请问一下同步发电机正常运行时的励磁电压的波形特点是怎样的？

张静 · 2023-3-2 11:16:38

1、直流励磁机
励磁系统这是交流同步发电机采用的传统励磁系统。直流励磁机一般又有同轴式和背包式两种形式。励磁机为并励直流发电机，通过手动调节磁场变阻器，改变励磁机的输出电压，以调节同步发电机励磁绕组中的电流，从而改变同步发电机的输出电压。
直流励磁机励磁系统自动工作时，同步发电机的励磁电流由自动调节器按同步发电机运行情况自动调节，调节信号由同步发电机的输出端取得。过去在直流励磁机的励磁回路中串入碳阻式调节器代替手调电阻，现在已被晶闸管导体自动调节器所代替。
直流励磁机励磁系统的主要优点是：励磁电源独立，接线简单，在合理使用和细心维护下，运行比较可靠。但因直流励磁机体积大，制造成本高，机械整流易产生故障，而且调节反应速度慢，目前已逐渐被半导体整流励磁所取代。
2、交流励磁机
励磁方式（采用与主机同轴的交流发电机作为交流励磁电源）交流励磁机是一个小容量的同步发电机，这种励磁系统，其同步发电机的励磁功率由交流励磁机供给。交流励磁机发出的交流电经硅二极管或晶闸管进行整流，供给同步发电机励磁绕组励磁电流。这类励磁系统由于交流励磁电源取自主机之外的其他独立电源，故也称为他励整流器励磁系统（包括他励硅整流励磁系统和他励晶闸管整流器励磁系统），简称他励系统。同轴的用作励磁电源的交流发电机称为交流励磁机（也称同轴辅助发电机）。
这类励磁系统，按整流器是静止还是旋转，以及交流励磁机是磁场旋转或电枢旋转的不同，又可分为下列四种励磁方式：
① 交流励磁机（磁场旋转式）加静止硅整流器；
② 交流励磁机（磁场旋转式）加静止晶闸管；
③ 交流励磁机（电枢旋转式）加旋转硅整流器；
④ 交流励磁机（电枢旋转式）加旋转晶闸管。
上述③、④两种方式，硅整流元件和交流励磁机电枢与主轴一同旋转，直接给主机转子励磁绕组供励磁电流，不但取消了直流励磁机系统中的换向器一电刷结构，而且取消了与同步发电机励磁绕组相连的集电环一电刷结构，故称为无刷励磁（又称无触点励磁或旋转半导体励磁）方式。交流励磁机的励磁绕组固定不动。有的发电机在定子上设置一个没有励磁绕组的磁极，它是用优质的永磁材料制成，作为初始磁场起励建压。
无刷励磁由于取消了滑环、电刷，消除了电气上最易发生故障的滑动接触，从而大大提高了运行可靠性，并使维护工作显著减小，同时整机的体积小，总长度缩短。因此，它是励磁系统的发展方向之一。现阶段有很大部分的发电机组采用无刷励磁系统。
上述①、②两种方式为交流励磁机电枢和整流器不动，交流励磁机的磁极旋转的励磁方式，在发电机组上很少采用，这里不再介绍。励磁系统的分类
同步发电机的励磁电流可由直流励磁机直接供给，也可由交流励磁机、同步发电机的辅助绕组（副绕组）或发电机输出端等的交流电压经可控或不可控整流器整流后供给。按励磁功率供电方式可分为他励式和自励式两大类：由同步发电机本身以外的电源提供其励磁功率的，称他励式励磁系统；由发电机本身提供励磁功率的，称自励式励磁系统。因此，凡是由励磁机供电的，都属于他励式，凡由发电机输出端或发电机的辅助绕组供电的，都属于自励式。下面对各种励磁系统的主要特点和接线图分别进行介绍。

张静 · 2023-3-2 11:22:33

1）励磁电流和磁通波形关系
变压器中的电势ep由磁通变化(dΦ/dt)引起，当
Φ为正弦时，ep为相位上滞后Φ90度的正弦函数；若Φ非正弦时，ep将发生畸变，这是应当避免的。下面讨论如何获得正弦Φ。
励磁电流im产生磁势Fm，Fm在铁心中产生磁通Φ。Φ的波形由im的波形决定。
当磁路不饱和时，Φ和im是直线关系。即正弦的Φ由正弦im产生。
当磁路饱和时，Φ和im是不再是直线关系。正弦的im无法产生正弦的Φ，只能产生平顶的Φ。
正弦的Φ必须由尖顶的im产生。
尖顶的im中除了基波分量i01外，还有较大的3次谐波分量i03等。

刘静 · 2023-3-2 11:25:19

同步发电机的励磁电流可由直流励磁机直接供给，也可由交流励磁机、同步发电机的辅助绕组（副绕组）或发电机输出端等的交流电压经可控或不可控整流器整流后供给。按励磁功率供电方式可分为他励式和自励式两大类：由同步发电机本身以外的电源提供其励磁功率的，称他励式励磁系统；由发电机本身提供励磁功率的，称自励式励磁系统。因此，凡是由励磁机供电的，都属于他励式，凡由发电机输出端或发电机的辅助绕组供电的，都属于自励式。

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