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同步發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的作用及關(guān)鍵技術(shù)分析

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無刷勵(lì)磁系統(tǒng)是近年來頻繁運(yùn)用在發(fā)電機(jī)上的一種新型技術(shù)，具有轉(zhuǎn)速恒定、功率因數(shù)可調(diào)整和高效運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，具備維護(hù)成本低和可靠性高的特點(diǎn)?？梢詫?duì)抗易爆易燃的惡劣環(huán)境，對(duì)于此類發(fā)電的領(lǐng)域可以選擇這種技術(shù)。

同步發(fā)電機(jī)；無刷勵(lì)磁系統(tǒng)；作用；技術(shù)

中國是世上第二大發(fā)展中國家，也是世界上第二大能源生產(chǎn)國和消費(fèi)的國家。雖然我國擁有的資源總量很大，但是由于人口的龐大，所以人均的資源配比還是處于比較低的水平，總的來說，我國還是處于能源匱乏的局面。所以作為能源之一的電能，又是人們生活中必備的能量，就顯得格外重要。電能在實(shí)際生產(chǎn)中有很大的優(yōu)勢(shì)，具有適合較大規(guī)模生產(chǎn)、便于智能化控制、能夠遠(yuǎn)程操控的優(yōu)點(diǎn)。所以將無刷勵(lì)磁系統(tǒng)引進(jìn)同步發(fā)電機(jī)，可以增加發(fā)電機(jī)的工作效率。

一、無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

無刷勵(lì)磁技術(shù)在發(fā)電機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展還是非常樂觀的，為發(fā)電機(jī)工作效率帶來明顯提高。這是由無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)決定的，它有三大優(yōu)點(diǎn)：第一，無刷勵(lì)磁系統(tǒng)取消了炭刷和滑環(huán)，可以有效的減少停機(jī)事故的發(fā)生，節(jié)省維護(hù)時(shí)間并提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以為龐大容量的核電機(jī)組提供強(qiáng)大的后援動(dòng)力。第二，沒有了炭粉和銅粉對(duì)電極組的污染，就可以提高電機(jī)的使用壽命。第三，可以為在易爆易燃的環(huán)境中工作減少危險(xiǎn)，保證了工作人員的生命安全。

二、同步發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的作用

1.可以控制發(fā)電機(jī)的端電壓

同步發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)可以很好的控制發(fā)電機(jī)的端電壓，可以在負(fù)荷變化的情況下，及時(shí)進(jìn)行勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)的無刷勵(lì)磁電流由交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流盤整流后提供，交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流則由永磁機(jī)經(jīng)調(diào)節(jié)裝置中的可控硅全控橋整流后提供，勵(lì)磁電流的大小由自勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)，以滿足發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況的要求。保證發(fā)電機(jī)工作處于一個(gè)安全的環(huán)境，可以給工作帶來更高的效率。

2.可以限制定子電流

利用系統(tǒng)中的限制器可以防止發(fā)電機(jī)定子過熱，當(dāng)時(shí)間趨于零時(shí)，限制值在理論上可以趨向于無窮大，通過參數(shù)調(diào)整，可以得到接近于定子繞組的最大允許熱能的反時(shí)限特性。定子電流限制器分欠勵(lì)側(cè)和過勵(lì)側(cè)兩部分，其限制量均為定子電流的平均值。當(dāng)發(fā)電機(jī)過勵(lì)時(shí)，欠勵(lì)側(cè)定子電流限制器截止，反之亦然。通過檢測(cè)負(fù)載的功率因數(shù)，可保證定子電流限制器雙方向（過勵(lì)和欠勵(lì)）動(dòng)作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影響發(fā)電機(jī)的有功電流分量。如果發(fā)電機(jī)的有功電流分量高于定子電流限制器的限制值，為避免誤動(dòng)作，限制器會(huì)自動(dòng)將發(fā)電機(jī)無功功率調(diào)整為零。

3.失磁保護(hù)

發(fā)電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)在超出其穩(wěn)定極限時(shí)，失勵(lì)保護(hù)動(dòng)作，跳發(fā)電機(jī)。由于同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定極限與機(jī)端電壓有關(guān)，發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)超過保護(hù)曲線時(shí)，觸發(fā)定時(shí)器。經(jīng)過可整定的延時(shí)后發(fā)出跳發(fā)電機(jī)命令，定時(shí)器延時(shí)啟動(dòng)信號(hào)也可用于報(bào)警，從而對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，使得發(fā)電站處于安全的工作環(huán)境。

三、同步發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.三相副勵(lì)磁機(jī)

三相副勵(lì)磁機(jī)采用永磁式中頻發(fā)電機(jī)，具有良好的外特性，從發(fā)電機(jī)空載到強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)，其端電壓變化不超過10%額定值。配置用于報(bào)警的故障低電壓、過電流檢測(cè)繼電器及電壓、電流表計(jì)，三相副勵(lì)磁機(jī)系16極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)裝置，勵(lì)磁機(jī)的機(jī)架裝有帶三相繞組的疊片鐵心，轉(zhuǎn)子由具有懸掛極的輪轂組成。每個(gè)極由10個(gè)獨(dú)立的永久性磁鐵組成，這些磁鐵裝在一個(gè)非磁性的金屬殼內(nèi)，并用螺栓固定在輪轂與外極靴之間。轉(zhuǎn)子輪轂則熱裝在軸的自由端。

2.三相主勵(lì)磁機(jī)

三相主勵(lì)磁機(jī)適應(yīng)帶整流負(fù)載的要求，并有較大的儲(chǔ)備容量，發(fā)電機(jī)出口三相短路或不對(duì)稱短路時(shí)，勵(lì)磁機(jī)不產(chǎn)生有害的變形或過熱。三相主勵(lì)磁機(jī)系一個(gè)6極旋轉(zhuǎn)電樞裝置，這6個(gè)極與激勵(lì)和阻尼繞組安裝在定子架內(nèi)，磁場(chǎng)繞組位于疊片磁鐵極上，在極靴上裝有母線，其端部連接后形成阻尼繞組。兩個(gè)極之間裝有一個(gè)正交軸，用以測(cè)量勵(lì)磁機(jī)的感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子由多層迭片組成。迭片通過貫穿螺栓在壓縮環(huán)上壓制而成，把三相繞組插入迭片轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)，把繞組導(dǎo)體在鐵芯長度的范圍內(nèi)進(jìn)行交叉，然后用玻璃纖維帶把轉(zhuǎn)子繞組的端匝予以固定，在面對(duì)整流輪的一側(cè)進(jìn)行連接。繞組端被延伸到與整流環(huán)的三相導(dǎo)線相連接的集電環(huán)，注滿合成樹脂并且在凝固之后，整個(gè)轉(zhuǎn)子熱裝到軸上。軸承位于風(fēng)機(jī)后面，由汽輪機(jī)潤滑油的供給系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制潤滑油潤滑。

3.勵(lì)磁機(jī)的冷卻及干燥系統(tǒng)

勵(lì)磁機(jī)是空氣冷卻及干燥的工具，冷卻空氣為閉式循環(huán)，并在橫靠勵(lì)磁機(jī)安裝的兩個(gè)冷卻器裝置中進(jìn)行再冷卻。整個(gè)勵(lì)磁機(jī)裝在冷卻空氣循環(huán)通過的機(jī)殼中，勵(lì)磁機(jī)還安裝干燥裝置除濕器，旨在防止當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)，在勵(lì)磁機(jī)內(nèi)部或在盤車裝置上形成凝結(jié)水。

4.自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器

自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR的主要功能是精確地控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和無功功率，它對(duì)勵(lì)磁電壓快速作出反應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間為幾個(gè)毫秒。主要由測(cè)量比較、綜合放大和移相觸發(fā)三個(gè)基本單元構(gòu)成。測(cè)量比較單元用來測(cè)量經(jīng)過變換的與發(fā)電機(jī)端電壓成比例的直流電壓，并與相應(yīng)的電壓整定值進(jìn)行比較，得到偏差；電壓偏差信號(hào)輸入到綜合放大單元，綜合放大單元對(duì)測(cè)量等信號(hào)起綜合放大作用；移相觸發(fā)單元?jiǎng)t根據(jù)輸入的控制信號(hào)的變化，改變輸出到可控硅的觸發(fā)脈沖，改變導(dǎo)通角，從而控制可控硅的輸出電壓，以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。

總結(jié)

同步發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)工作中發(fā)揮了巨大的作用，充分利用核心技術(shù)，積極引進(jìn)新技術(shù)，促進(jìn)電力事業(yè)的發(fā)展，為我國電能資源的補(bǔ)充貢獻(xiàn)了很大的力量。是一項(xiàng)利國利民的工程。

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