流过大或故障等原因对发电机造成损坏。
总体而言，发电机励磁系统是确保发电机能够持续稳定输出电能的关键系统。
它通过励磁电源、励磁绕组、励磁控制器和励磁回路等组成部分的协同工作，实现对发电机励磁能力的控制和调节。
只有励磁系统工作正常、稳定，才能保障发电机提供稳定的电力输出，并确保电力系统的安全和可靠运行。
发电机励磁系统培训
发电机励磁系统培训一、介绍发电机励磁系统是发电机的重要组成部分，其作用是在发电机工作时提供稳定的励磁电流，以保证发电机的正常运行。
励磁系统的性能对发电机的输出电压和稳定性有着重要的影响。
因此，加强对发电机励磁系统的培训和学习是非常必要的。
二、励磁系统的基本原理1. 励磁系统的作用励磁系统是产生发电机磁场所需要的设备和电路，它的主要作用是通过控制发电机励磁电流的大小和方向，来调节发电机的输出电压和频率，保证发电机的正常运行。
2. 励磁系统的组成（1）励磁电源：通常是直流励磁发电机或励磁变压器；（2）励磁回路：主要包括励磁绕组、励磁电抗器、励磁保护装置等部分；（3）励磁控制系统：包括励磁自动调节装置、励磁手动控制装置等。
3. 励磁系统的原理励磁系统的原理是通过改变励磁绕组的励磁电流，来改变发电机的磁场强度，从而控制输出电压和频率。
励磁系统的自动调节装置通过监测发电机的输出电压和频率，自动调节励磁电流的大小和方向，以保证发电机的稳定运行。
三、励磁系统的故障与维修1. 励磁系统的常见故障（1）励磁电源故障：包括励磁发电机跳闸、励磁变压器故障等；（2）励磁回路故障：包括励磁绕组短路、励磁电抗器故障等；（3）励磁控制系统故障：包括励磁自动调节装置失效、励磁手动控制装置故障等。
2. 励磁系统的维修方法对于励磁系统的故障，需要及时调查原因，并采取相应的维修措施。
一般来说，可以采用以下方法：（1）励磁电源故障的维修：先检查电源供电是否正常，然后对设备进行检修或更换；（2）励磁回路故障的维修：根据故障现象，逐一检查和维修励磁回路中的各个组成部分；（3）励磁控制系统故障的维修：检查励磁控制系统的电气连接、控制元件是否正常，进行必要的维修和调试。
四、励磁系统的运行与维护1. 励磁系统的运行励磁系统的运行对发电机的输出电压和频率有着重要的影响。
为保证发电机的正常运行，励磁系统需要及时调查、监测和维护。
在运行过程中，需关注励磁电源的输出电压和电流是否在正常范围内，励磁回路中的绕组和电抗器是否有异常发热现象等。
励磁系统原理
发电机励磁系统原理一.励磁系统1.励磁系统基本原理同步发电机励磁电源一般采用直流电，励磁系统的作用主要就是供给发电机转子绕组的直流电源。
同步发电机励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。
励磁功率单元包括整流装置及其交流电源，它向发电机的励磁绕组提供直流励磁功率；励磁调节器，感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出励磁电流的大小，以满足系统运行要求。
整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
励磁系统大致可分为直流励磁机励磁系统和交流励磁机励磁系统以及自并励励磁(静止半导体励磁)系统。
2.励磁系统的任务1). 正常运行条件下，供给发电机励磁电流。
2). 根据发电机所带负荷的情况调整励磁电流，维持发电机机端电压。
3). 使并列运行的各同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。
4). 增加并网运行发电机的阻尼转矩，以提高电力系统动态稳定性及输电线路的有功传输能力。
5). 电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，强行励磁，将励磁电压迅速提升到足够的顶值，以提高系统的暂态稳定性。
6). 发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，将励磁电流迅速降到安全值，以防止发电机电压过高。
7). 发电机内部发生短路故障时，快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值，经减小故障损坏程度。
8). 不同的运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制，以保证发电机机组的安全稳定运行。
3.励磁系统的励磁方式.1).直流励磁机励磁系统直流励磁机是用于供给发电机励磁的直流发电机，过去机组容量不大，采用由直流发电机组成的励磁系统，励磁机与发电机同轴旋转，由于直流励磁机具有电刷和整流子等接触部件，需定期更换电刷和换向器，特别是当其容量随发电机容量而增大时换向问题很难解决，一般只在单机容量100MW以下的机组上采用。
直流励磁机通常采用自并励式，是利用励磁机电枢旋转切割剩磁来实现建压的，电枢绕组内的电势电流是交变的，借助换向装置将电枢内的交流电变成直流电。
同步发电机励磁系统
同步发电机励磁系统引言同步发电机是一种将机械能转换为电能的设备，它通过励磁系统来生成磁场，使得转子能够与电网同步运行。
励磁系统在同步发电机的运行中起着至关重要的作用，它对发电机的稳定运行和输出电能的质量产生着重要影响。
本文将介绍同步发电机励磁系统的原理、常见的励磁系统类型以及其在电能发电中的作用。
一、同步发电机励磁系统的原理同步发电机的励磁系统的主要作用是在转子上产生磁场，使得转子与电网的磁场同步，从而使得发电机可以向电网输出电能。
励磁系统的原理可以通过法拉第定律来解释，该定律表明磁场的变化会产生感应电动势。
在同步发电机中，励磁系统的磁场可以通过直流电流在转子上产生。
当通过励磁绕组的电流改变时，绕组周围的磁场也会发生变化，从而在转子内感应出电动势。
这个感应电动势会引起一定的电流流动，从而通过励磁绕组将转子磁场与电网磁场同步。
二、常见的励磁系统类型1. 直流励磁系统直流励磁系统是最常见的励磁系统类型之一。
在直流励磁系统中，励磁绕组通常由一组电枢绕组和磁极绕组组成。
电枢绕组通过直流电流产生磁场，并与磁极绕组相互作用，从而产生所需的磁场分布。
直流励磁系统具有调节灵活性好、响应速度快等优点，被广泛应用于各种类型的发电机。
2. 恒功率励磁系统恒功率励磁系统是一种在同步发电机中常用的励磁系统类型。
恒功率励磁系统通过自动调节输出的励磁电流，使得同步发电机在负载变化时能够保持输出功率不变。
该励磁系统利用负载的反馈信号对励磁电流进行调整，从而实现恒功率输出。
恒功率励磁系统在电能供应系统中起到了稳定电能输出的重要作用。
3. 智能励磁系统随着电力系统的发展，智能励磁系统逐渐成为同步发电机励磁系统的研究重点。
智能励磁系统利用现代控制技术和计算机技术，可以实现对励磁电流和磁场的精确控制，从而提高同步发电机的运行效率和稳定性。
智能励磁系统具有较高的灵活性和可扩展性，能够适应不同负载和电网变化的要求。
三、同步发电机励磁系统在电能发电中的作用1. 稳定发电机输出电压和频率同步发电机励磁系统是保证电力系统稳定运行的关键之一。
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二、励磁控制系统分类与配置
2）自励交流励磁机系统 交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子 回路提供励磁电流；自动励磁调节器控制可控硅， 调整其输出电流。称为两机它励励磁系统。
励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源 由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励 磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁 机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整 流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统。
GLH FLQ F Z B
GZ
X
交流侧并联的自复激励磁系统
二、励磁控制系统分类与配置
3）交流侧电压叠加的自复激励磁系统
FLQ KZ PT Z B GLH F CT
自动励磁调节器
交流侧串联的自复激励磁系统
二、励磁控制系统分类与配置
3、直流励磁机系统
用专门的直流发电机向同步发电机转子回路提供励 磁电流的系统称为直流励磁机系统。其中的直流发电 机被称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴。 直流励磁机系统又分为自励与它励两种方式。
励磁控制基本原理及分类介绍
刘国华
南瑞集团公司电气控制分公司
一、励磁控制系统的主要任务
二、励磁控制系统分类与配置 三、励磁控制系统的调节和控制
一、励磁控制系统的主要任务
1、维持发电机或其他控制点的电压在给定水平 1）保证电力系统运行设备的安全。 2）保证发电机运行的经济性。 3）提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统 定的要求在许多方面是一致的。
一、励磁控制系统的主要任务
4、保护发电机及其相关设备
二、励磁控制系统分类与配置
1、交流励磁机系统 1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统）
FLQ ACFL ACL F CT
PT 自动恒 压装置 自动励磁调节器
二、励磁控制系统分类与配置
1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统） 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。
2、静止励磁系统 1）自并励励磁系统
KZ FLQ F CT
PT
ZB
自动励磁 调节器
二、励磁控制系统分类与配置
2) 直流侧叠加的自复激方式
在 自 并 励 的 基础上加一台与发电机定子回路串 联的励磁变压器，后者另供给一套硅整流装置，二者 在直流侧叠加，则构成直流侧叠加的自励方式。叠加 方式分为电流叠加（直流侧并联）和电压叠加（直流 侧串联）两种方式。
一、励磁控制系统的主要任务
1）励磁控制系统对静态稳定的影响
一、励磁控制系统的主要任务
1）励磁控制系统对静态稳定的影响 励磁系统的电压放大倍数Kou与励磁系统的时间常数 Te以及转子功角δ 间具有图中所示关系。 在同一转子功角下 , 随时间常数 Te 增加 , 为保证发电 机稳定运行所允许的电压放大系数增加;在同一时间常数 Te下,随转子功角δ 的增加所允许的电压放大系数减少。
正常时,发电机的工作点在功率特性曲线 1的a处；当发生短路事故 时,相应功率特性曲线为曲线 3。若此时提供强行励磁以迅速提高发 电机内电势Eq,使功率特性曲线由bc段增加到bc‘段,由此在故障切除 前减少了加速面积 ( 由abcd 减少到abc’d) 。在 δ =δ c 故障切除后亦 能增加减速面积(由曲线2的dehg增加到de’h’g)。 如面积de‘h’g等于 面积def’f,则可使转子功角最大值由δ m’降到δ m,明显地提高了暂态 稳定性。励磁顶值电压越高 ,电压响应比越快 ,励磁调节对改善暂态 稳定的效果越明显。
二、励磁控制系统分类与配置
直流侧并联的自复激方式，在我国一些中、 小型汽轮发电机和水轮发电机上采用较早，有 一定的运行经验，但未得到推广。因为在系统 中短路时，复励部分与自并励部分协调配合较 差，此外，励磁变流器副方尖峰过电压问题也 比较严重。
二、励磁控制系统分类与配置
3）交流侧电压叠加的自复激励磁系统
一、励磁控制系统的主要任务
3）励磁控制系统对动态稳定的影响 励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系 统机电振荡阻尼变弱(甚至变负)的最重要的原因之一。 解决电压调节精度和动态稳定性之间矛盾的有效措 施，是在励磁控制系统中增加其它控制信号。这种控制 信号可以提供正的阻尼作用，使整个励磁控制系统提供 的阻尼是正的，而使提高动态稳定极限的水平。
一、励磁控制系统的主要任务
2）励磁控制系统对暂态稳定的影响
p e' 1 e p a d g f 3 c b h f' 2 h'
o
δ 1
δ 2
δ M
δ M’
δ
一、励磁控制系统的主要任务
2）励磁控制系统对暂态稳定的影响 提高暂态稳定性的方法：减小加速面积或增大减速面积。 即加快故障切除时间,或在提高励磁系统励磁电压响应比 的同时,提高强行励磁电压倍数。
二、励磁控制系统分类与配置
1) 自励直流励磁机系统
二、励磁控制系统分类与配置
FLQ ACL F CT
PT
自动恒 压装置
自动励磁 调节器
二、励磁控制系统分类与配置
FLQ ACL F ZB CT
PT
自动励磁调节器
（两机一变励磁系统）
二、励磁控制系统分类与配置
3）无刷励磁系统
FLQ ACL F CT
PT PMG kz 自动励磁 调节器
二、励磁控制系统分类与配置
一、励磁控制系统的主要任务
2）励磁控制系统对暂态稳定的影响
EqUs Pm X
XΣ =Xd+XT+Xe/2
Hale Waihona Puke 一、励磁控制系统的主要任务
2）励磁控制系统对暂态稳定的影响
曲线2表示切除短路故障线路后的功率特性曲线。 由于线路阻抗由Xe/2增加到Xe,使功率特性曲线的幅值减小, 其中X’Σ =Xd+XT+Xe。 曲线3表示故障中的功率特性曲线。
一、励磁控制系统的主要任务
2、控制并联运行机组无功功率合理分配
U
U
F
FM
K 0 K 0 K 0
Q
C
0
Q
L
一、励磁控制系统的主要任务
3、提高电力系统的稳定性 1）励磁控制系统对静态稳定的影响
EqUs P Sin Eq Xd
式中Eq一发电机内电势; Us一受端电网电压; XdΣ 一发电机与电网间的总电抗。