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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

>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 1、励磁功率单元 2、励磁调节单元

励磁系统概述
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

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 旋转二极管型 旋转可控硅型,目前实际上采用的均是旋转二极 旋转可控硅型 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 高频 过两组全控整流桥 全控整流桥整流变成直流供给主励磁机励 全控整流桥 磁绕组,主励磁机电枢输出的中频 中频交流电供给旋 中频 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
? 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

无刷励磁系统原理接线图

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
? 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
主励磁机磁极(定子) 双整流环

励磁机结构图

无刷励磁系统结构特点
? 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

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

无刷励磁系统结构特点
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
? 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 返回到主机壳。

励磁机冷却示意图

无刷励磁系统结构特点
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45°C 时AVR柜能正常运行。

无刷励磁系统结构特点
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

干燥器结构图

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:
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
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 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

可控硅励磁系统原理框图

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

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
我厂 110 55 玉环

165

437

5887 8.86 1.7

他励式旋转二极管整流无刷励磁 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 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

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.转子绝缘检测 7.整流环熔断器监控

三相桥式全控整流电路

晶闸管及输出整流电压表

三相全控整流带阻感负载时的波 形(a=0)

三相全控整流带阻感负载时的波 形(a=30)

三相桥式整流电路触发脉冲

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