发电机励磁电流有关特性2009-3-31 16:17:00 供稿:hesp 阅读:266 打印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一、发电机获得励磁电流的几种方式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 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 3、无励磁机的励磁方式: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 二、发电机与励磁电流的有关特性1、电压的调节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 2、无功功率的调节: 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 3、无功负荷的分配: 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 三、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(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。
四、自动调节励磁的组成部件及辅助设备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 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。
对于同步发电机而言,若单机运行,且负载参数(指负载阻抗参数)一定时,励磁电流 增大则端电压会增大,输出的有功功率也随之增大,而同步机的转速又不变,所以转矩会增 大若电机与无穷大电网并联运行,由于端电压取决于电网,保持不变,此时励磁电流增大 则只会使无功功率增大,有功功率不变,所以转矩不变若两台(或少数几台)容量相近的 同步发电机并联运行,增大某一台的励磁电流则输出的有功和无功都会有所增大,转矩也会 有所增大至于公式,很难用公式来准确地表达这一关系,因为从同步机负载特性(U=f(If看,单机运 行时,励磁电流与端电压是非线性关系,与电机的饱和程度有关,无法简单地用数学表达式 表示若不计饱和,可以定性地说端电压与励磁电流近似成正比(忽略空载励磁电流分量), 而有功功率与端电压平方成正比,因此转矩与励磁电流的平方近似成正比。