自并励静止励磁系统

励磁系统故障时有发生，主要存在如下问题：

（1）由于原励磁装置运行时间久、机件老化、缺陷渐多，严重影响机组的安全运行。

（2）调节器元器件老化、板件损坏时有发生，备品供应困难。

（3）改变工况运行时的调节性能差，特别是在系统发生故障时，强励经常不能满足电网电压和系统运行的要求。

（4）换向器和电刷的维护工作量大，运行中更换碳刷时需要带电作业，且检修励磁机时必须停主机，很不方便；另外粉尘、噪音等对作业人员有一定的危害。

（5） 运行时整流子与电刷之间火花严重并伴有跳动，整流子换相工况恶化，曾经出现过环火，使机组被迫停机。整流子发生换相故障时又会对整流子表面产生灼伤和损坏，绝缘性能下降。

（6） 励磁绕组出现绝缘老化现象，电气性能下降，引起励磁接地等故障，直接影响机组的正常运行。励磁回路绝缘下降，出现接地故障无法消除被迫停机，切换到备用励磁机运行。

总之，这种同轴直流励磁机励磁方式，由于直流励磁机碳刷的使用，导致运行维护量增大，相复励励磁调节器由于制造工艺及其技术原因，在进行发电机励磁电流调节的时候，存在调节速度慢、不够稳定及调节精度低等缺点 。

常规火电厂发电机的励磁方式主要有自并励静止励磁和三机励磁两大类，静止励磁中发电机的励磁电源取自于发电机机端，通过励磁变压器降压后供给可控硅整流装置，可控硅整流变成直流后，再通过灭磁开关引入至发电机的磁场绕组，整个励磁装置没有转动部件，属于全静态励磁系统；而三机励磁的原理是：主励磁机、副励磁机、发电机三机同轴，主励磁机的交流输出，经过二极管整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。主励磁机的励磁，由永磁副励磁机输出经可控硅整流器整流后供给。自动电压调节器根据汽轮发电机端电压互感器、电流互感器取得的调节信号，控制可控硅整流器输出的大小，实现机组励磁的自动调节。

励磁系统是发电机组重要设备，主要作用是调节励磁，以维持定子电压稳定；合理分配各台机组间无功功率；在发生短路时，强行励磁以提高系统动态稳定能力、提高输送功率极限、扩大静态稳定运行的范围。励磁系统对提高发电厂的自动化水平、发电机组运行的可靠性、电力系统的稳定性有着重要的作用。

随着现代科学技术的发展，励磁方式已从直流电机励磁发展到可控硅励磁，在微机自并励静止可控硅整流励磁系统中，发电机的励磁电流是由机端的励磁变压器经过可控硅整流装置整流后供给，自动励磁调节器直接调节发电机的励磁电流以实现自动调整发电机机端电压或无功功率，这种励磁系统具有调节速度快、调节精度高的特点，已成为励磁系统发展的主流 。

采用直流励磁机供电的励磁系统，在过去的十几年间，是同步发电机的主要励磁系统。长期的运行经验证明，这种励磁系统的优点是：具有独立的不受外系统干扰的励磁电源，调节方便。

经过大量的调研和比较，电厂决定采用自并励静止励磁系统，选用GEC-2E型全数字式非线性励磁装置，该装置综合运用了同步发电机的现代励磁控制理论，从输入通道的交流采样到控制脉冲的输出全部实现数字化，没有模拟环节，无电位器调整。全数字化大大提高了精度和可靠性，维护十分方便。

GEC- 2E 型全数字式非线性励磁装置主要适用于自并励励磁系统，由励磁调节柜、功率柜、灭磁开关柜、切换操作柜、励磁变压器等构成。励磁调节柜内安装的是励磁控制器，是励磁反馈的核心部分。功率柜内安装的是由大功率可控硅组成的三相全控整流桥，根据发电机励磁电流的大小，由两个功率柜向发电机提供励磁电流。灭磁开关柜内安装的是灭磁开关和非线性过压保护装置，切换操作柜主要完成主备励切换等功能。

GEC- 2E 的基本配置是全双置，即配备完全独立的两个控制器及相应的电源回路，两套调节器互为备用运行，每套调节器均能满足包括强励在内的发电机各种运行工况对励磁的要求 。2100433B

并励电动机在DC自激电动机分类之下。磁场绕组与电枢绕组并联。即，电枢电流与磁场电流有不同支流电流。并励绕组两端电压就是转子绕组两端电压，其值较高，但励磁绕组用细导线绕制，其匝数绕得很多，因此具有较大的电阻，使通过它的励磁电流较小。

直流并励电动机公式

假设，DC电流供电量是E，电流是Itotal 有两个支流，Ia是电枢电流，流经Ra。 Ish是磁场电流，流经Rsh。

所以，可以得到，I_total = I_a I_sh。

整理一下，可以得到，

通常情况下，电机是保持运行状态的。DC电流是常数，所以，Ish也是常数。

但是我们知道，I_sh ∝ Φ。 field flux和Ish是正相关的关系。所以field flux也是常数。所以，并励电机也叫做constant flux motor。

直流并励电动机组成

重点是 电枢绕组和磁场绕组 并联。

直流并励电动机特性

1. 速度的自我调节

在有负荷与无负荷的情况下，电机的速度不变。可实现电机速度的自我调节（self-speed regulation）.

在无负荷的情况下，设速度为N rpm。加上负荷之后，最初，电机的速度确实会降低，但是根据，E_b ∝ N。

根据

用图形来总结其速度，可参照下图

反电动势(counter emf or the back emf Eb)的降低导致净电压的增加。因为E_net = E − E_{b（E是常数）}。当净电压增加的时候，电枢电流增加，从而，扭矩增加。因为I_a ∝ Τ。电枢电流和扭矩是正比例关系。

这种变化，最终会导致下图的产生。

扭矩的增加导致速度的增加。这样的话，抵消了负荷速度的减少。所以，最终，速度特性会如下图所示

从此图可看出，并励电机最终实现了速度的自我调节。2100433B