发电机励磁控制原理
发电机原理及控制
发电机原理及控制一、引言发电机是一种将机械能转化为电能的设备，广泛应用于电力工业、交通运输和农业等领域。
本文将介绍发电机的原理及其控制方法，帮助读者更好地理解发电机的工作原理和操作方式。
二、发电机原理发电机的原理基于法拉第电磁感应定律，即当闭合线圈处于磁场中运动时，通过线圈的磁通量发生变化，从而在线圈两端产生感应电动势。
根据发电机的构造形式和工作原理的不同，可将发电机分为直流发电机和交流发电机。
1. 直流发电机原理直流发电机由一个旋转的电枢和一个静止的磁场构成。
当电枢绕组旋转时，磁感线与绕组相交，从而在电枢绕组上感应出电动势。
由于电枢绕组为闭合回路，感应电动势将产生电流流动，形成输出电流。
通过电刷和换向器，可以将感应电动势转化为稳定的直流电。
2. 交流发电机原理交流发电机由一个旋转的转子和一个固定的定子构成。
转子上的励磁绕组通过外部电源供电，产生旋转磁场。
当转子旋转时，旋转磁场将穿过定子绕组，感应出电动势。
由于转子是旋转的，感应电动势的极性和大小将随着时间的变化而变化，从而在绕组上产生交流电。
此时，输出的电流为交流电。
三、发电机控制方法为了确保发电机的正常运行和电能输出的稳定性，需要对发电机进行控制。
下面将介绍几种常见的发电机控制方法：1. 励磁控制励磁是指在发电机中通过外部电源提供直流电，使电磁绕组产生磁场并激励电机。
调节励磁电流的大小和方向可以控制发电机输出电压的稳定性和电能的质量。
常见的励磁控制方法有手动调节和自动调节两种。
2. 电流控制发电机输出的电流需要根据需求进行调节，以满足用户的用电需求。
通过控制输出电路的电阻、负载的连接和断开等方式，可以实现电流的控制和调节。
3. 频率控制交流发电机的输出频率通常为50Hz或60Hz，根据不同的用电需求，可能需要调节输出频率。
通过控制转子的转速和励磁电流的大小，可以实现输出频率的控制。
4. 并网控制发电机在电力系统中通常需要与电网进行并联运行，以实现电能的输送和供应。
图解发电机励磁原理
效果越明显。但负面影响越大。正确的思路是在不影响励磁可靠
性的基础上强调励磁强励倍数。（水电2倍;国标2倍+80%=2.5;三
峡2.5+80%=3.125;<1000V,OK）
励磁对动态稳定的影响
▪ 发电机转子运动方程：ΔΡ、Δω、Δδ。 ▪K1主要是同步力矩环节；D转子阻尼环节；K4
发电机去磁电枢反应；K5励磁正负阻尼系数；K2
开关励磁
可控硅励磁原理
三相全控桥电路 α=00:强励状态，AC变DC α=α0:整流状态，AC变DC α=1500:逆变状态，DC变AC
全控桥与半控桥
全控桥： 整流与逆变 整流特征相同 能够逆变也能续流 Uf反相恒定 If线性衰减
灭磁快 半控桥： 整流与续流 整流特征相同 不能逆变只能续流
Uf＝0 If非线性衰减
使故障切除后的发电机内电势Eq迅速上升，增加功率输出，以达
到增加减速面积的目的。 正常工作曲线1；短路曲线3；强励使功率特性曲线增加到bc‘段 （减少了加速面积）；δ2时故障切除；强励使曲线2的dehg增加 到de’h’g （增大减速面积）；转子功角最大值由δm’降到 δm。
励磁顶值电定比喻
❖ 腕中放置一个球，且受到外部的一个小外力，它就偏离原来的位置。如果这个腕的高度很矮，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。提高腕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腕的坡度，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。
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理及运行1.（发电机励磁系统图：）励磁系统构成及优缺点：励磁电源由励磁变引自发电机机端，通过可控硅整流元件直接控制发电机的励磁,这种励磁方式即为自并励可控硅整流励磁，其特点如下：（1）因采用可控硅整流器和无需考虑同轴励磁机时间常数的影响,故可获得较高的电压响应速度。
(2) 励磁变压器接到发电机端不受厂用电压的影响，但需起励电源。
（3）缺点：其一整流输出的直流顶值电压受发电机或电力系统短路故障形式和故障点远近的影响，缺乏足够的强励能力。
其二由于自并励可控硅整流励磁系统的发电机短路电流衰减较快，对发电机带延时的后备保护可靠动作不利。
为此，过流保护可采用电流启动记忆，由复合电压或低电压闭锁的延时保护。
2. 发电机励磁装置:(1) 励磁装置组成:并联励磁变、可控整流装置、励磁调节器、灭磁及转子过电压保护、起励回路。
(2) 并联励磁变压器：型号:SCLLB-1800KVA / 容量:1800kVA一次电压15.75KV 二次电压:0.6kv接线Y/△ -11••••• 自并励励磁系统的励磁变压器不设自动开关，只设有隔离刀闸。
励磁变装设过流保护，该保护动作引跳出口油开关及灭磁开关。
励磁变接在主变底压侧,不受系统及厂用电影响。
•（3) 可控硅整流回路:（整流回路原理图：）以单相半波整流电路为例说明可控硅整流电路的工作原理。
要使可控硅导通，必须在可控硅的阳极及控制极同时加正向电压，并且使流过可控硅的阳极电流大于它的维持电流。
当阳极加反响电压，或流过可控硅阳极的电流小于维持电流时，可控硅截止。
从可控硅承受正向电压开始，到可控硅导通为止，这一段区间为控制角。
改变控制角的大小，可调整可控硅输出电压的大小。
可控硅整流电路可输出连续可调的直流电压。
主整流器采用三相全控桥,2个功率柜并列运行。
整流元件采用晶闸管整流，•每个功率柜额定功率输出2000A。
整流柜为强迫风冷式。
风机设有主、备用电源,互为备用(•主、备用电源:均用机旁I II段电源)。
励磁机工作原理
励磁机工作原理
励磁机是一种将直流电能转化为电磁能的设备，通常用于产生磁场，驱动发电机或电动机工作。
它的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 激励电源供电：励磁机需要外部直流电源来提供电能。
这个电源通常通过变压器将交流电转换为所需的直流电。
激励电源的电压和电流水平可以根据具体应用进行调整。
2. 电源输入控制：励磁机的激励电源输入可以通过调节电阻或自动稳压系统来进行控制。
这是为了保持输出的磁场强度在所需范围内，并且使励磁机稳定运行。
3. 磁场产生：激励电流通过励磁绕组流过，产生一个磁场。
这个磁场可以是恒定的，也可以是可调节的，具体取决于励磁机的设计和应用。
4. 磁场作用：产生的磁场通过传导体（如转子）与电磁体（如定子）相互作用。
这个相互作用会在传导体上产生感应电动势，驱动电流流动。
5. 输出电流与电压：根据需要，输出电流和电压可以通过励磁机的设计来进行调整。
励磁机的输出可以通过外部电路连接到发电机、电动机等其他设备上，以提供所需的电磁场。
总的来说，励磁机的工作原理是通过激励电源供电，利用激励电流产生磁场，然后通过这个磁场与传导体相互作用，驱动相
关设备的工作。
通过调整输入控制和输出特性，可以灵活地控制励磁机的输出，以适应各种不同的应用场景。
励磁系统工作原理
励磁系统工作原理一、引言励磁系统是电力系统中的重要组成部分，它用于为发电机和变压器等设备提供励磁电流，确保设备正常运行。
本文将重点介绍励磁系统的工作原理。
二、励磁系统的作用和组成励磁系统的作用是为发电机和变压器等设备提供所需的励磁电流，使其产生磁场。
这个磁场可以用来产生感应电动势，从而实现能量转换和电能传输。
励磁系统一般由励磁电源、励磁变压器、励磁调节器和励磁控制装置等组成。
励磁电源是供给励磁系统电能的来源，可以是直流电源或交流电源。
励磁变压器用于将励磁电源的电压调整到适合设备要求的电压。
励磁调节器用于调节励磁电流的大小。
励磁控制装置则负责监测和控制整个励磁系统的运行。
三、励磁系统的工作原理1. 励磁电源的作用是为励磁系统提供电能，其工作原理与普通电源类似。
励磁电源可以是直流电源或交流电源，根据设备的要求进行选择。
直流电源一般采用直流发电机、直流电池或整流装置等。
交流电源则需要通过整流装置将交流电转换为直流电。
2. 励磁变压器的作用是将励磁电源的电压调整到适合设备要求的电压。
励磁变压器一般采用自耦变压器结构，通过改变励磁绕组的接线方式来改变输出电压。
当励磁电源的电压高于设备要求时，可以采用降压方式；当励磁电源的电压低于设备要求时，可以采用升压方式。
3. 励磁调节器的作用是调节励磁电流的大小。
励磁调节器一般采用可控硅器件，通过改变控制信号的宽度和频率来改变电流的大小。
当需要增大励磁电流时，增加控制信号的宽度和频率；当需要减小励磁电流时，减小控制信号的宽度和频率。
4. 励磁控制装置的作用是监测和控制整个励磁系统的运行。
励磁控制装置一般由微机控制系统和传感器等组成。
微机控制系统负责监测励磁系统的各种参数，并根据设定值进行调节。
传感器用于实时监测励磁电流、电压等参数，并将其反馈给微机控制系统。
四、励磁系统的工作过程励磁系统的工作过程可以简单概括为以下几个步骤：1. 励磁电源将电能供给励磁系统，根据设备要求选择合适的电源类型（直流电源或交流电源）。
励磁机的工作原理
励磁机的工作原理
励磁机是一种用来产生磁场的设备，它在发电机、电动机和变压器等电力设备
中起着至关重要的作用。
励磁机的工作原理是通过电磁感应的原理来产生磁场，从而实现对电力设备的励磁。
首先，励磁机的核心部件是电磁铁，它由铁芯和线圈组成。
当电流通过线圈时，会在铁芯中产生磁场，这个磁场就是励磁机所需要的磁场。
而电流的大小和方向将决定磁场的强度和极性。
因此，控制电流的大小和方向就成为了控制励磁机输出磁场的关键。
其次，励磁机的工作原理是基于电磁感应的原理。
当电流通过线圈时，会在铁
芯中产生磁场，这个磁场会传导到电力设备中，实现对设备的励磁。
同时，当电力设备中有运动的导体时，如发电机中的转子或电动机中的转子，这些导体会在磁场的作用下产生感应电动势，从而实现能量转换。
因此，励磁机通过产生磁场，实现对电力设备的励磁，从而实现能量转换和传输。
最后，励磁机的工作原理还涉及到控制系统的设计。
通过控制电流的大小和方向，可以实现对励磁机输出磁场的控制。
这就需要设计一个精密的控制系统，通过对电流进行调节，实现对励磁机磁场的精确控制。
同时，为了确保励磁机的稳定工作，还需要考虑与电力设备的匹配性，以及对环境的适应能力等因素。
总之，励磁机的工作原理是基于电磁感应的原理，通过产生磁场实现对电力设
备的励磁，从而实现能量转换和传输。
同时，通过对电流的控制，实现对励磁机磁场的精确控制。
这些都是励磁机工作原理的核心内容，对于理解励磁机的工作原理具有重要意义。
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通过一定的方式将电能传递到发电机的励磁线圈中，使其产生磁场，从而激励转子产生电能的一种系统。
发电机励磁系统的原理可以分为直流励磁和交流励磁两种方式。
直流励磁系统是通过直流电源将电能传递到励磁线圈中，使其产生磁场。
直流励磁系统的主要组成部分包括直流电源、励磁线圈、励磁开关和励磁控制器等。
其中，直流电源是直接提供电能的设备，励磁线圈是将电能转化为磁场的设备，励磁开关是控制电路通断的设备，励磁控制器是对励磁系统进行监控和控制的设备。
交流励磁系统是通过交流电源将电能传递到励磁线圈中，使其产生磁场。
交流励磁系统的主要组成部分包括交流电源、励磁线圈、励磁变压器和励磁控制器等。
其中，交流电源是提供交流电能的设备，励磁线圈是将电能转化为磁场的设备，励磁变压器是将交流电源的电压转换为适合励磁线圈的电压的设备，励磁控制器是对励磁系统进行监控和控制的设备。
在发电机励磁系统中，励磁线圈的磁场是非常重要的。
磁场的大小和方向决定了发电机的输出电压和频率。
因此，励磁系统的控制和调节非常关键。
在直流励磁系统中，可以通过改变直流电源的电压和电流
来控制励磁线圈的磁场大小和方向。
在交流励磁系统中，可以通过改变励磁变压器的变比来控制励磁线圈的磁场大小和方向。
总之，发电机励磁系统是发电机能够正常工作的重要组成部分。
通过励磁系统的控制和调节，可以保证发电机的输出电压和频率稳定，从而保证电力系统的正常运行。
水轮发电机励磁系统的原理
水轮发电机励磁系统的原理说起水轮发电机励磁系统的原理，我有一些心得想分享。
你看啊，咱们先从生活中的一个小现象说起。
就好比骑自行车，你要是一直不蹬踏板，车就慢慢停下来了，这是因为有摩擦力等阻力在消耗能量。
那水轮发电机呢，它要持续发电，也需要有一个持续推动的“力量”，这个在励磁系统里就类似于是磁场的作用。
那这个励磁系统到底是怎么运作的呢？首先，我们得知道几个专业术语，励磁就是给发电机的转子绕组提供直流电，使转子成为电磁铁而产生磁场。
简单来说呢，这就像给发电机的转子注入一股能量，让它能够积极“工作”。
打个比方，它就像发动机的火花塞，火花塞给发动机点火提供能量让发动机启动并持续运转，而励磁系统给发电机的转子提供磁场能量，让发电机开始发电并且保持稳定发电。
我一开始研究这个的时候，对为什么一定要是直流电而不是交流电特别困惑。
老实说，这就像我之前搞不懂为什么有的电池只能用直流电一样。
后来深入学习才知道，使用直流电是因为如果是交流电的话，转子的磁场方向会不断变化，那就不能像直流电那样形成稳定的磁场来切割定子线圈从而稳定发电了。
这就是一个很重要的知识点，在实际应用中啊，如果用错了电类型，那水轮发电机可发不出稳定的电咯。
说到这里，你可能会问，这个励磁系统对实际生活有啥实用价值呢？其实啊，在我们的日常生活中，水电可是占据了相当一部分的能源供应呢。
要是没有水轮发电机稳定的发电，咱们可能就会经常面临停电的烦恼啦。
比如说一些偏远山区靠小水电来供电，如果发电机励磁系统出问题，那人家晚上可就黑灯瞎火的喽。
有意思的是，这个水轮发电机励磁系统还和很多其他知识相关联。
像是和电磁感应定律就分不开，这是理论基础。
如果没有这个定律，就很难理解为什么变动的磁场可以让定子线圈产生电能。
从学习过程来讲，我觉得这个原理学起来真不是一蹴而就的。
就像走迷宫一样，有时候转着转着发现回到原点，又得重新思考。
而且越深入探究，越发现自己不懂的还很多。
比如在面对一些大型水轮发电机复杂的励磁控制回路时，就感觉自己是只小蚂蚁面对一个大城堡。
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合 所谓“合理控制”包含两层意思：
理
分
①每台发电机发出的无功功率数量要合理；
配
②当系统电压变化时，每台发电机输出的无功功率要随之自动调节
无
，而且调节量要合理。
功 各并联发电机间承担的无功功率取决于各发电机的调差特性—可改变
发电机外特性曲线斜率的大小和正负.
发电机母线电压变化时,发电机外特性曲线的斜率决定发电机发出的 无功功率变化的大小。
同步发电机励磁原理
二零一四年十二月
1 发电机励磁系统的作用
主
2 发电机励磁系统的分类
要
3 励磁系统的控制原理
内
容
4 励磁系统辅环与保护的配合
什么是励磁系统？
物理学：
导体在磁场中运动，切割磁力线，在
主要部件硬件技术什么是励磁系硬件技硬件技术硬件技术
导体中就会产生电动势。e=Blv
发电机原理
励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁 场，原动机拖动转子以转速n旋转时， 其磁场切割定子绕组而感应交流电动 势E0。
发电机励磁系统的作用2
发电机间的无功电流应按照机组容量大小成正比分配，使得母线
电压波动时，各机组无功增量的标幺值相等。通过对调差系数的
合
调节，可实现这一目的。调差率以发电机额定功率标幺。
理
调差的设置：
分 配
发变组单元高压侧并联：
无
变压器电抗调差（正调差）+ 发电机调差
功
（负调差）
长输电线路调差（正调差）+ 发电机调差
他励交流励磁机系统
无
优点：
刷
彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减
励 少了机组维护工作量。
磁 缺点：
系 统
对硅元件的可靠性要求高，不能采用传统的灭磁装置进行灭磁，
转子电流、电压及温度不便直接测量等。
他励交流励磁机系统
对其评价
评
交流他励系统总体说来具有励磁电压稳定，不受
价 电网影响的优点，但是相比自励系统响应仍然较慢，而
无 刷
许值，可能产生个别滑环过热 和冒火的现象。所以出现了无 刷励磁。
励
主励磁机（ACL）电枢是
磁
旋转的，它发出的三相交流电
系
经旋转的二极管整流桥整流后
统
直接送发电机转子回路，副励
磁机（PMG）是永磁式中频发
电机，与发电机同轴旋转。还
有一种无刷系统：主励磁机的
励磁电源是发电机出口电压经
励磁变来，是交流发电机。
的 稳
动态稳定性
定
按电压偏差调节的比例式快速励磁会造成系统机电震荡阻尼变弱甚至
性 变负，容易导致低频振荡。
解决方法：PSS或者现代控制理论的励磁控制器
1 发电机励磁系统的作用
主
2 发电机励磁系统的分类
要
3 励磁系统的控制原理
内
容
4 励磁系统辅环与保护的配合
励磁系统的基本分类
他励交流励磁机系统
三机他励励磁系统 两机他励励磁系统 两机一变励磁系统 无刷励磁系统
自并励励磁系统（主流） 其它励磁系统
P棒励磁系统 直流励磁机励磁系统 谐波励磁系统
他励交流励磁机系统
三机他励励磁系统
三 机 他 励
ACFL
自动恒 压装置
FLQ
ACL
CT
F
PT
自动励磁调节器
交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同轴。 副励磁机可以采用自励恒压式（磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后 供电），也可采用永磁发电机。
发电机励磁系统的作用1
发电机单机带负荷时的电压控制 .
流经转子的励磁电流If在同步发电机内 UEF 建立磁场，使定子绕阻产生空载感应电动势
控 Eq，Eq与If成正比。
制 电
Eq UG jIG Xd
压
式中 IQ-定子电流的无功分量
调节励磁电流If可以改变Eq，进而可以改
变UG
系统电压水平决定于无功电源发出与无功
电机短路电流上升速度和最大值基本一致,只是在0.5s后两者差别才明 显起来。随着近年来随着封闭福母安线元的器件大规模运用和控制理论的成熟，已 经成为主流励磁机型。
1 发电机励磁系统的作用
主
2 发电机励磁系统的分类
要
3 励磁系统的控制原理
内
容
4 励磁系统辅环与保护的配合
PID调节及其算法
PID调节及其算法
负荷消耗的无功功率平衡关系
.
If
..
G
UG IG
负 荷
单机带负荷运行原理图
xd
.
.
Eq
UG
.
等值电路
Eq
φ
.
φ
. δ G
.
IP
UG
.
IQ
.
IG
向量图
.
j IQ xd
发电机励磁系统的作用2
输入的机械功率
输出的有功，励磁电流
输出的无功。
为保证系统的电压质量和无功潮流合理分布,要求合理控制系统中并
联运行发电机输出的无功功率。
（负调差）—（坑口电站）
两机一变扩大单元接线：
发电机正调差，调差率较大
发电机励磁系统的作用3
静态稳定性（小而缓慢）：
提
实质是运行点的稳定性。灵敏快速的励磁调节器可以维持发电机机端
高 电压的恒定，相当于补偿了全部发电机的d轴同步电抗，即达到线路静稳
电 功率极限。
力 暂态稳定性（大而突然）： 系
统
表现在强励和快速励磁上—减少加速面积，增加减速面积。
且维护复杂。
自并励励磁机系统
KZ
FLQ
F
CT
取消了励磁机，采用变压 器作为交流励磁电源，励磁变
PT
ZB 接在发电机出口或厂用母线上
自
自动励磁 调节器
。目前常用一台励磁变压器并 联在机端，来提供励磁电源，
Hale Waihona Puke 并称为自并励方式。
励 评价：自励系统尤其是自并励系统，结构简单，响应快速。但是长期
以来被认为在电力系统短路故障时尤其是三相短路时无法支撑起电网电 压—动模实验表明，在发电机端三相短路时,自励方式与他励方式的发
他励交流励磁机系统
两机他励励磁系统
两
FLQ
ACL
CT
机
F
他
励
PT
自动恒 压装置
自动励磁 调节器
他励交流励磁机系统
两机一变励磁系统
两
FLQ
ZB
机
ACL
CT
一
F
变 PT
自动励磁调节器
他励交流励磁机系统
静止整流器交流励磁机系
统需通过滑环、碳刷向转子提
供电流。随着巨型发电机组的
出现，转子电流若超过滑环允
统术
？ 励磁系统
就是提供发电机磁场电流的装置（包
括励磁变压器、调节与控制元件、灭
磁装置、起励装置、保护装置等）。
发电机励磁系统的作用
主
维持发电机或其他控制点电压在给定水平-控制电压
要
部件 硬件技术 作用分类 硬件技硬件技术 硬件技术
控制并联运行机什组么无是励功磁功系率统的？合理分配—分配无功
术
提高电力系统的稳定性—提高稳定性
• 比例调节其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。可以减小控制系 统惯性时间常数，但相对稳定性降低，当仅有比例控制时系统输出存在 稳态误差，增大比例使系统的动作灵敏、速度加快，调节时间变长；
散 • 积分调节其控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系，积分项对 热 误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大可以消除稳态 器 误差，但是积分作用太强又会使系统快速跟踪能力变差；