科普,发电机无刷励磁
本帖最后由 samhrc 于 2013-9-18 21:38 编辑

众所周知发电机的原理是闭合导体切割磁感线产生电流。通常实用的发电机都采用电磁而不是永磁提供磁场。因为电磁磁场强度大、不怕失磁、而且励磁强度可调、可灭磁(将磁场关断),种种优势是永久磁不具备的。电力电源发电机的输出功率大电压高,(譬如 6300V、10750V)所以线圈和铁心体积大,因此设计为相对较小的磁场旋转,发电线圈固定的方式。
旋转的电磁铁就需要提供电流,按照供电方式就分为有刷励磁和无刷励磁。有刷励磁顾名思义,就是励磁电源是从转子外部引入的,需要电刷滑环和安装在地面的励磁电源装置。
网上图片,这个显示出的是两组滑环(表面螺旋槽是防止气垫作用将碳刷飘起造成接触不良,中间的风轮是冷却滑环用的)
202859

有刷的重重弊端不必多说。重点介绍下无刷励磁。

主要的无刷励磁分为四个部分
1、副励磁机
2、DAVR
3、主励磁机
4、旋转整流环


其中1、3、4、都装在一根轴上同轴旋转由汽轮机带动以 3000转每分钟同步转速旋转。

工作过程是这样的:
副励磁机是一个永磁转子的发电机,通常功率在500KVA以内,一般输出400Hz 500V 12相交流电,它的转子是永久磁铁。
202860
202862
看指甲刀吸上去了。注意红色的是定子绕组,电是从这里引出的。
202861
副励磁机外观


副励磁机定子输出的中频12相电源输入 DAVR装置,由此整流、调节后输入主励磁机定子。
DAVR装置没有,所以照片没有拍到。这个东西就是几个机柜,里面有全控整流桥、灭磁可控硅、灭磁电阻、励磁控制器和微机保护装置。它的作用是将中频交流电整流成直流电,给主励磁机定子做励磁用。

主励磁机也是一个交流发电机,它的功率比副励磁机大10倍,一般在5000KVA以内,一般是200Hz 次中频 8相或者12相,500V以内。定子是励磁绕组(由副励磁机经DAVR 供直流电),转子是电枢绕组,从转子直接输出中频电流。

主励磁机外观202863


主励定子
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主励转子上引出电的地方
202865


主励磁机电枢引出的是中频交流电,但是发电机需要的是直流电,怎么办呢?很简单,既然都是同轴旋转,所有的机构都是相对静止的,那直接把整流桥装到大轴上同轴旋转就能不用电刷直接供电。整流管和保护器件组合在一起装在旋转整流环中。

这样的东西
202867


整流二极管(白色的)

202868






202866

+1  学术分    虎哥   2013-09-19   原创好帖,用实际图片完美的解释了发电机励.
+10  科创币    daxus   2013-09-18   长姿势了
+9  科创币    samsun185   2013-09-19   --------好贴,长姿势了
+10  科创币    soap-coke   2013-09-19   长姿势了
+25  科创币    q81919119   2013-09-20   --------
来自 电子技术
 
2013-9-18 21:26:22
samhrc(作者)
1楼
图片有点乱

这个是整流电阻(阻容保护二极管用的)

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冷却空气口(斜面的)
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励磁小室的空滤
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整流出线直接进发电机了,没有碳刷。无刷就是这里无刷。

202875







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2楼
没看懂,有电路图吗?
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3楼
学习了!!![s:104]
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4楼
干电气的啊?
我机务的。
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5楼
看了个半懂 .[s:12]
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2013-9-19 01:01:41
6楼
大概就是这么个意思对吧PS:发现突然就不会传图片了。。。
202889

+50  科创币    听我说瞎话   2013-09-19   很好的示意图,看到这个豁然开朗
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samhrc(作者)
7楼
dx毁灭者 发表于 2013-9-19 01:01
大概就是这么个意思对吧PS:发现突然就不会传图片了。。。



完全正确。

DAVR 不只整流功能, 还有调节励磁电流大小和方向(灭磁)以及继电保护连锁的作用。
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samhrc(作者)
8楼
本帖最后由 samhrc 于 2013-9-19 11:40 编辑

dx毁灭者 发表于 2013-9-19 01:01
大概就是这么个意思对吧PS:发现突然就不会传图片了。。。



灭磁就是消耗掉磁场能量,并且产生相反的电流流向,迅速可控的让发电机转子失磁,终止发电。
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samhrc(作者)
9楼
dx毁灭者 发表于 2013-9-19 01:01
大概就是这么个意思对吧PS:发现突然就不会传图片了。。。



完全正确。

DAVR 不只整流功能, 还有调节励磁电流大小和方向(灭磁)以及继电保护连锁的作用。
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10楼
samhrc 发表于 2013-9-19 11:35
完全正确。

DAVR 不只整流功能, 还有调节励磁电流大小和方向(灭磁)以及继电保护连锁的作用。


如果主励磁机定子用永磁的话应该可以省掉副励磁机,不过不能调励磁电流和灭磁了。
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2013-9-21 15:59:32
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11楼
这么麻烦。。。。。。
旋转变压器就搞定的事
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2013-9-22 01:29:56
12楼
好帖! 请有经验朋友详解!
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2013-9-23 00:28:03
13楼
学习了!!![s:3]
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2013-10-24 17:18:30
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14楼
[s:14]  完全不懂
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15楼
牛逼
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16楼
长姿势了
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2013-10-27 23:15:03
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17楼
感觉好大只的样子,好大只。。。观望
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2013-10-29 22:08:10
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18楼
  大概看懂了,问为什么永磁发电机的磁铁不设计成定子!这样发出的励磁电流不是就不用整流环了吗?靠调节磁铁的距离调节励磁电流。。。。。。?
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2013-11-1 17:16:54
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19楼
daduzhir 发表于 2013-10-29 22:08
大概看懂了,问为什么永磁发电机的磁铁不设计成定子!这样发出的励磁电流不是就不用整流环了吗?靠调节磁 ...


你说的是主励磁机?原理虽然可以实现,但实际上,靠机械装置调节磁场强度和位型的设计和制造的难度无法想象,成本更无法想象,最终反应速度还会超慢。

按照现在的组构,当发电机输出电压波动时,只要调节副励磁机输入主励磁机的励磁电流就行了,可以很低成本,很高速度。
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2013-11-3 23:29:26
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20楼
表示开眼界了,学电气搞机电的飘过
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2013-11-6 18:43:24
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21楼
不错呀,撸主v5。。。这种交流电整流二极管应该很皮实,低频的,要是能用在高压电方面就爽了。。。
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2013-11-10 22:52:46
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22楼
samhrc 发表于 2013-9-19 11:35
灭磁就是消耗掉磁场能量,并且产生相反的电流流向,迅速可控的让发电机转子失磁,终止发电。


不明白怎么产生相反电流流向,在哪个环节产生?旋转整流器出来不都是直流了吗?
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23楼
哦  你是说让主励磁机失磁么?   这样是不励磁了,  那发电机应该还有剩磁呀。
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2013-11-16 19:55:46
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24楼
samhrc 发表于 2013-9-19 11:35
灭磁就是消耗掉磁场能量,并且产生相反的电流流向,迅速可控的让发电机转子失磁,终止发电。


让我想起 充磁机 的原理
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25楼
本帖最后由 a941960336 于 2013-11-16 19:59 编辑

samhrc 发表于 2013-9-19 11:35
灭磁就是消耗掉磁场能量,并且产生相反的电流流向,迅速可控的让发电机转子失磁,终止发电。


让我想起 充磁机的原理。
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2013-11-17 21:53:04
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26楼
楼主发的这是发电厂用的大型机组,小型的的(比如汽车用的交流发电机)我见过比这个简单的。是这个样子的(图是网上找的)
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转子线圈固定在后壳上,爪极扣在转子线圈上旋转产生旋转磁场。
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2013-11-21 18:46:53
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samhrc(作者)
27楼
本帖最后由 samhrc 于 2013-11-21 19:06 编辑

tyomm 发表于 2013-11-10 22:55
哦  你是说让主励磁机失磁么?   这样是不励磁了,  那发电机应该还有剩磁呀。



关于灭磁之前没说清楚。

1、发电机系统停机的时候需要灭磁的有两部分,第一是主励磁机(定子),第二是发电机转子

2、对于主励磁机定子,灭磁不仅是断电,而且在磁通能量消耗掉之后还通入相反的(受控的脉动直流)电流抵消剩磁,(DAVR的晶闸管组件是可逆的)以确保发电机输出能最快的停止。

3、主励磁机转子和发电机转子之间是二极管全桥,是不可控的。发电机转子只能自然灭磁(续流二极管和电阻),并不能迅速灭磁,这是无刷励磁(不可控无刷)的最大缺点。

4、比较新技术的发电机旋转整流器是采用可控硅全桥(也有晶闸管同步整流的)可以逆变灭磁。
但是
触发电路全部在整流环内部(通过旋转变压器与外部DAVR装置通信),承受巨大的离心力和振动、散热也困难,非常容易坏。实际上并没有几个制造公司敢生产这样的产品。
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samhrc(作者)
28楼
本帖最后由 samhrc 于 2013-11-21 18:56 编辑

发重了,不好意思。
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2013-11-25 11:53:41
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29楼

学习了!!!第一次见到真实的发电机哈哈
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2013-12-8 13:14:25
2013-12-8 13:14:25
30楼
学习了
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2018-7-26 01:47:48
2018-7-26 01:47:48
31楼

所以。。。这最大5000KVA的主励磁机发出的电最终全都会转化为热量散失?那么这发电机的散热装置得有多大?!

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