【正文】 取空載氣隙磁通密度B：，且要將電樞磁通密度控制在該硅鋼片磁化曲線的直線區(qū)域。（1） 為提高勵磁系統(tǒng)反應(yīng)的快速性，交流勵磁機勵磁繞組的時間常數(shù)應(yīng)盡量小。另外交流勵磁機的極數(shù)最好不要為主機極數(shù)的整數(shù)倍。通常采用較小的短路比和較高的頻率來改善無刷發(fā)電機的動態(tài)特性。為滿足主發(fā)電機的最大強勵要求，相應(yīng)于勵磁機額定工作狀態(tài)的磁路工作點處在線性部分，即交流了勵磁機的額定工作狀態(tài)時的磁密要取得低。交流勵磁機是一個旋轉(zhuǎn)電樞式交流同步發(fā)電機，但由于它的工作特點和負載的特殊性，它與一般的同步發(fā)電機不大一樣。當有些指標不合乎要求時，要明白如何進行調(diào)整。主發(fā)電機比較大，引起發(fā)熱比較厲害，則定子上需要有通風槽；發(fā)電機的容量比較大，其繞組要用截面積比較大電阻率比較小的扁銅線；且無刷發(fā)電機作為現(xiàn)代化電源，要求具有并聯(lián)運行的特性，固需要裝設(shè)阻尼繞組，以改善發(fā)電機的并聯(lián)運行性能，并使并聯(lián)運行趨于穩(wěn)定。無刷發(fā)電機大多數(shù)都作為無人管理的自動化電站電源，故應(yīng)能可靠地使配電的保護裝置動作，排除故障，提高自動化電站運行的可靠性。 設(shè)計注意事項由于現(xiàn)代同步發(fā)電機有許多供電負載都是電子設(shè)備或配備有電子設(shè)備的裝置，故對同步發(fā)電機動態(tài)性能要求較高，在主機設(shè)計時必須適當選者擇主機的瞬時電抗值以減少主機的時間參數(shù)。把交流勵磁機做成旋轉(zhuǎn)電樞式的同步發(fā)電機，并把它安裝在主發(fā)電機的同一轉(zhuǎn)軸上，然后把硅整流橋也固定在勵磁機的電樞上使其一起旋轉(zhuǎn)，這樣就組成了旋轉(zhuǎn)的交流整流勵磁系統(tǒng)。此外勵磁控制回路中還設(shè)有交流勵磁機滅磁裝置。勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)置有 自動調(diào)節(jié)和手動調(diào)節(jié) 2種方式。該裝置輸入信號通過勵磁變壓器取 自于汽輪發(fā)電機機端，并經(jīng)過可控硅三相全控整流橋整流，將三相交流電勢轉(zhuǎn)換成直流電勢來實現(xiàn)。無刷勵磁裝置主要由勵磁變壓器、陽極開關(guān)、三相可控硅全控整流橋、滅磁裝置、檢測勵磁電壓 和勵磁 電流的儀表 、防止過電壓和過電流的保護元件及勵磁調(diào)節(jié)器 等組成。對于大容量發(fā)電機，特別是大容量的高速發(fā)電機，由于換向困難，直流勵磁機已難以滿足勵磁要求。帶自動勵磁調(diào)節(jié)器的同軸直流電機勵磁系統(tǒng)：它的勵磁調(diào)節(jié)電阻不再手動調(diào)節(jié),它帶有自動的自動勵磁調(diào)節(jié)器,具有更快的電壓上升速度。下面將介紹它勵式勵磁系統(tǒng)。由同步發(fā)電機本身以外的電源供電的勵磁系統(tǒng)稱為它勵式勵磁系統(tǒng)，且勵磁繞組與電樞繞組不連接。狀態(tài)法首先建立描述自勵磁的狀態(tài)方程，然后根據(jù)狀態(tài)方程的系數(shù)矩陣進行自勵磁分析。　　計算機的出現(xiàn)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展為自勵磁研究提供了有力的工具。頻率分析法從某同步發(fā)電機端求電網(wǎng)等值電阻和等值電抗的頻率特性，等值電抗為零時的頻率就是電機發(fā)生自勵磁的串聯(lián)諧振點。特征方程分析法根據(jù)同步電機的基本方程，用運算電抗導(dǎo)出自勵磁特征方程，求特征方程的根分析自勵磁。因此，自勵磁問題成為一個迫切需要解決的問題，受到廣泛重視。為了提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力，國內(nèi)外都采用串聯(lián)電容補償長距離輸電線路的電感，但補償度過高易發(fā)生同步發(fā)電機的自勵磁(自激)。這種系統(tǒng)中，勵磁繞組和電樞繞組由同一電源供電，即不用勵磁機而由同步發(fā)電機本身提供勵磁電流。同時，考慮到發(fā)電機在欠勵情況下較易失步，為此對勵磁電流的最小值也必須有所限制。（3） 勵磁裝置本身應(yīng)無失靈區(qū)，以利于提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定，并且動作應(yīng)迅速，工作要可靠，調(diào)節(jié)過程要穩(wěn)定。 勵磁系統(tǒng)的要求（1） 正常運行時，能按負荷電流和電壓的變化調(diào)節(jié)（自動或手動）勵磁電流，以維持電壓在穩(wěn)定值水平，并能穩(wěn)定地分配機組間的無功負荷。第3章 無刷同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，其主要任務(wù)是向同步發(fā)電機的勵磁繞組提供一個可調(diào)的直流電流（電壓），控制機端電壓恒定，滿足發(fā)電機正常發(fā)電的需要，同時控制發(fā)電機組間的無功率的合理分配，保證同步發(fā)電機并列運行機制的穩(wěn)定性，以滿足電力系統(tǒng)安全運行機制的需要。另外，發(fā)電機勵磁繞組在突加負載或負載短路的瞬變過程中也會產(chǎn)生過電壓，很多研究者指出，當電機有全阻尼繞組時，磁場繞組的過電壓約為3～5倍額定勵磁電壓，而沒有阻尼繞組時過電壓可達到10倍以上。采用阻尼套，可以改善電機的并聯(lián)運行性能，使并聯(lián)運行可靠，同時可作為電壓調(diào)節(jié)器及旋轉(zhuǎn)整流器的第一道可靠的過電壓保護屏障。因此國內(nèi)、外無刷發(fā)電機的技術(shù)要求中，均提出了應(yīng)能維持3倍以上的額定短路電流，維持時間2～3秒的要求。無刷勵磁發(fā)電機大多數(shù)都是作為無人管理的自動化電站電源，故應(yīng)能可靠地使配電站系統(tǒng)的保護裝置動作，排除故障，提高自動化電站的可靠性。應(yīng)該指 出：大容量發(fā)電機的自動電壓調(diào)整器，完全可以用于小容量的發(fā)電機；也可以在小容量發(fā)電機上，測試大容量發(fā)電機的自動電壓調(diào)整器。 無刷發(fā)電機動態(tài)特性實驗數(shù)據(jù)標么值最大值頻率偏差△f(％)電壓偏差△U(％)電壓恢復(fù)時間tH(s)電樞電流勵磁電流旋轉(zhuǎn)整流器式比例調(diào)節(jié)1218旋轉(zhuǎn)整流器式綜合調(diào)節(jié)5旋轉(zhuǎn)晶閘管式綜合調(diào)節(jié)3實驗數(shù)據(jù)顯示，采用旋轉(zhuǎn)晶閘管式和綜合調(diào)節(jié)，明顯比采用旋轉(zhuǎn)整流器式和比例調(diào)節(jié)，頻率、電壓偏差低，電壓恢復(fù)時間短。綜合調(diào)節(jié)，即既按電壓偏差和電樞電流調(diào)節(jié)，同時也按電壓偏差和電流的一階微分調(diào)節(jié)。動態(tài)實驗 ，以 100KVA發(fā)電機為樣機 ，用起動大容量電動機作為突然增加負荷的方法進行。設(shè)計電機時，所得到的空載特性應(yīng)與常規(guī)空載特性相接近。發(fā)電機電勢中如果存在高次諧波，就將使電勢波形變壞，產(chǎn)生很多不良影響，使發(fā)電機本身的附加損耗增加，效率下降，溫升增高，以及引起輸電線路的電感和電容產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生過電壓。這就必須在磁極形狀、氣隙尺寸和繞組選擇等方面予以注意。但是近年來，中、小型無刷發(fā)電機廣泛地用作為計算機隔離電源或應(yīng)急用電源，因此，對發(fā)電機電壓波形的正弦畸變率應(yīng)小于5%。但是由于無刷勵磁原理上有一些特殊性以及科學的發(fā)展、技術(shù)的進步，對現(xiàn)代無刷同步發(fā)電機也提出了許多新的技術(shù)要求，從而使無刷發(fā)電機的設(shè)計有新的特點。旋轉(zhuǎn)電樞式只適用于小容量同步電機中，對于高壓、大容量的同步電機，由于讓高壓和大電流從電刷和滑環(huán)的滑動接觸引出不很可靠，因此都采用旋轉(zhuǎn)磁場式。這種結(jié)構(gòu)型式交流同步發(fā)電機的突出優(yōu)點是：電樞繞組輸出的交流電流不必通過運動的滑環(huán)和電刷，而是直接由固定的電樞繞組引線電纜送往負載,所以其機械強度和絕緣條件都比較好，因而提高了電樞繞組的安全可靠性。它的電樞繞組嵌放在定子鐵心槽內(nèi)，并且隨槽分布在定子鐵心整個圓周上。此外，旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機在采用無刷勵磁方式的同步發(fā)電機中,被用作交流勵磁機。但是它的容量難以做大，額定電壓也不高。旋轉(zhuǎn)電樞式交流同步發(fā)電機的磁場是固定不動的，其電樞為旋轉(zhuǎn)部分，三相交流電流是經(jīng)滑環(huán)和電刷輸送出去。這兩種發(fā)電機在結(jié)構(gòu)上雖然有所不同；但其基本原理卻是一樣的，即磁場與導(dǎo)體只要產(chǎn)生相對運動并切割磁力線，鐵心及其在鐵心槽中用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并接通負載供給交流電流的繞組的總稱稱為電樞。（4）旋轉(zhuǎn)整流器 與交流勵磁機同軸旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機旋轉(zhuǎn)整流器一般裝在交流勵磁機外側(cè)，用螺釘固定在轉(zhuǎn)軸上，便于安裝和維修。（3）交流勵磁機的電樞 無刷同步發(fā)電機是利用交流勵磁機產(chǎn)生的交流電，經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流變?yōu)橹绷麟?，供交流發(fā)電機勵磁用。它由轉(zhuǎn)子鐵芯、勵磁繞組、電機軸、軸承、風扇、交流勵磁機電樞和旋轉(zhuǎn)整流器組成。端蓋的端面有止口與機座配合，與柴油機專配發(fā)電機在軸伸出端的端蓋兩端面，均有端面止口，以保證轉(zhuǎn)子裝配后同軸度的要求。為了避免勵磁機與旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機用電刷、滑環(huán)提供勵磁電流，因此，交流勵磁機的定子為磁極，而轉(zhuǎn)子為電樞。鐵芯內(nèi)圓上均勻分布著可嵌放有定子繞組的線槽。三相繞組應(yīng)對稱嵌放，彼此相互差120度電氣相位角。② 定子繞組 定子繞組由線圈組成，線圈采用高強度聚脂漆包圓銅線繞制，并按一定規(guī)律連接，嵌入鐵心槽中。機座上一般有出線盒，或位于機座的后側(cè)面，或位于機座上部，出線盒內(nèi)裝有出線板，以便于引出交流電源。定子鐵心及定子繞組是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流的部分，亦稱電樞。前者的電樞裝設(shè)在轉(zhuǎn)子，主磁極裝設(shè)在定子上，這種結(jié)構(gòu)在小容量同步發(fā)電機中得到一定的應(yīng)用，對于高壓、大容量的同步發(fā)電機，長期的制造和運行經(jīng)驗表明，采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)比較合理。主發(fā)電機轉(zhuǎn)子、勵磁機電樞和旋轉(zhuǎn)整流裝置都裝在同一軸上一起旋轉(zhuǎn)，勵磁機磁極固定在定子內(nèi)側(cè)。 A1電壓調(diào)節(jié)器 R1串聯(lián)電阻器 C13電容器 T13單相電流互感器 G1主電機 T5壓降補償電流互感器 G勵磁機 T5整流變壓器 L1電抗器 V1靜止整流器 V2旋轉(zhuǎn)整流器 無刷勵磁是已被公認為最有發(fā)展前途的勵磁方式，隨著其勵磁系統(tǒng)性能的不斷改善必將得到長足的發(fā)展。只要調(diào)節(jié)交流勵磁機的勵磁電流，就可以改變主發(fā)電機的勵磁電流，從而控制主發(fā)電機的輸出端電壓，依靠連接于主發(fā)電機輸出端和交流勵磁機定子磁場繞組之間的自動電壓調(diào)節(jié)器就可以穩(wěn)定主發(fā)電機的端電壓。這時主發(fā)電機的輸出端有電壓。 無刷同步發(fā)電機有以下的主要特點：（1）無滑動的接觸部分、維護簡