發電機勵磁係統定子和轉子

供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備統稱為勵磁係統。它一般由勵磁功率單元和勵磁調節器兩個主要部分組成。係統組成勵磁功率單元向同步發電機,發電機勵磁係統定子和轉子

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    供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備統稱為勵磁係統。它一般由勵磁功率單元和勵磁調節器兩個主要部分組成。係統組成勵磁功率單元向同步發電機
轉子提供勵磁電流;而勵磁調節器則根據輸入信號和給定的調節準則控製勵磁功率單元的輸出。勵磁係統的自動勵磁調節器對提高電力係統並聯機組的穩定性具有相當大的作用。尤其是現代電力係統的發展導致機組穩定極限降低的趨勢,也促使勵磁技術不斷發展。同步發電機的勵磁係統主要由功率單元和調節器(裝置)兩大部分組成。如圖所示:其中勵磁功率單元是指向同步發電機轉子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分,而勵磁調節器則是根據控製要求的輸入信號和給定的調節準則控製勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調節器、勵磁功率單元和發電機本身一起組成的整個係統稱為勵磁係統控製係統。勵磁係統是發電機的重要組成部份,它對電力係統及發電機本身的安全穩定運行有很大的影響。勵磁係統的主要作有:
1、根據發電機負荷的變化相應的調節勵磁電流,以維持機端電壓為給定值;
2、控製並列運行各發電機間無功功率分配;
3、提高發電機並列運行的靜態穩定性;
4、提高發電機並列運行的暫態穩定性;
5、在發電機內部出現故障時,進行滅磁,以減小故障損失程度;
6、根據運行要求對發電機實行最大勵磁限製及最小勵磁限製勵磁方式直流發電機這種勵磁方式的發電機具有專用的直流發電機,這種專用的直流發電機稱為直流勵磁機,勵磁機一般與發電機同軸,發電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立,工作比較可靠和減少自用電消耗量等優點,是過去幾十年間發電機主要勵磁方式,具有較成熟的運行經驗。缺點是勵磁調節速度較慢,維護工作量大,故在10MW以上的機組中很少采用

交流勵磁機現代大容量發電機有的采用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發電機大軸上,它輸出的交流電流經整流後供給發電機轉子勵磁,此時,發電機的勵磁方式屬他勵磁方式,又由於采用靜止的整流裝置,故又稱為他勵靜止勵磁,交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恒壓裝置的交 流發電機。為了提高勵磁調節速度,交流勵磁機通常采用100——200HZ的中頻發電機,而交流副勵磁機則采用400——500HZ的中頻發電機。這種發電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內,轉子隻有齒與槽而沒有繞組,像個齒輪,因此,它沒有電刷,滑環等轉動接觸部件,具有工作可靠,結構簡單,製造工藝方便等優點。缺點是噪音較大,交流電勢的諧波分量也較大。

無勵磁機在勵磁方式中不設置專門的勵磁機,而從發電機本身取得勵磁電源,經整流後再供給發電機本身勵磁,稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自並勵和自複勵兩種方式。自並勵方式它通過接在發電機出口的整流變壓器取得勵磁電流,經整流後供給發電機勵磁,這種勵磁方式具有結簡單,設備少,投資省和維護工作量少等優點。自複勵磁方式除沒有整流變壓外,還設有串聯在發電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發生短路時,給發電機提供較大的勵磁電流,以彌補整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源,通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯變壓器獲得的電流源。
勵磁特性電壓的調節自動調節勵磁係統可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋控製係統。無功負荷電流是造成發電機端電壓下降的主要原因,當勵磁電流不變時,發電機的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質量的要求,發電機的端電壓應基本保持不變,實現這一要求的辦法是隨無功電流的變化調節發電機的勵磁電流。勵磁電流發電機端電壓無功電流三者之間的關係。無功功率發電機與係統並聯運行時,可以認為是與無限大容量電源的母線運行,要改變發電機勵磁電流,感應電勢和定子電流也跟著變化,此時發電機的無功電流也跟著變化。當發電機與無限大容量係統並聯運行時,為了改變發電機的無功功率,必須調節發電機的勵磁電流。此時改變的發電機勵磁電流並不是通常所說的“調壓”,而是隻是改變了送入係統的無功功率。無功負荷並聯運行的發電機根據各自的額定容量,按比例進行無功電流的分配。大容量發電機應負擔較多無功負荷,而容量較小的負則提供較少的無功負荷。為了實現無功負荷能自動分配,可以通過自動高壓調節的勵磁裝置,改變發電機勵磁電流維持其端電壓不變,還可對發電機電壓調節特性的傾斜度進行調整,以實現並聯運行發電機無功負荷的合理分配。勵磁電流調節原理在改變發電機的勵磁電流中,一般不直接在其轉子回路中進行,因為該回路中電流很大,不便於進行直接調節,通常采用的方法是改變勵磁機的勵磁電流,以達到調節發電機轉子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機勵磁回路的電阻,改變勵磁機的附加勵磁電流,改變可控矽的導通角等。這裏主要講改變可控矽導通角的方法,它是根據發電機電壓、電流或功率因數的變化,相應地改變可控矽整流器的導通角,於是發電機的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管,可控矽電子元件構成,具有靈敏、快速、無失靈區、輸出功率大、體積小和重量輕等優點。在事故情況下能有效地抑製發電機的過電壓和實現快速滅磁。
勵磁裝置自動調節勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調差單元、穩定單元、限製單元及一些輔助單元構成。被測量信號(如電壓、電流等),經測量單元變換後與給定值相比較,然後將比較結果(偏差)經前置放大單元和功率放大單元放大,並用於控製可控矽的導通角,以達到調節發電機勵磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發脈衝與可控矽整流器的交流勵磁電源同步,以保證控矽的正確觸發。調差單元的作用是為了使並聯運行的發電機能穩定和合理地分配無功負荷。穩定單元是為了改善電力係統的穩定而引進的單元。勵磁係統穩定單元用於改善勵磁係統的穩定性。限製單元是為了使發電機不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設置的。必須指出並不是每一種自動調節勵磁裝置都具有上述各種單元,一種調節器裝置所具有的單元與其擔負的具體任務有關。
勵磁原理勵磁裝置是指同步發電機的勵磁係統中除勵磁電源以外的對勵磁電流能起控製和調節作用的電氣調控裝置。勵磁係統是電站設備中不可缺少的部分。勵磁係統包括勵磁電源和勵磁裝置,其中勵磁電源的主體是勵磁機或勵磁變壓器;勵磁裝置則根據不同的規格、型號和使用要求,分別由調節屏、控製屏、滅磁屏和整流屏幾部分組合而成。勵磁裝置的使用,是當電力係統正常工作的情況下,維持同步發電機機端電壓於一給定的水平上,同時,還具有強行增磁、減磁和滅磁功能。對於采用勵磁變壓器作為勵磁電源的還具有整流功能。勵磁裝置可以單獨提供,亦可作為發電設備配套供應。