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永磁发电机和励磁的区别

永磁发电机和励磁的区别

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  发电机组可分为永磁发电机和励磁发电机,永磁发电机与励磁发电机的最大区别在于它的励磁磁场是由永磁体产生的。永磁体在电机中既是磁源,又是磁路的组成部分。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流;而励磁调节器则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永磁发电机。

  励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流;而励磁调节器则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。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势,也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器(装置)两大部分组成。

  其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分,而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。

  由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份,它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。

  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。

  1、直流发电机供电的励磁方式
  这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机,这种专用的直流发电机称为直流励磁机,励磁机一般与发电机同轴,发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。
  这种励磁方式具有励磁电流独立,工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点,是过去几十年间发电机主要励磁方式,具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢,维护工作量大,故在10MW以上的机组中很少采用。

  2、交流励磁机供电的励磁方式
  现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上,它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁,此时,发电机的励磁方式属他励磁方式,又由于采用静止的整流装置,故又称为他励静止励磁,交流副励磁机提供励磁电流。
  交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度,交流励磁机通常采用100——200HZ的中频发电机,而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内,转子只有齿与槽而没有绕组,像个齿轮,因此,它没有电刷,滑环等转动接触部件,具有工作可靠,结构简单,制造工艺方便等优点。缺点是噪音较大,交流电势的谐波分量也较大。

  3、无励磁机的励磁方式
  在励磁方式中不设置专门的励磁机,而从发电机本身取得励磁电源,经整流后再供给发电机本身励磁,称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。
  自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流,经整流后供给发电机励磁,这种励磁方式具有结简单,设备少,投资省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除没有整流变压外,还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。
  这种互感器的作用是在发生短路时,给发电机提供较大的励磁电流,以弥补整流变压器输出的不足。这种励磁方式具有两种励磁电源,通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。

  永磁发电机
  1、永磁发电机永磁发电机与励磁发电机的最大区别在于它的励磁磁场是由永磁体产生的。永磁体在电机中既是磁源,又是磁路的组成部分。
  2、永磁体的磁性能不仅与生产厂的制造工艺有关,还与永磁体的形状和尺寸、充磁机的容量和充磁方法有关,具体性能数据的离散性很大。而且永磁体在电机中所能提供的磁通量和磁动势还随磁路其余部分的材料性能、尺寸和电机运行状态而变化。
  3、此外,永磁发电机的磁路结构多种多样,漏磁路十分复杂而且漏磁通占的比例较大,铁磁材料部分又比较容易饱和,磁导是非线性的。这些都增加了永磁发电机电磁计算的复杂性,使计算结果的准确度低于电励磁发电机。
  4、因此,必须建立新的设计概念,重新分析和改进磁路结构和控制系统;必须应用现代设计方法,研究新的分析计算方法,以提高设计计算的准确度;必须研究采用先进的测试方法和制造工艺。
  1.控制问题
  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mosFET、IGBTT等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。
  2.不可逆退磁问题
  如果设计和使用不当,永磁发电机在温度过高(钕铁硼永磁)或过低(铁氧体永磁)时,在冲击电流产生的电枢反应作用下,或在剧烈的机械振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。
  因而,既要研究开发适合于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳定性的方法和装置,又要分析各种不同结构形式的抗去磁能力,以便在设计和制造时采用相应措施保证永磁式发电机不会失磁。
  3.成本问题
  由于稀土永磁材料目前的价格还比较贵,稀土永磁发电机的成本一般比电励磁式发电机高,但这个成会在电机高性能和运行中得到较好的补偿。在今后的设计中会根据具体使用的场合和要求,进行性能、价格的比较,并进行结构的创新和设计的优化,以降低制造成本。
  无可否认,现正在开发的产品成本价格比目前通用的发电机略高,但是我们相信,随着产品更进一步的完美,成本问题会得到很好的解决。美国DELPHI(德尔福)公司的技术部负责人认为:“顾客注重的是每公里瓦特上的成本。”他的这一说法充分说明了交流永磁发电机的市场前景不会被成本问题困扰。

  励磁发电机与永磁发电机的输出不同之处如下
  1.初始电动势的提供方式不同
  励磁发电机在启动时候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组产生的小电动势来提供电动势,工作正常后就靠自身输出的电压工作。而永磁式发电机组则依靠永磁体提供初始电动势。
  2.磁场强度不同
  励磁发电机可以通过改变励磁线圈的电流来改变励磁磁场。而且磁场强度可以很大且可控。而永磁式发电机组则容易出现磁场包容现象。

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