柴油发电机组励磁系统有哪些分类？

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）或发电机输出商交流电压可控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流提供其励磁功率的，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，下面顶博电力为您分别介绍各种励磁系统的主要特点。

他励式励磁系统

1、直流励磁机励磁系统

这是交流同步发电机采用的传统助磁系统。直流励磁机一般又有同轴式和背包式两种形式，如图2-24所示为手动调节的直流励磁系统接线图，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。

如图2-25所示为具有半导体自动调节器的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，现在已被晶闸管半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，容易产生故障，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-电刷结构，而且取消了与朝步发电机励磁绕组相连的集电环-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，其接线如图2-26所示。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。

图2-26所示的接线图是目前小型机组常用的一种接线方式。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少，同时整机的体积小，总长度缩短。因此，它是厢磁系统的发展方向之一。现阶段有很大部分的柴油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，在柴油发电机组上很少采用，这里不再介绍。

自励式励磁系统（采用变压器作为交流励磁电源）

励磁功率由同步发电机本身供给的励磁系统称自励式励磁系统（或称为自励整流励磁系统）。在他励式励磁系统中，交流励磁机是旋转机械，而在自励式励磁系统中，励磁变压器和整流器等都是静止元件，故自励式励磁系统又称为全静态励磁系统。

自励式励磁系统可分为下列几种形式。

（1）自并励系统

仅由同步发电机电压取得励磁功率的自励系统，称自并励励磁系统（或简称自并励）。如图2-27所示为自并励励磁系统的接线图。同步发电机发出的交流电，经励磁变压器变换到所需电压后（低压小容量机组有的直接从机端引人；有的由同步发电机的辅助绕组发出交流电），由晶闸管或电力二极管整流变成直流，供给励磁绕组建立磁场。自动调节器按发电机输出电压变化情况自动调节励磁电流。

（2）自复励励磁系统

由同步发电机的电压和电流两者取得励磁功率的自励系统，称为自复励励磁系统。按励磁电流复合位置又有直流侧复合方式和交流侧复合方式。中小容量柴油发电机组主要是交流侧并联复合不可控励磁系统，如图2-28所示。励磁变压器申接一个电抗器后与励磁变流器并联，两者的输出先复合叠加，然后经硅整流器整流后供给同步发电机励磁。

这种励磁系统由于能反映发电机的电压、电流及功率因数，亦称不可控相复励系统。

如果除了并联的励磁变压器外还有与发电机定子电流回路串联的励磁交流器（或申联变压器），二者结合起来，则构成所谓自复励方式。结合的方案有四种：

①直流侧并联自复励方式；

②直流侧串联自复励方式；

③交流侧并联自复励方式；

④交流侧串联自复励方式。

谐波励磁系统

除了他励和自励两类主要的半导体励磁方式外，还有一种介乎两者之间的所谓谐波励磁系统。在主发电机定子槽中嵌有单独的附加绕组，称为谐波绕组。利用发电机气隙磁场中的谐波分量，通常是利用三次谐波分量，在附加绕组中感应揩波电势作为励磁装置的电源，经半导体整流后供给发电机励磁。如图2-29所示。谐波励磁方式有一个重要的有益的特性，即谐波绕组电势随发电机负载变动而改变。

当发电机负载增加或功率因数降低时，谐波绕组电势随之增高；反之，当发电机负载减小或功率因数增高时，谐波绕组电势随之降低。因此谐波励磁系统具有自调节特性。当电力系统中发生短路时，谐波绕组电势增大，对发电机进行强励磁。这种励磁方式的特点是简单、可靠、快速。

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