发电机励磁调节原理
水轮发电机励磁的自动调节
1 水轮发电机的励磁方式
同步发电机将旋转的机械能转换成为电能,在转换中需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电流称为励磁电流。
励磁方式是指发电机获得励磁电流的方式:
?从其它电源获得励磁电流的发电机称为他励发电机;
?从发电机本身获得励磁电流的发电机称为自励发电机。
2由交流励磁机供电的励磁方式
这种励磁方式的发电机(GS采用交流励磁机(G1提供励磁电流。
G1与GS同轴,它输出的交流电流经整流后供GS励磁,因此属于他励方式。
若G1的励磁电流由自身提供,则G1为自励方式;
若G1的励磁电流由另外一台励磁机(称为交流副励磁机G2提供,则G1为他励方式。而G2可以是具有自动恒压装置的交流发电机,并且G2输出的交流电流经整流后供G1励磁。
交流副励磁机
交流
励磁机
励
磁
同步发电机他励他励永磁机励
磁他励励
磁
优点:设备少、结构简单、维护方便;
缺点:在发电机或系统发生短路时,由于电压的大幅下降或消失,导致励磁电流的下降或消失,而此时本应大大增加励磁(即强行励磁来维持电压的。
考虑到现代大型电网多采用封闭母线,且高压电网一般都装有快速保护,认为有足够的可靠性,故采用自并励的机组较多。
?自复励方式
为了克服自并励方式在发生短路时不能提供较大的励磁缺点,发电机还可采用自复励方式。与自并励方式相比,自复励方式除设有整流变压器外,还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器(亦称串联变压器。其原理是,当短路故障发生时电压降低,但电流却巨增,则串联变压器的作用是将该电流转换成为励磁电流。因此,这种励磁方式具有两种励磁电流,即整流变和励磁变的励磁电流。
2 水轮发电机的有关特性和调节励磁电流的方法
由于电力系统电能质量和无功功率的要求,水轮发电机的励磁电流在运行中需要经常进行调节。为了说明调节励磁电流的必要性和实现调节励磁电流的自动调节装置的任务,先作如下讨论:
1水轮发电机的有关特性
调节励磁电流是为了实现电压和无功功率的调节:
发电机失去稳定后,若不及时减小导叶开度τ,则转速将升至很高,可使发电机遭到破坏。同时,由于f G与f sys不同,发电机的定子中将出现很大电流,同样会导致发电机破坏。此外,并列运行的发电机失去稳定,还会给电力系统带来严重事故。
反之,若在b点运行时,扰动使δ角减小Δδ,则发电机输出功率增大,出现负的剩余功率。此时,机组将减速,δ继续减小,一直到a点。经过一系列振荡后达到新的平衡状态而稳定下来。
由于发电机时刻在小的扰动下运行,因此发电机不可能在b点稳定运行。
若发电机工作在a点(功角为δ1,则微小扰动使δ增加Δδ时,发电机的输出功率将增大,而出现负的剩余功率。这样,机组将减速,使δ角减小,最后仍回到a点运行;若扰动使δ1减少Δδ,则情况相反,但最后也仍回复到a点运行。
由上述分析可知,在发电机励磁电流和导叶开度不变的条件下,虽然功角特性上有两个对应于输入功率Pn的运行点,但只有其中的a点dP/dδ>0是可以稳定运行的。
B暂态稳定问题和动态稳定问题
除静态稳定性之外,电力系统和水电站在运行过程中还可能受到较大而又突然发生的冲击或扰动(如发电机、变压器和输电线的投入或切除,以及发生短路或断线故障等。此时,系统的功率、电流和电压将突然发生大幅度的变化,由于水轮机调速系统存在惯性,不能立即改变输入水轮机的功率,故在机组大轴上将出现不平衡力矩,从而使机组转速发生变化,结果功角δ也发生变化,δ变化后,又要相应地引起功率、电流和电压的变化。在这种情况下,一个保持静态稳定的系统可能遭到破坏。综合考虑这些变化过程,属于暂态稳定和动态稳定的范围。
暂态稳定是指系统遭受短时间大扰动后,在第一个摇摆周期内,各同步发电机保持同步而不失步,并过渡到新的稳定状态的能力。
在暂态稳定分析时,认为发电机转速和大轴上的输入力矩为定值。通常对于短路、故障切除、重合闸等,由于机组的转速变化不大,只考虑功角δ的变化,属于暂态稳定问题。
动态稳定是指系统受到某些大扰动后,在较长期过程中保持和恢复发电机同步运行,由衰减的同步振荡,过渡到稳定状态的能力。动态稳定分析必须考虑发电机转速和发电机电势Ed的变化,有时还应考虑负荷的动态特性和发电机的异步转矩的影响。
通常对于大型机组的启动与制动、同步发电机的异步运行、再同步及非同期合闸等较大而突然发生的冲击和扰动的分析采用动态稳定。
当系统发生扰动时,快速增大发电机的励磁电流,将对暂态和动态稳定产生有利的影响。
3 自动调节励磁装置的任务及其要求
1自动调节励磁装置(AVR的任务
?维持发电机端电压水平并且合理分配各机组的无功负荷;?提高电力系统运行的稳定性和输电线路的传输能力;
?提高带时限动作继电保护的灵敏度;
?加速短路后的电压恢复过程和改善异步电动机的启动条件;?改善自同期或发电机失磁运行时电力系统的工作条件;
?防止水轮发电机突然甩负荷时电压过度升高。
2对自动调节励磁装置(AVR的要求
?工作可靠
AVR装置本身发生故障,可能迫使机组停机,甚至可能对电力系统造成严重影响。
?有足够的输出容量
AVR的容量既要满足正常运行时调节的要求,又要满足发生短路故障时强励的要求。
?动作迅速
采用快速动作的AVR对改善系统的稳定性和提高输送能力具有重要意义。
?无失灵区
没有失灵区的AVR有助于提高系统的静态稳定性。
4 强行励磁、强行减磁和自动灭磁
1强行励磁
发生短路时,电力系统和水电站的电压可能大幅度降低。此时,为保证系统稳定运行和加快切除故障后的电压恢复,应使发电机的励磁电流迅速加大到顶值,既实行强行励磁。
一般而言,具有直流励磁机的发电机,若调节装置本身的强励作用不够,即需加装专门的强行励磁装置;
采用可控硅整流的他励和自励发电机,通常可不再设专门的强行励磁装置。
第一章概述 随着发电机容量及电网的不断增大, 电力系统及发电机组要求励磁系统有 更好控制调节性能, 更多和更灵活的控制、限制、报警等附加功能。为满足上述要求, 微机控制的数字式励磁调节器应运而生。微机励磁调节器的广泛应用，极大地提高了电厂生产的安全可靠性和经济效益。广大中小型机组用户也迫切需要一种价格便宜，性能优良，结构简单，易掌握，可靠性高的励磁调节器。为此, 广州电器科学研究院继开发LTW6000工控机型励磁调节器，DLT6000PLC 型励磁调节器后，又研制出采用单片计算机控制、监控的新型多功能励磁调节器—DLT4000 型励磁调节器，适用于小型机组用户，全面取代分立元件及集成电路型调节器，具有优良的性能价格比。 本手册主要介绍DLT4000型励磁调节器的特点、性能、工作原理及软、硬件结构。 §1—1 适用范围 一、用途 DLT4000 型励磁调节器可用于不同容量机组、不同励磁方式的励磁调节。——适用于从几百千瓦到一万千瓦不同类型同步发电机的励磁系统，包括：汽轮发电机组 水轮发电机组 燃汽轮机组 ——适用于以下各种励磁方式： 自并激励磁系统 它励式静止励磁系统 直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 无刷励磁系统 二、使用环境 1、海拔高度不超过2000米。 2、周围空气温度最高+40℃, 最低-10℃。 3、空气相对湿度, 最湿月的月平均最大相对湿度为90%, 同时该月的月平均最低温度为+25℃。
4、无爆炸危险及干净的环境中。空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃，以及在无较大振动或颠簸的地方。 5、特殊要求由用户与我方协商确定。 §1—2 主要特点 1、功能强大，应用范围广。 DLT4000型励磁调节器具备励磁标准所要求的全部功能，各项性能指标均达到或优于标准要求。它可应用于不同励磁方式下的励磁系统，适用于各种容量的发电机组。 2、充分发挥单片计算机的软件功能，附加功能由软件实现，使硬件电路大大简化。 3、采用高集成度的移相触发模块。 高集成度的移相触发模块克服了以往由分立元件组成的移相触发电路繁琐、维护困难、可靠性差的缺陷，并扩充了许多的辅助功能。 4、精简的硬件结构。 DLT4000型励磁调节器硬件为单板式结构，核心部件为一块229×165mm2的电子线路板，硬件相当简练。 5、独特的外部总线结构。 图1—1 独特的外部总线结构 外部总线是我所专门为双通道励磁调节器开发设计的一套总线结构，它使励磁系统接线从复杂、无序变为简单、有序。LTW6000型、DLT6000型及DLT4000型励磁调节器在外部总线级兼容，使调节器具有灵活的组态及互换性。 6、全新的故障检测方式。 在DLT4000型励磁调节器中，专门配置了一块单片机用于调节器的电源故障、脉冲故障、软硬件故障的检测和通道间的自动切换。彻底摈弃故障自我诊断方式，从根本上防止了漏发、误发故障信号，充分保证了故障时通道间的顺利切
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）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，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求： 图一 1、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自 动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。 2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。 3、励磁装置本身应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，并且动作应迅速，工作要可靠，调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程，5台同步发电机采用了3种励磁方式: 1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。 图二 2、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。
图三 3、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图 图四 一、三种发电机励磁系统的组成 一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。如图二所示，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。 二、励磁电流的产生及输出 一期励磁系统原理图如图五所示。其中主励磁机的励磁
一.发电机的功用 汽车使用的电源有蓄电池和发电机两种。采用交流发电机作为主要电源，蓄电池作为辅助电源。在汽车行驶过程中，由发电机向用电设备提供电源，并向蓄电池充电。蓄电池在汽车启动时提供启动电流，当大电机发出电量不足时，可以协同发电机供电。 二.发电机的分类 1.按磁场绕组搭铁形式分两类 a.外搭铁型（A线路） 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。 b.内搭铁型（B线路） 磁场绕组的一段（负极）直接搭铁（和壳体相连）。如下图2-13所示： 2.按整流器结构分四类 a.六管交流发电机（例丰田系列） b.八管交流发电机（例天津夏利轿车所用） c.九管交流发电机（例三菱系列） d.十一管交流发电机（例奥迪、大众汽车用） 三.交流发电机结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、调节器、端盖组成，JF132型交流发电机组件图见图 1.转子 转子的功用是产生旋转的磁场。它由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，结构图见图
转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极，爪极空腔内装有磁场绕组（转子线圈）和磁轭。 集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。2.定子 定子的功用是产生交流电。它由定子铁心和定子绕组组成。见图 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组由三相，三相绕组采用星型接法或三角形（大功率）接法。三相绕组必须按一定要求绕制，才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。 3.整流器、端盖 整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。 端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。 四.交流发电机的电压调节器 交流发电机的转子由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为～3左右，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。 为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器，使其输出电压在发动机所有工况下几本保持恒定。 1.交流发电机电压调节器按工作原理可分为： a.触点式电压调节器 b.晶体管调节器 c.集成电路调节器
发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK 移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图，对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出，可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（A VR），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（A VR）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一．概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一，广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边（疆）老（区）贫（穷）地区实现电气化，提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不可替代的作用。开发绿色能源、可再生能源、减少大气二氧化碳的含量，小水电、风力发电、地热发电和余热发电是重要的组成部分。 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成的TSN、TSWN系列农用水轮发电机。第二代产品是在进行了大量试验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计，该水平达到六十年代国际先进水平，为B级绝缘的有刷三相同步发电机。在这段时间还开发了ST系列有刷单相同
同步发电机励磁系统与励磁调节器 一般来说,与同步发电机励磁回路电压建立、调整以及必要时使其电压消失地有关元件和设备总称为励磁系统.励磁系统包括发电机绕组,励磁电源,励磁装置及调节电压有关地其他设备. 同步发电机地励磁系统一般由两部分组成.一部分用于向发电机地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.另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流或自动灭磁等以满足运行地需要,一般称为励磁控制部分或称之为励磁调节器. 励磁系统地主要作用： 电力系统正常运行时,维持发电机或系统某点电压水平.当发电机无功负荷变化时,一般情况下机端电压要发生相应变化,此时自动励磁调节装置应能供给要求地励磁功率,满足不同负荷情况下励磁电流地自动调节,维持机端或系统某点电压水平. 合理分配发电机间地无功负荷.发电机地无功负荷与励磁电流有着密切地关系,励磁电流地自动调节,要影响发电机间无功负荷地分配,所以对励磁系统地调节特征有一定地要求. 三、在电力系统发生短路故障时,按规定地要求强行励磁. 四、提高电力系统稳定性. 五、快速灭磁,当发电机或升压变压器内部发生故障时,要求快速灭 磁,以降低故障所造成地损害. 同步发电机地励磁方式 一、直流发电机供电地励磁方式 二、交流励磁机经整流供电地励磁方式 三、静止电流供电地励磁方式.励磁电流是通过励磁变压器、励磁 电流器取自同步发电机机端或外部辅助电流. 励磁调节器地构成 励磁自动调节指地是发电机地励磁电流根据机端电压地变化按预定要求进行调节,以维持端电压为给定值.所以自动调节励磁系统可以看作为一个以电压为被调量地负反馈控制系统.同步发电机地励磁调节方式可分为按电压偏差调节和按定子电流,功率因数地补偿调节两种.下面主要介绍按电压偏差调节方式.
励磁电流 百科名片 励磁电流 励磁电流就是同步电机转子中流过的电流（有了这个电流，使转子相当于一个电磁铁，有N 极和S极），在正常运行时，这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。以前这个直流电压是由直流电动机供给，现在大多是由可控硅整流后供给。我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置. 目录[隐藏] 励磁电流的调节 自并励微机励磁调节器基本工作原理 CPU控制模块 数据采集模块 显示模块 通信模块 微机励磁调节器软件设计 [编辑本段] 励磁电流的调节 在同步发电机的控制系统中，励磁调节器是其中的重要组成部分。当发电机单机运行时，励磁调节器通过调整发电机的励磁电流来调整发电机的端电压，当电力系统中有多台发电机并联运行时，励磁调节器通过调整励磁电流来合理分配并联运行发电机组间的无功功率，从而提高电力系统的静态和动态稳定性。因此，国内外相关专业人士一直致力于励磁调节器的研究。励磁调节器的发展也由机械式到电磁式，再发展到今天的数字式。目前，数字式励磁调节器的主导产品是以微型计算机为核心构成的，但其造价高，需要较高技术支持，在一些小型机组上推广有一定难度。由此，出现了以MCS-51单片机为核心的励磁调节器[1][2]。MCS-51单片机内部资源较少使得外
围电路复杂，从而影响了整个励磁控制系统的精确性、快速性和稳定性。本文提出了一种基于PIC16F877的同步发电机自并励微机励磁调节器的设计方法。 PIC16F877是美国Microchip公司生产的PIC16F87X系列芯片中功能最为齐全的微控制器。它可以实现在线调试和在线编程，内部带有8路10位A/ D 转换器，8KХ14位FLASH程序存储器,368Х8位RAM,256Х8位的EEPROM,14个中断源和3个定时/ 计数器,片内集成多达15个外围设备模块，因此外围电路大大简化，成本降低。 [编辑本段] 自并励微机励磁调节器基本工作原理 图1为自并励励磁系统的原理接线图。发电机励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器LB降压，可控硅整流器KZL整流后给发电机励磁。自动励磁调节器根据装在发电机出口的电压互感器TV和电流互感器TA采集的电压、电流信号以及其它输入信号，按事先确定的调节准则控制触发三相全控整流桥可控硅的移相脉冲，从而调节发电机的励磁电流，使得在单机运行时实现自动稳压，在并网时实现自动调节无功功率，提高电力系统的稳定性。 发电机的线电压UAC和相电流IB分别经电压互感器和电流互感器变送后，经鉴相电路产生电压周期的方波脉冲和电压电流相位差的方波脉冲信号送PIC16F877微控制器，用PIC的计数器测量这两脉冲的宽度，便可得到相位差计数值，即电网的功率因素角[1]。然后通过查表得出相应的功率因素，进一步求出有功功率和无功功率。 控制单元选用一片PIC16F877单片机，因PIC16F877单片机内部有A/D转换功能，从而不用外部A/D模块，这样减少了外部器件，降低了成本，增强了抗干扰能力。PIC单片机根据从输入通道采集的发电机运行状态变量的实时数据，进行控制计算和逻辑判断，求得控制量。在可控硅整流电路中，要求控制电路按照交流电源的相位向可控硅控制极输出一系列的脉冲，才能实现可控硅顺利导通和自然换相。“同步和数字触发控制电路”的作用就是将计算机CPU计算出来的、用数字量表示的可控硅控制角转换为触发脉冲。由功率放大电路将触发脉冲放大后去触发可控硅，从而控制励磁电流。 [编辑本段] CPU控制模块 CPU控制模块是励磁调节器的控制核心，采用美国Microchip 公司生产的PIC1 6F877 单片机。PIC16F877具有独特的RISC(精简指令集) 结构,数据总线和指令总线分离的哈佛总线结构,使指令只有单字长的特性,且允许指令码的位数可多于8 位 的数据位数,这与传统的采用CISC 结构的8 位单片机相比,可以达到2∶1 的代码压缩,速度提高4 倍。PIC16F877内部带有8路10位A/ D 转换器，8KХ14位FLAS
发电机励磁调节原理 水轮发电机励磁的自动调节 1 水轮发电机的励磁方式 同步发电机将旋转的机械能转换成为电能,在转换中需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电流称为励磁电流。 励磁方式是指发电机获得励磁电流的方式: ?从其它电源获得励磁电流的发电机称为他励发电机; ?从发电机本身获得励磁电流的发电机称为自励发电机。
2由交流励磁机供电的励磁方式 这种励磁方式的发电机(GS采用交流励磁机(G1提供励磁电流。 G1与GS同轴,它输出的交流电流经整流后供GS励磁,因此属于他励方式。 若G1的励磁电流由自身提供,则G1为自励方式; 若G1的励磁电流由另外一台励磁机(称为交流副励磁机G2提供,则G1为他励方式。而G2可以是具有自动恒压装置的交流发电机,并且G2输出的交流电流经整流后供G1励磁。 交流副励磁机 交流 励磁机
励 磁 同步发电机他励他励永磁机励 磁他励励 磁
优点:设备少、结构简单、维护方便;
缺点:在发电机或系统发生短路时,由于电压的大幅下降或消失,导致励磁电流的下降或消失,而此时本应大大增加励磁(即强行励磁来维持电压的。 考虑到现代大型电网多采用封闭母线,且高压电网一般都装有快速保护,认为有足够的可靠性,故采用自并励的机组较多。 ?自复励方式 为了克服自并励方式在发生短路时不能提供较大的励磁缺点,发电机还可采用自复励方式。与自并励方式相比,自复励方式除设有整流变压器外,还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器(亦称串联变压器。其原理是,当短路故障发生时电压降低,但电流却巨增,则串联变压器的作用是将该电流转换成为励磁电流。因此,这种励磁方式具有两种励磁电流,即整流变和励磁变的励磁电流。
2．无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。 2．1结构：由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气冷却器、硅整流器、A VR等组成。 主励：三相、200Hz、2760KV A、417V、2820A、cos∮0. 9、 8极 副励：三相、400Hz、90KV A、250V、208A、cos∮0.95、 16极 f=pn/60 旋转整流装置：全波不可控硅整流有熔断器及过电压保护， 直流输出：2450KW 500V 4900N 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转电枢 式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘，经整 流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 2．2 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——A VR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流— —送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的
直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DA VR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流 后提供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的 可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节 装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。 2.3 无刷励磁系统特点 2.3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字A VR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路 整流盘采用双盘结构，一个正极盘，另一个负极盘。 整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理，能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。 电路接线是：励磁机电枢八个Y支路中心点通过短路
第二章调节器组成及原理 §2—1 调节器的总体结构 DLT4000型励磁调节器由励磁调节板、测量用电压、电流互感器、操作继电器等硬件组成。测量用电压互感器及电流互感器通过适当变换输出的模拟量由外部总线连接到调节器板。操作继电器等开关量通过外部总线连接到调节器板。调节器组态为双通道, 双通道互为备用, 备用通道自动跟踪运行通道工况, 在检测到主通道故障时自行切换至备用通道运行并告警。 DLT4000型励磁调节器的总体结构示意图见图2一1所示。调节板主要硬件资源包括： ·二套以单片计算机为核心的调节器 ·移相触发模块 ·脉冲功放电路 调节板与外部的联系通过总线插座与外部总线挂接来实现，拆装方便。除调节板外，还有外部总线端子板及操作面板。总线端子板上安装测量变送元件及连接操作继电器。操作面板由薄膜开关、LED发光二极管等组成。 调节器面板是活动的，可以旋转90℃向下打开，便于调试维护。
图2－1 DLT4000型励磁调节器的总体结构示意图
§2—2 外部总线 外部总线是我所专门为双通道励磁调节器开发设计的一套总线结构。通过外部总线，采集外界开关量信号和模拟量信号，并输出相应的开关量信号和模拟量信号，通过扁平电缆与调节板连接。外部总线使励磁系统接线从复杂、无序变为简单、有序。 外部总线由50针插座和50线扁电缆组成，引脚定义见表2—1。 除模拟量信号外，其它开关量信号均为低电平有效。 表2—1 外部总线引脚定义
§2—3 单片计算机 单片微型计算机简称为单片机。它将一个计算机的各个组成部分（CPU、程序存储器、数据存储器、并行口、串行口、可编程定时/计数时钟）集成于一个芯片内，是大规模集成电路技术发展的产物。 单片机作为励磁调节器的核心器件，完成下列功能： 1、增减励磁控制； 利用I/O端口及内部寄存器，实现发电机电压给定数字化；增减励磁通过改变单片机内部数字量来实现。 2、起励控制； 开机前，单片机对给定值进行预置，并通过串行口输出端输出给12位D/A 转换器，与反馈量一起经过PID调节，输出控制信号给移相触发模块；机组下达开机令后，移相触发模块允许脉冲输出，即可实现发电机起励。 3、停机控制 接收到停机令后，逆变灭磁。逆变灭磁完成后重新初始化，并对给定值进行预置，等待下次开机。 4、强励控制 单片机检测到发电机电压突然下降，则通过输出端口控制调节器退出1.1倍电流限制，投入顶值电流控制，强励时限由单片机软件设定，并能自动复归。 5、故障检测 单片机能够检测以下故障：起励失败、脉冲丢失、调节器故障等，并综合其他故障向外发出切换和报警信号。 §2—4 调节板 一、工作原理 励磁调节功能由调节板完成。板内有按发电机电压偏差调节的调节器(AVR), 恒励磁电流调节的过励限制器, 欠励限制器。发电机电压、电流，励磁电流等模拟量信号从模拟量总线引入, 发电机电压给定由单片机提供。自动通道运行时AVR调节器输出控制信号至移相触发模块进行移相控制, 过励时由过励限制器输出控制信号限制转子电流最大值；欠励时由欠励限制器输出控制信号限制转子电流最小值。欠励限制仅在并网后才起作用。手动通道运行时，由恒励磁电流调节器输出控制信号进行移相控制。强励时限由单片机设定。 二、主要功能 调节板主要完成以下功能：
发电机励磁原理 励磁机的作用: 发电机原理为永磁极随转子旋转，产生交流电，交流电一部分作为AER的电源，一部分通过逆变器整流成直流为转子建立磁场。通过调节导通角可以改变发电机的端电压（空载时）进而实现并网，在并网时调节向电网的无功输出。 工作原理:众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二极管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE 中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（AVR），控制
励磁系统励磁调节器技术要求 4.1.1 自动励磁调节器 4.1.1.1 自动励磁调节器应有两个独立的自动电压调节通道，含各自的电压互感器、测量环节、调节环节、脉冲控制环节、限制环节、电力系统稳定器和工作电源等。两个通道可并列运行或互为热备用。 4.1.1.2 自动励磁调节器的各通道间应实现互相监测，自动跟踪。任一通道故障时均能发出信号。运行的自动电压调节通道任一测量环节、硬件和软件故障均应自动退出并切换到备用通道进行，不应造成发电机停机，稳定运行时通道的切换不应造成发电机无功功率的明显波动。 4.1.1.3 自动励磁调节器应具有在线参数整定功能，各参数及各功能单元的输出量应能显示，设置参数应以十进制表示，时间以秒表示，增益以实际值或标幺值表示。 4.1.1.4 自动励磁调节器应具有在线参数整定功能，各参数及各功能单元的输出量应能显示，设置参数应以十进制表示，时间以秒表示，增益以实际值或标幺值表示。 4.1.1.5 自动励磁调节器电压测量单元的时间常数应小于 30ms。 4.1.1.6 自动励磁调节器直流稳压电源应由两路独立的电源供电，其中一路应取自厂用直流系统。
4.1.1.7 励磁调节器的调压范围和调压速度： a)自动励磁调节时，应能在发电机空载额定电压的 70%-110%范围内稳定平滑的调节； b)手动励磁调节时，上限不低于发电机额定磁场电流的 110%，下限不高于发电机空载磁场电流的 20%； c)发电机空载运行时，自动励磁调节的调压速度应不大 于发电机额定电压的 1%/s，不小于发电机额定电压的 0.3%/s。 4.1.1.8 自动励磁调节器应配置电力系统稳定器（PSS）或具有同样功能的附加控制单元。 a)电力系统稳定器可以采用电功率、频率、转速或其组 合作为附加控制信号，电力系统稳定器信号测量回路 时间常数应不大于 40ms，输入信号应经过隔直环节处 理，当采用转速信号时应具有衰减轴系扭振频率信号 的滤波措施。 b)具有快速调节机械功率作用的大型汽轮发电机组，应 首先选用无反调作用的电力系统稳定器。 c)电力系统稳定器或其他附加控制单元的输出噪声应小 于±0.005p.u.。
发电机的励磁系统 同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场，而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。 一、发电机获得励磁电流的方式： 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，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW 以上的机组中很少采用。 2、交流励磁机供电的励磁方式，现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——200HZ 的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠、结构简单、维护方便等优点。 3、无励磁机的励磁方式：在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少
一、名词解释 1．励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。 2．发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3．励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4．无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。 5．励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6．自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7．励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷I.Q的关系特性。9．调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10．正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。11．负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。12．无差特性 答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。
13．强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．调节机端电压和发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 PG = EGUG sin?为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 X d A．U G sin?； B．E Gsin?； C．1 X d ⊕sin?； D．sin?。 4．同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A．电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B．合理分配机组间的无功负荷； C．合理分配机组间的有功负荷； D．提高系统的动态稳定。 5．并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。A．无功负荷；
发电机励磁系统试验报告 使用单位： 机组编号： 励磁装置型号： 设备出厂编号： 设备出厂日期： 现场投运日期：
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励磁系统调试报告 使用单位：机组号：设备型号：设备编号：出厂日期：发电机容量：额定发电机电压/电流： 额定励磁电压/电流： 励磁变压器： KVA三相环氧干式变压器 励磁变额定电压： 励磁调节器型号：型调节器 一、操作回路检查 1．励磁柜端子接线检查 检查过柜接线是否与设计图纸相符，确认接线正确。 检查励磁系统对外接线是否正确，确认符合要求。 2．电源回路检查： 厂用AC380V工作电源。
DC-220V电源 检查励磁系统DC24V工作电源。 检查调节器A、B套工控机工作电源。 3．风机开停及转向检查： 4．灭磁开关操作回路检查 5．励磁系统信号回路检查 6．串行通讯口检查 二、开环试验 试验目的：检查励磁调节器工作是否正常，功率整流器是否正常。试验方法：断开励磁装置与励磁变压器及发电机转子的连接，用三相调压器模拟PT电压以及整流桥交流输入电源，以电阻或滑线变阻器作为负载，用小电流方法检查励磁装置。 1．检查励磁系统试验接线，确认接线无误。 2．将调压器电压升到100V，按增磁、减磁按钮，观察负载上
的电压波形是否按照调节规律变化。 功率柜上桥的输出波形正常，无脉冲缺相。 功率柜下桥的输出波形正常，无脉冲缺相。 3．调节器通道切换试验： 人工切换调节器工作通道，切换正常。 模拟A套调节器故障，调节器自动切换到备用通道。 模拟B套调节器故障，调节器自动切换到C通道。 4．励磁系统故障模拟试验 调节器故障 PT故障 起励失败 逆变灭磁失败 功率柜故障 快熔熔断
发电机的心脏——励磁系统 发电机励磁系统概述励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）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，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求： 图一 1、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自 动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。 2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。 3、励磁装置本身应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，并且动作应迅速，工作要可靠，调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程，5台同步发电机采用了3种励磁方式: 1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。 图二
2、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。 图三 3、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图 图四 一、三种发电机励磁系统的组成 一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。如图二所示，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。 二、励磁电流的产生及输出
EXC9000用户手册 第3章 调节器软件功能说明
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目录 1．调节功能 (5) 1.1 给定值调节与运行方式 (5) 1.2 自动电压调节器和励磁电流调节器 (5) 1.3 电力系统稳定器（PSS） (7) 1.4 调节器工作模式 (9) 1.4.1 发电模式 (9) 1.4.2 电制动模式 (10) 1.4.3 恒控制角模式 (11) 1.4.4 短路干燥模式 (12) 1.5 有功和无功功率补偿 (12) 1.6 调差 (12) 1.7 叠加的无功功率或功率因数控制 (13) 1.8 软起励控制 (13) 1.9 通道间的跟踪 (14) 2．限制功能 (15) 2.1 强励限制和过励限制 (15) 2.2 欠励限制 (16) 2.3 定子电流限制 (17)
2.5 低频 (19) 3. 故障检测及判断 (19) 3.1 同步故障 (19) 3.2 低励磁电流 (20) 3.3 励磁变副边CT故障 (20) 3.4 PT故障 (20) 3.5 调节器故障 (21) 4．防错功能 (21) 4.1 检测容错 (21) 4.2 控制容错 (22) 5. 其它功能 (22) 5.1 R631信号 (22) 5.2 R632信号 (22) 5.3 开机令输出 (22) 5.4 复位 (23) 5.5 通道跟踪 (23) 5.6 内部跟踪 (23)
5.8 恒Q控制 (24) 5.9 恒PF控制 (24) 5.10 人工操作增减磁 (24) 6. 调节器逻辑流程图 (26) 6.1 开机流程 (26) 6.2 停机流程 (27) 6.3 主CPU程序及中断服务流程 (28) 6.4 DSP采样程序及中断服务流程 (29) 6.5 通道切换流程 (29) 6.6 通道跟踪流程 (30) 6.7 系统电压跟踪流程 (30)
1 前言 彭城电厂1号机组发电机为上海电机厂引进美国西屋公司生产技术生产的改进优化型QFSN-300-2型水氢氢汽轮发电机，容量为300MW，采用高起始响应无刷励磁系统，励磁调节器为中国电力科学研究院生产的WKKL-1B型微机励磁调节器。根据《发电机运行规程》第47条要求，发电机能否进相运行应遵守制造厂的规定，制造厂无规定的应通过试验来确定。试验前中国电力科学研究院对试验的工况进行了静态稳定的估算，并经彭城电厂及江苏省电力调度中心认可，最后确定了进相试验工况。 试验由中国电力科学研究院负责，现场指挥操作由彭城电厂负责；进相试验于2002年3月9日－10日进行。 彭城电厂1号发电机主要参数如下： 型号：QFSN-300-2 额定容量：300MW 额定电压：20000V 额定电流：10189A 额定励磁电压：302V 额定励磁电流：2510A 额定功率因数：0.85 额定转速：3000rpm 额定氢压：0.31Mpa 额定冷氢温度：46℃ 励磁机额定励磁电压：16V 励磁机额定励磁电流：147A X d＝ 1.86 X’d＝ 0.223 X’’d＝ 0.16 T d o＝ 8.15S T’d＝ 0.91S T’’d＝0.041S 2 试验目的 2.1 由于超高压、长距离输电线路的日益增多，线路充电功率给电网的安全、稳定运行带来一系列问题，在线路轻载时，母线及线路电压过高的问题尤为严重。采用发电机进相运行吸收过剩无功，降低母线电压是解决母线及线路电压过高问
题的一种方法。但由于发电机进相运行时对系统稳定和其端部发热等有不良影响，所以需要进行发电机进相试验，核定进相运行范围，并获取在进相运行时220KV 母线及厂用电压变化的经验数据。 2．2 通过进相试验，验证低励及继电保护的正确性。指出在保护、监测方面存在的问题。 3 发电机进相运行的限制因素 彭城电厂工程设计装机为2台300MW 机组，两条220KV 母线为双母带旁路接线方式。彭城电厂与系统联系紧密，机组在进相运行时，如果电网有大的扰动，进相机组不会对主网的暂态稳定构成威胁。发电机进相运行时主要受发电机端部结构件温升和静稳极限等的限制。 3.1 发电机静稳极限的限制 发电机在不同有功负荷下所能吸收的无功最大值，随发电机有功负荷的改变而改变，因此首先计算在某些特殊运行点的进相无功值，以及进相状态下最大功率角δ值，进而推广到其它情况。等值电路图如下： E q I U f U xt ○ ○ ○ ○ X d X b X 由等值电路图，其中E q 为发电机内电势，X d 为发电机同步电抗，U f 为发电机端电压，X b 为主变电抗，X 为线路电抗，U xt 为系统电压。由于彭城电厂母线出线较多，系统电压不易确定，且归算下来的线路电抗X 也比较小，所以本次计算可近似的将220KV 母线电压作为系统电压，主变电抗X b 做为系统电抗X xt 。通过一系列的计算可求出进相时功角的限制值： d f d d f f d f QX U PX arctg X U Q U X U P arctg +=+=2δ
发电机励磁原理及构 造
发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图，对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。
三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出，可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（AVR），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（AVR）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一．概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一，广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边（疆）老（区）贫（穷）地区实现电气化，提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不