2 . 2 . 1 三 相 同 步 电 机 的 励 磁 系 统

励磁系统通常包括励磁机 （ 或其他励磁供电装置 ） 、 手调励磁装置 、 自动励磁调节器

和灭磁装置等设备 D 它的作用是 ： 当电机正常运行时 ， 供给维持一定电压和一定无功输

; 丨

' ， 范围所需的励磁电流 ；

当电力系统发生突然短路或突加负荷 、 甩负荷时 ， 对电机进行强

行励磁或强行减磁 ， 以提高电力系统的运行稳定性和可靠性 ； 当电机内部出现短路时 ， 对

电机进行灭磁 . 以避免事故扩大 。

同步电机的励磁电流可由直流励磁机直接供给 ， 也可由交流励磁机 、 发电机的辅助

绕组或发电机木身线端等的交流电经可控或不可控整流器 （ 静止的或旋转的

> 整流后供

给 。 凡由励磁机提供励磁电源的称为他励式励磁系统 ； 凡由发电机线端或由发电机辅助

绕组提供励磁电源的则称为自励式励磁系统 。 凡通过各种整流器整流后提供直流励磁

电流的则统称为整流器 （ 或半导体

> 励磁系统 . 随着半导体技术的发展 . 这种系统得到了

日益广泛的应用 。

一 、 常 用 的 励 磁 系 统 及 其 适 用 范 围

常用的励磁系统及各系统的适用范围见表 2 - 4 。

二 、 同 步 电 动 机 的 励 磁 系 统

同步电动机采用的励磁系统有直流电机励磁系统 、 可控硅励磁系统及无刷励磁系

统等 。

1 . 对励磁系统的要求

( 1 > 对带重载起动及有自动再同步要求的电动机 . 在起动过程中转速达亚同步转速

以前 （ S > 4 % 5 %

) , 励磁绕组应经一电阻器短接 （ 其电阻值为励磁绕组电阻的 7

丄 0

倍 当转速达亚同步转速后 ， 将电阻器切除丼投人励磁 。

( 2 ) 为改善电网功率因数 ， 大容量电动机的励磁系统应按输出无功电流恒定或按功

率因数恒定进行励磁调节 。

( 3 ) 为提高电动机的动态稳定性 ， 当电网电压降低或过负载时应实行强行励磁

( 4 ) 在停机时 ， 应进行灭磁

2 . 立流电机励磁系统

如阁 2 - 5 所示 ， 接线 a ) 适用于带轻载起动且无自动再同步要求的电动机 ， 接线

b ) 适用于带较重负载起动的电动机。接线 c ) 适用于带重载起动且有自动再同步要求

的电动机 。

3 . 可控硅励磁系统

如图 2 - 6 所示 ， 励磁系统由励磁变压器 LB 、 可控硅整流器 KGZ 、 灭磁装置及自动励

磁调节器等组成 。 励磁系统有以下特点 ：

( 1 ) 励磁电源 （ 与定子冋路来自同一交流电网 ） 转子冋路采用三相全控桥同接励磁

接线 ， 保持了电动机的固有起动特性 。

( 2 ) 全压起动的电动机当转速达亚同步转速时 ， 投励单元发出脉冲 ， 使励磁给定单

元接通 ， 实现顺极性投人励磁 。

( 3 ) 采用降压起动的电动机当转速达亚同步转速的 9 0%。

左右时 ， 由投全压单元自动

切除起动电抗器 DK ， 并于电动机加速至亚同步转速时自动投入励磁 。

( 4 ) 当交流电网电压波动时 ， 电压员反馈单元陡电动机励磁电流保持基本恒定 ； 当

电网电压下降至 8 U % S 5 % 额定值时实现强行励磁 ， 顶值电压倍数为 1 . 2 1 . 8 倍 ， 允许

强励时间不超过 10 s 。

( 5 ) 电动机起动或停机时 ， 由限压单元限制转子绕组两端的过电 ffi . 保证转子绕组

及励磁装置元件不被击穿 。

( 6 ) 可进行手动励磁电流调节 ， 其调节范围为额定值的

_

10 % 12 5

° ^

( 7 ) 电动机正常停机或事故停机时 ， 由于逆变单元的作用 . 可控硅整流器 KGZ 转为

逆变状态 ， 使转子顺利灭磁 。

( 8 ) 恒无功单元用于带冲击负载的电动机 ， 其作用是在运行中当电动机负载突变时

自动保持电动机无功电流恒定 。

三 、 低 压 小 型 同 步 发 电 机 的 励 磁 系 统

( 一 ） 对 励 磁 系 统 的 要 求

目前低压小型 N 步发电机大多采用整流器励磁系统 。 对励磁系统的要求为 ：

( 1 ) 应满足发电机电压整定范围的需要 。

( 2 ) 电压调节准确度 （ 稳态电压调整率 ） △ « 应符合技术条件的规定

( 3 ) 具有一定的温度补偿能力 ， 使发电机冷热态电压变化符合要求

( 4 ) 不应对发电机电压波形产生有害影响

( 5 > 应具有足够的强行励磁能力 . 以保证发电机有优良的动态性能 。

( 6 ) 损耗小 ， 效率高 。

( 二 ） 常 闬 的 几 种 励 磁 系 统

1 . 不可控电抗移相相复励系统的原理和特点

如图 2 - 7 所示 。 负载时由发电机定子绕组抽头或机端 （ 或定子辅助绕组 ） 经线性电

抗器 DK 提供的和由功率电流互感器 GLH 提供的两个交流电流分量合成 ， 并经硅整流

器 G Z 整流后供给发电机励磁

电抗器的作用是使经由它提供的电流分量的相位移后

于端电压约 90 ° , 这个电流分量供应发电机空载时维持一定端电压所需的励磁电流 。 电

流互感器的作用是使由它提供的电流分量的相位与发电机负载电流的相同 ， 其数值与之

成正比 ， 它提供为补偿电枢反应的去磁作用所需的相应励磁电流 。 两者的参数必须适当

选择 ， 以使合成电流八在数量上能 R 动适应发电机在任何负载与功率因数时的励磁需

要 ， 从而使机端电压基本上维持不变

与励磁绕组并联的整定电阻 R „ ， 又称分流电阻 . 改变此电阻时其分流电流 （ , ) 将发

生变化 ， 励磁电流，也相应变化 ， 从而起到整定发电机端电压的作用 。

2 . 谐振式相复励系统原理和特点

谐振式相复励系统 （ 见图 2 - 8 ) 是利用磁耦合的相复励系统 . 系统中所用的相复励变

压器 XB 是一个 = 相三绕组变压器 . 在每相铁心柱上绕有 3 个绕组 ： 电流绕组 W 1 , 电压

绕组 W 2 和输出绕组 W 3 。 参数选择适当时 . XB 的输出电流可自动适应发电机负载变化

时的励磁需要 . R 而使机端电压基本上维持恒定 。 这一系统的特点是与 W 2 并联有电容

器 C , 利用它与电抗器 D K 产生串联谐振 . 以改善电机的起励特性和减小电机的冷热态电

压变化 。

谐振式线路具有可靠的自起励特性 。 在发电机开始转动而电压还未建立之前 ， 励磁

系统的电源电压为发电机的剩磁电压 ， 一般很低 。 当此电压的频率达到串联谐振条件时

(

X =

与 X : 上的电压都很高 ， 由于整流器与电容器是并联白 L 整流器上的电压

也将很高 ， 这样 ， 发电机电压就可迅速地建立起来 。

3 . 双绕组电抗分流式励磁系统

如图 2 - 9 听 7 K . 发电机定子具有两套绕组 ： 主

绕组 DQ 及辅助绕组 FQd 发电机中性点接有分

流电抗器 DK ， 励磁电流由 FQ 与 DK 串联供给

( 经硅整流器 GZ 整流 ） D

发电机空载时 ， 由 FQ 单

独供给励磁电流 ， 发电机负载后 ， 由于定子电流部

分流经电抗器 DK , 在其上产生的电压与 FQ 的电

压叠加 ， 使励磁电流增加 。 适当选择系统参数时 ，

电枢反应的去磁作用得到了补偿 ， 从而使发电机

端压基本上保持恒定 。

4 . 谐波励磁系统的原理和特点

谐波劻磁系统是在发电机的定子槽中附加一独立的谐波绕组 ， 将存于气隙磁场中

的谐波功率引出来供给主机励磁 。 根据励磁功率需要 . 谐波绕组可为单相或三相 . 其线

圈节矩 I < + r ( r 为主绕组线圈节距 ） 。

谐波绕组无论整距或短距 ， 在采用特定的嵌线和连接方式时 . 一个极距范围内各线

圈中所感应的基波电动势的相量和将为零 。 对于 67 < 士 1 ( 7 < = 1 ， 2 , 3 … ） 次谐波电动势

来说也均互相抵消 ， 所以谐波绕组出线端听获得的仅是三次及其奇数倍谐波电动势 。

谐波励磁系统具有一定的自动补偿电枢反应去磁作用的能力 （ 即复励特性 ） 。