loading世纪70～80年代，发电厂开始用自复励及自并励的可控硅励磁系统，由于它们均属于快速励磁系统，动态性能优良，尤其是带有微型计算机励磁调节器的自并激静止励磁系统在发电厂中得以广泛的应用。自并激励磁系统接线简单、设备少、造价低、占地面积小、无转动部件并维护简单，是快速响应系统。尤其是水电站往往远离负荷中心的地区，为提高输电的稳定性，对励磁系统要求能快速响应，而自并激励磁系统恰好能满足这个要求。 1.4自励交流励磁机系统
自励交流励磁机的励磁电源从本机出口电压直接获得。为了维持端电压的恒定用可控硅整流元件。因此，自动励磁调节器的调整电流输出至何处向发电机转子送电：
方案中，自励的交流励磁机经可控硅整流桥B向发电机转子送电，自动励磁调节器控制此可控硅的导通角，调整其输出电流，以维持发电机端电压的恒定。交流励磁机本身则经过令一个反馈回路，由自身的恒压单元来保证其交流励磁电压的恒定。由于这种方案完全不考虑励磁机的时间常数，因而，励磁电压响应速度比较快，时间常数小，但是，对其容量要求较大。
1.5无刷励磁系统
在他励和自励交流励磁机系统中，发电机的励磁电流全部由可控硅（或二极管）供给，而可控硅（或二极管）是静止的故称为静止励磁。在静止励磁系统中要经过滑环才能向旋转的发电机转子提供励磁电流。滑环是一种转动接触元件。随着发电机容量的快速增大，巨型机组的出现，转子电流大大增加（3000～5000安培），转子滑环中通过如此大的电流，滑环的数量就要增加很多。为了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的电流。为了提高励磁系统的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的元件，就产生了无刷励磁系统，如下图所示：
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，其永磁部分画在旋转部分的虚线框内。为实现无刷励磁，主励磁机与一般的同步发电机的工作原理基本相同，只是电枢是旋转的。其发出的三相交流电经过二极管整流后，直接送到发电机的转子回路作励磁电源，因为励磁机的电
6 / 14
枢与发电机的转子同轴旋转，所以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。
主励磁机的励磁绕组JLLQ是静止的，即主励磁机是一个磁极静止，电枢旋转的同步发电机。静止的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的控制，以维持发电机端电压保持恒定。
无刷励磁系统方案之二
在方案一中，考虑到励磁机励磁绕组LLQ的时间常数，其响应速度较慢。为了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的二极管整流桥。方案二中由中频副励磁机ZPF供电给交流主励磁机JL的直流励磁绕组JLLQ。可控硅的触发脉冲由同轴旋转的触发脉冲发生器PG供给。PG也是一个由多相绕组组成的电枢，它的磁场由d、q两个互相垂直的绕组的磁场合成，因此当d、q磁场的大小作各种不同的变化时，PG的合成磁场（相对JLLQ磁场）就在作不同角度的转变，转变的范围为90°。这样就使得PG的触发脉冲与主励磁机JL各相交流电压之间，产生不同的相角变化，从而控制主励磁机送至发电机转子绕组的励磁电流的大小，以达到维持发电机端电压恒定的目的。
在方案二中，不必考虑主励磁机励磁绕组JLLQ时间常数的影响，所以其响应速度比方案一快，其自动励磁调节器的输出与其他励磁系统不同，显得较为复杂一些，但并不难实现。总的来说，其优点是：革除了滑环和碳刷等转动接触部分。其缺点是：在监视与维修上有其不方便之处。由于与转子回路直接连接的元件都是旋转的，因而转子回路的电压电流都不能用普通的直流电压表、直流电流表直接进行监视，转子绕组的绝缘情况也不便监视，二极管与可控硅的运行状况，接线是否开脱，熔丝是否熔断等等都不便监视。因而在运行维护上不太方便。但随着科技的发展，监视问题正在得到逐步解决。 1.6无励磁机发电机自并励系统。
励磁机本身就是可靠性不高的元件，可以说它是励磁系统的薄弱环节之一，因励磁机故障而迫使发电机退出运行的事故并非鲜见，故相应地出现了不用励磁机的励磁方案。如下图所示：发电机的励磁电源直接由发电机端电压获得，经过控制整流后，送至发电机转子回路，
7 / 14
作为发电机的励磁电流，以维持发电机端电压恒定的励磁方式，是无励磁机的发电机自励系统。最简单的发电机自励系统是直接使用发电机的端电压作励磁电流的电源，由自动励磁调节器控制励磁电流的大小，称为自并励可控硅励磁系统，简称自并励系统。自并励系统中，除去转子本体极其滑环这些属于发电机的部件外，没有因供应励磁电流而采用的机械转动或机械接触类元件，所以又称为全静止式励磁系统。下图为无励磁机发电机自并励系统框图，其中发电机转子励磁电流电源由接于发电机机端的整流变压器ZB提供，经可控硅整流向发电机转子提供励磁电流，可控硅元件SCR由自动励磁调节器控制。系统起励时需要令加一个起励电源。
无励磁机发电机自并励系统框图
无励磁机发电机自并励系统的优点是：不需要同轴励磁机，系统简单，运行可靠性高；缩短了机组的长度，减少了基建投资及有利于主机的检修维护；由可控硅元件直接控制转子电压，可以获得较快的励磁电压响应速度；由发电机机端获取励磁能量，与同轴励磁机励磁系统相比，发电机组甩负荷时，机组的过电压也低一些。其缺点是：发电机出口近端短路而故障切除时间较长时，缺乏足够的强行励磁能力，对电力系统稳定的影响不如其它励磁方式有利。
由于以上特点，使得无励磁机发电机自并励系统在国内外电力系统大型发电机组的励磁系统中受到相当重视。在发电机与系统间由升压变压器的单元接线和抽水蓄能机组等励磁系统中得到实际应用。
随着微机励磁调节器的应用，氧化锌非线性灭磁电阻的研制成功及大功率晶闸管及晶体管的广泛应用，提高了发电机励磁系统的可靠性，较大地改善了励磁系统静态和动态品质，大大提高了系统的技术性能指标。
在诸多励磁系统中，直接励磁机维护困难，调节器响应时间长达1～5s，动态性能差，当空载起励时，电压超调量大，频率特性差；他励可控硅励磁系统需装设交流励磁机，并要求厂房高度高，当其用于慢速水轮机时，交流励磁机体质量大、尺寸大、维修工作量大。20世纪70～80年代，发电厂开始用自复励及自并励的可控硅励磁系统，由于它们均属于快速
8 / 14
励磁系统，动态性能优良，尤其是带有微型计算机励磁调节器的自并激静止励磁系统在发电厂中得以广泛的应用。自并激励磁系统接线简单、设备少、造价低、占地面积小、无转动部件并维护简单，是快速响应系统。尤其是水电站往往远离负荷中心的地区，为提高输电的稳定性，对励磁系统要求能快速响应，而自并激励磁系统恰好能满足这个要求。 第二章：下花园电厂发电机励磁系统概况分析 第一节：静止励磁系统及工作原理
我厂3台发电机的励磁系统是采用的静止整流器励磁方式原理图如下图所示。在图示的交流励磁机系统中主励磁机L和副励磁机FL，是与发电机同步旋转的交流机，而整流设备为静止元件。主励磁机L的频率为100HZ的交流发电机，必须经过硅整流桥GZ整流，变为直流电源，供给发电机转子绕组的励磁。副励磁机FL是一个频率500HZ的中频交流永磁发电机。本身不另设励磁回路。简化了励磁系统。FL的输出功率，KZ通过整流，作为主励磁机L的励磁电源。励磁调节装置ZTL的作用是根据发电机端电压的偏差信号，输出一个相应的触发脉冲，对可控硅的导通角进行控制，控制了主励磁机的输出功率，从而改变了发电机的励磁电流。实现了励磁电流的自动调节。在静止整流器励磁系统中，由于硅整流元件代替了直流励磁机的换向器，因此，改善了励磁机的运行条件，使维护工作量减少。采用交流励磁机的励磁系统与直流励磁系统一样，具有独立的励磁电源。不受外系统干扰，供电可靠的优点。同时解决了整流子运行维护问题。且交流励磁机的容量不受限制，所以用于大型发电机的励磁系统。因为采用交流励磁机系统，体积庞大、价格昂贵，各励磁机之间的功率传送仍通过电刷，因此也属于有刷励磁系统。
他励交流励磁机系统原理接线图
上图为他励式交流励磁机同步发电机的励磁系统简图：他励交流励磁机系统的副励磁机一般为中频发电机，频率为400HZ或500HZ，主励磁机的频率为100HZ，组成响应速度快的励磁系统。副励磁机是自励式的交流发电机，为保持其端电压的恒定，由一个简单的自动调压器调整其励磁电流，其励磁绕组FLLQ由本机组电压经可控硅整流后供电，由于可控硅的可靠起励电压较高，在启动时需要外加一个直流起励电压，直至副励磁机的交流电压值足以使可控硅导通时，才能正常工作。此时起励电源退出运行。这是交流自励式发电机与直流自励式发电机的不同之处。其缺点是如果一个发电厂的所有发电机组都需要用起励电源的交流励磁机系统，当发生全厂性停电事故十，在锅炉、汽机等都用备用汽泵启动以后，发电机终究会因为没有合适的起励电源而不能发电，这将延误事故情况下的机组发电时间。所以起
9 / 14
励电源一般不从机组母线上引出。为弥补他励式交流励磁机系统的不足，现在大型机组一般采用永磁式的副励磁机，如下图所示：
上图中，用永磁式感应子中频发电机作副励磁机，省掉了自励恒压单元，永磁机的出口交流电压可以认为是恒定不变的。在他励式交流励磁机同步发电机的励磁系统中，自动励磁调节器输出的调整电流是控制主励磁机的励磁电流的；在永磁式副励磁机系统中，自动励磁调节器输出的调整电流是控制发电机转子的励磁电流的。在永磁式副励磁机系统中，要求主励磁机的运行容量较大，在响应速度方面也较他励式交流励磁机同步发电机的励磁系统快，这是容量换来的速度。
新厂3台发电机、老厂#5发电机的励磁电流全部由可控硅供给，可控硅是静止的，称之为静止励磁方式。 第二节：旋转无刷励磁系统
由于励磁系统比较复杂，上述机组的励磁系统大家也比较熟悉，#7发电机励磁调节器的功能，使用方法与其他机组励磁调节器的功能相同，不在详述。
老厂新安装的#7发电机组为旋转无刷励磁方式的发电机。与我厂的其他发电机励磁方式不同，而且存在很大的区别。下面是我粗浅的认识，与大家共同学习。
#7发电机在转子达到额定转速3000r/min时，合初励电源，初励电源经励磁调节器的初励控制回路加在励磁机定子的励磁线圈上。励磁机与一般的发电机原理相同，但它的电枢是旋转的，即励磁机的转子(电枢)与发电机转子同步旋转，其电枢绕组切割初励电源建立的初磁场产生三相电流，经过熔断器通过旋转二极管整流送至发电机转子为其提供励磁电流。瞬间在发电机端建立15%的发电机额定电压。初励电源回路不保持，建立初磁场后自动退出。 励磁调节器采集发电机机端电压互感器1YH、2YH电压量，定子电流4LH、励磁变低压侧转子电流CT电流量通过变换器进入微机励磁调节装置，经过逻辑软件控制产生触发脉冲控制可控硅整流桥的励磁电流输出，并控制外附小型中间继电器提供励磁系统各种正常、异常、故障信号。
初励电源在发电机端建立15%的发电机额定电压后，经过发电机机端的励磁变压器提供励磁电源经过可控硅整流后送至励磁机定子的励磁线圈上建立磁场，励磁机电枢绕组切割
10 / 14