發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)-全文預(yù)覽
【正文】 發(fā)電機(jī)的不同之處。因?yàn)椴捎媒涣鲃?lì)磁機(jī)系統(tǒng)，體積龐大、價(jià)格昂貴，各勵(lì)磁機(jī)之間的功率傳送仍通過電刷，因此也屬于有刷勵(lì)磁系統(tǒng)。采用交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)與直流勵(lì)磁系統(tǒng)一樣，具有獨(dú)立的勵(lì)磁電源。FL的輸出功率，KZ通過整流，作為主勵(lì)磁機(jī)L的勵(lì)磁電源。主勵(lì)磁機(jī)L的頻率為100HZ的交流發(fā)電機(jī)，必須經(jīng)過硅整流橋GZ整流，變?yōu)橹绷麟娫?，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁。自并激勵(lì)磁系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、設(shè)備少、造價(jià)低、占地面積小、無轉(zhuǎn)動(dòng)部件并維護(hù)簡(jiǎn)單，是快速響應(yīng)系統(tǒng)。在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間由升壓變壓器的單元接線和抽水蓄能機(jī)組等勵(lì)磁系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用。系統(tǒng)起勵(lì)時(shí)需要令加一個(gè)起勵(lì)電源。如下圖所示：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源直接由發(fā)電機(jī)端電壓獲得，經(jīng)過控制整流后，送至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路，作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，以維持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的勵(lì)磁方式，是無勵(lì)磁機(jī)的發(fā)電機(jī)自勵(lì)系統(tǒng)。因而在運(yùn)行維護(hù)上不太方便。 在方案二中，不必考慮主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組JLLQ時(shí)間常數(shù)的影響，所以其響應(yīng)速度比方案一快，其自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸出與其他勵(lì)磁系統(tǒng)不同，顯得較為復(fù)雜一些，但并不難實(shí)現(xiàn)。方案二中由中頻副勵(lì)磁機(jī)ZPF供電給交流主勵(lì)磁機(jī)JL的直流勵(lì)磁繞組JLLQ。 主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組JLLQ是靜止的，即主勵(lì)磁機(jī)是一個(gè)磁極靜止，電樞旋轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機(jī)。為了防止機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中個(gè)別滑環(huán)過熱，每個(gè)滑環(huán)必須分擔(dān)同樣大小的電流。 在他勵(lì)和自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流全部由可控硅（或二極管）供給，而可控硅（或二極管）是靜止的故稱為靜止勵(lì)磁。為了維持端電壓的恒定用可控硅整流元件。20世紀(jì)70～80年代，發(fā)電廠開始用自復(fù)勵(lì)及自并勵(lì)的可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，由于它們均屬于快速勵(lì)磁系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良，尤其是帶有微型計(jì)算機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的自并激靜止勵(lì)磁系統(tǒng)在發(fā)電廠中得以廣泛的應(yīng)用?！ ∮捎谝陨咸攸c(diǎn)，使得無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)大型發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)中受到相當(dāng)重視。下圖為無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)框圖，其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流電源由接于發(fā)電機(jī)機(jī)端的整流變壓器ZB提供，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，可控硅元件SCR由自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制?！ ?lì)磁機(jī)本身就是可靠性不高的元件，可以說它是勵(lì)磁系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)之一，因勵(lì)磁機(jī)故障而迫使發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行的事故并非鮮見，故相應(yīng)地出現(xiàn)了不用勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方案。其缺點(diǎn)是：在監(jiān)視與維修上有其不方便之處。PG也是一個(gè)由多相繞組組成的電樞，它的磁場(chǎng)由d、q兩個(gè)互相垂直的繞組的磁場(chǎng)合成，因此當(dāng)d、q磁場(chǎng)的大小作各種不同的變化時(shí)，PG的合成磁場(chǎng)（相對(duì)JLLQ磁場(chǎng)）就在作不同角度的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的范圍為90176。無刷勵(lì)磁系統(tǒng)方案之二 在方案一中，考慮到勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組LLQ的時(shí)間常數(shù)，其響應(yīng)速度較慢。為實(shí)現(xiàn)無刷勵(lì)磁，主勵(lì)磁機(jī)與一般的同步發(fā)電機(jī)的工作原理基本相同，只是電樞是旋轉(zhuǎn)的?；h(huán)是一種轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件。交流勵(lì)磁機(jī)本身則經(jīng)過令一個(gè)反饋回路，由自身的恒壓?jiǎn)卧獊肀ＷC其交流勵(lì)磁電壓的恒定。它運(yùn)行發(fā)出的交流電，經(jīng)整流電路后變成直流，供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。而直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)存在的整流環(huán)是安全運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，容量不能制造的很大，所以100MW及以上容量機(jī)組都用交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。第二節(jié)：交流機(jī)勵(lì)磁方式 用直流機(jī)作為勵(lì)磁電源，不僅維護(hù)困難，而且在應(yīng)用上也有限制。近年來，隨著電力生產(chǎn)的發(fā)展，同步發(fā)電機(jī)的容量愈來愈大，要求勵(lì)磁功率也相應(yīng)增大，而大容量的直流勵(lì)磁機(jī)無論在換向問題或電機(jī)的結(jié)構(gòu)上都受到限制。目前大多數(shù)中小型同步發(fā)電機(jī)仍采用這種勵(lì)磁方式。他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)比自勵(lì)勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)多用了一臺(tái)副勵(lì)磁機(jī)，所用設(shè)備增多，占用空間大，投資大。直流勵(lì)磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸，勵(lì)磁電流通過換向器和電刷供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁電流，形成有碳刷勵(lì)磁。為驗(yàn)證其正確性，通過穩(wěn)定計(jì)算研究了滿發(fā)時(shí)發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式的穩(wěn)定情況，計(jì)算結(jié)果表明，發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，但必須同時(shí)加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的缺點(diǎn)是它的勵(lì)磁電源來自發(fā)電機(jī)端，受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的影響。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元部件少，其勵(lì)磁電源來自機(jī)端變壓器，無旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)工作量小。但是，隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大，快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)已不是很明顯。另外它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)與自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)相比較，元部件多，又有旋轉(zhuǎn)部件，可靠性相對(duì)較低，運(yùn)行維護(hù)量大?！ 【C合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面因素，推薦在發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)快速勵(lì)磁方式。缺點(diǎn)是直流勵(lì)磁機(jī)存在整流環(huán)，功率過大時(shí)制造有一定困難，100MW以上汽輪發(fā)電機(jī)組難以采用。與自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)比較，自勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別是對(duì)主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式而言的。自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)原理接線圖他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)原理接線圖 采用直流勵(lì)磁供電的勵(lì)磁方式，在過去的十幾年間，是同步發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式。但換向器和電刷的維護(hù)工作量大。我廠為保證勵(lì)磁系統(tǒng)的高可靠性而配備的備用勵(lì)磁機(jī)就是它勵(lì)直流機(jī)勵(lì)勵(lì)磁方式。現(xiàn)在大容量的發(fā)電機(jī)，要求勵(lì)磁系統(tǒng)有很高的可靠性和很快的響應(yīng)速度。 交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)是采用專門的交流勵(lì)磁機(jī)代替了直流勵(lì)磁機(jī)，并與發(fā)電機(jī)同軸。因此，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整電流輸出至何處向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子送電： 方案中，自勵(lì)的交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)可控硅整流橋B向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子送電，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制此可控硅的導(dǎo)通角，調(diào)整其輸出電流，以維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定。在靜止勵(lì)磁系統(tǒng)中要經(jīng)過滑環(huán)才能向旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流。為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性取消滑環(huán)這一薄弱環(huán)節(jié)，使整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)都無轉(zhuǎn)動(dòng)接觸的元件，就產(chǎn)生了無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，如下圖所示：無刷勵(lì)磁系統(tǒng)方案之一 副勵(lì)磁機(jī)FL是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，其永磁部分畫在旋轉(zhuǎn)部分的虛線框內(nèi)。靜止的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組便于自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)
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