物理发电机励磁系统基础理论学习教案.pptx

会计学1物理发电机励磁物理发电机励磁(l c)系统基础理论系统基础理论第一页，共203页。参考参考(cnko)教材教材n n电力系统自动装置原理电力系统自动装置原理n n 杨冠城杨冠城 主编主编 中国中国(zhn u)电力出版社电力出版社n n电力系统自动化电力系统自动化 n n 李先彬李先彬 主编主编 中国中国(zhn u)电力出版社电力出版社n n 第1页/共203页第二页，共203页。与励磁系统与励磁系统(xtng)相关的相关的专业知识专业知识n n电力系统分析电力系统分析n n电机学电机学n n自动控制自动控制(z dn kn zh)原理原理第2页/共203页第三页，共203页。第一章第一章 发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务第3页/共203页第四页，共203页。概概 述述n n同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。n n励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流。n n励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出(shch)(shch)。n n整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。反馈控制系统。反馈控制系统。反馈控制系统。第4页/共203页第五页，共203页。概概 述述 图1.1 励磁(l c)系统结构框图第5页/共203页第六页，共203页。发电机励磁发电机励磁发电机励磁发电机励磁(l c)(l c)系统的任务系统的任务系统的任务系统的任务电压控制无功分配提高稳定强行励磁强行减磁第6页/共203页第七页，共203页。发电机励磁系统发电机励磁系统(xtng)的任务的任务n n电压电压电压电压(diny)(diny)控制控制控制控制n n 等值电路(dinl)相量图GGEWUEF.IEF.UG IG.xdEq.UG.IG.IP.UG.IQ.IG.j IG xd.Eq.Gj IQ xd.第7页/共203页第八页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务一、电压一、电压一、电压一、电压(diny)(diny)控制控制控制控制同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节(tioji)(tioji)励磁电流来维持机端电压为给定水平的（励磁电流来维持机端电压为给定水平的（IEFIEF对应对应 Eq Eq）。）。同步发电机的外特性（图）同步发电机的外特性（图）第8页/共203页第九页，共203页。发电机励磁发电机励磁发电机励磁发电机励磁(l c)(l c)系统的任务系统的任务系统的任务系统的任务图图1.2 1.2 同步同步(tngb)(tngb)发电机的发电机的外特性外特性第9页/共203页第十页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务n n同步发电机的外特性同步发电机的外特性(txng)是下降的。当励磁是下降的。当励磁电流电流IEF一定时，发电机端电压一定时，发电机端电压UG随着无功负荷随着无功负荷增大而下降。增大而下降。n n同步发电机的励磁控制系统就是通过不断地调节同步发电机的励磁控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平。励磁电流来维持机端电压为给定水平。第10页/共203页第十一页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务二、控制二、控制(kngzh)无功功率的分配无功功率的分配 设单机无穷大系统：设单机无穷大系统：GIG.UG=常数(chngsh).改变功角改变功角改变无功改变无功第11页/共203页第十二页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务二、控制无功功率的分配二、控制无功功率的分配 由于发电机发出的有功由于发电机发出的有功(yu n)功率只受调速器控制，与功率只受调速器控制，与励磁励磁 电流的大小无关。电流的大小无关。第12页/共203页第十三页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务二、控制无功功率的分配二、控制无功功率的分配二、控制无功功率的分配二、控制无功功率的分配在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是(b shi)(b shi)无限大母线，母线电压无限大母线，母线电压无限大母线，母线电压无限大母线，母线电压将随着负荷波动而改变。电厂输出无功电流与它的母线电压水平有关，改变将随着负荷波动而改变。电厂输出无功电流与它的母线电压水平有关，改变将随着负荷波动而改变。电厂输出无功电流与它的母线电压水平有关，改变将随着负荷波动而改变。电厂输出无功电流与它的母线电压水平有关，改变其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率。因此同步发电机的励磁自动控制系统还担负与之并联运行机组的无功功率。因此同步发电机的励磁自动控制系统还担负与之并联运行机组的无功功率。因此同步发电机的励磁自动控制系统还担负与之并联运行机组的无功功率。因此同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。讨论：励磁系统是否完全不影响有功调节？讨论：励磁系统是否完全不影响有功调节？讨论：励磁系统是否完全不影响有功调节？讨论：励磁系统是否完全不影响有功调节？第13页/共203页第十四页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务三、提高发电机并联运行的稳定性三、提高发电机并联运行的稳定性三、提高发电机并联运行的稳定性三、提高发电机并联运行的稳定性静态稳定静态稳定静态稳定静态稳定:电力系统在正常运行状态下电力系统在正常运行状态下电力系统在正常运行状态下电力系统在正常运行状态下,经受微小扰动后恢复到原来运行状态经受微小扰动后恢复到原来运行状态经受微小扰动后恢复到原来运行状态经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力的能力的能力的能力.暂态稳定暂态稳定暂态稳定暂态稳定:电力系统在某一正常方式下突然遭受大扰动后能否过渡到一个新电力系统在某一正常方式下突然遭受大扰动后能否过渡到一个新电力系统在某一正常方式下突然遭受大扰动后能否过渡到一个新电力系统在某一正常方式下突然遭受大扰动后能否过渡到一个新的稳定运行状态的稳定运行状态的稳定运行状态的稳定运行状态 或者恢复到原来运行状态的能力或者恢复到原来运行状态的能力或者恢复到原来运行状态的能力或者恢复到原来运行状态的能力.动态稳定动态稳定动态稳定动态稳定:电力系统受到小的或大的扰动后电力系统受到小的或大的扰动后电力系统受到小的或大的扰动后电力系统受到小的或大的扰动后,计及自动调节和控制装置作用的计及自动调节和控制装置作用的计及自动调节和控制装置作用的计及自动调节和控制装置作用的长过程长过程长过程长过程(guchng)(guchng)的运行稳定稳定称为动态稳定的运行稳定稳定称为动态稳定的运行稳定稳定称为动态稳定的运行稳定稳定称为动态稳定.第14页/共203页第十五页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务三、提高并联三、提高并联(bnglin)运行的稳定性运行的稳定性1 1、励磁对静态、励磁对静态(jngti)(jngti)稳定的影响稳定的影响发电机的输出功率为发电机的输出功率为第15页/共203页第十六页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务三、提高三、提高(t go)并联运行的稳定性并联运行的稳定性abc图图 同步同步(tngb)(tngb)发电机的功角特性发电机的功角特性最大可能传输的功率极限为最大可能传输的功率极限为 第16页/共203页第十七页，共203页。发电机励磁系统发电机励磁系统(xtng)的的任务任务三、提高并联三、提高并联三、提高并联三、提高并联(bnglin)(bnglin)运行的稳定性运行的稳定性运行的稳定性运行的稳定性它使发电机能在大于它使发电机能在大于9090度范围度范围(fnwi)(fnwi)的人工稳的人工稳定区运行，即可提高发电机输送功率极定区运行，即可提高发电机输送功率极限或提高系统的稳定储备。另外，当系限或提高系统的稳定储备。另外，当系统联系较弱时，统联系较弱时，PSSPSS可以抑制低频振荡。可以抑制低频振荡。内功角特性：无自动励磁调节器，内功角特性：无自动励磁调节器，EqEq为常数。为常数。外功角特性：有自动励磁调节器，恒外功角特性：有自动励磁调节器，恒UgUg，EqEq变化。变化。第17页/共203页第十八页，共203页。发电机励磁系统发电机励磁系统发电机励磁系统发电机励磁系统(xt(xt ng)ng)的任务的任务的任务的任务2 2、励磁、励磁(l c)(l c)对暂态稳定的影响对暂态稳定的影响三、提高三、提高(t go)(t go)并联运行的稳并联运行的稳定性定性第18页/共203页第十九页，共203页。发电机励磁系统发电机励磁系统(xtng)的任务的任务第19页/共203页第二十页，共203页。发电机励磁系统发电机励磁系统(xtng)的任务的任务n n没有励磁调节器的情况下（Eq保持不变）暂态过程：n n线路II发生短路（电压降低(jingd)，输送功率减小）n n线路II故障切除（输送功率增加，但仍小于正常情况）n n线路I单独供电第20页/共203页第二十一页，共203页。发电机励磁系统发电机励磁系统(xtng)的任务的任务三、提高三、提高(t go)并联运行的稳定并联运行的稳定性性2 2、励磁对暂态稳定、励磁对暂态稳定(wndng)(wndng)的影响的影响图图 发电机的暂态稳定等面积法则发电机的暂态稳定等面积法则 第21页/共203页第二十二页，共203页。发电机励磁系统发电机励磁系统(xtng)的任务的任务n n如果在摆动过程中故障切除，则跳到曲线如果在摆动过程中故障切除，则跳到曲线如果在摆动过程中故障切除，则跳到曲线如果在摆动过程中故障切除，则跳到曲线IIIIII上运行，此时输送的极限上运行，此时输送的极限上运行，此时输送的极限上运行，此时输送的极限功率小于曲线功率小于曲线功率小于曲线功率小于曲线I I。n n如果励磁系统装设自动调节器，则在故障如果励磁系统装设自动调节器，则在故障如果励磁系统装设自动调节器，则在故障如果励磁系统装设自动调节器，则在故障IIII短路时增加励磁，这时不短路时增加励磁，这时不短路时增加励磁，这时不短路时增加励磁，这时不但减少了加速面积，而且还增大了减速面积。但减少了加速面积，而且还增大了减速面积。但减少了加速面积，而且还增大了减速面积。但减少了加速面积，而且还增大了减速面积。n n当往回当往回当往回当往回(w(w n n hu)hu)摆动时，调节曲线，减少减速面积，减少回程振幅。摆动时，调节曲线，减少减速面积，减少回程振幅。摆动时，调节曲线，减少减速面积，减少回程振幅。摆动时，调节曲线，减少减速面积，减少回程振幅。第22页/共203页第二十三页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务三、提高并联运行的稳定性三、提高并联运行的稳定性 2、对暂态稳定的影响、对暂态稳定的影响在一定的条件下在一定的条件下,励磁自动控制系统励磁自动控制系统(xtng)如果能按照要求进行某种适当的控制，同样如果能按照要求进行某种适当的控制，同样可以改善电力系统可以改善电力系统(xtng)的暂态稳定性。的暂态稳定性。要求励磁系统要求励磁系统(xtng)首先必须具备快速响首先必须具备快速响应的条件应的条件:一方面缩小励磁系统一方面缩小励磁系统(xtng)的时间常的时间常数数,另一方面要尽可能提高强行励磁的倍数另一方面要尽可能提高强行励磁的倍数（同样的时间，曲线更陡）（同样的时间，曲线更陡）.第23页/共203页第二十四页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任系统的任务务四、强行励磁以改善(gishn)电力系统运行条件1 1改善异步电动机的自启动2 2为异步发电机运行创造条件3 3提高继电保护工作的准确性第24页/共203页第二十五页，共203页。发电机励磁发电机励磁(l c)系统的任务系统的任务水轮发电机强行减磁 当水轮发电机组发生故障突然跳闸时，由于它的调速系统具有较大的惯性，不能迅速关闭导水叶，因而会使转速急剧上升。如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流，则发电机电压有可能升高到危及定子绝缘的程度，所以，在这种情况下，要求励磁自动控制系统能实现强行减磁。第25页/共203页第二十六页，共203页。对励磁对励磁(l c)系统的基本要求系统的基本要求n n对励磁对励磁对励磁对励磁(l c)(l c)调节器的要求调节器的要求调节器的要求调节器的要求n n1 1、对励磁、对励磁、对励磁、对励磁(l c)(l c)调节器的要求：调节器的要求：调节器的要求：调节器的要求：n n1.11.1、电压静差率，半导体、电压静差率，半导体、电压静差率，半导体、电压静差率，半导体1%1%。（规程）。（规程）。（规程）。（规程）n n1.21.2、电压调差率，、电压调差率，、电压调差率，、电压调差率，10%10%。n n1.31.3、连续调节，没有失灵区。、连续调节，没有失灵区。、连续调节，没有失灵区。、连续调节，没有失灵区。n n1.41.4、能迅速反应系统故障，具备强励等功能。、能迅速反应系统故障，具备强励等功能。、能迅速反应系统故障，具备强励等功能。、能迅速反应系统故障，具备强励等功能。n n1.51.5、具有较小的时间常数。、具有较小的时间常数。、具有较小的时间常数。、具有较小的时间常数。n n1.61.6、长期可靠工作。、长期可靠工作。、长期可靠工作。、长期可靠工作。第26页/共203页第二十七页，共203页。对励磁系统对励磁系统(xtng)的基本要求的基本要求2 2、对励磁功率单元的要求、对励磁功率单元的要求、对励磁功率单元的要求、对励磁功率单元的要求2.12.1、足够的容量，、足够的容量，、足够的容量，、足够的容量，N-1N-1冗余配置。冗余配置。冗余配置。冗余配置。2.22.2、具有、具有、具有、具有(jy(jy u)u)足够的励磁顶值电压和电压上升速度。足够的励磁顶值电压和电压上升速度。足够的励磁顶值电压和电压上升速度。足够的励磁顶值电压和电压上升速度。强励倍数，励磁电压响应比。强励倍数，励磁电压响应比。强励倍数，励磁电压响应比。强励倍数，励磁电压响应比。高起始响应励磁系统（励磁电压响应时间为高起始响应励磁系统（励磁电压响应时间为高起始响应励磁系统（励磁电压响应时间为高起始响应励磁系统（励磁电压响应时间为0.1S 0.1S 或更短或更短或更短或更短的励磁系统，快速励磁系统）。的励磁系统，快速励磁系统）。的励磁系统，快速励磁系统）。的励磁系统，快速励磁系统）。第27页/共203页第二十八页，共203页。第二章第二章 同步发电机同步发电机励磁励磁(l c)系统类型系统类型第28页/共203页第二十九页，共203页。同步发电机励磁同步发电机励磁(l c)系统类型系统类型励励 磁磁 系系 统统直流励磁直流励磁机机交流励磁交流励磁机机静止励静止励磁磁第29页/共203页第三十页，共203页。同步发电机励磁同步发电机励磁(l c)系统类型系统类型同步发电机的励磁电源同步发电机的励磁电源(dinyun)(dinyun)实质上是一个可控的直实质上是一个可控的直流电源流电源(dinyun)(dinyun)第30页/共203页第三十一页，共203页。同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统(xtng)类型类型一、直流励磁机系统一、直流励磁机系统一、直流励磁机系统一、直流励磁机系统 过去常用的一种励磁方式。靠机械过去常用的一种励磁方式。靠机械过去常用的一种励磁方式。靠机械过去常用的一种励磁方式。靠机械(jxi)(jxi)整流子换向整流，当励整流子换向整流，当励整流子换向整流，当励整流子换向整流，当励磁电流过大时，换向就很困难，所以这种方式只用在磁电流过大时，换向就很困难，所以这种方式只用在磁电流过大时，换向就很困难，所以这种方式只用在磁电流过大时，换向就很困难，所以这种方式只用在1010万万万万KWKW以下以下以下以下小容量机组中采用。小容量机组中采用。小容量机组中采用。小容量机组中采用。（一）、自励直流励磁机系统（见图（一）、自励直流励磁机系统（见图（一）、自励直流励磁机系统（见图（一）、自励直流励磁机系统（见图3.133.13）发电机转子由专用的直流励磁机供电，调整励磁机磁场电阻改变发电机转子由专用的直流励磁机供电，调整励磁机磁场电阻改变发电机转子由专用的直流励磁机供电，调整励磁机磁场电阻改变发电机转子由专用的直流励磁机供电，调整励磁机磁场电阻改变励磁机励磁电流。励磁机励磁电流。励磁机励磁电流。励磁机励磁电流。第31页/共203页第三十二页，共203页。同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统(xtng)类型类型（二）、他励直流励磁机励磁系统（见图（二）、他励直流励磁机励磁系统（见图（二）、他励直流励磁机励磁系统（见图（二）、他励直流励磁机励磁系统（见图3.143.14）他励直流励磁机励磁绕组他励直流励磁机励磁绕组他励直流励磁机励磁绕组他励直流励磁机励磁绕组(roz(roz)是由副励磁机供电的，比自励多是由副励磁机供电的，比自励多是由副励磁机供电的，比自励多是由副励磁机供电的，比自励多了一台励磁机。了一台励磁机。了一台励磁机。了一台励磁机。他励方式取消了励磁机的自并励，励磁单元的时间常数就是励磁机他励方式取消了励磁机的自并励，励磁单元的时间常数就是励磁机他励方式取消了励磁机的自并励，励磁单元的时间常数就是励磁机他励方式取消了励磁机的自并励，励磁单元的时间常数就是励磁机绕组绕组绕组绕组(roz(roz)的时间常数，与自励方式相比，时间常数减少了，即的时间常数，与自励方式相比，时间常数减少了，即的时间常数，与自励方式相比，时间常数减少了，即的时间常数，与自励方式相比，时间常数减少了，即提高了励磁系统的电压增长率。提高了励磁系统的电压增长率。提高了励磁系统的电压增长率。提高了励磁系统的电压增长率。第32页/共203页第三十三页，共203页。同步同步(tngb)发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型n n直流励磁机有电刷、整流子等转动接触部件，运行直流励磁机有电刷、整流子等转动接触部件，运行(ynxng)维护繁杂，从可靠性来说，它又是励磁维护繁杂，从可靠性来说，它又是励磁系统中的薄弱环节。系统中的薄弱环节。n n 讨论：讨论：IGBT管在励磁系统中的应用。管在励磁系统中的应用。n n （整流（整流+IGBT，直流励磁机，直流励磁机+IGBT）第33页/共203页第三十四页，共203页。同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统(xtng)类型类型二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统 交流励磁机系统用在交流励磁机系统用在交流励磁机系统用在交流励磁机系统用在100MW100MW以上以上以上以上(y(y shng)shng)机组，同步发电机机组，同步发电机机组，同步发电机机组，同步发电机的励磁机也是一台交流同步发电机，其输出电压经大功率整流的励磁机也是一台交流同步发电机，其输出电压经大功率整流的励磁机也是一台交流同步发电机，其输出电压经大功率整流的励磁机也是一台交流同步发电机，其输出电压经大功率整流器整流后供给发电机转子。交流励磁机频率一般为器整流后供给发电机转子。交流励磁机频率一般为器整流后供给发电机转子。交流励磁机频率一般为器整流后供给发电机转子。交流励磁机频率一般为100HZ100HZ或更或更或更或更高（整流波形更好）。高（整流波形更好）。高（整流波形更好）。高（整流波形更好）。调节器控制不同的可控硅，可控硅容量区别大，但响应时间也调节器控制不同的可控硅，可控硅容量区别大，但响应时间也调节器控制不同的可控硅，可控硅容量区别大，但响应时间也调节器控制不同的可控硅，可控硅容量区别大，但响应时间也差别大！差别大！差别大！差别大！第34页/共203页第三十五页，共203页。同步同步(tngb)发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型 交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不同同同同(b tn(b tn)有多种方式。有多种方式。有多种方式。有多种方式。（一）、他励交流励磁机励磁系统（一）、他励交流励磁机励磁系统（一）、他励交流励磁机励磁系统（一）、他励交流励磁机励磁系统 交流励磁机备有他励电源交流励磁机备有他励电源交流励磁机备有他励电源交流励磁机备有他励电源中频副励磁机或永磁副励磁机。交中频副励磁机或永磁副励磁机。交中频副励磁机或永磁副励磁机。交中频副励磁机或永磁副励磁机。交流励磁机经硅整流器供给发电机励磁，其中硅整流器可以是静止流励磁机经硅整流器供给发电机励磁，其中硅整流器可以是静止流励磁机经硅整流器供给发电机励磁，其中硅整流器可以是静止流励磁机经硅整流器供给发电机励磁，其中硅整流器可以是静止的也可以是旋转的，因此又可以分为下列两种方式：的也可以是旋转的，因此又可以分为下列两种方式：的也可以是旋转的，因此又可以分为下列两种方式：的也可以是旋转的，因此又可以分为下列两种方式：第35页/共203页第三十六页，共203页。同步同步(tngb)发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型1、交流励磁、交流励磁(l c)机静止整流器励机静止整流器励磁磁(l c)系统系统第36页/共203页第三十七页，共203页。同步同步(tngb)发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型n n特点：特点：特点：特点：n n1 1、交流励磁机和副励磁机与发电机同轴是独立的励磁电源，不受电网干扰，、交流励磁机和副励磁机与发电机同轴是独立的励磁电源，不受电网干扰，、交流励磁机和副励磁机与发电机同轴是独立的励磁电源，不受电网干扰，、交流励磁机和副励磁机与发电机同轴是独立的励磁电源，不受电网干扰，可靠性高。可靠性高。可靠性高。可靠性高。n n2 2、交流励磁机时间常数较大，为了提高励磁系统快速响应、交流励磁机时间常数较大，为了提高励磁系统快速响应、交流励磁机时间常数较大，为了提高励磁系统快速响应、交流励磁机时间常数较大，为了提高励磁系统快速响应(xi(xi ngyng)ngyng)，励，励，励，励磁机转子采用叠片结构，以减少其时间常数和因整流器换相引起的涡流损耗，磁机转子采用叠片结构，以减少其时间常数和因整流器换相引起的涡流损耗，磁机转子采用叠片结构，以减少其时间常数和因整流器换相引起的涡流损耗，磁机转子采用叠片结构，以减少其时间常数和因整流器换相引起的涡流损耗，频率采用频率采用频率采用频率采用100HZ100HZ或或或或150HZ150HZ，与相同尺寸的，与相同尺寸的，与相同尺寸的，与相同尺寸的50HZ50HZ实心转子相比，励磁机时间常实心转子相比，励磁机时间常实心转子相比，励磁机时间常实心转子相比，励磁机时间常数减少约一半。交流副励磁机励磁机频率为数减少约一半。交流副励磁机励磁机频率为数减少约一半。交流副励磁机励磁机频率为数减少约一半。交流副励磁机励磁机频率为400400500HZ500HZ（采用转子电压负反（采用转子电压负反（采用转子电压负反（采用转子电压负反馈，并联校正）。馈，并联校正）。馈，并联校正）。馈，并联校正）。第37页/共203页第三十八页，共203页。同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统(xtng)类型类型n n特点：特点：特点：特点：n n 3 3、同轴交流励磁机、副励磁机，加长了发电机主轴的、同轴交流励磁机、副励磁机，加长了发电机主轴的、同轴交流励磁机、副励磁机，加长了发电机主轴的、同轴交流励磁机、副励磁机，加长了发电机主轴的长度，使厂房的长度增加，因此造价较高。长度，使厂房的长度增加，因此造价较高。长度，使厂房的长度增加，因此造价较高。长度，使厂房的长度增加，因此造价较高。n n 4 4、仍有转动部件、仍有转动部件、仍有转动部件、仍有转动部件(bjin)(bjin)，需要一定的维护工作量。，需要一定的维护工作量。，需要一定的维护工作量。，需要一定的维护工作量。n n 5 5、副励磁机一般采用永磁机，可靠性高。、副励磁机一般采用永磁机，可靠性高。、副励磁机一般采用永磁机，可靠性高。、副励磁机一般采用永磁机，可靠性高。第38页/共203页第三十九页，共203页。同步发电机励磁同步发电机励磁(l c)系统类型系统类型2 2、交流励磁机旋转、交流励磁机旋转、交流励磁机旋转、交流励磁机旋转(xunzhu(xunzhu n)n)整流器励磁系统（无刷励磁）整流器励磁系统（无刷励磁）整流器励磁系统（无刷励磁）整流器励磁系统（无刷励磁）第39页/共203页第四十页，共203页。同步发电机励磁同步发电机励磁(l c)系统类型系统类型2、交流励磁、交流励磁(l c)机旋转整流器励磁机旋转整流器励磁(l c)系系统统 （无刷励磁（无刷励磁(l c)）永磁副励磁永磁副励磁(l c)机：磁极旋转，电枢静止。机：磁极旋转，电枢静止。交流励磁交流励磁(l c)机：磁极静止，电枢旋转。机：磁极静止，电枢旋转。发电机：磁极旋转，电枢静止。发电机：磁极旋转，电枢静止。第40页/共203页第四十一页，共203页。同步发电机励磁同步发电机励磁(l c)系系统类型统类型第41页/共203页第四十二页，共203页。同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统(xtng)类型类型（二）、自励交流励磁机励磁系统（二）、自励交流励磁机励磁系统（二）、自励交流励磁机励磁系统（二）、自励交流励磁机励磁系统 1 1、自励交流励磁机静止可控硅整流器励磁系统（见图、自励交流励磁机静止可控硅整流器励磁系统（见图、自励交流励磁机静止可控硅整流器励磁系统（见图、自励交流励磁机静止可控硅整流器励磁系统（见图 3.173.17），与图），与图），与图），与图3.153.15相比励磁机容量要大。相比励磁机容量要大。相比励磁机容量要大。相比励磁机容量要大。2 2、自励交流励磁机静止整流器励磁系统、自励交流励磁机静止整流器励磁系统、自励交流励磁机静止整流器励磁系统、自励交流励磁机静止整流器励磁系统 （见（见（见（见 图图图图3.183.18）与他励相比励磁电源从本机获得（少了一个与他励相比励磁电源从本机获得（少了一个与他励相比励磁电源从本机获得（少了一个与他励相比励磁电源从本机获得（少了一个(y(y )励磁励磁励磁励磁机）但时间常数较大。机）但时间常数较大。机）但时间常数较大。机）但时间常数较大。1 1、2 2两种方式可控硅容量和时间常数不一样。两种方式可控硅容量和时间常数不一样。两种方式可控硅容量和时间常数不一样。两种方式可控硅容量和时间常数不一样。第42页/共203页第四十三页，共203页。同步同步(tngb)发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型三、静止励磁三、静止励磁三、静止励磁三、静止励磁(l c)(l c)系统（发电机自并励系统）系统（发电机自并励系统）系统（发电机自并励系统）系统（发电机自并励系统）第43页/共203页第四十四页，共203页。同步同步同步同步(tngb)(tngb)发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型 自并励：自并励：Ug=k*V*EfdUg=k*V*Efd，Efd=k*VEfd=k*V 三机系统：三机系统：Effd=k*V,Efd=k*Effd=k*k*V*VEffd=k*V,Efd=k*Effd=k*k*V*V第44页/共203页第四十五页，共203页。同步同步(tngb)发电机励磁系统类型发电机励磁系统类型（4 4）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可近似认为可近似认为可近似认为可近似认为(rnwi)(rnwi)具有阶跃函数那样的响应速度。具有阶跃函数那样的响应速度。具有阶跃函数那样的响应速度。具有阶跃函数那样的响应速度。讨论：自并励系统的稳定性。讨论：自并励系统的稳定性。讨论：自并励系统的稳定性。讨论：自并励系统的稳定性。（近端短路，正反馈，阻尼，短路电流等，（近端短路，正反馈，阻尼，短路电流等，（近端短路，正反馈，阻尼，短路电流等，（近端短路，正反馈，阻尼，短路电流等，转子时间常数，转子时间常数，转子时间常数，转子时间常数，0.5s0.5s）相复励相复励相复励相复励水电厂优先采用水电厂优先采用(ciyng)(ciyng)，机轴的问题。，机轴的问题。第45页/共203页第四十六页，共203页。励磁励磁(l c)系统的整流电路系统的整流电路整整 流流 电电 路路三相桥式三相桥式不可控不可控三相桥式三相桥式半控半控三相桥式三相桥式全控全控第46页/共203页第四十七页，共203页。励磁系统励磁系统(xtng)的整流电路的整流电路n n三相桥式不可控整流电路三相桥式不可控整流电路三相桥式不可控整流电路三相桥式不可控整流电路n n 1 1、任何时刻都是阳极电压、任何时刻都是阳极电压、任何时刻都是阳极电压、任何时刻都是阳极电压(diny)(diny)最高和阴极电压最高和阴极电压最高和阴极电压最高和阴极电压(diny)(diny)最低最低最低最低的两个二极管处于正向电压的两个二极管处于正向电压的两个二极管处于正向电压的两个二极管处于正向电压(diny)(diny)而导通，其他四个二极管受到反而导通，其他四个二极管受到反而导通，其他四个二极管受到反而导通，其他四个二极管受到反向电压向电压向电压向电压(diny)(diny)而不能导通。而不能导通。而不能导通。而不能导通。n n 2 2、每个二极管导通、每个二极管导通、每个二极管导通、每个二极管导通120120度，每对二极管导通度，每对二极管导通度，每对二极管导通度，每对二极管导通6060度。度。度。度。n n 3 3、在自然自然换相点导通，相当于、在自然自然换相点导通，相当于、在自然自然换相点导通，相当于、在自然自然换相点导通，相当于0 0度导通。度导通。度导通。度导通。n n 4 4、输出电压、输出电压、输出电压、输出电压(diny)Ud=1.35Eab(diny)Ud=1.35Eab第47页/共203页第四十八页，共203页。励磁系统的整流励磁系统的整流(zhngli)电路电路n n三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路n n三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路n n 1 1、当控制角、当控制角、当控制角、当控制角606060度时，如果是电感负载，波形出现负的部分。度时，如果是电感负载，波形出现负的部分。度时，如果是电感负载，波形出现负的部分。度时，如果是电感负载，波形出现负的部分。n n 3 3、当控制角、当控制角、当控制角、当控制角909090度时，逆变状态，输出电压为负。度时，逆变状态，输出电压为负。度时，逆变状态，输出电压为负。度时，逆变状态，输出电压为负。第48页/共203页第四十九页，共203页。励磁系统的整流励磁系统的整流(zhngli)电路电路n n三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路n n 5 5、输出电压、输出电压、输出电压、输出电压U=1.35EabcosU=1.35Eabcosn n 6 6、因交流回路、因交流回路、因交流回路、因交流回路(hul)(hul)存在电感，电流不能突变，有换流过程。存在电感，电流不能突变，有换流过程。存在电感，电流不能突变，有换流过程。存在电感，电流不能突变，有换流过程。n n 7 7、最小逆变角，、最小逆变角，、最小逆变角，、最小逆变角，=180=180度时，容易逆变颠覆，晶闸管因连续导通而度时，容易逆变颠覆，晶闸管因连续导通而度时，容易逆变颠覆，晶闸管因连续导通而度时，容易逆变颠覆，晶闸管因连续导通而烧毁。考虑一定裕度，烧毁。考虑一定裕度，烧毁。考虑一定裕度，烧毁。考虑一定裕度，150150155155度。度。度。度。第49页/共203页第五十页，共203页。第三章第三章 励磁系统中转子磁励磁系统中转子磁场场(cchng)的建立和灭磁的建立和灭磁第50页/共203页第五十一页，共203页。励磁系统中转子励磁系统中转子(zhun z)磁场的磁场的建立和灭磁建立和灭磁n n磁场建立磁场建立磁场建立磁场建立(jinl)(jinl)过程中两个重要的指标：过程中两个重要的指标：过程中两个重要的指标：过程中两个重要的指标：n n 强励顶值（转子励磁电压的最大值）与响应比（磁场建强励顶值（转子励磁电压的最大值）与响应比（磁场建强励顶值（转子励磁电压的最大值）与响应比（磁场建强励顶值（转子励磁电压的最大值）与响应比（磁场建立立立立(jinl)(jinl)的速度）。的速度）。的速度）。的速度）。n n 一、强励作用及继电强行励磁一、强励作用及继电强行励磁一、强励作用及继电强行励磁一、强励作用及继电强行励磁n n 1 1、强励作用：当系统发生短路性故障时。有助于继电保、强励作用：当系统发生短路性故障时。有助于继电保、强励作用：当系统发生短路性故障时。有助于继电保、强励作用：当系统发生短路性故障时。有助于继电保护的正确动作；有利于电动机的自启动。护的正确动作；有利于电动机的自启动。护的正确动作；有利于电动机的自启动。护的正确动作；有利于电动机的自启动。n n 2 2、继电强行励磁、继电强行励磁、继电强行励磁、继电强行励磁第51页/共203页第五十二页，共203页。励磁系统中转子励磁系统中转子(zhun z)磁场的建磁场的建立和灭磁立和灭磁二、电压二、电压(diny)响应比响应比 电压电压(diny)响应比反应磁场建立的速度。响应比反应磁场建立的速度。图图 转子转子(zhun z)(zhun z)回路回路图图说明转子磁场的建说明转子磁场的建立与端电压的函数立与端电压的函数密切相关，电压上密切相关，电压上升越快，磁场建立升越快，磁场建立越快。越快。第52页/共203页第五十三页，共203页。励磁系统中转子磁场励磁系统中转子磁场(cchng)的建立的建立和灭磁和灭磁图图 电压电压(diny)(diny)响应响应比比强励倍数：强励倍数：Ud/UaUd/Ua，UaUa为额为额定定(dng)(dng)励磁电压。提高励磁电压。提高励磁顶值电压，增加电压响励磁顶值电压，增加电压响应比。应比。快速励磁系统快速励磁系统0.5s0.5s改为改为0.