复合励磁同步发电机
发电机励磁方式有哪几种
发电机励磁方式有哪几种 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020发电机励磁方式有哪几种有何特点发电机的励磁有五种方式：他励方式、自励方式、混合式励磁、转子绕组双轴励磁及定子绕组励磁方式。
（1）他励方式。
这种励磁方式，发电机的励磁不是同步发电机本身供给，而是由其他电源供给。
根据电源形式的不同，通常有如下几种：1）同轴直流励磁机供电的励磁方式。
这是小容量发电机普遍使用的一种励磁方式，其优点是励磁可靠，调节方便，但换向器和电刷设备的维护量大。
2）不同轴直流励磁机供电的励磁方式，如采用单独供电的感应电机拖动或经减速齿轮与发电机大轴连接的低速直流发电机，当转速在1000r/min以下时，可应用在大容量的机组上，但结构复杂，应用不多。
对水轮发电机，因转速低，故直流发电机的换向不是主要问题，但在过低转速下，容量太大的直流发电机也存在着结构上困难。
3）同轴交流励磁机－静止整流器供电的励磁方式（可控或不可控）。
这是交流发电机和整流装置的组合，适用在较大容量的发电机上。
4）同轴交流励磁机－旋转整流器供电供电的励磁方式。
无刷励磁系统主要由同轴交流励磁机与主轴一起旋转的硅整流装置组成。
同轴交流励磁机的三相交流绕组装在转子上，而直流励磁绕组则装在定子上，这样励磁机发出的交流经旋转硅整流装置整流后，通入主发电机的励磁绕组，不需要换向器、电刷和滑环等设备。
它解决了大容量机组励磁系统中大电流滑动接触的滑环制造和维护的问题，结构简单、维护方便、因而可靠性高。
但也存在一些问题：装在高速旋转大轴上的硅整流元件和附属设备在运行中承受很大的离心力，因而存在机械强度上的问题。
发电机励磁回路的监测问题。
快速灭磁问题。
整流元件的保护问题，当励磁回路元件故障时，无法使用备用励磁机。
5）不同轴交流励磁机供电的励磁方式。
如采用经齿轮减速器与发电机轴连接的静止可控整流。
6）单独供电的硅整流励磁方式（可控或不可控）。
发电机励磁系统
复励系统
复励系统
3
1.直流励磁机励磁系统
多用于七十年代以前的中小型机组。
2.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整流器励磁 系统（“三机”励磁系统）
多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。
3.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整流器励磁 系统（“无刷”励磁系统）
用于八十年代以后的大中小型机组（用量较少）。
在发电机突然解列、甩负荷时，强行励磁，将励磁电流迅速 减到安全数值，以防止发电机电压过分升高；
2020年7月
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4．提高继电保护动作的灵敏度
当系统处于低负荷运行状态时，发电机的励磁电流 不大，若系统此时发生短路故障，其短路电流较小， 且随时间衰减，以致带时限的继电保护不能正确工 作。励磁自动控制系统就可以通过调节发电机励磁 对发电机进行强励，不仅有利于提高电力系统稳定 性外，还因加大了电力系统的短路电流而使继电保 护的动作灵敏度得到提高。
在研究并联运行发电机组间的无功分配问题时所涉及的主要概念 之一是发电机端电压调差率。所谓发电机端电压调差率是指在自动 励磁调节器调差单元投入，电压给定值固定，发电机功率因数为零 的情况下，发电机的无功负载从零变化到额定值时，用发电机端电 压百分数表示的发电机端电压变化率，通常由下式计算：
2020年7月
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6．改善电力系统的运行条件
因为维持发电机端电压的恒定有利于维持电力系统的电压水 平。当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁自 动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加励磁以提 高系统电压。从而可以改善电力系统的运行条件。
（1）改善异步电动机的自起动条件 （2）为发电机异步运行创造条件 （3）减少重负荷合闸时的电压下降 （4）重负荷跳闸时，减少系统电压的上升
同步发电机励磁控制系统及特性分析
第二节 同步发电机的励磁控制系统
三、静止励磁系统（发电机自并励系统）
300MW及以上机组励磁系统一般采用
发电机
无刷励磁和自并励方式。
TA
IEF
G ~
静止励磁系统(发电机自并励系统)中
一、直流励磁机系统
采用同轴的直流发电机作为励磁机，通过励磁调节器改变直流励磁机电 流，从而改变供给发电机转子的励磁电流，达到调节发电机电压和无功 的目的。
主要问题： （1）直流励磁机受换向器所限，其制造容量不大。 （2）整流子、电刷及滑环磨损，降低绝缘水平，运行维护麻烦。 （3）励磁调节速度慢，可靠性低。 按照励磁机励磁绕组的供电方式不同，可分为自励式和他励式两种。
负荷的无功电流是造成 E 与U 数值差的主要原因，
q
G
发电机的无功电流越大 ，差值越大。
第一节 概述
同步发电机的外特性必然是下降的，当励磁电流一定时，发电机端电压随无 功负荷增大而下降，必须通过不断的调节励磁电流来维持机端电压维持在给 定水平。
第一节 概述
(二)控制无功功率的分配
1.同步发电机与无穷大系统母线并联运行问题
第二节 同步发电机的励磁控制系统
同步发电机励磁控制系统的分类：
（1）直流励磁机系统：自励式直流励磁机系统、他励式直 流励磁机系统。 （2）交流励磁机系统：他励可控整流式交流励磁机系统、 自励式交流励磁机系统、具有副励磁机交流励磁机系统、 无刷励磁系统； （3）静止励磁系统
第二节 同步发电机的励磁控制系统
第四章 同步发电机励磁控制系统及特性分析
第一节：概 述:励磁控制系统的作用（重点） 第二节：同步发电机的励磁控制系统 第三节：励磁调节器 第四节：同步发电转子磁场的强励与灭磁
发电机励磁系统-讲解
2013年07月
生产准备部金恩
粤电靖海电厂励磁控制柜 （美国GE公司）
华润电力（温州）有限公司生产准备部
发电机励磁系统基本原理
➢ 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。
间的自动跟踪 ➢ 自动和手动通道的双向自动跟踪 ➢ 恒无功或恒功率因素的控制 ➢ PSS电力系统稳定器。
测量单元板(MUB)
➢ 用于测量发电机定子侧信 号。它直接测量发电机的 三相电压和电流，并通过 这些量计算出其它信号： 如P（有功）、Q（无功）、 f（频率）等，同时提供了 强电参数和测量信号之间 的电气隔离。
扩展门极控制板(EGC)
➢ 作为双通道配置的后备通道使 用。
➢ EGC 连同COB、MUB一起安 装在同一个金属箱中，但在结 构上是独立的。
➢ EGC具有下列功能： 1、励磁电流调节 2、通道跟踪，以便在COB故障
时实现平稳切换 3、备用瞬时过电流保护继电器 4、备用反时限过电流继电器 5、直流侧短路保护
采用自然风冷（带冷却风机）的冷却方式，当励磁变温 度高至100℃时，冷却风扇自启；温度低至80℃时，风 扇自动停止。励磁变温度高至130℃时，发超温报警。
高压侧每相提供3组套管CT，两组用于保护，一组用于 测量。低压侧每相也提供3组CT，两组用于保护，一组 用于测量。
可控硅整流器
➢ 采用三相全波桥式整流，共有4个功率 柜组成。
灭磁要求： 1.灭磁时间尽可能的短（发电 机端电压由额定值Un降至5% Un所需的时 间称灭磁时间）2.励磁绕组两端的过电压 不超过允许值（通过跨接器来实现过压保 护的要求）。
第一章 同步发电机励磁系统概述
第一章 同步发电机励磁系统概述[ 摘 要 ] 本文阐述了同步发电机励磁系统的任务及发展，讨论了同步发电机的不同励磁方式及其特点，最后介绍了在发电机励磁控制系统的基本要求和相关技术。
[ 关键词 ] 同步发电机 励磁系统第一节 同步发电机励磁系统的任务和发展同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。
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，通常称为励磁功率输出部分（或称为功率单元）。
另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流，以满足运行的需要。
这一部分包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等，一般称为励磁控制部分（或称为控制单元）。
不论在系统正常还是在故障情况下，同步发电机的直流励磁电流都需要控制，因此励磁系统是同步发电机的重要组成部分。
励磁系统不但与发电机及其相联的电力系统的运行经济指标密切相关，而且与发电机及其电力系统的运行稳定性能密切相关。
一．同步发电机励磁系统的任务（一）控制发电机的端电压维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段之一，在负荷变化的情况下，要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。
由发电机的简化相量图（图1-1）可得：E U jI X q f f d=+ (1-1)式中： E q ——发电机的空载电势；U f ——发电机的端电压；I f ——发电机的负荷电流比例。
图1-1 同步发电机简化向量图式（1-1）说明，在发电机空载电势E q 恒定的情况下，发电机端电压U f 会随负荷电流I f 的加大而降低，为保证发电机端电压U f 恒定，必须随发电机负荷电流I f 的增加（或减小），增加（或减小）发电机的空载电势E q ，而E q 是发电机励磁电流I fq 的函数（若不考虑饱和，E q 和I fq 成正比），故在发电机运行中，随着发电机负荷电流的变化，必须调节励磁电流来使发电机端电压恒定。
为了表示励磁系统维持发电机端电压恒定的能力，采用了调压精度的概念。
同步发电机励磁调节及励磁系统实验
同步发电机励磁调节及励磁系统实验一、实验目的1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；6．了解几种常用励磁限制器的作用；7．掌握励磁调节器的基本使用方法。
二、原理与说明同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。
励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。
图1 励磁控制系统示意图实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。
可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。
当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。
而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。
两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。
微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F（保持机端电压稳定）、恒I L（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。
其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。
同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。
当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。
发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。
电力系统稳定器――PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。
三相交流同步发电机的励磁方式
三相交流同步发电机的励磁方式
三相交流同步发电机是电力系统中常用的发电设备，其励磁方式对于发电机的发电效率和稳定性有着重要的影响。
常见的三相交流同步发电机的励磁方式有独立励磁、并联励磁和串联励磁三种方式。
独立励磁是指发电机的励磁系统独立于整个电网系统，通过独立的励磁电源来控制发电机的磁场，使其产生电势。
这种励磁方式适用于小型发电机和紧急备用发电机，其优点是操作简单，但缺点是发电机独立于电网系统，对电网的稳定性和负载调节能力不利。
并联励磁是指发电机的励磁系统与电网系统并联，励磁电源来自电网，通过自动电压调节器AVR来控制发电机产生的电势，实现对发电机励磁的实时调节。
这种励磁方式适用于大型发电机和电网系统，其优点是对电网系统的稳定性和负载调节能力有利，但缺点是需要配备AVR等控制设备，并且对电网的负荷变化较为敏感。
串联励磁是指发电机的励磁系统串联于电网系统，励磁电源也来自电网，通过调节励磁电阻来控制发电机的电势，实现对发电机励磁的调节。
这种励磁方式适用于中小型发电机和一些特殊的应用场景，其优点是操作简单，对电网的稳定性和负载调节能力有一定的帮助，但缺点是需要频繁调节励磁电阻，不适用于大型发电机和高要求的电网系统。
综上所述，三相交流同步发电机的励磁方式需要根据具体的应用场景和要求进行选择，以确保发电机的高效稳定运行。
- 1 -。
同步发电机过励欠励
同步发电机过励欠励同步发电机是一种重要的发电设备，它能够将机械能转化为电能。
在发电过程中，过励和欠励是两种常见的问题。
本文将详细介绍同步发电机的过励和欠励问题及其解决方法。
一、过励同步发电机会在不同的负载情况下，需要不同的电励磁电流来保持同步。
如果励磁电流太高，发电机的磁通强度就会超过饱和磁通，这就是过励现象。
过励会导致发电机输出电压和电势角过大，损坏绕组绝缘和发电机轴承，并可能引起短路故障和闪络。
因此，需要采取措施来避免过励。
1.调整励磁电流调整励磁电流是避免过励的最基本方法。
如果电励磁电流过大，则应逐渐降低励磁电流，直到合适的范围内。
如果电励磁电流已在正常范围内并且仍出现过励现象，则应减少负载或增加同步电容。
2.安装过励保护过励保护装置是同步发电机保护的重要措施之一。
过励保护装置能够检测到过励现象，并自动切断励磁电流。
这可以避免过励对同步发电机的损坏和维修成本，同时也提高了设备的可靠性和安全性。
二、欠励欠励是指同步发电机在运行中，励磁电流不足，导致同步电动势不能满足负载需求。
欠励现象会导致发电机输出电压和电势角过小，使负载电流增加，甚至可能停机。
因此，需要采取措施来消除欠励现象。
1.调整励磁电流当发现欠励现象时，可以逐渐增大励磁电流来提高同步发电机的电动势，以满足负载的需要。
如果励磁电流已经在正常范围内但仍出现欠励现象，则需要考虑增加负载或减少同步电容。
2.安装欠励保护欠励保护装置是另一种保护同步发电机的重要方法。
欠励保护装置能够检测到欠励现象并自动切断电力系统中的负载，以保护同步发电机的安全运行。
此外，欠励保护装置还能监测电力系统中的其他故障，并及时提醒工作人员采取必要的措施。
三、结论过励和欠励是同步发电机运行中常见的问题。
为了保证同步发电机的正常运行，避免过励和欠励，我们需要采取相应的措施常备不懈，如调整励磁电流、安装保护装置等等。
这不仅能够保证同步发电机的安全运行，保护设备和维持生产正常进行，还能提高设备的可靠性和安全性，为能源的可持续发展作出贡献。
发电机励磁方式有哪些_三种发电机励磁方式
发电机励磁方式有哪些_三种发电机励磁方式励磁系统原理励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。
励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。
励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。
励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。
对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。
励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。
中小型水利发电设备已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。
励磁系统的组成自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源。
厂用DC220v 合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机。
自动停机。
并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。
励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。
在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。
根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
发电机获得励磁电流的三种方式1、直流发电机供电的励磁方式这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，。
第三章 同步发电机励磁自动控制系统
二、对励磁系统的基本要求
励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。
（一）对励磁调节器的要求
励磁调节器主要任务是检测和综合系统运行状态的信 息，以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率 单元以得到所要求的发电机励磁电流。
励磁 功率单元
G 发电机
电力系统
励磁调节器 输入信息
一、同步发电机励磁控制系统的任务
优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供可靠的电 能，而且可以有效地提高系统的技术指标。
电压控制
控制无功功率的分配 提高同步发电机并联运行的稳定性 改善电力系统的运行条件
静态稳定 暂态稳定
水轮发电机组要求实行强行减磁
(一)、电压控制
电力系统运行时，负荷波动引起电压波动，需要对励磁电流进 行调节以维持机端电压在给定水平。励磁自动控制系统担负了 维持电压水平的任务。
1. 自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统
AE
VS
G
滑环
TR
TV
电压 启励元件
自动恒压元件
启励电源
AVR
2. 自励交流励磁机静止整流器励磁系统
AE
V
G
滑环
TR
TV
电压 启励元件
启励电源
励磁调节器
图3-19 静止励磁系统原理接线
§3.3 励磁系统中的整流电路
交流电压
整流
直流电压
大型发电机的转子励磁回路通常采用三相桥 式不可控整流电路，在静止励磁系统中采用三相 桥式全控整流电路；励磁机励磁回路通常采用三 相桥式半控整流或三相桥式全控整流电路。
0
ωt
(b) 输出电压波形（α＝1200）
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复合励磁同步发电机
1.概述
随着稀土永磁材料的发展，稀土永磁同步发电机的应用越来越广泛。但是对 于稀土永磁发电机，由于稀土永磁体的高矫顽力，使发电机的输出电压无法调节， 当负载或转速变化时，这类发电机保持恒压是比较困难的，因此其应用受到了一 定的限制。目前，稀土永磁发电机的应用仅限于一些稳压要求不太高的场合。对 于稳定性要求较高的场合，必须采用电力电子变换器调压、双转子或双定子调压 等方法，这必将增加成本，降低动态性能。
复合励磁发电机改变了传统的单一电励磁方式及永磁体激磁模式，融合了两 者的优点，集电机、电力电子技术、高性能微型计算机、新材料等技术于一体， 是兼有高科技含量和市场前景的新型机电一体化产品。与传统的发电机相比， 性能指标显著提高。该种发电机电压调整率很小，具有接近水平的外特性，全 自动调压，可动态实时调节输出功率，发电机适应负载范围宽，过载能力强， 节能效果明显，可显著改善供电品质，提高供电系统的可靠性，使不同的用电 负载之间的相互干扰和影响降低到最低限度，是未来发电机发展的主要（重要） 方向。
曲线过( IN′′ ,U N )。这样通过调节辅助电励磁部分励磁电流的大小和方向，就能 使发电机保持端电压不变。
复合励磁同步发电机的外特性主要由功率因数、电枢绕组电阻、漏电抗、直 轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗决定。对外特性影响较大的结构参数主要有
磁钢磁化方向平均长度 hm 、电枢绕组线径 dCu 、每元件匝数Wc 、极弧系数α 等。
助的电励磁绕组来实现，两部分磁势在气隙磁路中并联合成。主发部分和辅发部
分定子绕组产生的感应电动势没有相差，在数量上是代数相加的关系，即发电机
定子绕组的感应电势为永磁体主发部分和电励磁辅发部分定子感应电势之和。
当原动机的转速、负载或环境温度等条件发生变化时，发电机本体的端电压
也随之变化。要保持其端电压恒定，需在励磁调节器的作用下给电励磁辅发部分
(a) 正向励磁
(b)反向励磁
图 4 磁路不饱和时复合励磁发电机矢量图
电机磁路饱和时，不能运用叠加原理，这时的电压平衡式为
Eδ = Ed + Eq = U + I(2ra + jxσ )
式5
直轴电势： E d = E dm + E de
交轴电势： E q = E qm + E qe
E0m jId xadm
jIq xaqm Eδ m
jIxσm
U
Ira
m
ψ
ϕ
I
0
图 2 磁路不饱和时主发部分矢量图
根据电压平衡方程式得主发和辅发部分的矢量图，分别如图 2 和图 3 所示。 辅发部分反向励磁时，由于 E0e 的相位与 E0m 相位相反，此时 E0e 与 I 夹角将为 (180° −ψ ) ，如图 3（b）所示。
按旋转部件的不同，电励磁同步发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两 类。对于旋转磁极式电机，转子是磁极、定子是电枢，一般情况下磁极在电枢之 内。转子磁极励磁绕组电流要通过两个滑环和电刷引入。对于旋转电枢式电机， 定子是磁极、转子是电枢，发出的电能必须由滑环电刷引出。
由于复合励磁同步发电机本体的永磁体主发部分和电励磁辅发部分共用一 套定子铁心，因此辅发部分选取凸极旋转磁极式结构。
U
m
，
•
U
e
：主发部分和辅发部分的端电压；
Id ， Iq ： 电枢电流的直轴分量和交轴分量；
xadm ， xaqm ：对应永磁磁路的直轴和交轴电枢反应电抗；
xade ， xaqe ：对应电励磁磁路的直轴和交轴电枢反应电抗；
ra ：电枢绕组电阻；
xσm ， xσe ：主发部分电枢绕组漏电抗和辅发部分漏电抗。
式4
式中， U ：发电机总的端电压U = U e + U m
xad ：发电机总直轴电枢反应电抗 xad = xade + xadm
xaq ：发电机总交轴电枢反应电抗 xaq = xaqe + xaqm
ra ：发电机总电枢绕组电阻
xσ ：发电机总的漏电抗 xσ = xσe + xσm 其总矢量图如图 4 所示。
后再将它们的效果相叠加,分别得到主发和辅发的电压平衡方程式，为
E0m = Um + jId xadm + jIq xaqm + I(ra + jxσm )
式2
E0e = Ue + jId xade + jIq xaqe + I(ra + jxσe )
式3
式中， E0m ， E0e ：永磁磁场和励磁磁场所感应的电势；
4. 极弧系数α ：减小极弧系数α ，将使空载电势减小，电枢反应电抗减小，从 而使固有电压变化率减小。但调整极弧系数α 要考虑对气隙磁场和电压波形的影
响。
5.应用
自适应复合励磁恒压同步发电机一种集多种新技术于一体的高科技产品，融 合了稀土永磁同步发电机和电励磁同步发电机的长处，其气隙磁场可以在转速、 负载及环境温度等条件改变时自动调节，维持发电机系统输出电压恒定。适用于 对电压稳定性要求较高的应用场合，可以作为中小型的备用电源或独立供电电源 使用，具有广阔的应用前景。
•
I
0
•
180D −ψ
E0e
•
j
I•q来自xaqe•Eδe
j I d xade•
Ue •
•
j I xσe
I ra
(a) 正向励磁
(b)反向励磁
图 3 磁路不饱和时辅发部分矢量图
将式 2 和 3 代入式 1，得发电机总电压平衡式：
E0 = U + jId xad + jIq xaq + I(2ra + jxσ )
则主要是直轴电枢反应的增磁作用，故端电压可能很少下降，甚至随负载电流增 加而升高。对自适应复合励磁同步发电机的主发和辅发部分来说，负载变化时外 特性变化趋势是基本相同的，差别较大的是电枢反应的影响。稀土永磁主发电部 分的电枢反应去磁作用比电励磁辅发部分小，其外特性相应的比辅发部分下降的 小，电压变化率也就比辅发部分小。
其中， E dm ， Eqm 分别为主发直轴、交轴电势
Ede ， Eqe 分别为辅发直轴、交轴电势
矢量图如图 5 所示。
(a) 正向励磁
(b)反向励磁
图 5 磁路饱和时复合励磁发电机矢量图
4 复合励磁同步发电机外特性
外特性是发电机最重要的特性，是发电机在一定的转速和励磁电流时，端电 压随负载电流变化的规律。同步发电机的端电压之所以会随负载电流的变化而变 化，主要是由于当励磁电流 I f 一定而负载电流变化时，电枢反应的作用将使电 机气隙磁场及气隙电势发生变化。另外由于绕组的电阻、漏抗的压降随负载电流 的变化而变化，端电压也将随之变化。其中，对于电感性负载，主要由于电枢磁 场之直轴分量起去磁作用，故端电压随电流增加时下降较大；而对于电容性负载，
的励磁绕组通入直流励磁电流来调节气隙磁场。当励磁电流建立的磁场极性与永
磁磁场极性相同时为正向励磁，相反时为反向励磁。即通入正向励磁电流时其磁
场在定子绕组感应的电势应与永磁磁场感应的电势相加，通入反向励磁电流时其
感应电势应与永磁磁场感应的电势相减，来达到发电机输出端电压调节的目的。
空载总感应电势 E0 是主发气隙电势 E0m 和辅发气隙电势 E0e 之矢量和，即
E0 = E0m + E0e
式1
由于两部分共用一套电枢绕组，接同一个负载，则二者的负载阻抗和电枢总
回路阻抗相同，功率因数角ϕ 和内功率因数角ψ 也相同。
当电机磁路不饱和时，利用 blondel 提出的双反应理论,当电枢磁动势既不
和直轴也不和交轴重合时,可以将其分解为直轴分量和交轴分量来进行分析,最
永磁体作用的磁路与电励磁作用的磁路在转子极面联成一体（等磁位）。若忽略
漏磁联系，永磁磁路和电励磁磁路是各自独立的。以并联结构为例，电励磁辅发
部分与永磁主发部分共用一套定子铁心，可以看成同轴装有两台共用一套电枢的
发电机。电枢感应电势含有两部分，分别由稀土永磁体和电励磁绕组产生。发电
机气隙磁场的主要部分由稀土永磁体建立，而电压调节部分所需的磁场变化靠辅
E 01
E0
1
E 02
0
UN
2
0
I N′′
IN
I N′
图 6 感性负载时外特性曲线
曲线 0：电励磁辅发部分励磁电流为零时发电机外特性
曲线 1：电励磁辅发部分正向励磁时发电机外特性
曲线 2：电励磁辅发部分反向励磁时发电机外特性
对应于不同的空载感应电势，外特性基本上是一族平行的曲线，空载感应电 势增加，则外特性曲线抬高；空载感应电势减小则外特性曲线下移。如图 6 所示。 要保持发电机端电压的恒定，可以在负载电流变化时，调节辅助电励磁部分的磁 场，改变辅助电励磁部分定子绕组的感应电势，使定子绕组总感应电势改变，来 改变外特性，进而达到稳定端电压的目的。图 6 中， I N 为额定电流，U N 为额定 电压，辅助电励磁部分励磁电流为零时，发电机外特性为图中的曲线 0，过额定 点( I N ,U N )，空载感应电势为 E0 ；当负载电流增加到 I N′ 时，端电压要下降，此 时正向增加辅助电励磁部分的励磁电流，使定子感应电势增加为 E01 ，外特性抬 高，曲线 1 过( I N′ ,U N )；当负载电流减小到 IN′′ 时，端电压要增加，此时辅助电 励磁部分的励磁电流反向，使定子感应电势减小为 E02 ，外特性下移为曲线 2，