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摘要： 通过介绍励磁的作用、励磁系统的组成及励磁的几种方式，为在余热电站中根据不同的需求选择合适的励磁方式匹配发电机提供一定的参考。
关键词：励磁方式、同步发电机
1、 前言
励磁系统是提供同步发电机可调励磁电流装置的组合，它的技术性能及运行的可靠性，对供电质量，继电保护可靠动作，加速异步电动机自起动和发电机与电力系统的安全稳定运行都有重大的影响。近来，余热电站中发电机的励磁方式也越来越多，下面简要介绍余热电站中厂用的几种励磁方式。
2、 励磁的作用
励磁系统的主要作有：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。
3、 发电机励磁系统的组成
一般由如下两个基本部分组成 ：
（1）励磁功率单元，包括整流装置及其交流电源。它的作用是向发电机的励磁绕组提供直流励磁电源。
（2）励磁调节器。它的作用是感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出的励磁电流的大小，以满足系统运行的要求。
4、 常见的几种励磁方式
获得励磁电流的方法称为励磁方式。目前采用的励磁方式按基本形式分为三大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；第二类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的交流励磁机励磁系统；第三类是静止励磁系统。现说明如下：
4.1、 直流励磁机励磁 直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。如图1所示：
图1.直流励磁机励磁
4.2、 交流励磁机励磁 交流励磁机有三种方式：静止整流器励磁系统、静止可控整流器励磁系统及旋转整流器励磁系统。
静止整流器励磁为同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励（有时采用永磁发电机）。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。如图2所示：
旋转整流器励磁的主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。如图3所示：
4.3 永磁无刷励磁 永磁无刷励磁方式是国内运用较少的一种励磁方式，永磁无刷励磁的副励磁机GS和主励磁机EX同轴在汽轮机上，当汽轮机转动，带动副励磁机GS转动，则永磁磁场下，发出单相交流电，定子是转动的，即电枢转动；此交流电提供给励磁屏，得到励磁电流至L2，给主励磁机EX提供励磁磁场，主励磁机在汽轮机带动下发出三相交流电经过V整流得到励磁电流至L1，此过程电枢静止；在汽轮机带动下，有L1形成的励磁磁场，发电机G发出三相交流电，此过程为电枢旋转。此为两级励磁方式。如图4所示：
5、 各种励磁方式的比较
直流励磁机励磁方式需要有专用的直流发电机，这种励磁方式具有励磁电流独立，系統简单，运行可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。
交流励磁机励磁方式中静止整流器及静止可控硅励磁系统可由自动调节励磁装置可控硅整流器的触发角达到调整发电机电压或强行励磁的作用，励磁系统直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统。
交流励磁机励磁方式中的旋转整流器励磁系统的整流器与交流励磁机电枢及发电机轴固定，同轴旋转，因为取消了滑环及碳刷，所以维护工作量减小；但因为同轴旋转，故励磁电流采集较麻烦，同时当整流器一臂并联元件损坏时，不容易察觉，容易损坏交流励磁机。
永磁无刷励磁方式的励磁供给稳定，无需额外提供励磁电源，但需要性能良好的永磁铁，现在国内的永磁铁尚满足不了要求，需进口，故成本相对较高；同时永磁无刷励磁方式只适应于较小型发电机。
6、 结束语
随着节能减排在我国的实施，更多的化工、钢铁等工厂均在充分利用自身的余热用于发电，余热发电中的发电机容量一般在3～30MW不等，对于励磁方式的选择则可以根据机组大小及厂内现有条件在以上几种方式中挑选。
参考文献
[1] 戈东方，卓乐友. 电力工程电气设计手册[M]. 中国电力出版社，1989.
[2] DL/T279-2012. 发电机励磁系统调度管理规程[S].
关键词：励磁方式、同步发电机
1、 前言
励磁系统是提供同步发电机可调励磁电流装置的组合，它的技术性能及运行的可靠性，对供电质量，继电保护可靠动作，加速异步电动机自起动和发电机与电力系统的安全稳定运行都有重大的影响。近来，余热电站中发电机的励磁方式也越来越多，下面简要介绍余热电站中厂用的几种励磁方式。
2、 励磁的作用
励磁系统的主要作有：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。
3、 发电机励磁系统的组成
一般由如下两个基本部分组成 ：
（1）励磁功率单元，包括整流装置及其交流电源。它的作用是向发电机的励磁绕组提供直流励磁电源。
（2）励磁调节器。它的作用是感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出的励磁电流的大小，以满足系统运行的要求。
4、 常见的几种励磁方式
获得励磁电流的方法称为励磁方式。目前采用的励磁方式按基本形式分为三大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；第二类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的交流励磁机励磁系统；第三类是静止励磁系统。现说明如下：
4.1、 直流励磁机励磁 直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。如图1所示：
图1.直流励磁机励磁
4.2、 交流励磁机励磁 交流励磁机有三种方式：静止整流器励磁系统、静止可控整流器励磁系统及旋转整流器励磁系统。
静止整流器励磁为同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励（有时采用永磁发电机）。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。如图2所示：
旋转整流器励磁的主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。如图3所示：
4.3 永磁无刷励磁 永磁无刷励磁方式是国内运用较少的一种励磁方式，永磁无刷励磁的副励磁机GS和主励磁机EX同轴在汽轮机上，当汽轮机转动，带动副励磁机GS转动，则永磁磁场下，发出单相交流电，定子是转动的，即电枢转动；此交流电提供给励磁屏，得到励磁电流至L2，给主励磁机EX提供励磁磁场，主励磁机在汽轮机带动下发出三相交流电经过V整流得到励磁电流至L1，此过程电枢静止；在汽轮机带动下，有L1形成的励磁磁场，发电机G发出三相交流电，此过程为电枢旋转。此为两级励磁方式。如图4所示：
5、 各种励磁方式的比较
直流励磁机励磁方式需要有专用的直流发电机，这种励磁方式具有励磁电流独立，系統简单，运行可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。
交流励磁机励磁方式中静止整流器及静止可控硅励磁系统可由自动调节励磁装置可控硅整流器的触发角达到调整发电机电压或强行励磁的作用，励磁系统直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统。
交流励磁机励磁方式中的旋转整流器励磁系统的整流器与交流励磁机电枢及发电机轴固定，同轴旋转，因为取消了滑环及碳刷，所以维护工作量减小；但因为同轴旋转，故励磁电流采集较麻烦，同时当整流器一臂并联元件损坏时，不容易察觉，容易损坏交流励磁机。
永磁无刷励磁方式的励磁供给稳定，无需额外提供励磁电源，但需要性能良好的永磁铁，现在国内的永磁铁尚满足不了要求，需进口，故成本相对较高；同时永磁无刷励磁方式只适应于较小型发电机。
6、 结束语
随着节能减排在我国的实施，更多的化工、钢铁等工厂均在充分利用自身的余热用于发电，余热发电中的发电机容量一般在3～30MW不等，对于励磁方式的选择则可以根据机组大小及厂内现有条件在以上几种方式中挑选。
参考文献
[1] 戈东方，卓乐友. 电力工程电气设计手册[M]. 中国电力出版社，1989.
[2] DL/T279-2012. 发电机励磁系统调度管理规程[S].