自并勵靜止勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)故障時有發(fā)生，主要存在如下問題：

（1）由于原勵磁裝置運行時間久、機件老化、缺陷漸多，嚴重影響機組的安全運行。

（2）調(diào)節(jié)器元器件老化、板件損壞時有發(fā)生，備品供應(yīng)困難。

（3）改變工況運行時的調(diào)節(jié)性能差，特別是在系統(tǒng)發(fā)生故障時，強勵經(jīng)常不能滿足電網(wǎng)電壓和系統(tǒng)運行的要求。

（4）換向器和電刷的維護工作量大，運行中更換碳刷時需要帶電作業(yè)，且檢修勵磁機時必須停主機，很不方便；另外粉塵、噪音等對作業(yè)人員有一定的危害。

（5） 運行時整流子與電刷之間火花嚴重并伴有跳動，整流子換相工況惡化，曾經(jīng)出現(xiàn)過環(huán)火，使機組被迫停機。整流子發(fā)生換相故障時又會對整流子表面產(chǎn)生灼傷和損壞，絕緣性能下降。

（6） 勵磁繞組出現(xiàn)絕緣老化現(xiàn)象，電氣性能下降，引起勵磁接地等故障，直接影響機組的正常運行。勵磁回路絕緣下降，出現(xiàn)接地故障無法消除被迫停機，切換到備用勵磁機運行。

總之，這種同軸直流勵磁機勵磁方式，由于直流勵磁機碳刷的使用，導致運行維護量增大，相復勵勵磁調(diào)節(jié)器由于制造工藝及其技術(shù)原因，在進行發(fā)電機勵磁電流調(diào)節(jié)的時候，存在調(diào)節(jié)速度慢、不夠穩(wěn)定及調(diào)節(jié)精度低等缺點 。

常規(guī)火電廠發(fā)電機的勵磁方式主要有自并勵靜止勵磁和三機勵磁兩大類，靜止勵磁中發(fā)電機的勵磁電源取自于發(fā)電機機端，通過勵磁變壓器降壓后供給可控硅整流裝置，可控硅整流變成直流后，再通過滅磁開關(guān)引入至發(fā)電機的磁場繞組，整個勵磁裝置沒有轉(zhuǎn)動部件，屬于全靜態(tài)勵磁系統(tǒng)；而三機勵磁的原理是：主勵磁機、副勵磁機、發(fā)電機三機同軸，主勵磁機的交流輸出，經(jīng)過二極管整流器整流后，供給汽輪發(fā)電機勵磁。主勵磁機的勵磁，由永磁副勵磁機輸出經(jīng)可控硅整流器整流后供給。自動電壓調(diào)節(jié)器根據(jù)汽輪發(fā)電機端電壓互感器、電流互感器取得的調(diào)節(jié)信號，控制可控硅整流器輸出的大小，實現(xiàn)機組勵磁的自動調(diào)節(jié)。

勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機組重要設(shè)備，主要作用是調(diào)節(jié)勵磁，以維持定子電壓穩(wěn)定；合理分配各臺機組間無功功率；在發(fā)生短路時，強行勵磁以提高系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定能力、提高輸送功率極限、擴大靜態(tài)穩(wěn)定運行的范圍。勵磁系統(tǒng)對提高發(fā)電廠的自動化水平、發(fā)電機組運行的可靠性、電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著重要的作用。

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，勵磁方式已從直流電機勵磁發(fā)展到可控硅勵磁，在微機自并勵靜止可控硅整流勵磁系統(tǒng)中，發(fā)電機的勵磁電流是由機端的勵磁變壓器經(jīng)過可控硅整流裝置整流后供給，自動勵磁調(diào)節(jié)器直接調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流以實現(xiàn)自動調(diào)整發(fā)電機機端電壓或無功功率，這種勵磁系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)速度快、調(diào)節(jié)精度高的特點，已成為勵磁系統(tǒng)發(fā)展的主流 。

采用直流勵磁機供電的勵磁系統(tǒng)，在過去的十幾年間，是同步發(fā)電機的主要勵磁系統(tǒng)。長期的運行經(jīng)驗證明，這種勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點是：具有獨立的不受外系統(tǒng)干擾的勵磁電源，調(diào)節(jié)方便。

經(jīng)過大量的調(diào)研和比較，電廠決定采用自并勵靜止勵磁系統(tǒng)，選用GEC-2E型全數(shù)字式非線性勵磁裝置，該裝置綜合運用了同步發(fā)電機的現(xiàn)代勵磁控制理論，從輸入通道的交流采樣到控制脈沖的輸出全部實現(xiàn)數(shù)字化，沒有模擬環(huán)節(jié)，無電位器調(diào)整。全數(shù)字化大大提高了精度和可靠性，維護十分方便。

GEC- 2E 型全數(shù)字式非線性勵磁裝置主要適用于自并勵勵磁系統(tǒng)，由勵磁調(diào)節(jié)柜、功率柜、滅磁開關(guān)柜、切換操作柜、勵磁變壓器等構(gòu)成。勵磁調(diào)節(jié)柜內(nèi)安裝的是勵磁控制器，是勵磁反饋的核心部分。功率柜內(nèi)安裝的是由大功率可控硅組成的三相全控整流橋，根據(jù)發(fā)電機勵磁電流的大小，由兩個功率柜向發(fā)電機提供勵磁電流。滅磁開關(guān)柜內(nèi)安裝的是滅磁開關(guān)和非線性過壓保護裝置，切換操作柜主要完成主備勵切換等功能。

GEC- 2E 的基本配置是全雙置，即配備完全獨立的兩個控制器及相應(yīng)的電源回路，兩套調(diào)節(jié)器互為備用運行，每套調(diào)節(jié)器均能滿足包括強勵在內(nèi)的發(fā)電機各種運行工況對勵磁的要求 。2100433B

并勵電動機在DC自激電動機分類之下。磁場繞組與電樞繞組并聯(lián)。即，電樞電流與磁場電流有不同支流電流。并勵繞組兩端電壓就是轉(zhuǎn)子繞組兩端電壓，其值較高，但勵磁繞組用細導線繞制，其匝數(shù)繞得很多，因此具有較大的電阻，使通過它的勵磁電流較小。

直流并勵電動機公式

假設(shè)，DC電流供電量是E，電流是Itotal 有兩個支流，Ia是電樞電流，流經(jīng)Ra。 Ish是磁場電流，流經(jīng)Rsh。

所以，可以得到，I_total = I_a I_sh。

整理一下，可以得到，

通常情況下，電機是保持運行狀態(tài)的。DC電流是常數(shù)，所以，Ish也是常數(shù)。

但是我們知道，I_sh ∝ Φ。 field flux和Ish是正相關(guān)的關(guān)系。所以field flux也是常數(shù)。所以，并勵電機也叫做constant flux motor。

直流并勵電動機組成

重點是 電樞繞組和磁場繞組 并聯(lián)。

直流并勵電動機特性

1. 速度的自我調(diào)節(jié)

在有負荷與無負荷的情況下，電機的速度不變。可實現(xiàn)電機速度的自我調(diào)節(jié)（self-speed regulation）.

在無負荷的情況下，設(shè)速度為N rpm。加上負荷之后，最初，電機的速度確實會降低，但是根據(jù)，E_b ∝ N。

根據(jù)

用圖形來總結(jié)其速度，可參照下圖

反電動勢(counter emf or the back emf Eb)的降低導致凈電壓的增加。因為E_net = E ? E_{b（E是常數(shù)）}。當凈電壓增加的時候，電樞電流增加，從而，扭矩增加。因為I_a ∝ Τ。電樞電流和扭矩是正比例關(guān)系。

這種變化，最終會導致下圖的產(chǎn)生。

扭矩的增加導致速度的增加。這樣的話，抵消了負荷速度的減少。所以，最終，速度特性會如下圖所示

從此圖可看出，并勵電機最終實現(xiàn)了速度的自我調(diào)節(jié)。2100433B