发电机上无刷励磁和静态励磁,有什么区别,各有什么优缺点?

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发布时间:15-08-25 16:36分类:技术文章 标签:励磁
励磁通俗的说*是提供磁场,是感应电动势的必要条件之一。由于磁铁的磁场不能控制大小,同时磁铁笨重,所以电厂发电机的磁场不是由磁铁提供,而是由直流电通过转子线圈提供,把这一过程称为励磁。
与励磁相关的定义 1、励磁电流
励磁电流*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。
2、励磁系统
供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。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。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
3、励磁涌流
励磁涌流是由于铁芯的磁饱和产生的,励磁涌流通常在接通电源1/4周期后开始产生,幅度*大值可能超过变压器额定电流的几倍甚至几十倍,持续时间较长,从数十个电源周期直至数十秒不等。励磁涌流的幅度与变压器的二次负荷无关,但持续时间与二次负荷有关,二次负荷越大则涌流持续的时间越短,二次负荷越小则涌流持续的时间越长,因此空载的变压器涌流持续的时间*长。
励磁的种类 按整流方式可分为旋转式励磁和静止式励磁两大类
。其中旋转式励磁又包括直流交流和无刷励磁;静止式励磁包括电势源静止励磁机和复合电源静止励磁机。
一般我们把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转磁场的过程称为励磁.
励磁分类方法很多,比如按照发电机励磁的交流电源供给方式来分类:
*类是由与发电机同轴的交流励磁机供电,称为交流励磁(他励)系统,此系统又可分为四种方式:
1、交流励磁机(磁场旋转)加静止硅整流器(有刷).
2、交流励磁机(磁场旋转)加静止可控硅整流器(有刷).
3、交流励磁机(电枢旋转)加硅整流器(无刷).
4、交流励磁机(电枢旋转)加可控硅整流器(无刷).
第二类是采用变压器供电,称为全静态励磁(自励)系统,当励磁变压器接在发电机的机端或接在单元式发电机组的厂用电母线上,称为自励励磁方式,把机端励磁变压器与发电机定子串联的励磁变流器结合起来向发电机转子供电的称为自复励励磁方式.这种结合方法也有四种:
1、直流侧并联 2、直流侧串联 3、交流侧并联 4、交流侧串联 励磁的主要作用
1、维持发电机端电压在给定值,当发电机负荷发生变化时,通过调节磁场的强弱来恒定机端电压。
2、合理分配并列运行机组之间的无功分配。
3、提高电力系统的稳定性,包括静态稳定性和暂态稳定性及动态稳定性。
励磁系统的组成
励磁系统包括励磁电源(直流励磁机、交流励磁机或励磁变压器及整流器等)、自动电压调节器、手动控制单元、灭磁、保护、监视装置和仪表等。
励磁电源 励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器。 励磁装置
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。
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。
励磁装置主要分为电磁型和半导体型两大类。电磁型励磁装置主要用于以直流或交流励磁机为励磁电源的励磁系统中,半导体型励磁装置既可以与励磁机一起组成静止(或旋转)整流器励磁系统,也可以与励磁变压器组成静止励磁系统。

摘要: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。关键词:发电机
励磁电流 有关特性

问题:发电机上无刷励磁和静态励磁,有什么区别,各有什么优缺点?

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。

回答:

一、发电机获得励磁电流的几种方式

发电机上无刷励磁和静态励磁,有什么区别,各有什么优缺点?

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。

1⃣️化验室的离心器更换新时,我就拆解了那个老式的,有两个碳刷顶着滑环,滑环上都是黑碳,它的旋转靠的是带有线圈的转子在磁场中不断切割磁力线,细看都是火花,后来我拆解了收录机的电机,电话机的手摇发电机还有早期的电动自行车的有刷电机,都是一个原理,由于与无刷电机相比较,过去的这些有刷电机基本被逐步取代,只有小巧的电机或大型机上才会使用。
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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,制造工艺方便等优点。缺点是噪音较大,交流电势的谐波分量也较大。

2⃣️有什么区别?

3、无励磁机的励磁方式:

无碳刷的有交流励磁机和旋转硅整流,因无碳刷,清洁、免维。因为无碳刷交流发电机的磁场绕组是禁止不动的,所以绕组引线可直接从后端盖引进,省去维护碳刷和滑环的后续工作,这样就可将磁场绕组和电枢绕组固定在后端盖上,旋转稳定!
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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

无刷电机工作时无火花,产生的电磁干扰小,消除了有刷的按触不良。

励磁方式具有结简单,设备少,投资省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除没有整流变压外,还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发生短路时,给发电机提供较大的励磁电流,以弥补整流变压器输出的不足。这种励磁方式具有两种励磁电源,通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。

无刷电机欠缺的是因磁路上增加了两个附加空隙,使低速运转时的充电性能较有刷的有所降低。

二、发电机与励磁电流的有关特性

无刷发电机有三部分:

1、电压的调节

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a)永磁发电机、不需要励磁、直接发电经外部整流成直流电,把此电接到励磁发电机的定子上,定子就产生磁场,此时励磁发电机转子线圈就切割磁力线产生电压,最后经主轴上的旋转二极管整流成直流接到发电机的主转子上,主转子又形成磁场,切割磁力线形成最后的发电电压。所以两部分励磁发电机定子的电压由主发电机的剩磁电压经整流后提供的。

自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因,当励磁电流不变时,发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求,发电机的端电压应基本保持不变,实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。

b)励磁发电机、

2、无功功率的调节:

c)主发电机组成、

发电机与系统并联运行时,可以认为是与无限大容量电源的母线运行,要改变发电机励磁电流,感应电势和定子电流也跟着变化,此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时,为了改变发电机的无功功率,必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”,而是只是改变了送入系统的无功功率。

它们的转子是同轴的。

3、无功负荷的分配:

3⃣️有碳刷的需要多维护,但优点是励磁响应速度快。有碳刷的交流发电机的磁场绕组随发电机转子一起转动,通过主转子的剩余切割主定子线圈产生感应电动势发出微弱的电压,要经过外部整流后形成直流电,再通过电刷、滑环到主转子形成更强的磁场来切割主定子线圈产生感应电动势去得到额定电压。
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并联运行的发电机根据各自的额定容量,按比例进行无功电流的分配。大容量发电机应负担较多无功负荷,而容量较小的则负提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配,可以通过自动高压调节的励磁装置,改变发电机励磁电流维持其端电压不变,还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整,以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。

小机大机原理应该共性,解剖过,才有一点了解!
图片 5谢谢你的阅读🙏!

三、自动调节励磁电流的方法

回答:

在改变发电机的励磁电流中,一般不直接在其转子回路中进行,因为该回路中电流很大,不便于进行直接调节,通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流,以达到调节发电机转子电流的目的。常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻,改变励磁机的附加励磁电流,改变

发电机上无刷励磁和静态励磁有什么区别?各有什么优缺点?

可控硅的导通角等。这里主要讲改变可控硅导通角的方法,它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化,相应地改变可控硅整流器的导通角,于是发电机的励磁电流便跟着改变。这套装置一般由晶体管,可控硅电子元件构成,具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。被测量信号,经测量单元变换后与给定值相比较,然后将比较结果经前

答;无刷励磁系统的工作原理即;励磁系统因为硅整流器安装于转子轴上并且运行时与轴一起旋转,因此也叫旋转硅励磁。其原理接线如下图所示。
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该励磁方式具有两台励磁发电机,称为主励磁机与副励磁机,主发电机的转子电源由主励磁发电机的转子输出的三相交流电经安装于主轴上的旋转硅整流器整流后供给。副励磁发电机的转子为永久磁铁做成的磁极并与主发电机同轴,副励磁发电机的定子输出电压输人自动电压调整器,自动电压调整器输出电压控制主励磁发电机的定子励磁绕组,使主励磁发电机的转子有电压输出。通过调节主以磁电压的大小即可调节发电机的输出端电压大小。

静态励磁方式的发电机,它采用整流变压器或半导体可控硅进行调节发电机励磁绕组,它需要碳刷引入至电枢。见下图所示。
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这种结构的励磁只与发电机的原动力有关,与外部电网没有联系,所以外部电网的故障不会影响励磁机的正常工作。因此,这种励磁方式简单可靠,设备投资及运行费用都比较少,这是它的优点。但是,由于大容量的发电机励磁电流大、转速高,这就给励磁发电机整流子的制造及运行中消灭火花带来许多困难,而且直流发电机的维修工作量很大,检修励磁机时又必须停机,所以目前许多大型发电机都采用静止半导体励磁方式。

静止半导体励磁系统具有体积小、重量轻、励磁容量大及维护方便等优点,而且这种励磁方式反应快、调节方便。当系统发生故障而使电压降低时,调节励磁电流和恢复电压的速度很快。它的缺点是由于其电源与电网相连,受系统的影响很大,而且其控制调节系统也很复杂。

还有一种“旋转硅励磁”方式的发电机,它是由同轴的交流发电机经安装于同一转轴上的整流盘整流后供励磁绕组直流电源,因均安装于同一轴上,不需要用炭刷、集电环将电源引入励磁绕组,所以也叫无刷励磁。它具有直流发电机励磁与静止半导体励磁的优点,而且没有炭刷、整流子、集电环,因此,维护更加方便。缺点是旋转硅的可靠性不是特别高,随着自子商品制造技术的发展,其可靠性已越来越高。

以上为个人经验之谈,因为本人原来曾经从事过水力发电机组的安装、调试与维修。故是个半瓶子。这里所说的结构提问者参考,希望对提问者有一点帮助。

知足常乐2019.3.7日于上海

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