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淺談發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)
勵(lì)磁方式的分類:(1)直流發(fā)電機(jī)供電的勵(lì)磁方式,這種勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)具有專用的直流發(fā)電機(jī),這種專用的直流發(fā)電機(jī)稱為直流勵(lì)磁機(jī),勵(lì)磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸,發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵(lì)磁機(jī)獲得直流電流。這種勵(lì)磁方式具有勵(lì)磁電流獨(dú)立,工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度較慢,維護(hù)工作量大故在10MW以上的機(jī)組中很少采用。(2)交流勵(lì)磁電源加半導(dǎo)體整流器的勵(lì)磁方式,這種勵(lì)磁系統(tǒng)中的直流勵(lì)磁電源是通過把交流勵(lì)磁電源經(jīng)半導(dǎo)體整流后得到的(簡稱半導(dǎo)體勵(lì)磁方式)。根據(jù)交流勵(lì)磁電源的不同種類,半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)又可分為兩大類。
1.他勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。這類勵(lì)磁系統(tǒng)采用與主發(fā)電機(jī)同軸的交流發(fā)電機(jī)作為交流勵(lì)磁電源,經(jīng)二極管、晶閘管或全控功率器件進(jìn)行整流后,供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁;這類勵(lì)磁系統(tǒng)由于交流勵(lì)磁電源取自主發(fā)電機(jī)之外的獨(dú)立電源,故稱為他勵(lì)系統(tǒng)。用作勵(lì)磁電源的同軸交流發(fā)電機(jī)稱為交流勵(lì)磁機(jī),也可稱為交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。根據(jù)半導(dǎo)體整流器是靜止的還是旋轉(zhuǎn)的,又可分為交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)和交流勵(lì)磁機(jī)帶旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。其中后者由于半導(dǎo)體整流元件和交流勵(lì)磁機(jī)電樞與主軸一同旋轉(zhuǎn),直接給主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組供給勵(lì)磁電流,不需要經(jīng)過轉(zhuǎn)子滑環(huán)及碳刷引入,也稱為無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。
2.自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。這類勵(lì)磁系統(tǒng)通常采用變壓器提供交流勵(lì)磁電源,勵(lì)磁變壓器接在發(fā)電機(jī)機(jī)端或廠用電母線上。因勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)自身或發(fā)電機(jī)所在的電力系統(tǒng),故這種勵(lì)磁方式稱為自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)又可進(jìn)一步細(xì)分為多種具體的實(shí)現(xiàn)方式,如果只用一臺(tái)勵(lì)磁變壓器并聯(lián)在機(jī)端,則稱為自并勵(lì)方式。如果除了并聯(lián)的勵(lì)磁變壓器外,還有與發(fā)電機(jī)定子電流回路串聯(lián)的勵(lì)磁變流器或串聯(lián)變壓器,則構(gòu)成自復(fù)勵(lì)方式。根據(jù)勵(lì)磁變壓器和串聯(lián)變壓器結(jié)合的方式又可分為:直流側(cè)并聯(lián)自復(fù)勵(lì)方式;直流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵(lì)方式;交流側(cè)并聯(lián)自復(fù)勵(lì)方式;交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵(lì)方式。
。1)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng),由勵(lì)磁變壓器、可控硅功率整流裝置、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置、發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)裝置、起勵(lì)設(shè)備及勵(lì)磁操作設(shè)備等部分組成。從發(fā)電機(jī)的出口母線獲得三相交流電,經(jīng)過勵(lì)磁變壓器變?yōu)榉弦蟮碾妷狠^低的交流電,再經(jīng)過可控硅整流裝置后,通過直流刀閘到主備勵(lì)切換柜,然后到滅磁及過電壓保護(hù)柜,*后上發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,完成了發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁過程。開機(jī)起勵(lì)時(shí)起勵(lì)電源經(jīng)過起勵(lì)元件到滅磁及過電壓保護(hù)柜FLM。這種勵(lì)磁系統(tǒng)的特點(diǎn)是:1)無主、副勵(lì)磁機(jī),勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端,經(jīng)整流變壓器及可控硅整流器供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組勵(lì)磁;2)無旋轉(zhuǎn)部件,結(jié)構(gòu)簡單,軸系短,軸承座少;2)勵(lì)磁回路中有滑環(huán)、碳刷、滅磁裝置,響應(yīng)速度快;4)可以提供較大的勵(lì)磁功率。采用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)主要缺點(diǎn)有:1)在發(fā)電機(jī)近端三相短路而切除時(shí)間又較長的情況下,不能及時(shí)提供足夠的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)。2)接于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī),由于短路電流的衰減快,繼電保護(hù)的配合較復(fù)雜,給繼電保護(hù)來了問題。同樣是發(fā)電機(jī)近端發(fā)生三相短路時(shí),自并勵(lì)系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)能力將顯著降低,在某些情況下不能使發(fā)電機(jī)的短路電流維持在使過電流保護(hù)動(dòng)作的水平,帶時(shí)限的繼電保護(hù)可能會(huì)拒絕動(dòng)作。
(2)交流勵(lì)磁機(jī)帶旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)(無刷勵(lì)磁系統(tǒng)),無刷勵(lì)磁系統(tǒng)用交流勵(lì)磁機(jī)作為主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源,根據(jù)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組所取勵(lì)磁電源的不同,無刷勵(lì)磁系統(tǒng)又可分為有輔助勵(lì)磁機(jī)和無輔助勵(lì)磁機(jī)兩種形式。
。3)無刷勵(lì)磁系統(tǒng),此系統(tǒng)中輔助勵(lì)磁機(jī)采用的是永磁發(fā)電機(jī)。輔助勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過可控硅整流器整流為直流電供給主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組。主勵(lì)磁機(jī)是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī),即它的電樞繞組是旋轉(zhuǎn)的,勵(lì)磁繞組則是靜止的,發(fā)出的三相交流電經(jīng)同軸旋轉(zhuǎn)的三相旋轉(zhuǎn)整流器整流為直流電,通入主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組,供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。其中兩個(gè)整流器,在外部的為可控的整流器與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器連接,通過控制這個(gè)整流器達(dá)到控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。內(nèi)部的為不可控整流器與主軸同軸旋轉(zhuǎn)。無輔助勵(lì)磁機(jī)的無刷勵(lì)磁的勵(lì)磁電源則是取自主發(fā)電機(jī)的端電壓或者廠用電。這種勵(lì)磁方式又可進(jìn)一步分為端電壓勵(lì)磁、基波諧波混合勵(lì)磁、諧波勵(lì)磁和相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁等幾種方式,其中相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁是一種較好的勵(lì)磁方式。無刷勵(lì)磁的優(yōu)點(diǎn):1)結(jié)構(gòu)緊湊。2)沒有滑環(huán)和碳刷,不需要進(jìn)行這方面的維護(hù)工作,不會(huì)因此發(fā)生故障,運(yùn)行的可靠性提高了。3)因?yàn)闆]有碳粉和銅末引起電機(jī)繞組污染,故絕緣的壽命較長,4)由于無滑環(huán)、碳刷,即使周圍環(huán)境有易燃易爆氣體存在,也不會(huì)因整流子、滑環(huán)和碳刷間產(chǎn)生火花而造成事故。