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发电机励磁系统

一、简介：

励磁系统是同步发电机的重要组成局部，它是供应同步发电机励磁电源的一套系统，

励磁系统是一种直流电源装置。励磁系统一般由两局部组成：〔如图一所示〕一局部用于

向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出局部〔或称

励磁功率单元〕。另一局部用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足平安运行

的需要，通常称作励磁控制局部〔或称励磁控制单元或励磁调节器〕。

系统中较为重要的组成局部。励磁调节器的主要任务是检测和综合系统运行状态的信息，

以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。系

统正常运行时，励磁调节器就能反映发电机电压上下以维持发电机电压在给定水平。应能

迅速反响系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件。

在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电

机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。

图 一

二、励磁系统必须满足以下要求：

1、正常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节〔自动或手动〕励磁电流，以维持电压

在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。

励磁方式，就是指励磁电源的不同类型。

一般分为三种：直流励磁机方式、交流励磁机方式、静止励磁方式。

静止励磁系统。由机端励磁变压器供应整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的

励磁电流。

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自并励静止可控硅整流励磁系统主接线原理图:

FMK〔灭磁开关〕

L F CT〔电流互感器〕

ZB 〔励磁变〕 PT 〔互感器〕

SCR

+

图 三

励磁系统的组成：

〔1〕 励磁系统主回路：励磁变、功率柜、灭磁电路、过压过流保护电路等

〔2〕 励磁调节器：测量回路、比拟放大、移相触发、整流器等

自并励方式的优点：

设备和接线比拟简单；由于励磁系统无转动局部，具有较高的可靠性；造价低；励磁变

压器放置自由，缩短了机组长度；励磁调节速度快，是一种高起始响应的励磁系统；当主

整流器采用三相全控桥时，可用逆变来灭磁，使灭磁时间短。

自并励方式的缺点：

2、功率柜整流

可控硅三相全控桥电路，其接线特点是六个桥臂元件全都采用可控硅管，共阴极组的

可控硅元件及共阳极组的可控硅元件都要靠触发换流。它既可工作于整流状态，将交流变

成直流；也可工作于逆变状态，将直流变成交流。正是因为有逆变状态，励磁装置在正常

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停机灭磁时，就不需要跳灭磁开关，可以大大减轻了灭磁装置的工作负担。

三相全控桥整流电路原理接线见图 1-10，这里，六个可控硅按+A、-C、+B、-A、

+C、-B 顺序轮流配对导通，在一个 360 度周期内，每个可控硅导通 120 度。KRD 是快

速熔断器，起保护可控硅的作用。RC 是可控硅阻容保护，主要吸收可控硅换相时的过电

压，可限制可控硅两端的电压上升率，有效防止误导通。运行实践说明，RC 对励磁系统过

电压毛刺的影响最大，选择合理的参数非常重要。YGK 表示三相电源刀闸或电动开关，由

于功率柜都是先切脉冲后跳开关，再加上使用电动开关后的维护工作量较大，现在一般都

Id

○○

YGK -A C4-B C6 -C C2

R4 R6 R2

KRD4 KRD6 KRD2

图 1-10 三相全控整流桥原理接线图

可控硅元件的工作原理

可控硅是 P1N1P2N2 四层三端构造元件，共有三个 PN 结，分析原理时，可以把它看

作由一个 PNP 管和一个 NPN 管所组成，其等效图解如图 1 所示

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反响，使 ib2 不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导

通。

由于 BG1 和 BG2 所构成的正反响作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极 G 的电

流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，

所以这种可控硅是不可关断的。

由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定

的条件才能转化，此条件见表 1

状态 条件 说明

从关断到导通

1、阳极电位高于阴极电位

2、控制极有足够的正向电压和电

流

两者缺一不可

维持导通

1、阳极电位高于阴极电位

2、阳极电流大于维持电流

两者缺一不可

从导通到关断

1、阳极电位低于阴极电位

2、阳极电流小于维持电流

任一条件即可

图 2-17 三相桥式全控整流电路原理图

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假设将电路中的晶闸管换作二极管进展分析对于共阴极阻的 3 个晶闸管，阳极所接交流电

压值最大的一个导通对于共阳极组的 3 个晶闸管，阴极所接交流电压值最低〔或者说负得

最多〕的导通

任意时刻共阳极组和共阴极组中各有 1 个晶闸管处于导通状态

1

2-

1

5

4

6

2

5

2

表 2-1 三相桥式全控整流电路电阻负载 a=0°时晶闸管工作情况

时 段

I II III IV V VI

共阴极组中导通的晶闸管

VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5

共阳极组中导通的晶闸管

VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6

另一种方法是双脉冲触发〔常用〕。

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