同步电机发励磁原理二零一四年十二
月
1
发电励磁机统的系用作
2
3
主
要 内容
发电机 磁励统的分类系
磁系励的统控制原
理磁励系辅统环保护与的配
4合
什么
是励磁系统？ 物
学理：
主 什 要 么部 硬 硬是 件硬件 件 励硬 件 技 技 磁件 技术 术 系 技 术 统 术 ？
导
在磁体中场动，切运割磁线力在 ，导中体会产生电动就。e势=lBv
电机发理
原励
绕组通入磁流直电后流立建恒定磁场， 动机拖动转原以转子速n旋时， 其磁转切场割定子组而感绕应交电流动势E0 。
磁系励
统就提是发电供机磁场电的流装（置包括励 磁变压、调节器与控元制件、 磁装置、灭励装起置、护装保置等）。
发
电励机系统磁作用的
主 要部 硬硬 作硬 件件 件 硬 件 用 技技 件 技 分 术 技 术 术类术
维持发
电或机其他控点制压在电给定平水控制电压-
制并控运联机行无组功率功合的分配理 —配分无 什么功励是磁系？统
提
电力系统高稳定的—提性高稳性定
发
机电励系统的作磁1用
发电机机单带负荷的电时控压制流
经子的转励磁电流fI在同步电发机内 建立场，使磁子绕定产阻空生载感电应势动. U
EF f
.I
UGGI
.G.
负 荷
控E qEq与If成正比，。
机单负荷带运原行图
xd 理q
制E电 压
E
q G U IG jXd 式
I中-Q定子电的无功分量
流
.U
G
.
q
φ
E
.
节调磁电励I流可f以变E改，进而可q以 改 U变
Gδ
G等
值电路
.
φ
系电压水统决定平于功电无源发出无功与
荷消耗的负功功无率平衡关系
I
P
.
U
G
j. Q Id
x.
.
向 量 .图 IQIG
发电励磁机系的作统2用
入输的械机率功
输出
有功，的励磁流
电出输的功无
。
保为系统的电证压质量和无潮流功合分理,要布合理求控制统系中并
联运发行电机输出的无功功率。
合 理 分 配无功
所 谓合“理制控包含两”意思层
①：台发电机发出每的无功率功数要合量理；②当 系统压电化时变每台，发电机输出无的功功率要之自随调节动 而且，节调要合量。
理 各联并电机发间承的无担功功取率决各于电机的发差特调性—可改
发变机电外性曲线斜特率的大和小正.
发电负机线电压变母化,发电时机特性曲线外的斜率决定发电发出的机无 功功率变的大小化。
发电
机励系磁的统作用
2电发机间无的功流电应照机组按容大小量成正分配，比使母线 电得波压时动，机各无组增功量标幺的值等相。过通调差系对的
数
合 理分 无 配功
调节，实可这一现目的。差调以率发机额定电率标功。
调幺的设置差： 发变组单 元压侧并高联： 压器变抗电调（差调差）正+ 电机调发差（ 负调差 长）电线路输调（差正
调
差）+ 电机发调 （负调差）差—（口坑站电） 两一机变扩单元接大线
：电机发正调，差调差率较
大
发电励机系磁的统作3
用静稳定态性小而缓慢）：
（
提 电 力 高 统 的 系 定 性
稳实是运行点的稳定质。性敏灵速快的磁励节调器可以维发持电机机端 电的压恒定相当于，补偿全部了发机的电轴同步d电抗，即到达线静路
稳率功极限。
暂态定稳性大而突（）然：表现在 强和快速励励磁上减—少加速积面增加减速面，积 。动稳定性态 电压偏差调按的比例节式快励磁速会造系成统电震荡机尼阻变甚至弱
变
，负容导易低频振荡。
致解决法方：SS或者P代控现理论的励制控磁器
制
1
发电机励磁系统的
作
用2
3 主 要 容内
电机发励磁统的系类
分
磁系励统控的制理原励
系磁统辅环保护与的合配
4
励
系统的磁本基分类他励交流励
磁系机统
机三励他磁系统励 两他励励机系磁
统
两机变一磁系统
励刷无励磁统系
自并励磁励系（主流）统 其它励系统
磁P
棒励系统磁 直励磁流励机磁统 谐波系励磁统系
他励交励磁流机系
统机三他励励系磁统
FLQ
AFCLACL F CT
机 三他 励
TP自动 压恒装 自动置励调磁节器
流主交磁励机（ALC）交流和副磁励机（ACLF都）发与电同机轴
副。磁励可以采用机励自恒压（磁式场绕由组副励机磁端电压经机流后整 供电）也可，采永用磁发电机
。
他励交流
磁励机系统两
他励励磁机系
统两机 他励
自 恒动压 置装
LQF AL C FC
T
T
P动励磁 调节自
器他交流励励磁机系统
机两变励一系磁统
两
机 一 变
FLQ AC FL
ZB C
T
PT
自
励磁调动节
器
励交他流磁机励系
静统整流器止流交磁机系励统 通过滑需、碳环刷转向子提供 电流。着巨型发随电机组的 出现转，电流子若过超滑允 环值，许能可产个生别环过滑热和冒 火现象。的所出以了现无刷励 。 主磁磁励（A机L）电C枢 旋是的，转发出的三它相交流 经电转的旋极二管流整桥整后流 接直送发机电转回路，子副 励磁（机MG）P永是式磁频中发 电，机与发电机同旋转轴还 。有一无种刷统：系主励机的磁 磁电源是发电励机出口压电经励磁 变来，是交发电流机
。无 刷
励磁系 统
他励
交流励机磁系
统 无刷励 磁系统
优：
点底彻除革滑了、电刷环转动等触元接件提高，了运行靠可和性 少了机组减维工作护。量
缺
：点
硅对元件的可性靠求要，不高能采用统的传灭装置磁行灭磁，进转子 电流、压电温及度不直接便测量。等
他励流励磁机交统
系
对其评价评
价
交流他
励统系体总来说具有励磁压稳定，电受不
电网影响优点，的是相比但励系自响统仍应较慢然
，而且维 护杂复
。
自并
励励磁系机统取
消励了机磁采，变用
KZ 压FL FQ TC
器
为交流励作磁电，励磁源变Z
BP
T
在发接电出机或口厂用线上 。母前常目一台用磁励变压器
自 并 励
自动励磁并调 节器
联在端机来提供，励电磁源
，为自并称励式方。
评
价：励系自统尤是自其并系统励，构简结单响应快速，。是但期长
以来被为在电力系认统路故障短时其是三相尤路时短法无撑支电起网
电
压动模—实验明，表在发电机端三相短时,路励自方式他励与式的方发
电短机路电上流升速和最大值度本一致,只是基在.50s后者差两才明别
福元器件 安显来。随着起年来近着随封母闭的大规线运模和控用理论的制成熟，
已
经为成流励磁机主型
。
1
发
电机磁系励统的用
2作
3主
要 内
容发电励机磁系统分类的
励
系统的磁制原控
励磁理统系环辅与保护的合
4配
PD调节I其及法算
ID调节P及算法
•其 例比调其节制器的控出输输与误差信号成比例关入系可以减小控。系制统惯 时性常数间，相对但稳定降低性，当有比例控制仅系时输出存统
在态误稳，增大差比使例统系动作灵的、敏度速加，调快时间节长；
变散
热 器
•积分 节其控制调器的出输与入输误信号差的积分成正比关系积分项对 误，差取于决间时积的分，随时着的间增加积分，项会大可以增消稳除 误态差但是积分，作用太强会使又系统快速跟踪能力变；差 微分调•节可提高控以制系统稳定的性对有较，惯性大或后滞被控对象的
，采
微用分节能环改善系统够在调节程过中的态动特性。分微用作引
入的，将有于减小超调助量克，振服荡但，是微，分作用对输入号的噪 信声常非敏感是系统，抗扰能力变差，降干系低阻尼。
1
统电发励机磁统的系用作
23
主
要内 容
发
机电磁系励的统类
分励磁
统的控制原系理
励磁系统环辅与护的配保
合
4
励磁辅环
功能励磁
制限器
低限制励器过无功 限制器
励
辅环磁功能
SSPB4/2BP VR ESS 转S电子反压 馈调功差能 甩荷控制负系 电统压跟踪电 制控制 动子温转计算 负载度大阶跃控制
磁保励护功能
开机保护过 压护保
励反过时限制限
定子电流限制器器过 磁激制器 限VF/
P
T断保护
线二段限功能制
功率柜限制
最小励器电磁流限制 器磁励电流时限瞬器
制
励
磁制限与保护的调协合配
励磁限与保制护的协配合调国网
（调/）454-70142《家国网公司网电协调管源规理定》
三第章第，二条十第五，规定：
点
磁限制励保护的协与调配合
过励反时限制限器反时限特
性合以下符公式
：
T
A I 1 PI a
其
， • 中为转I子流电幺值；标 •I 为p期
长运行值，认为1；默• a 2；为 A为反•限时数常，标GB706国要求发电4机满33.足57 • ；启值动般一设为置10.-15.1，高该于值才开始热累量。积
硬 硬
件件技 技 术术
26
同步电机发励磁原理二零一四年十二
月
1
发电励磁机统的系用作
2
3
主
要 内容
发电机 磁励统的分类系
磁系励的统控制原
理磁励系辅统环保护与的配
4合
什么
是励磁系统？ 物
学理：
主 什 要 么部 硬 硬是 件硬件 件 励硬 件 技 技 磁件 技术 术 系 技 术 统 术 ？
导
在磁体中场动，切运割磁线力在 ，导中体会产生电动就。e势=lBv
电机发理
原励
绕组通入磁流直电后流立建恒定磁场， 动机拖动转原以转子速n旋时， 其磁转切场割定子组而感绕应交电流动势E0 。
磁系励
统就提是发电供机磁场电的流装（置包括励 磁变压、调节器与控元制件、 磁装置、灭励装起置、护装保置等）。
发
电励机系统磁作用的
主 要部 硬硬 作硬 件件 件 硬 件 用 技技 件 技 分 术 技 术 术类术
维持发
电或机其他控点制压在电给定平水控制电压-
制并控运联机行无组功率功合的分配理 —配分无 什么功励是磁系？统
提
电力系统高稳定的—提性高稳性定
发
机电励系统的作磁1用
发电机机单带负荷的电时控压制流
经子的转励磁电流fI在同步电发机内 建立场，使磁子绕定产阻空生载感电应势动. U
EF f
.I
UGGI
.G.
负 荷
控E qEq与If成正比，。
机单负荷带运原行图
xd 理q
制E电 压
E
q G U IG jXd 式
I中-Q定子电的无功分量
流
.U
G
.
q
φ
E
.
节调磁电励I流可f以变E改，进而可q以 改 U变
Gδ
G等
值电路
.
φ
系电压水统决定平于功电无源发出无功与
荷消耗的负功功无率平衡关系
I
P
.
U
G
j. Q Id
x.
.
向 量 .图 IQIG
发电励磁机系的作统2用
入输的械机率功
输出
有功，的励磁流
电出输的功无
。
保为系统的电证压质量和无潮流功合分理,要布合理求控制统系中并
联运发行电机输出的无功功率。
合 理 分 配无功
所 谓合“理制控包含两”意思层
①：台发电机发出每的无功率功数要合量理；②当 系统压电化时变每台，发电机输出无的功功率要之自随调节动 而且，节调要合量。
理 各联并电机发间承的无担功功取率决各于电机的发差特调性—可改
发变机电外性曲线斜特率的大和小正.
发电负机线电压变母化,发电时机特性曲线外的斜率决定发电发出的机无 功功率变的大小化。
发电
机励系磁的统作用
2电发机间无的功流电应照机组按容大小量成正分配，比使母线 电得波压时动，机各无组增功量标幺的值等相。过通调差系对的
数
合 理分 无 配功
调节，实可这一现目的。差调以率发机额定电率标功。
调幺的设置差： 发变组单 元压侧并高联： 压器变抗电调（差调差）正+ 电机调发差（ 负调差 长）电线路输调（差正
调
差）+ 电机发调 （负调差）差—（口坑站电） 两一机变扩单元接大线
：电机发正调，差调差率较
大
发电励机系磁的统作3
用静稳定态性小而缓慢）：
（
提 电 力 高 统 的 系 定 性
稳实是运行点的稳定质。性敏灵速快的磁励节调器可以维发持电机机端 电的压恒定相当于，补偿全部了发机的电轴同步d电抗，即到达线静路
稳率功极限。
暂态定稳性大而突（）然：表现在 强和快速励励磁上减—少加速积面增加减速面，积 。动稳定性态 电压偏差调按的比例节式快励磁速会造系成统电震荡机尼阻变甚至弱
变
，负容导易低频振荡。
致解决法方：SS或者P代控现理论的励制控磁器
制
1
发电机励磁系统的
作
用2
3 主 要 容内
电机发励磁统的系类
分
磁系励统控的制理原励
系磁统辅环保护与的合配
4
励
系统的磁本基分类他励交流励
磁系机统
机三励他磁系统励 两他励励机系磁
统
两机变一磁系统
励刷无励磁统系
自并励磁励系（主流）统 其它励系统
磁P
棒励系统磁 直励磁流励机磁统 谐波系励磁统系
他励交励磁流机系
统机三他励励系磁统
FLQ
AFCLACL F CT
机 三他 励
TP自动 压恒装 自动置励调磁节器
流主交磁励机（ALC）交流和副磁励机（ACLF都）发与电同机轴
副。磁励可以采用机励自恒压（磁式场绕由组副励机磁端电压经机流后整 供电）也可，采永用磁发电机
。
他励交流
磁励机系统两
他励励磁机系
统两机 他励
自 恒动压 置装
LQF AL C FC
T
T
P动励磁 调节自
器他交流励励磁机系统
机两变励一系磁统
两
机 一 变
FLQ AC FL
ZB C
T
PT
自
励磁调动节
器
励交他流磁机励系
静统整流器止流交磁机系励统 通过滑需、碳环刷转向子提供 电流。着巨型发随电机组的 出现转，电流子若过超滑允 环值，许能可产个生别环过滑热和冒 火现象。的所出以了现无刷励 。 主磁磁励（A机L）电C枢 旋是的，转发出的三它相交流 经电转的旋极二管流整桥整后流 接直送发机电转回路，子副 励磁（机MG）P永是式磁频中发 电，机与发电机同旋转轴还 。有一无种刷统：系主励机的磁 磁电源是发电励机出口压电经励磁 变来，是交发电流机
。无 刷
励磁系 统
他励
交流励机磁系
统 无刷励 磁系统
优：
点底彻除革滑了、电刷环转动等触元接件提高，了运行靠可和性 少了机组减维工作护。量
缺
：点
硅对元件的可性靠求要，不高能采用统的传灭装置磁行灭磁，进转子 电流、压电温及度不直接便测量。等
他励流励磁机交统
系
对其评价评
价
交流他
励统系体总来说具有励磁压稳定，电受不
电网影响优点，的是相比但励系自响统仍应较慢然
，而且维 护杂复
。
自并
励励磁系机统取
消励了机磁采，变用
KZ 压FL FQ TC
器
为交流励作磁电，励磁源变Z
BP
T
在发接电出机或口厂用线上 。母前常目一台用磁励变压器
自 并 励
自动励磁并调 节器
联在端机来提供，励电磁源
，为自并称励式方。
评
价：励系自统尤是自其并系统励，构简结单响应快速，。是但期长
以来被为在电力系认统路故障短时其是三相尤路时短法无撑支电起网
电
压动模—实验明，表在发电机端三相短时,路励自方式他励与式的方发
电短机路电上流升速和最大值度本一致,只是基在.50s后者差两才明别
福元器件 安显来。随着起年来近着随封母闭的大规线运模和控用理论的制成熟，
已
经为成流励磁机主型
。
1
发
电机磁系励统的用
2作
3主
要 内
容发电励机磁系统分类的
励
系统的磁制原控
励磁理统系环辅与保护的合
4配
PD调节I其及法算
ID调节P及算法
•其 例比调其节制器的控出输输与误差信号成比例关入系可以减小控。系制统惯 时性常数间，相对但稳定降低性，当有比例控制仅系时输出存统
在态误稳，增大差比使例统系动作灵的、敏度速加，调快时间节长；
变散
热 器
•积分 节其控制调器的出输与入输误信号差的积分成正比关系积分项对 误，差取于决间时积的分，随时着的间增加积分，项会大可以增消稳除 误态差但是积分，作用太强会使又系统快速跟踪能力变；差 微分调•节可提高控以制系统稳定的性对有较，惯性大或后滞被控对象的
，采
微用分节能环改善系统够在调节程过中的态动特性。分微用作引
入的，将有于减小超调助量克，振服荡但，是微，分作用对输入号的噪 信声常非敏感是系统，抗扰能力变差，降干系低阻尼。
1
统电发励机磁统的系用作
23
主
要内 容
发
机电磁系励的统类
分励磁
统的控制原系理
励磁系统环辅与护的配保
合
4
励磁辅环
功能励磁
制限器
低限制励器过无功 限制器
励
辅环磁功能
SSPB4/2BP VR ESS 转S电子反压 馈调功差能 甩荷控制负系 电统压跟踪电 制控制 动子温转计算 负载度大阶跃控制
磁保励护功能
开机保护过 压护保
励反过时限制限
定子电流限制器器过 磁激制器 限VF/
P
T断保护
线二段限功能制
功率柜限制
最小励器电磁流限制 器磁励电流时限瞬器
制
励
磁制限与保护的调协合配
励磁限与保制护的协配合调国网
（调/）454-70142《家国网公司网电协调管源规理定》
三第章第，二条十第五，规定：
点
磁限制励保护的协与调配合
过励反时限制限器反时限特
性合以下符公式
：
T
A I 1 PI a
其
， • 中为转I子流电幺值；标 •I 为p期
长运行值，认为1；默• a 2；为 A为反•限时数常，标GB706国要求发电4机满33.足57 • ；启值动般一设为置10.-15.1，高该于值才开始热累量。积
硬 硬
件件技 技 术术
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