励磁电机是什么

交流励磁技术是一种先进的发电及调速驱动技术，应用此项技术的发电机或电动机统称为交流励磁电机（AC Excited Machine——ACEM）。在国外，如前苏联、德、日及美国等对此类电机进行了广泛的研究并已开始生产和应用，且获得了巨大的效益，在国内用于工业实用尚有许多关键技术亟待解决。1．基本结构与工作原理

ACEM又称为异步化同步电机，其定子一般与普通同步电机没有根本区别，但转子具有两相或两相以上可控励磁绕组，因而结构上与绕线式异步电机基本相同。

ACEM运行时定子直接接电网电源，转子绕组接到一个频率、幅值、相位和相序可以调节的三相电源，可以采用直流励磁，但更多时候采用交流励磁，从而使电机工作于同步或可控的异步状态，通过改变转子电压的频率和相位，不但可使电机实现变速恒频发电，而且还可以作为调速电动机运行。可见从运行机理上看交流励磁电机又是一种双馈电机。

从以上所述可知，可以采用绕线式异步电机作为交流励磁电机，该电机既可以是已系列化生产的，也可以是专门设计的。在前一种情况下电机需作一些不大的改造，如加固转子护环，以便可以在超同步速度下运行；有时引出六个集电环等等。后两种情况一般是在制造大功率ACEM时，可以制造出具有更好技术经济指标的电机，因为设计中还考虑到该机组其余部件的性能。2．发展历史

早在1935年德国工程师E.Tuxen就提出发电机采用双轴励磁，1962年土耳其的C.Hamdi Sepen发表了《提高交流输电系统的暂态功率极限的方法》，揭开了近代双轴机研究的序幕。到七十年代，国际上研究双轴机的文章明显增多。但是以往的双轴励磁控制方式一般采用调压和调功角功能分离控制，这种控制方式不能支持双轴机的异步运行功能，因为异步运行要求两相励磁绕组的功能必须是同等的。

前苏联的电力工作者首先提出异步化水轮发电机，于1958年制造了世界第一台50MW异步化水轮发电机，1985年又成功地投运了200MW异步化汽轮发电机。运行情况表明异步化同步发电机能深度吸收无功运行，并可以提高电力系统的静态与暂态稳定性。异步化同步发电机转子一般采用对称分布的二相励磁绕组。

随着大功率半导体器件与微电子技术的发展，转子采用三相交流励磁方式越来越受到重视，用于电动方式，就是通常称作的双馈运行。日本从80年代开始研究三相交流励磁发电技术，并在飞轮蓄能和抽水蓄能电站取得了成功的应用。运行表明三相交流励磁变速发电可以解决水轮机的振动、汽蚀和磨损，提高水轮机效率，在水泵运行工况可以增加自动调频容量，提高电力系统的稳定性。

从调速驱动的角度，可以说ACEM来源于交流调速理论中的转差功率控制式传动系统或即串级调速系统。这种思想提出于20世纪30年代，它把绕线式异步电机转子绕组的输出功率经过整流变成直流，供给直流电动机，让它把这部分能量转变成机械能而加以利用。传统上有两种方案：克拉默（Kraemer）系统和西尔比斯（Scherbius）系统。后来又出现了用可控水银整流器组成的逆变器代替直流电动机的静止式串级调速装置，但因性能不理想而未能推广应用。直到晶闸管的研制成功和广泛应用之后，静止式转差功率控制式传动系统才得到快速发展和应用。其中，静止克拉默系统是用一套整流—逆变（交—直—交）系统输送转差功率，静止西尔比斯系统则用一套直接变频（交—交）系统输送转差功率。当采用具有双向功率传输功能的变频装置应用于串级调速装置中后，基本上就构成了现在的ACEM系统。3．特点及应用ACEM的运行机理决定了它具有以下一些性能：

�8�5 - 用于发电机可实现变速恒频发电；

�8�5 - 用于电动机可实现高效调速和变频启动；

�8�5 - 电机的有功功率和无功功率独立可调；

�8�5 - 控制自由度比传统的同步电机或异步电机更多，运行性能更灵活优越；

�8�5 - 励磁变频器的容量仅为转差功率。由于ACEM具有以上一系列突出的性能优势，交流励磁技术可以广泛应用于许多场合，其主要的应用意义表现在以下一些方面：

- 实现电力系统的柔性连接，改善电力系统的稳定性；

- 大中型异步电机进相运行，为电力系统提供有力的调压手段；

- 应用于抽水蓄能电站和变落差、多泥沙水系变速发电；

- 大容量变频调速，变频器装置容量可减小，节能效果好，调速范围宽，成本降低。

ACEM采用电力电子变流器作为励磁装置，一方面使得系统具有控制灵活、结构简单、体积小、成本低等优点，但是另一方面会因变流装置的非正弦供电导致非常严重的谐波问题。采用交交变频器励磁时，输出电压波形由输入电网电压的片段组成，含有大量谐波；采用PWM变频器时，由于大功率条件下，斩控器件的开关频率不高，谐波频率较低，幅值较大。这些谐波分量同基波励磁分量一起施加在ACEM的转子绕组上，将产生一系列问题，主要表现在：

�8�5 - 丰富的电力谐波会导致系统调节困难，控制性能下降；

�8�5 - 在发电机定子侧产生大量空载谐波电压，导致并网困难；

�8�5 - 发电机并网后，或电动机正常运行时，产生大量的谐波电流污染电网，影响电网的电能质量；

�8�5 - 增加电机损耗和发热，影响电机绝缘的可靠和寿命；

�8�5 - 在电机中产生各类脉振转矩，导致电机产生噪声与振动，特别是当脉振转矩的频率等于电机的固有频率时，还会影响电机的正常运行。所以，解决交流励磁电机的电力谐波问题是交流励磁技术实用化的关键。

用户在购买发电机的时候，经常会做个对比，而其中一点关于永磁和励磁发电机，两者不同价格也有一定差价，而用户也会非常想了解究竟永磁发电机和励磁发电机有什么区别，为什么会有这样大的不同

励磁发电机在启动时要有个初始电动势让励磁线圈产生磁场，靠外界电源或者是永磁体使发电机产生的小电动势来提供初始，工作起来后就靠自身输出的电压工作；而永磁式则非常简单磁场由永磁体提供。

两者的区别是励磁发电机可以改变励磁线圈电流来改变励磁磁场，而且磁场强度可以很大且可控，较永磁式的发电机不易出现磁饱和现象。至于能不能带动马达的问题要看发电机和马达的类型和功率，比如发电机输出交流则只能带动与之功率匹配或功率较小的交流电机。由永磁体提供磁场的是永磁电机，由励磁线圈提供磁场的是励磁电机。永磁电机本身不用消耗能量就可以提供足够的磁场，但是励磁电机需要通过励磁线圈将外部能源转化为磁场才能够提供足够的磁场，所以效率比较低。而永磁电机的效率可以达到90%以上。励磁电机也有他的优点，就是制作成本比较低，工艺较永磁电机简单，因此在普通的市面上，励磁电机在现在应用比较普遍。

励磁系统的主要作用有：

1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；

2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；

3）提高发电机并列运行的静态稳定性；

4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；

5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；

6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

就像真空完美状态下，如果没有能量损耗，永磁发电机可以看做是另类的永动机。永磁发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。这些使永磁发电机的应用范围受到了限制。但是，随着电力电子器件的控制技术的迅猛发展，永磁发电机在应用中无需磁场控制而只进行电机输出控制。设计时需要钕铁硼材料，电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁发电机在崭新的工况下运行。也有越来越多的用户愿意购买永磁发电机，或者永磁发动机为动力的产品。

柴油发电机组电压过低的原因

1、原动机转速太低。调整原动机转速至额定值。

(仅供参考：亚南(YANAN)柴油发电机解答 ：4000-080-999)

2、励磁回路电阻过大。减小磁场变阻器的电阻以加大励磁电流。对于半导体励磁发电机应检查附加绕组接头是否断线或接错等

3、励磁机电刷不在中性线位置，或d簧压力过小。将电刷调至正确位置，更换电刷，调整d簧压力。

4、亚南发电机提示：有部分整流二极管被击穿。检查、更换被击穿的二极管。

5、亚南发电机提示：定子绕组或励磁绕组中有短路或接地故障。检查故障，予以清除。

6、电刷接触面太小，压力不足，接触不良。如果由于换向器表面不光引起，可在低速下，用砂布磨光换向器表面，或调整d簧压力

柴油发电机输出电压过高的原因：

1、转速过高；

2、励磁装置时电抗器的气隙调整过大；

3、磁场变阻器开路；

4、主付绕组相序或附加绕组头尾接错；

5、电刷有火花；电机过热：过载；磁场线圈短路；电枢线圈短路；通风道阻塞；轴承磨损过度；

6、润滑油规格不符，装得太多，油内有杂质；机组对接中心不直。

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