系 统
输入信息
Xd I&G
E&q
U&G
E&q
I&a
jI&G Xd
I&r

I&G
U&G jI&r Xd
中国电力出版社
感应电动势与端电压的幅值关系为
Eq cosδ= UG+IrXd 正常状态下δ值很小可近似认为cosδ=1
Eq ≈ UG+IrXd
UG
在励磁电流一定， Eq一定的状态下，
UGN
负荷的无功电流
7 继电强行励磁装置与同步发电机的灭磁
*8
励磁系统稳定器
*9
电力系统稳定器（PSS）
10
微机励磁调节器
中国电力出版社
第一节 概述
• 同步发电机的自动励磁调节通常由两部分组成： 第一部分是励磁功率单元，它向同步发电机的励 磁绕组提供可靠的直流励磁电流；
• 第二部分是励磁调节器，它根据发电机及电力系 统运行的要求，自动调节功率单元输出的励磁电 流。
• （一）要求励磁系统应能保证发电机在各 种运行工况下有足够的可靠性并具有一定 的调节容量。
• （二）具有足够的励磁顶值电压和电压上 升速度
中国电力出版社
强行励磁
中国电力出版社
励磁系统强励性能的主要指标
• 1．励磁电压响应比
UE V
a
UE0
0
d
c
UEMAX
b
0.5
U
E
(t)

K
dG
dtI&r源自 I&GU&G

I&r
I&G
j&I
X
G
d
中国电力出版社
（三）提高同步发电机并联运行的稳定性
电力系统在运行中随时都可能遭受 各种干扰，受到扰动后，发电机组能 够恢复到原来的运行状态或者过渡到 另一个新的运行状态，则称系统的是 稳定的。其主要标志是在暂态过程结 束后，同步发电机能维持或恢复同步 运行。
教材配套电子教案
电力系统自动装置
张瑛 高阳 编制
中国电力出版社
教材配套电子教案
第四章 同步发电机励磁调节系统
中国电力出版社
本章的主要内容:
1
概述
2
同步发电机励磁系统类型
3
励磁系统中的整流电路
4
自动励磁调节装置的工作原理
5
励磁调节器静特性调整
中国电力出版社
本章的主要内容:
6
并联运行机组间无功功率的合理分配
中国电力出版社
自动励磁调节系统的主要作用
在发电机出力变化和系统故障等 工况下，维持发电机电压恒定或在给 定水平；
保证机组间无功功率的合理分配； 提高电力系统的稳定性以及提高继 电保护动作的灵敏性等。
中国电力出版社
励磁控制系统结构框图
GEW
G U&GI&G
UE IE
励磁功 率单元
励磁调节器
电
力
发电机
G
1 K
t
0 U E (t)dt
tS
RR


U
c U Ua
b

/ 0.5

2Ubc
(1/
s)
中国电力出版社
2．励磁电压强励倍数
• 强励倍数是在强 励期间励磁功率 单元可能提供的 最高输出电压
UE V
UEMAX UE
UE UEN
0.95 UEMAX UEN
UEmax与发电机额 UEN 定励磁电压UEN之 励磁系统电压相应时间 tS 比。
中国电力出版社
对励磁系统的其它基本要求
• （三）应有足够的强励持续时间 • （四）应有足够的电压调节精度与电压调节范围 • （五）励磁系统应在工作范围内无失灵区 • （六）励磁系统应有快速动作的灭磁性能
中国电力出版社
第二节 同步发电机励磁系统类型
• 一、直流励磁机系统 • 二、交流励磁机系统 • 三、发电机自并励系统
中国电力出版社
一、直流励磁机系统
• （一）自励式直流励磁机系统 • （二）他励式直流励磁机系统
中国电力出版社
（一）自励式直流励磁机系统
这种系统在空载和低励时，发电机电压的稳
定性较差，电压上升速度较慢。多用于中小型发 电机组。
P0
46
12

b
a
P0

1

3
b
45

2
0
90 180 0
90 180
b
C
中国电力出版社
（四）励磁系统能改善电力系统的运行条件
• 改善异步电动机的自启动条件 • 为发电机异步运行创造条件 • 提高继电保护动作的灵敏度
中国电力出版社
二、对励磁系统的基本要求
中国电力出版社
（一）带静止整流器的励磁系统
• 自励式
GE
UR1
G
TR
滑环
TV
UR 2
电压 启励元件
自动恒压元件
AVR
启励电源
中国电力出版社
带静止整流器的励磁系统
• 他励式
交流励磁机
400HZ
交流励磁机 磁场开关 交流发电机
G TA
GE 100HZU
滑环
TV
UR
自
动
恒 压
可控 整流器
调
节
器
励磁调节器
中国电力出版社
（二）带旋转整流器的励磁系统（无刷励磁）
• 原理图如下
永磁发电机
励磁开关
旋转元件
N GE S UR
G TA
TV
晶闸管整流器
励磁调节器
中国电力出版社
三、发电机自并励系统
VS
G
滑环
TR
TV
启
励
元
件
励磁调节器
启励电源
中国电力出版社
第三节 励磁系统的整流电路
一、工作原理
VTH1 VTH3 VTH5
中国电力出版社
P
P0 a
O 0
有代表性的功率特性曲线
A
•
•
理想灵敏和快速励 磁调节
••
•
P
P0 a

O 0
比较灵敏
快速励磁
3
调节
不调节励
2
磁
1
90
180

中国电力出版社
2．励磁控制系统对暂态稳定的作用
故障前
U0
X
K
故障前
加速
面积 P
减速面积
a

故障P 时后
a 35
L
A
B
GEW
EEW
IEE IRC
GE
G
TV
I AVR
RC
励磁调节器
中国电力出版社
（二）他励式直流励磁机系统
他励式直流励磁机系统多用于水轮发电机组。
IEE
RC PE
I RC
GE
G
TV
I AVR 励磁调节器
中国电力出版社
二、交流励磁机系统
• （一）带静止整流器的励磁系统 • （二）带旋转整流器的励磁系统
（无刷励磁）
UG2
IE2
的变化是造成发
IE1
电机电压变化的 主要原因
O
Ir1
Ir2
Ir
中国电力出版社
（二）实现并联运行发电机组的无功 功率的合理分配
P EqUG sin
X P UG IG cos
Eq sin K
IG cos K
E&q
Eq
U&G =常数
I&G
I&a I&a jI&G Xd
中国电力出版社
（四）、励磁调节系统对静态稳定和
暂态稳定的影响
静态稳 定储备
• 1.对改善静态稳定的影响
系数
P EqU sin X
T
L
a
E&q
Xd XT U&C XL
b
Pm

EqU X
Kp

Pm P0 P0
100 %
U&
P
Pm
U&
P0 a
b Pm
O 0 90 180