勵磁機

在電傳動內燃機車上牽引發電機的勵磁功率較大，為提供勵磁電流而專門設定的勵磁電源，即勵磁發電機，簡稱勵磁機。通過控制勵磁機來實現牽引發電機的理想外特性。一般採用三相交流發電機，由柴油機一牽引發電機組通過變速箱直接驅動，發出的三相交流電經橋式整流器整流後向牽引發電機勵磁繞組供電。機車上普遍採用感應子勵磁機，它是一台三相異板式交流發電機，其勵磁繞組和電樞繞組都安裝在電機的定子上，轉子上沒有繞組，因此電機與外電路的聯繫不需要電刷和滑環等滑動接觸部件，因而使電機結構簡單、工作可靠、製造成本較低、便於維護。

基本介紹

• 中文名：勵磁機
• 外文名：exciter
• 定子鐵芯：由矽鋼片疊壓而成
• 調節器組成：測量、中放、移相、觸發、穩壓等
• 特點：工作可靠、製造成本較低
• 學科：電力學

勵磁機原理圖

感應子勵磁機的定子鐵芯由矽鋼片疊壓而成，定子鐵芯內圓周上開有放

圖1.勵磁機原理圖

置勵磁繞組的大槽和放置電樞繞組的小槽，轉子由齒形截面的矽鋼片疊壓而成；感應子發電機工作原理圖，見圖1。

自動勵磁調節系統調節器組成

調節器由測量、中放、移相、觸發、穩壓、自動測量觸發、自勵電源、自功率單元以及自動整流單元和手動整流單元所組成。

圖2.自動勵磁調節系統的工作原理

自動勵磁調節器的工作原理

發電機端電壓經電壓互感器降壓後輸入到測量單元，電壓訊號在測量單元中經測量比較後，將電壓偏差量輸入到中放單元放大，並作為移相單元的控制電壓以相應改變觸發單元的觸發脈衝相位角，從而改變了自動可控矽的控制角和交流勵磁機勵磁電壓值，相應地改變了主發電機的勵磁，當發電機負載增大而使發電機電壓下降時調節器使自動可控矽整流器的控制角檢小，以增大發電機的勵磁，當發電機減少負荷時，其操作以上述相反，減少勵磁來維持發電機端電壓為給定值。

故障處理

在大的擾動情況下，如：由於電力系統短路或發電機近端短路時，機端電壓下降10%以下，調節器將使可控矽整流器的控制角減少到近於零，使調節器輸出最大電壓值，對發電機進行強行勵磁，而當發電機甩負荷使發電機電壓突然上升時，調節器可使可控矽整流器的控制角迅速增加到150度到160度電角度。由於可控矽整流器由500周/秒電頻電源供電相應減少了調解器磁性元件的時間常數，提高了快速反映的性能。為了獲得規定的電壓調差率和實現對發電機定子電流壓降的補償，由電流互感器供給調節器來調差及定子全電流補償信號。

在動態情況下，為了提高勵磁系統的穩定性，在裝置中付有發電機轉子電壓負反饋以及自勵恆壓輸出電壓軟負反饋環節，其作用是當發電機轉子勵磁電壓或自勵恆壓輸出分別供給中放磁放大器，及自勵移相放大器的穩定繞組，以阻尼上述電壓的變化，起到了增加調節器運行穩定性的作用。對於付勵磁機自勵恆壓部分，可保證在各種運行情況下，維持其端電壓誤差正負5%額定值的範圍內。

在主機定子繞組匝間發生短路，以及發生異常運行狀態，須切除主機勵磁的情況下，可用滅磁開關切除主機勵磁，滅磁開關操作時引起的過電壓峰值應不超過2千伏。接在主機轉子迴路中的放電器，是為了將主機磁場中出現的過電壓限制在不至於損害轉子繞組絕緣和矽整流器的水平，放電器的動作電壓，原則上整定在略高於滅磁開關操作過電壓的水平與發電器串聯的電阻具有下列功能。作為放電器的限流電阻，經接觸器與主機轉子繞組相接，用以作為無勵磁非同期運行方式的同期電阻以及抑止自同期過程中因滑差頻率引起的過電壓。一般滅磁電阻值取為主機轉子繞組的3-5倍。

自動勵磁調節器工作環境

可在下列工作條件下長期運行：

1. 室內環境不高於+40度，不低於-20度。
   
2. 環境空氣相對濕度不大於85%。
   
3. 周圍環境無損害絕緣的腐蝕性氣體或蒸汽。
   
4. 周圍環境無易爆氣體及導電塵埃。
   
5. 周圍環境無劇烈的衝擊與強烈的震動。
   

勵磁方式

根據直流電機勵磁方式的不同，可分為他勵磁，並勵磁，串勵磁，復勵磁等方式，直流電機的轉動過程中，勵磁就是控制定子的電壓使其產生的磁場變化，改變直流電機的轉速。

1. 直流發電機供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發電機具有專用的直流發電機，這種專用的直流發電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發電機同軸，發電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優點，是過去幾十年間發電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經驗。缺點是勵磁調節速度較慢，維護工作量大，故在10MW以上的機組中很少採用。
   
2. 交流勵磁機供電的勵磁方式，現代大容量發電機有的採用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發電機大軸上，它輸出的交流電流經整流後供給發電機轉子勵磁，此時，發電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由於採用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恆壓裝置的交流發電機。為了提高勵磁調節速度，交流勵磁機通常採用100——200Hz的中頻發電機，而交流副勵磁機則採用400——500Hz的中頻發電機。這種發電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內，轉子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環等轉動接觸部件，具有工作可靠，結構簡單，製造工藝方便等優點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。
   

勵磁機的作用

為發電機等“利用電磁感應原理工作的電氣設備”提供工作磁場叫勵磁。勵磁有時向發電機轉子提供轉子電源的裝置也叫勵磁。

作用：

1. 發電機併網前，調節發電機輸出的端電壓；
   
2. 發電機併網後，調節發電機承擔的無功功率；
   
3. 提高同步發電機並列運行的靜、動態穩定；（ 靜態穩定： 採用靈敏快速的勵磁調節系統，可以提高發電機在小干擾下的穩定性；動態穩定：採用回響快速、頂值電壓較高的勵磁調節系統，可以提高發電機在的大擾動下的穩定性）
   
4. 發電機事故時，對轉子繞組迅速滅磁，以保護髮電機的安全。