同步发电机的自动调节励磁装置设计

⑴ 同步发电机励磁调节系统的工作原理

同步发电机励磁调节系统通常分为“手动励磁调节系统”和“自动励磁调节系统”。
手动励磁调节系统的工作原理:将励磁机或其它交流电源进行整流，得到直流电源，再将直流电
源通过磁场变阻器和灭磁开关接通发电机转子回路，改变磁场变
阻器的阻值就可以调节励磁电流的大小，从而达到调节发电机定
子电压的目的。(也有采用可控硅整流手动励磁调节系统)
自动励磁调节系统的工作原理:将励磁机或其它交流电源通过可控硅整流装置得到直流励磁电源。
利用发电机出口的压变和流变反映发电机电压偏差和无功功率，
将偏差信号转换成可控硅的触发信号，根据发电机电压和无功功
率自动调节励磁电流。在系统故障时还有自动“强行励磁”功能。
只能简单说这些。励磁系统具体结构很多，原理大同小异，你可以在网络上查询。

⑵ 同步发电机励磁自动调节的作用是什么

励磁自动调节的作用是：

如果功率因数或者电压没有在设定的范围内，会快速做出反应，自动调整到设定的范围内，保证发电机按照设定的要求运行。

同步发电机励磁调节系统的工作原理

（一）控制发电机的端电压

维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段之一，在负荷变化的情况下，要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。

（二）控制无功功率的分配

当发电机并联于电力系统运行时，它输出的有功决定于从原动机输入的功率，而发电机输出的无功则和励磁电流有关。为分析方便，假定发电机并联在无穷大母线运行，即其机端电压UG恒定。

(2)同步发电机的自动调节励磁装置设计扩展阅读：

在现代电力工业中，同步发电机广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。

若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。

同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。

⑶ 发电机励磁系统的原理 发电机励磁系统的原理是什么

1、发电机励磁系统是供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备的统称。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。

2、发电机励磁系统包括直流励磁机、无刷励磁机、交流励磁机等。近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。

⑷ 励磁系统的自动调节

自动调节励磁电流的方法
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。
自动调节励磁装置的组成单元
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。
1.测量单元
被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。
2.同步单元
同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。
3.调差单元
调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。
4.稳定单元
稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元 。励磁系统稳定单元 用于改善励磁系统的稳定性。
5.限制单元
限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。
必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
自动调节励磁的组成部件
自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机.自动停机.并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。
励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
数字自动调节励磁装置
近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点，目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置，这种调节装置将能实现自适应最佳调节。

⑸ 请问哪里可以找到关于数字式同步发电机励磁调节器设计的资料

同步发电机是电力系统以及工业生产中的重要元件其励磁装置的性
能直接影响同步发电机运行的可靠性和稳定性目前国内生产的同步电
动机励磁装置大多数采用模拟控制电路这种控制电路存在硬件多控制
板数量多接线复杂可靠性差等缺点对于现场人员使用和维护都造成
了一定困难微机控制技术的发展为解决以上问题提供了技术支持
我公司从80 年代起研制并生产了大量的微机控制整流设备特别是在
晶闸管的控制技术上有比较丰富的经验
针对励磁装置中存在的一些问题我公司采取微机控制技术并且吸
取了现有励磁设备的精华其中包括1972 年原机械工业部电器工业管理局
的统一设计的技术关键和同步发电机失步保护和带载自动再整步技术精
华研制出了新型微机控制同步发电机晶闸管励磁装置该装置具有控制
集成度高控制精度高运行可靠性高稳定性好现场使用和维护方便
等优点
微机控制同步发电机励磁装置分为HRKLF11 和HRKLF12 两个系列11
系列供拖动非冲击性负载的同步发电机恒定励磁用12 系列供有冲击性负
载的同步发电机按负荷自动调节励磁维持无功电流恒定之用该装置均具
有失步保护和带载自动再整步功能适用于200-10000KW 同步发电机配套
1 控制电路采用MCS-89C51 系列单片微机控制控制板集成度高,软件
中有丰富的设备自检功能
2 具有良好的失步保护功能和带载自动再整步功能
3 全压起动时起动至亚同步转速顺极性投入励磁使电机牵入同步运行
4 同步发电机起动和停车时自动灭磁以免感应过电压击穿设备
5 可手动调节励磁电流电压进行功率因数调整
6 本设备所带放电电阻RF 阻值为所配用的同步发电机转子励磁绕
组直流电阻的10 倍其长期允许电流为同步发电机额定励磁电流的 按负荷自动调整励磁基本保持同步发电机无功电流恒定
2 具有零励磁保护功能
本装置的主电路包括整流变压器三相半控整流桥阻容灭磁环节
和起动环节等控制电路主要由单片机MCS-8751 励磁电流调节器电
流给定与反馈环节投全压和投励环节失步检测环节强励环节无功
补偿环节微机触发环节和自检环节等组成以上控制电路主要集成到一块控制板上具有同步发电机的起动正常励磁失步检测和保护强励
自动关桥以及无功补偿等功能
下面分别介绍各部分组成和原理
1 三相半控整流电路
整流变压器将交流380V 电源电压降至励磁所需的电压其二次输出线
电压为U21
每个主桥晶闸管及整流二极管在一个电周期360 度内轮流导通120 度
晶闸管由其相应的触发插件提供的触发脉冲开通整流二极管为自然换流
整流桥直流输出电压为
Ud 1.35 U21(1+cos )/2
式中U21 整流变压器二次侧线电压V
晶闸管的控制角
Ud 0.3-1.2Ufe
Ufe 电机额定满载励磁电压
2 阻容灭磁环节
阻容灭磁的任务是关断主桥晶闸管停止主桥向电机输出励磁电压和
电流
输出励磁电压和电流采用阻容灭磁不仅灭磁速度快而且关桥可靠
下列情况下阻容灭磁动作
1 电机发生带励失励失步时阻容灭磁动作关断主桥使电机转入异
步运行失步源消失后实现带载自动再整步
2 当电机发生断电失步时阻容灭磁动作关断主桥电机励磁绕组储
存的磁场能量经附加电阻RF 及电容C10 和C11 衰减当励磁电流lf 由额定值
Ife 衰减到0.368Ife 时实现断电失步再整步
3 当电机正常或事故停机时阻容灭磁动作关断主桥避免在下一次
开机时因主桥未关断而误投励
电容C10 由交流26OV 电源经单相全波整流充电至34OV 左右
当灭磁插件发出灭磁脉冲后灭磁晶闸管KP4 开通C10 上予充电压反
向加于主桥两端为保证主桥可靠关断CM1 容量的选择应保证施加反压的
时间大于主桥晶闸管的热态关断时间在施加反压的同时C10 经电机励磁
绕组向C11 放电
当Vc10 Vc11 时流过KP4 的电流近似为零KP4 自动关断
3 起动环节
主要技术要求
l 在电机投励前的整个异步起动过程中当励磁绕组有正向感应电压时
起动晶闸管 KP5 应可靠开通以便附加电阻 RF 在有正负半周感应电压时均
能接入励磁绕组使电机获得良好的对称起动特性而投入正常励磁后KP5
应可靠关断并转入高开通值高开通值应保证电机在正常励磁强励及灭磁时不误开通以避免长期接入附加电阻而烧毁在电机励磁绕组出现
过电压时KP5 应开通对励磁绕组起过电压保护作用
2 起动控制回路中的R21 选择满足高开通值外并应满足正常运行时的
热稳定要求
工作原理在电机半压起动油开关闭合后J1-2 闭合此时WHK2 4 闭
合在未投励时此时R21 与R22 并联并联后阻值较低R23//RW21 回路可
分得较高电压因R21 阻值较高R23//RW21 分得电压就低KP5 就需在较高主
桥电压下开通改变R21 R22阻值可获得所需的KP5 高低开通值
4 励磁电流调节器
电流调节器由运算放大器U302B 组成的比例积分放大器和二极管限幅
环节组成电流给定由电位器POT 构成电流反馈由ID 输入电流调节器
的输出值经过电阻R235 和R236 分压后送给模数转换器A/D0804 经过转
换后的数字量输入到微机去控制晶闸管的触发角
为了把电流限制在某个最大允许值电流调节器具有限流功能即电流
截止功能调节电位器RW35 可以调节限流值调节电位器RW37 R334 和
C311 可以改变电流调节环的比例积分参数
调节环的输出电压与移相角之间存在着非线性关系为了使得操作人
员调节方便使励磁电压或电流能够线性跟踪电位器的给定变化在
单片机控制程序中设置了非线性校正环节
5 投全压和投励环节
同步发电机在整个起动过程中其转子感应交变电压的频率是随着转
子的加速而变化的转速越高感应交变电压的频率就越低电机刚起动
瞬间转子感应电压频率与定子回路频率f1 相同为50HZ 而达到任一
转差S 时的转子感应电压频率f 为 f=fl S=50S
当同步发电机加速至同步转速的90 时转差s 0.1 投入全压
当同步发电机加速至亚同步时同步转速的95 转差S 0.05 顺
极性投励此时转子感应电压频率为
f=50 0.05=2.5 周
一个周期时间为T l/f=l/2.5 0.4 秒
电机进入亚同步转速时投励环节接收到频率为2.5Hz 的转子感应电
压信号后顺极性感应电流方向与励磁电流方向相同发出脉冲去触
发主回路晶闸管从而投入励磁将同步发电机牵入同步运行
6 触发脉冲形成与放大环节
触发脉冲的形成与放大电路的原理为由单片机P1 口发出120 度电
角度方波送入与门74LS08 的一个输入端与门另一端输入高频的脉冲列
FO 其输出端即输出120 度的宽脉冲列然后经过上拉电阻加以放大输出
此信号接入脉冲变压器的原边脉冲变压器的副边接入晶闸管的门极和阴极7 强励环节
当定子回路三相交流电压降至某一百分比如80 时进行突出强
励强励时间为10 秒
8 无功补偿环节仅HRKLF12 型用
拖动冲击负载的同步发电机当负载增加仍为恒定励磁时其输出无功
电流减少超过额定负载时减少得更为严重甚至变为从电网吸取感性无
功电流这不利于电机运行和电网电压的稳定冲击负载的大型同步电动
机对电网影响大需要按照电机负载的大小自动调节励磁
HRKLF12 型设备用无功补偿插件检测同步发电机定子回路有功电流信
号用来在负载增加时实现自动增磁使冲击负载的同步发电机以输出较
稳定的无功电流运行
此环节由二极管开关式相敏桥和双T 滤波器组成
9 装置运行状况检测与显示
该装置具有微机自动检测功能且有数字显示各种状态在设备启动和
运行过程中微机能自动检测设备状况当有故障出现时会自动停机且显
示表示故障种类代码如快熔熔断器熔断后显示7 数字显示如表5.1
所示

⑹ 发电机励磁的原理

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。

励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、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。励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。

(6)同步发电机的自动调节励磁装置设计扩展阅读：

根据直流电机励磁方式的不同，可分为他励磁，并励磁，串励磁，复励磁等方式，直流电机的转动过程中，励磁就是控制定子的电压使其产生的磁场变化，改变直流电机的转速，改变励磁同样起到改变转速的作用。

发电机由两大部分组成。

（1） 转子 —— 转子绕组通以直流，用以产生发电机的磁场；

（2）定子—— 定子绕组被磁场之磁力线切割，在定子绕组中产生（发出）电流。对于交流发电机，发电机转子被原动机（水轮机、汽轮机、柴油机等）拖动转动，因而转子绕组产生的磁场是旋转的，静止的定子绕组相对运动切割磁力线。