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1、刘国虎 2013.10.06 以卡特彼勒SR4/SRB发电机为例 2 目录 1、发电机励磁系统概述 2、卡特彼勒SR4/SRB发电机介绍 3、SR4发电机励磁系统介绍 4、永励磁发电机工作原理 5、励磁系统的整流电路和保护电路 6、励磁控制系统电路图 7、自励磁控制系统介绍 3 1、发电机励磁系统概述 1、发电机励磁系统概念及组成 1）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。 2) 同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。 其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电 源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控
2、制励磁功率单元输出的装置。 2、励磁系统的主要作用 1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值； 2）控制并列运行各发电机间无功功率分配； 3）提高发电机并列运行的静态稳定性； 4）提高发电机并列运行的暂态稳定性； 5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度； 6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制 4 2、卡特彼勒SR4/SRB发电机介绍 SR4发电机是一种无刷式三相交流发电 机，其具有全波励磁自动调节系统，能保证 它有稳定的电压输出。常见的为4极或6极发 电机。适用于400VAC 50HZ或240VAC 60HZ 电力系统。装置了多种故
3、障监测、报警和保 护装置。因为励磁部分取消了电刷，使维修 工作减少，可靠性提高，寿命长。它可以广 泛应用于电动机和照明混合负载状况下，以 及用作电子控制设备，计算机中心，通讯设 备及石油钻探方面的电源设备。 5 2、卡特彼勒SR4/SRB发电机介绍 各部分简介： 1、发动机：提供动力源，带动发电 机旋转。 2、主电枢（定子）：在旋转磁场的 作用下产生三相交流电。 3、自动励磁系统：a、旋转励磁组 件：产生旋转磁场。B、调压器 ：控制磁场的大小。这几个部件 共同作用使输出电压稳定。 4、自动调速系统：保持输出电源有 稳定的频率。 5、监控系统：相当于发电机组的大 脑。接收各部分的信息，控制各 部
4、件的工作。协调各部件之间的 关系，跟操作者进行各种信息交 流。 6 2、卡特彼勒SR4/SRB发电机介绍 1、发电机接线端子 2、主电枢（定子） 3、主励磁线圈（转子） 4、转子轴 5、永磁铁副励磁机 6、励磁机 7、轴承 8、风扇 发电机的结构 7 2、卡特彼勒SR4/SRB发电机介绍 发动机带动转子轴向发电机 提供动力，其中励磁机电枢和主 励磁线圈安装在转子轴上。随着 转子轴转动，励磁机产生交流电 ，整流部件将这个交流电转换成 直流电，这个交流电就会送到主 磁场线圈，于是在主磁场线圈各 磁极之间产生磁场。主磁场线圈 随着转子的转动，在主电枢上的 线圈上就会产生交流电压，电流 就会流向负载。
5、 8 3、SR4发电机励磁系统介绍 励磁系统的功能： 电力系统正常运行时，负荷总是变化的，发电机的功率也因此作相应的变化，为 使发电机输出的电压保持稳定，需对励磁电流加以调节。 当发电机在额定转速下运行，励磁电流一定时，发电机的端电压会随着无功负荷 功率增加而下降，而有功功率只影响转速，因此在负荷变换的条件下，需 要通过励磁系统对磁极电流自动调节来使输出电压稳定。 通过调节到励磁机电枢的电流就可以控制输出电压。在SR4B发电机上有两种励磁 方式： （1）永磁铁励磁（PMPE） （2）自励磁（SE） 它们都属于无刷励磁（交流励磁机，旋转整流器），无刷励磁有许多优点： 1、维护工作量少。 2、系统
6、工作可靠。 3、无接触件磨损，电机使用寿命长。 9 3、SR4发电机励磁系统介绍 永磁铁励磁系统 1、副励磁机永磁发电机是调压器的电源 供给部件。 电压反馈信号，控制调压器的输出，励磁 机产生交流电源。 整流元件：将交流励磁电流变成发电机所 需的直流励磁电流。 2、特点： 稳压器的电源是永久磁铁作励磁的副励磁 机所提供的。副励磁机包括了永久 磁铁（PM）和永久电枢（L5），副 励磁机的工作与发电机输出电压无 关，发电机输出电压随外负荷的变 化而波动，不会作用在励磁机上。 10 4、永励磁发电机工作原理 3、永励磁发电机工作原理 发动机带动旋转磁场组件（RFA），永 磁铁PM在电枢L5内感应出交
7、流电压，永磁 铁电枢L5内有三组线圈产生三相交流电，经 导线11、12、13流到稳压器内，稳压器将三 相交流电整流成直流，通过反馈信号控制直 流电的输出，端头F1、F2将受控的励磁用直 流电输送到主励磁机线圈（L1）处。直流电 在此形成磁场，励磁机电枢(L2)在这个磁场 中转动，产生三相交流电，此交流电由三相 桥式全波整流电路（CR1-CR6）将这三相交 流电整流成直流，经发电机内的导线传送到 主磁场线圈L3，当发电机轴转动时，在主电 枢L4内感应出三相交流电压，送到负载接头 T0、T1、T2、T3上。导线20、22、24把发电 机输出电压反馈信号传送给稳压器。 11 5、励磁系统的整流电路和
8、保护电路 4、整流电路和保护电路 （1）二极管（CR1-CR6）组成三相全波桥式整流器。 将励磁机电枢L2产生的三相交流电转换成直流电 ，输送给主磁场线圈L3。 （2）电阻（CR7）（浪涌二极管）是一个可变电阻，正 常情况下为高电阻，当电压超过一定值时，变成 低电阻值的电阻器，导通放电。它在工作时阻止 任何不正常的瞬间高电压峰值的出现，从而保护 二极管（CR1-CR6）。 （3）电阻器（R5）是一个2.7K的电阻。通过它对绕组 、散热器以及发电机转动时与空气摩擦产生的静 电电荷进行放电，以免静电的作用而使电压升高 ，破坏绕组的绝缘。 （4）所有的稳压器都设有保险丝，是快断型的，用来 在意外的大
9、电流、低输出电压的情况下，关断发 电机的工作。在更换保险丝时一定要更换同类型 、同额定值的保险丝。 12 6、励磁控制系统电路图 永磁铁励磁系统 （CR1-CR6）二极管 （CR7）可变电阻 （L1）励磁机磁场线圈（定子） （L2）励磁机电枢（转子） （L3）主磁场线圈（转子） （L4）主电枢（定子） （L5）副励磁机电枢 （PM）永磁铁 （R5）电阻器 （RFA）旋转磁场组件 （TR1）选装的电流传送器 T0、T1、T2、T3、T7、T8、T9发电机 的接线端子 13 6、励磁控制系统电路图 自励磁系统 （CR1-CR6）二极管 （CR7）可变电阻 （L1）励磁机磁场线圈（定子） （L2）励
10、磁机电枢（转子） （L3）主磁场线圈（转子） （L4）主电枢（定子） （L5）副励磁机电枢 （PM）永磁铁 （R5）电阻器 （RFA）旋转磁场组件 （TR1）选装的电流传送器 T0、T1、T2、T3、T7、T8、T9 发电机的接线端子 14 7、自励磁控制系统介绍 1、自励磁系统与永磁铁励磁发电机的不同之处在于： （1）没有以永磁铁的副励磁机和线路11、12、13。其他部分和 永磁励磁式基本一样。 （2）由于发电机组开始工作时是靠剩磁工作的，所以剩磁对自 励磁式发电机是必须的。当发动机带动发电机的旋转磁场组 件旋转（RFA）时，励磁机励磁线圈L1内的剩磁使励磁机电 枢L2内产生少量的交流电压。
11、这个交流电通过三相全波桥式 整流器变成直流电，流向主磁场线圈L3内产生磁场，再加上 L3内原有的剩磁，随着发电机的工作，在主电枢内转动，从 而在主电枢内产生交流电，然后通过导线20、22、24传送给稳 压器，使得励磁机磁场线圈L1的电压升高，这一过程反复进 行。最后，使发电机的输出达到额定值，其余部件的工作和 永磁励磁发电机的工作基本相同。 15 7、自励磁控制系统介绍 2、充磁 在某些特定的条件下，自励式发电机剩磁不足，以至于不能实现有效 的起动发电过程，此时应对发电机进行充磁。 具体做法有停机充磁和运行充磁两种。 A、停车充磁（使用12V蓄电池电压） 步骤： （1）停止发动机 （2）从稳压
12、器上拆下导线F1、F2的连接。 （3）把12V电源引正极线接到导线F1上。 （4）把12V电源引负极和导线F2进行瞬间接触（两次到三次） （5）把F1和F2重新接到稳压器上运行发动机。 16 7、自励磁控制系统介绍 B、运行充磁（万用表，动态充磁电路） 步骤： （1）按图连接动态充磁电路。 （2）停止电动机。 （3）将万用表接到稳压器接头20、22上。 （4）起动发动机，低怠速运行。 （5）将红色引线正极接头和F2连接。 （6）将黑色引线负极与F2接头瞬间接触，并注意观察电表。 （7）当电压表显示的电压上升时，就把测试引线从F1和F2处拆离 。如果发电机电压在5-10秒钟内不上升，应把测试线从接头上 拆离，经行故障检查。
