无刷励磁系统简介

1、无刷励磁系统简介无刷励磁系统简介 邱卓勋 2012-3目录 1.励磁系统概述 2.励磁系统分类 3.旋转整流无刷励磁系统工作原理 4.旋转整流无刷励磁系统结构特点 5.旋转整流无刷励磁系统调节原理 6.旋转整流无刷励磁系统优缺点 7.旋转整流无刷励磁系统运行注意点励磁系统概述励磁系统概述一、励磁系统的概念一、励磁系统的概念 供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。二、励磁系统的基本构成二、励磁系统的基本构成1、励磁功率单元 2、励磁调节单元励磁系统概述励磁系统概述三、励磁系统的作用三、励磁系统的作用 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

2、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。 励磁系统的分类励磁系统的分类无刷励磁系统工作原理无刷励磁系统工作原理 无刷励磁按旋转整流器类型分为旋转二极管型旋转二极管型和旋转可控硅型旋转可控硅型，目前实际上采用的均是旋转二极管型，旋转可控硅型的旋转中收发触发脉冲及检测等技术问题尚处于研究阶段。 永磁机磁极、励磁机电枢、旋转整流装置是与发电机同轴旋转的。永磁机电枢产生的高频高频电源通过两组全控整流桥全控整流桥整流变成

3、直流供给主励磁机励磁绕组，主励磁机电枢输出的中频中频交流电供给旋转整流装置，整流器输出的直流电源送至发电机转子的励磁绕组无刷励磁系统工作原理无刷励磁系统工作原理 励磁机电枢绕组直接连至三相桥式全波旋转整流装置，旋转整流装置其正、负极直接与主发电机转子连接，供给发电机励磁。因此励磁系统不需要电刷和滑环装置，如此就构成了无刷励磁系统。无刷励磁系统原理图无刷励磁系统原理图无刷励磁系统原理接线图无刷励磁系统原理接线图旋转二极管励磁系统图旋转二极管励磁系统图1.副励磁机2.接地故障检测电刷滑环3.正交轴测量线圈4.主励磁机5.熔断器响应监控装置6.二极管整流装置7.三相引线8.连接器9.转子绕组10.定

4、子绕组11.励磁调节器12.固定式熔断器监控装置无刷励磁系统结构特点无刷励磁系统结构特点 励磁系统由整流环、三相主励磁机、三相副励磁机、冷却器、计量和监控装置组成。 永久性磁铁副励磁机产生的三相交流电由全控整流桥整流变成直流，通过AVR控制，以提供激励主励磁机的可变直流电。主励磁机转子感应的三相交流电在旋转式整流器电桥内整流后，通过转子轴的直流引线进入发电机转子绕组。 无刷励磁系统结构无刷励磁系统结构双整流环主励磁机磁极（定子）励磁机结构图励磁机结构图无刷励磁系统结构特点无刷励磁系统结构特点 主励磁机主励磁机 交流主励磁机采用150Hz小型三相隐极式同步发电机，系一个6极旋转电枢装置。这6个极

5、安装在定子架内。磁场绕组位于叠片磁铁极上。两个极之间装有一个正交轴，用以测量励磁机的感应电流。转子由多层迭片组成，三相绕组插入迭片转子的槽内，把绕组导体在铁芯长度的范围内进行交叉，在面对整流轮的一侧进行连接。绕组端被延伸到与整流环的三相导线相连接，整个转子热装到轴上。轴承位于风机后面，由汽轮机润滑油的供给系统进行强制润滑油润滑。主励磁机结构主励磁机结构1、联轴节2、整流环3、励磁机转子4、风机整流环内部件组合整流环内部件组合无刷励磁系统结构特点无刷励磁系统结构特点副励磁机副励磁机 副励磁机采用永磁式中频发电机。三相副励磁机系16极旋转磁场装置。励磁机的机架装有带三相绕组的叠片铁心。转子由具有悬

6、挂极的轮毂组成，每个极由10个独立的永久性磁铁组成，这些磁铁装在一个非磁性的金属壳内，并用螺栓固定在轮毂与外极靴之间。转子轮毂则热装在轴的自由端。 无刷励磁系统结构特点无刷励磁系统结构特点 励磁机的冷却励磁机的冷却 励磁机是空气冷却的，冷却空气为闭式循环，并在横靠励磁机安装的两个冷却器装置中进行再冷却。整个励磁机装在冷却空气循环通过的机壳中。 整流环从两侧吸入冷空气，然后把热空气排到位于基板下面的腔室。另一路冷空气通过副励磁机，然后通过风机，主励磁机的机壳才接收到这一冷空气。冷空气从两端进入主励磁机，并被传送至转子体下面的输送管道，然后通过转子铁芯的径向槽排到下腔室。而热空气则通过冷却器区返回

7、到主机壳。 励磁机冷却示意图励磁机冷却示意图无刷励磁系统结构特点无刷励磁系统结构特点励磁调节柜的冷却励磁调节柜的冷却 AVR柜采用强迫通风，冷却风机及风机电源一用一备，自动切换，一路故障时仍可保证AVR正常运行。环境温度在45C时AVR柜能正常运行。无刷励磁系统结构特点无刷励磁系统结构特点励磁机的干燥器励磁机的干燥器 励磁机干燥除湿器旨在防止当汽轮发电机停机时，在励磁机内部或在盘车装置上形成凝结水。干燥器用于除去励磁机机壳内空气的水分。 干燥器自带再生功能。干燥器工作原理图干燥器工作原理图干燥器结构图干燥器结构图旋转无刷励磁系统的调节原理旋转无刷励磁系统的调节原理调节系统的结构：调节系统的结构

8、： 自动励磁调节系统采用数字式自动电压调节（DAVR），它有两个冗余主控制器A和B，分别接受来自不同的PT和CT二次侧的信号量，输出信号分别经脉冲放大器A和B放大后形成触发脉冲去控制可控硅整流器。当工作系统(A或B控制器)故障时，将自动切换至备用系统(B或A控制器)。每一个主控制器都包含手动励磁控制功能作为备用和用于调试的目的。手动、自动通道应能相互自动跟踪，在自动通道故障时可自动无扰切换到手动通道运行。旋转无刷励磁系统的调节原理旋转无刷励磁系统的调节原理调节系统的结构：调节系统的结构： 具有两个独立的自动通道。每个自动通道都具有转子电流闭环功能。两个自动通道互为备用，在故障情况下能自动无扰动

9、切换。 DAVR采用装置本体的直流稳压电源，除了直流稳压电源装置本身要可靠外，一般应有两路独立的电源并列运行。旋转无刷励磁系统的调节原理旋转无刷励磁系统的调节原理可控硅励磁系统原理框图可控硅励磁系统原理框图励磁调节器运行方式励磁调节器运行方式 机端恒压运行方式 恒励磁电流运行方式 恒无功功率运行方式 恒功率因数运行方式。叠加控制叠加控制DAVR设有下列限制保护等功能设有下列限制保护等功能 无功电流补偿 强励反时限限制； 过励磁限制； 过励磁保护 欠励磁限制-防止发电机进入不稳定运行区 低励磁保护； 最大励磁电流限制-防止转子回路过热，反时限特性 VT断线保护； V/H限制及保护-防止同步发电机

10、和变压器过磁通 电力系统稳定器PSS 定子电流限制-防止发电机定子过热，在过励和欠励侧均有效励磁系统相关参数励磁系统相关参数1105516543758871.78.86我厂 玉环他励式旋转二极管整流无刷励磁他励式旋转二极管整流无刷励磁系统优缺点系统优缺点优点: 1.独立励磁电源,不受电网干扰,可靠性高 2.无碳刷和滑环,维护工作量少,可靠性高 3.无磨损引起的碳粉和铜末对电机绕组的污染,电机绝缘寿命长他励式旋转二极管整流无刷励磁他励式旋转二极管整流无刷励磁系统优缺点系统优缺点缺点: 1.励磁控制通过调节励磁机的励磁实现,响应速度慢 2.无法对发电机励磁回路常规检测(转子电流、电压、绝缘和熔断信号） 3.要求旋转整流器有良好的机械性能 4.增加了发电机主轴长度,投资增加 5.发电机励磁电路旋转,无法直接灭磁主励磁机励磁系统原理图主励磁机励磁系统原理图运行注意事项运行注意事项1.定期进行励磁调节器通道切换试验2.定期进行励磁调节控制模式切换试验(AVR/ECR)3.冷却系统检查4.干燥系统检查5.控制电源检查6.转子绝