《励磁系统ABB培训教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《励磁系统ABB培训教材（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-第一局部：根本原理和硬件介绍一、发电机的电磁机理根本说明：1、应用电磁理论，导体在磁场中切割磁力线产生电动势电压：=BLVB：磁场强度，L：导体长度，V：切割速度。简单的讲就是：导体在磁场中做切割磁力线运动，就产生感应电动势，当形成闭合回路时，就会感生出电流。2、对于发电机：转子产生的磁场旋转切割定子线圈，在定子线圈上产生电动势电压，如右图，由=BLV可以理解：1、导体长度L相当于匝数乘单圈长度，固定不变；2、假定转速不变，切割速度V=R也可以理解为不变；3、电动势机端电压只与旋转的转子磁场强度成正比，其他根本不变。U2U1W2V1W1V23、对于载流导线的磁场：任一载流导线在点 P 处的磁
2、感强度: ，电流IPCD*PCDIB在直导线周围P产生的磁场，无限长载流导体的磁感强度：，当转子本身固有特性不变时，转子电流磁场在定子导线处感生的磁场强度B=KI，其中，I是励磁电流值，K系。 IB*4、综上所述可以理解为发电机定子产生的电动势机端电压：U=BLV=KIK：综合比例系数，I：励磁电流，电动势U与励磁电流I的大小成正比。5、电动势与机端电压有区别，电动势等于机端电压加定子线圈阻抗的压降，当发电机空载运行时，定子电流为0，阻抗的压降也为0，发电机的电动势也等于机端电压，调节发电机的励磁电流，直接作用于调节发电机的机端电压；当发电机并网后，定子线圈与负载组成闭合回路，由于定子两端电动
3、势的作用在闭合回路中产生定子电流，阻抗的压降等于定子电流乘以阻抗，机端电压等于发电机的电动势减去阻抗的压降，向外传递电功率。6、由电磁理论可知，电流流过定子线圈产生磁场，而定子电流的磁场又反作用于转子上，对转子产生磁场力作用，可以正交分解为定子有功电流磁场力和定子无功电流磁场力2个作用力，其中定子有功电流磁场力对转子的机械扭力起平衡作用，定子无功电流磁场力对转子的转子电流磁场力平衡作用，最终到达平衡状态，下面在发电机的根本原理中将详细讲述。二、发电机的根本原理说明：1、发电机的根本原理应用到电磁理论，电生磁，磁生电，并且电和磁之间又有磁场力的作用，那就是电枢反响，有功电流产生电磁力，并形成电磁
4、转矩，无功电流产生电磁力，不形成电磁转矩，理论比拟抽象，讲起来比拟难懂，这里用简单的左右手法则来讲述发电机的根本原理，首先介绍一下左右手法则。2、左手法则：确定载流导线在外磁场中受力方向的定则，即与力有关，又称电动机定则。左手平展，大拇指与其余4指垂直，假设磁力线垂直穿过手心，4指指向电流方向，则大拇指所指方向即为载流导线在磁场中受力的方向，如右图。3、右手定则：主要判断的是与力无关的方向。右手平展，使大拇指与其余4指垂直，并且都跟手掌在一个平面。把右手放入磁场中，假设磁力线垂直进入手心，大拇指指向导线运动方向，则4指所指方向为导线中感应电流的方向，如右图。右手定则还可以判断电流产生磁场的方向
5、，如右图。BI4、判断原则：关于力的用左手，其他的与力无关，如电流方向、磁场方向等用右手定则，简单而形象地记忆法则：“力字向左撇，就用左手；而“电字向右撇，就用右手。5、转子电流励磁电流IL产生的磁场B1，大小与转子电流IL成正比，B1=K1I常数K1综合比例系数，方向与力无关，利用右手定则，判定方向如图1的B1，代表进入纸面方向，代表出纸面向外方向，以下同，随着转子逆时针旋转，磁场B1也跟着逆时针旋转。6、定子线圈在旋转的转子磁场B1切割磁力线产生电动势，与力无关，应用右手定则，判定电动势方向如图1的Uf，当定子线圈与转子线圈空间垂直如位置90度或270度时，如图1位置，切割的磁力线密度最大
6、，感应的电动势数值最大；当定子线圈与转子线圈空间水平如位置0度或180度时，如图2位置，运动方向与磁力线平行，不切割磁力线，感应的电动势Uf数值为0。7、实际上，定子线圈感应电动势的大小与转子旋转角的余弦值有关：即Uf= LRB1COS转子线圈旋转角度，其中=t，t为时间秒，以图1为起点旋转。B1=K1I常数K1综合比例系数。可以理解为发电机的电动势空载为机端电压，负载为机端电压加阻电压：Uf= LRK1I COSt，与励磁电流I成正比，是时间t的余弦函数。d轴q轴 A轴A*ZBCYFfNS8、在发电机并网之后，在闭合回路中，由感应的电动势Uf带负载R在定子线圈中产生定子电流If，假定电动势U
7、f固定不变的话，忽略定子线圈的阻，定子电流If大小与负载有功功率和无功功率有关，定子电流的方向与功率因数有关，即电流If滞后电动势Uf的角度即为功率因数角，可以理解为定子电动势Uf在转子旋转t=/后才产生对应的定子电+900Fa流。即如图1的状态变为如图3。9、定子电流If产生的磁场B2，由于定子线圈的固有特性，磁场B2的大小与定子电流If成正比，即B2=K2If常数K1综合比例系数，方向与力无关，利用右手定则，判定方向如图3的B2，为便于分析，把B2正交分解为相对于转子0度的磁场B2d=E2COS= K2If COS和90度的磁场B2q=E2SIN= KIf sin两个磁场，如图3。10、B
8、2d磁场对转子2线圈电流IL的作用力fB2d与力有关，用左手法则判断方向如图3，大小与转子电流IL和磁场B2d成正比，方向与转子旋转方向相反，稳定状态下B2d磁场力与转子的扭力fn平衡。11、转子电流IL在两个线圈的电流流向相反，如图3，用右手法则判断转子1线圈电流产生的磁场顺时针方向，并且转子1磁场作用在转子2线圈电流上，用左手法则判断转子1磁场在转子2上的作用力fIL方向向外，大小与励磁电流IL的平方值有关，同理转子2电流磁场在转子1上的作用力方向也向外，大小也与fIL相等，因此转子电流IL在两个线圈之间产生的力fIL相斥如图3方向。12、而B2q磁场对转子2电流IL的作用力fB2q与力有
9、关，用左手法则判断方向如图3，大小与转子电流IL和磁场B2q成正比，方向与转子2上的转子1作用力fIL方向相反，稳定状态下B2q磁场力fB2q与转子1电流磁场在转子2上的作用力fIL平衡。13、当调节主汽门大小，只改变了转子扭力fn的大小，励磁电流不变，转子线圈间磁场力fIL的大小不变，由牛顿力的平衡定律，如果保持转速不变，转子线圈平面垂直方向受力平衡，磁场力fB2d的大小要改变，但磁场力fB2q的大小不变，即产生磁场力fB2d的大小要改变，由B2d=E2COS= K2If COS可以看出，也就是调节主汽门可以改变定子电流If相对于电动势的If COS分量，即有功电流要改变，无功电流If SI
10、N根本不变。14、一样理论，调节励磁电流大小，转子扭力fn不变，转子线圈间磁场力fIL的大小改变，相应改变磁场力fB2q的大小，由B2q=B2 SIN= K2If SIN可以看出，也就是调节励磁电流可以改变定子电流If相对于电动势的If SIN分量，即无功电流要改变，有功电流If COS根本不变。15、物理教科书上有关描述：当发电机定子电流与电动势同相位，定子磁势轴线与励磁磁势轴线互相垂直，称交轴电枢反响，定、转子磁场互相作用，形成电磁制动转矩，发电机从原动机取得机械能，转化为电能输送出去。当发电机正常运行于功率因数滞后时，定子磁势中一局部正好与励磁磁势方向相反，起直轴去磁作用，当发电机运行于
11、功率因数超前时，定子磁势中一局部正好与励磁磁势方向一样，起直轴助磁作用。电枢反响的去磁助磁作用将会影响发电机端电压有下降上升的趋势，为了保持端电压不变，必须相应地增加减少励磁电流。16、结论：发电机在旋转的转子磁场中发电，把机械能转化为电能，在发电机并网前空载，调节发电机的励磁电流，作用于调节发电机的机端电压，发电机并网后，调节发电机的励磁电流，作用于调节发电机的无功负荷无功电流，有功不变，调节主汽门作用于有功功率有功电流的变化，与励磁电流的大小无关。三、励磁系统硬件框图说明1、励磁系统主要作用是为发电机提供励磁电流，如上图，励磁电流取自发电机G，经励磁变-T02降压和整流柜-EG1-5整流后
12、输出可调的直流电流，经灭磁开关直接送至发电机的转子回路，提供可调的励磁电流。2、励磁系统主要包括：功率元件整流桥上图EG1-5、采样模块上图MUB、逻辑编程和计算的主板模块上图COB、输入输出控制模块上图FIO1-2、脉冲形成模块上图EG1-5的CIN和GDI、灭磁上图Q02和冷却上图E01等回路。3、励磁系统主要功率调节元件整流桥上图EG1-5的原理：如下列图全波整流，整流桥是由6只可控二极管组成的十二桥整流回路，输入三相电源上图励磁变-T02低压侧电源。上图为全波整流控制角a=0，在不同的控制角下，输出的电流励磁电流也不同，当控制角a90时，三相全控整流桥工作在逆变状态，整流桥输出平均电压
13、Ud为负值，即将直流转变为交流。三相全控桥在逆变工作状态时的反向直流平均电压：对于单相逆变如图:4、对于励磁系统整流桥上图EG1-5，在整流状态时，其输出电流I=1.35U/Rcos=KUcos，K=1.35/R是比例系数，当整流桥输入电压励磁变低压侧电压根本不变时，整流桥的直流输出电流与控制角的余弦值成正比，当角增大时，cos值减小，整流桥输出电流励磁电流也减小，反之亦然；只有在逆变灭磁时角取135度，大于90度。5、结合励磁系统的硬件构造原理图上图，我司励磁系统的主功率回路：发电机输出的电压除了到主变外，还经过励磁变上图T02，送至整流桥上图EG1-5，在可控硅的控制角上图EG1-5的CI
14、N和GDI输出控制角控制下，整流桥上图EG1-5直接输出整流后的直流电流到灭磁开关Q02，灭磁开关闭合，直流送至发电机的转子线圈，作为发电机的励磁电流，在灭磁开关后有转子过电压保护F02和R02，在灭磁开关前有起励回路Q03和A03。6、结合励磁系统的硬件构造原理图上图，我司励磁系统的采样控制回路：发电机出口电压PT和电流CT经端子排直接送至测量模块MUB采样和计算，送入主模块COB；励磁变低压侧电压和电流励磁电流经端子排直接送至PSI模块，由PSI模块采集后分别送至EGC和COB，进展采样和计算；控制和信号经端子排直接送至快速输入输出模块FIO1和FIO2，直接送入主模块COB进展逻辑控制；
15、U11、U12、U03、U13为变送器，输出励磁电流和电压；LCP调节器屏面板显示，CDP整流柜面板显示，SPA手操器，T15整流柜风扇电源，T05控制电源，Q15直流110V主电源，Q25直流110V灭磁开关第二路跳闸电源，G15、G05调节器直流24V电源模块等。7、励磁系统自动调节其实是一种恒电压模拟量的闭环调节控制系统，调节器测量模块MUB采集发电机的实际机端电压上图Ug1或Ug2，与设定值比拟，根据电压偏差量，计算整流桥的控制角，送至COB板的脉冲形成模块，产生相应控制角的触发脉冲，送至整流桥的CIN和GDI板，进展监测和放大，放大后的脉冲直接控制可控硅，调整励磁功率元件整流桥上图EG1-5的控制角，改变整流桥的电流输出，改变励磁电流，保持机端电压相对稳定。8、如机端电压低于设定值，调节器计算获得一个负的电压偏差U，使整流桥的控制电压Uc减小，从而使整流桥的控制角也减小，整流柜的
