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发电机为什么不用永久磁铁,而要用励磁?

2019-08-16 09:01:33 中国发电机网 m.wwwfff.com

什么是励磁?

励磁就是向发电机或者同步电动机定子提供定子电源,为发电机等(利用电磁感应原理工作的电气设备)提供工作磁场的机器,有时向发电机转子提供转子电源的装置也叫励磁。要产生电,就需要导线切割磁感应线,因此,发电机中需要一个磁场,用电流产生发电机的磁场就是励磁。

同步发电机是将旋转形式的机械功率转换为三相交流电功率特定的机械设备。为了完成这一个转换,它本身需要一个直流磁场,产生这个磁场的直流电流就是发电机的励磁电流,也是转子电流。而与励磁电流有关的元件和设备,我们统称为励磁系统。

发电机为什么不用永久磁铁,而要用励磁?

励磁系统的构成

同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成,励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流,励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出,整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈闭环控制系统。

励磁系统的作用

提供励磁电流(励磁功率单元完成)

调节励磁电流(自动调节励磁装置完成)

(1)调节电压;

(2)调节无功功率;

(3)提高电力系统运行的稳定性;

(4)改善电力系统运行条件。

发电机为什么不用永久磁铁,而要用励磁?

励磁系统的简单分类

他励系统

他励旋转硅整流

他励静止硅整流

自励系统

采用接于发电机出口的变压器(称为励磁变压器)作为励磁电源,经硅整流后供给发电机励磁,因励磁电源取自发电机本身或发电机所在的电力系统,故这种励磁方式称为自励硅整流励磁系统,简称为自励系统 。

励磁系统是维持发电机运行的核心

励磁系统是维持发电机运行的核心,其作用不仅在于在发电机正常运行时,为发电机转子提供基本的磁场能量,也在于当电力系统发生突然短路或突加负荷、甩负荷时,自动对发电机进行强行励磁(发电机出口附近故障,发电机机端电压急剧下降)或强行减磁(减小发电机定子电压,减小故障电流),以提高电力系统运行稳定性和可靠性,也在于当发电机内部出现短路时,对发电机励磁系统绕组进行灭磁,以避免事故的扩大。因此,要求发电机运行时励磁调节器必须投入自动通道,不允许使用恒流电源或手动通道。否则,可能导致事故的发生。

发电机为什么不用永久磁铁,而要用励磁?

励磁电机控制简单,只要控制励磁电流就可控制磁场强度

与永磁电机相比,励磁电机控制简单、不怕振动、装配容易,只要控制励磁电流就可控制磁场强度,而励磁电流远小于电枢电流,所以励磁控制器简单、可靠性高,成本也低,通常用于大功率场合,如大型发电机、电动机。

微型发电机的磁场也有永磁体的,但永磁体产生的磁场强度不足够高,因而,除微型发电机外的大多数发电机用电流励磁。

根据直流电机励磁方式的不同,可分为他励磁、并励磁、串励磁、复励磁等方式,直流电机的转动过程中,励磁就是控制定子的电压使其产生的磁场变化,改变直流电机的转速,改变励磁同样起到改变转速的作用。

发电机为什么不用永久磁铁,而要用励磁?

永磁电机适于小功率的场合

1、控制问题

永磁电机制成后不需外界能量即可维持其磁场,但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。永磁发电机难以从外部调节其输出电压和功率因数,永磁直流电动机不能再用改变励磁的办法来调节其转速。

2、不可逆退磁问题

如果设计或使用不当,永磁电机在过高(钕铁硼永磁)或过低(铁氧体永磁)温度时,在冲击电流产生的电枢反应作用下,或在剧烈的机械震动时有可能产生不可逆退磁,或叫失磁,使电机性能降低,甚至无法使用。

3、成本问题

铁氧体永磁电机,特别是微型永磁直流电动机,由于结构工艺简单、质量减轻,总成本一般比电励磁电机低,因而得到了极为广泛的应用。由于稀土永磁目前价格还比较贵,稀土永磁电机的成本一般比电励磁电机高,这需要用它的高性能和运行费用的节省来补偿。

因此永磁电机适于小功率的场合。

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