发电机励磁系统介绍-刘国虎

1、刘国虎2013.10.06以卡特彼勒以卡特彼勒SR4/SRBSR4/SRB发电机为例发电机为例2 2目录目录1 1、发电机励磁系统概述、发电机励磁系统概述2 2、卡特彼勒、卡特彼勒SR4/SRBSR4/SRB发电机介绍发电机介绍3 3、SR4SR4发电机励磁系统介绍发电机励磁系统介绍4 4、永励磁发电机工作原理、永励磁发电机工作原理5 5、励磁系统的整流电路和保护电路、励磁系统的整流电路和保护电路6 6、励磁控制系统电路图、励磁控制系统电路图7 7、自励磁控制系统介绍、自励磁控制系统介绍3 31 1、发电机励磁系统概述、发电机励磁系统概述1 1、发电机励磁系统概念及组成、发电机励磁系统概念及组

2、成1）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。2) 同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。2 2、励磁系统的主要作用、励磁系统的主要作用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

3、大励磁限制及最小励磁限制4 42 2、卡特彼勒、卡特彼勒SR4/SRBSR4/SRB发电机介绍发电机介绍 SR4发电机是一种无刷式三相交流发电机，其具有全波励磁自动调节系统，能保证它有稳定的电压输出。常见的为4极或6极发电机。适用于400VAC 50HZ或240VAC 60HZ电力系统。装置了多种故障监测、报警和保护装置。因为励磁部分取消了电刷，使维修工作减少，可靠性提高，寿命长。它可以广泛应用于电动机和照明混合负载状况下，以及用作电子控制设备，计算机中心，通讯设备及石油钻探方面的电源设备。5 52 2、卡特彼勒、卡特彼勒SR4/SRBSR4/SRB发电机介绍发电机介绍各部分简介：1、发动机：

4、提供动力源，带动发电机旋转。2、主电枢（定子）：在旋转磁场的作用下产生三相交流电。3、自动励磁系统：a、旋转励磁组件：产生旋转磁场。B、调压器：控制磁场的大小。这几个部件共同作用使输出电压稳定。4、自动调速系统：保持输出电源有稳定的频率。5、监控系统：相当于发电机组的大脑。接收各部分的信息，控制各部件的工作。协调各部件之间的关系，跟操作者进行各种信息交流。6 62 2、卡特彼勒、卡特彼勒SR4/SRBSR4/SRB发电机介绍发电机介绍1、发电机接线端子2、主电枢（定子）3、主励磁线圈（转子）4、转子轴5、永磁铁副励磁机6、励磁机7、轴承8、风扇发电机的结构发电机的结构7 72 2、卡特彼勒、卡

5、特彼勒SR4/SRBSR4/SRB发电机介绍发电机介绍 发动机带动转子轴向发电机提供动力，其中励磁机电枢和主励磁线圈安装在转子轴上。随着转子轴转动，励磁机产生交流电，整流部件将这个交流电转换成直流电，这个交流电就会送到主磁场线圈，于是在主磁场线圈各磁极之间产生磁场。主磁场线圈随着转子的转动，在主电枢上的线圈上就会产生交流电压，电流就会流向负载。8 83 3、SR4SR4发电机励磁系统介绍发电机励磁系统介绍励磁系统的功能励磁系统的功能：电力系统正常运行时，负荷总是变化的，发电机的功率也因此作相应的变化，为使发电机输出的电压保持稳定，需对励磁电流加以调节。当发电机在额定转速下运行，励磁电流一定时，

6、发电机的端电压会随着无功负荷功率增加而下降，而有功功率只影响转速，因此在负荷变换的条件下，需要通过励磁系统对磁极电流自动调节来使输出电压稳定。通过调节到励磁机电枢的电流就可以控制输出电压。在SR4B发电机上有两种励磁方式：（1）永磁铁励磁（PMPE）（2）自励磁（SE）它们都属于无刷励磁（交流励磁机，旋转整流器），无刷励磁有许多优点：1、维护工作量少。2、系统工作可靠。3、无接触件磨损，电机使用寿命长。9 93 3、SR4SR4发电机励磁系统介绍发电机励磁系统介绍永磁铁励磁系统永磁铁励磁系统1、副励磁机永磁发电机是调压器的电源供给部件。电压反馈信号，控制调压器的输出，励磁机产生交流电源。整流元

7、件：将交流励磁电流变成发电机所需的直流励磁电流。2、特点：稳压器的电源是永久磁铁作励磁的副励磁机所提供的。副励磁机包括了永久磁铁（PM）和永久电枢（L5），副励磁机的工作与发电机输出电压无关，发电机输出电压随外负荷的变化而波动，不会作用在励磁机上。10104 4、永励磁发电机工作原理、永励磁发电机工作原理 3 3、永励磁发电机工作原理、永励磁发电机工作原理 发动机带动旋转磁场组件（RFA），永磁铁PM在电枢L5内感应出交流电压，永磁铁电枢L5内有三组线圈产生三相交流电，经导线11、12、13流到稳压器内，稳压器将三相交流电整流成直流，通过反馈信号控制直流电的输出，端头F1、F2将受控的励磁用直

8、流电输送到主励磁机线圈（L1）处。直流电在此形成磁场，励磁机电枢(L2)在这个磁场中转动，产生三相交流电，此交流电由三相桥式全波整流电路（CR1-CR6）将这三相交流电整流成直流，经发电机内的导线传送到主磁场线圈L3，当发电机轴转动时，在主电枢L4内感应出三相交流电压，送到负载接头T0、T1、T2、T3上。导线20、22、24把发电机输出电压反馈信号传送给稳压器。11115 5、励磁系统的整流电路和保护电路、励磁系统的整流电路和保护电路 4 4、整流电路和保护电路、整流电路和保护电路（1）二极管（CR1-CR6）组成三相全波桥式整流器。将励磁机电枢L2产生的三相交流电转换成直流电，输送给主磁场

9、线圈L3。（2）电阻（CR7）（浪涌二极管）是一个可变电阻，正常情况下为高电阻，当电压超过一定值时，变成低电阻值的电阻器，导通放电。它在工作时阻止任何不正常的瞬间高电压峰值的出现，从而保护二极管（CR1-CR6）。（3）电阻器（R5）是一个2.7K的电阻。通过它对绕组、散热器以及发电机转动时与空气摩擦产生的静电电荷进行放电，以免静电的作用而使电压升高，破坏绕组的绝缘。（4）所有的稳压器都设有保险丝，是快断型的，用来在意外的大电流、低输出电压的情况下，关断发电机的工作。在更换保险丝时一定要更换同类型、同额定值的保险丝。12126 6、励磁控制系统电路图、励磁控制系统电路图永磁铁励磁系统永磁铁励磁

10、系统（CR1-CR6）二极管（CR7）可变电阻（L1）励磁机磁场线圈（定子）（L2）励磁机电枢（转子）（L3）主磁场线圈（转子）（L4）主电枢（定子）（L5）副励磁机电枢（PM）永磁铁（R5）电阻器（RFA）旋转磁场组件（TR1）选装的电流传送器T0、T1、T2、T3、T7、T8、T9发电机的接线端子13136 6、励磁控制系统电路图、励磁控制系统电路图自励磁系统自励磁系统（CR1-CR6）二极管（CR7）可变电阻（L1）励磁机磁场线圈（定子）（L2）励磁机电枢（转子）（L3）主磁场线圈（转子）（L4）主电枢（定子）（L5）副励磁机电枢（PM）永磁铁（R5）电阻器（RFA）旋转磁场组件（TR1

11、）选装的电流传送器T0、T1、T2、T3、T7、T8、T9发电机的接线端子14147 7、自励磁控制系统介绍、自励磁控制系统介绍1 1、自励磁系统与永磁铁励磁发电机的不同之处在于、自励磁系统与永磁铁励磁发电机的不同之处在于：（1）没有以永磁铁的副励磁机和线路11、12、13。其他部分和永磁励磁式基本一样。（2）由于发电机组开始工作时是靠剩磁工作的，所以剩磁对自励磁式发电机是必须的。当发动机带动发电机的旋转磁场组件旋转（RFA）时，励磁机励磁线圈L1内的剩磁使励磁机电枢L2内产生少量的交流电压。这个交流电通过三相全波桥式整流器变成直流电，流向主磁场线圈L3内产生磁场，再加上L3内原有的剩磁，随着

12、发电机的工作，在主电枢内转动，从而在主电枢内产生交流电，然后通过导线20、22、24传送给稳压器，使得励磁机磁场线圈L1的电压升高，这一过程反复进行。最后，使发电机的输出达到额定值，其余部件的工作和永磁励磁发电机的工作基本相同。15157 7、自励磁控制系统介绍、自励磁控制系统介绍2 2、充磁、充磁在某些特定的条件下，自励式发电机剩磁不足，以至于不能实现有效的起动发电过程，此时应对发电机进行充磁。具体做法有停机充磁和运行充磁两种。A、停车充磁（使用12V蓄电池电压）步骤：（1）停止发动机（2）从稳压器上拆下导线F1、F2的连接。（3）把12V电源引正极线接到导线F1上。（4）把12V电源引负极和导线F2进行瞬间接触（两次到三次）（5）把F1和F2重新接到稳压器上运行发动机。16167 7、自励磁控制系统介绍、自励磁控制系统介绍B B、运行充磁（万用表，动态充磁电路）、