励磁装置在同步发电机中的作用

励磁装置在同步发电机中的作用吴楠 翟大海 (辽渔集团船厂)摘要：本文详细分析三相交流同步发电机的工作原理，自励励磁系统的工作过程，以及保持发电机端电压稳定的方法。关键词：三相交流同步发电机、自励励磁系统一、交流发电机基本工作原理：交流发电机的基本工作原理是利用电磁感应的方法，将机械能转变为电能。三相交流同步发电机就是根据这一原理工作的。当转子磁极由原动机带动旋转时，定子三相绕组感应出三相交变电动势，当发电机转子恒速旋转运行时，定子绕组感应出交变电动势的大小与转子磁通的大小成正比。我国电力工业标准频率50Hz/秒，一般船用原动机转速为1500转/分，发电机是两对磁极。发电机工作后，其端电压会受到电机内部电枢反应的影响而产生电压降，它取决于负载电流和功率因数的大小船上的电力负载大多是感应式异步电动机，这种电机直接启动的电流可达到其额定电流的48倍，而启动时功率因数又都在0.4以下，这样大的感性电流对发电机有着很大的去磁作用。这个冲击电流对发电机初期影响不大，发电机端电压下降的数值不大。若此时如不迅速增加发电机的励磁电流，发电机端电压将大幅下降，而电压的下降将影响到电动机的启动转矩，使其大幅度下降，很可能造成电动机不能启动，电网上的其他负载也会因电压的下降而不能正常工作。如照明变暗、接触器吸力不足，甚至造成触头因吸力不足而烧熔，运行的电动机转速下降，甚至堵转。那么如何保证发电机在工作时电压的稳定呢？为了维持发电机的端电压基本不变，发电机的励磁电流必须适时的作相应得调整，这个任务由自励励磁装置来完成。为了提高电站供电的可靠性和经济性，一般船舶电站使用几台发电机并联运行，为了使发电机并联运行稳定，各发电机间无功功率要合理分配，这个任务也是由自动励磁装置来完成。在船舶电网发生短路时，为了提高电力系统中并连电机工作的稳定性和保护电器动作的可靠性，也需要励磁系统能适时调整进行强励磁。二、相复励励磁系统工作原理同步发电机的励磁功率是由同步发电机本身的输出功率中取一小部分经过变换供给励磁称之为自励，励磁调整的方法是按照电压偏差U，负载电流I和复合调节这三个原则实现的。以上图为例，三相绕组变压器的原边有两个绕组W1、W3发电机电路的电压信号接入W1而负载信号接入W3，变压器的副边有一个绕组W2经过整流器接到发电机的励磁绕组，流入W1中的电流I1与电机端电压成正比，电流I1在变压器铁芯中产生交变磁通，同时在副边绕组W2中便有感应电流I2，电流Iv与电压u成比例，与负载电流I无关，Iv只是起起励和建立发电机额定电压的作用。故Iv称之为励磁电流空载分量，流过W3的是负载电流，他在变压器的副边W2中感应电流I与发电机负载电流I成比例，负载电流的增加励磁电流也增加，它起着补偿由于电枢反应而产生的电压降的作用。故称之为励磁电流的复励分量。电抗器的主要作用是限制电压电路W1中电流。在正常情况下，他使W1中的电流I1不随W3中的负载电流I的变化而变化，在此采用电抗器而不用电阻，是因为电抗能够将电压电路的电流移相。达到相位补偿的目的。整流器的作用是将W2输出的交变电流变成直流励磁，当负载突然接入时，复励分量突然增加，因而励磁也增加，发电机的励电流也迅速增加，保持电压的稳定。自励同步发电机的起励可以靠发电机的剩磁（一般剩磁电压为25%）电容器的作用就是当起励时C与DK回路产生串联谐振，流过电容的电流很大，使电容器有一个很高的电压，电压加在绕组W1上，强迫整流器导通，使发电机电压能够很快建立起来。电容电感谐振可以加快自励过程三、同步发电机常见故障分析 发电机在经过修复后，试验过程中同步发电机的空载电压太低的原因主要有以下几点：1、励磁回路故障：励磁电压太低，电抗器电抗值过大，整流元件损坏。2、转速太低，励磁线圈短路3、定子绕组接错4、碳刷和滑环接触电阻偏大对于以上出现的问题，只要逐项予以更正，才能保证发电机的正常运行。四、处理的方法 对于实际工作中励磁系统出现故障时，采取的处理方法为：1、电压不能够建立：由于维修、喷漆等工序，滑环上有时不免被油漆或甘油等覆盖，使之建立不起电压，也可能由于绝缘的老化损坏接地，电抗器由于电流过大而烧毁，擦掉甘油或用细砂纸将滑环处理干净即可。2、电压达不到额定值：当发电机机额定转速运转却达不到额定值，经过变阻器调整仍然不行，停车后检查整流二极管，有一个被击穿，更换后发电机电压恢复正常，二极管被击穿的原因可能是短路冲击过大，或质量老化造成。3、电压超值（空载）加负荷后压降又较大，对这种现象的处理是调整电抗器的气隙厚度，或调整电抗器电流线圈的抽头，再适当调整变阻器，就可以解决问题五、结束语在实际生产活动中，我们只要细心耐心的根据每台发电机的症状，结合其工作原理，分析查找