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无刷励磁

无刷励磁

无刷励磁是指没有碳刷换向，通过与转子同轴的励磁机输出励磁电流，直接通入转子线圈励磁。无刷励磁系统由电压调节器对交流励磁机的励磁绕组励磁，励磁机的电枢绕组产生的交流电经旋转整流器整流后供主发电机的磁场绕组励磁。无刷励磁的工作原理是因为硅整流器安装于转子轴上并且运行时与轴一起旋转，因此也叫旋转硅励磁。

目前使用无刷励磁的设备主要包括以下几种：大型风力发电机、汽车发电、某些大中型火电机组：比如330MW、600MW的北重机型，代表电厂有浙能台州发电厂等以及大容量核电机组。

无刷励磁系统有着本身不可被代替的优点，在危险工况下能稳定的运行，是现代中小型电机和大型无刷励磁系统的首选励磁方式。无刷励磁系统具有以下功能及特点：一、没有碳刷和滑环，因此维护工作量大大减少。二、发电机的励磁由励磁机独立供电，供电可靠性高。三、发电机励磁控制是通过调节交流励磁机的励磁来实现的，所以励磁系统响应速度慢。四、发电机转子及其励磁回路都随轴高速旋转，转子回路中不能接入灭磁设备，发电机转子回路不能实现直接灭磁，不能实现励磁系统的常规检测(如转子电流、电压、转子绝缘)，所以需要采用特殊的测试方法。五、要求旋转整流器和快速保险丝具有良好的机械性能，能承受高速旋转的离心力。六、由于没有接触件的磨损，没有碳粉和铜粉对电机绕组的污染，所以延长了电机的绝缘寿命。

特点

无刷励磁方式的特点：

(1)无刷励磁没有接触部件碳刷和滑环，维护简单，可靠性高，可长期连续运行且实现少维护或免维护。

(2)因没有旋转接触的导电部件，不会产生火花，适用于有易燃气体及多粉尘等恶劣环境条件下的运行场合。

(3)励磁功率较小，AVR的可靠性设计易于实现。

(4)对主机而言，属于他励式同步发电机，易于并联运行。

(5)与有刷发电机相比，体积较大，有效材料消耗较多。

电力系统

其他科技名词

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发展沿革

60年代初期，国外开始在中型发电机采用交流励磁机加半导体整流的方式对同步发电机进行励磁，取得了良好的效果，已经普遍采用半导体励磁方式。也分为他励半导体励磁系统和自励半导体励磁系统。他励半导体励磁系统按照半导体整流器是静止还是旋转的分为他励静止式半导体励磁系统和他励旋转式半导体励磁系统。前者虽然去掉了换向火花的问题。但是系统还是需要滑环和炭刷。后者由于半导体与交流励磁机同主发电机同轴一起旋转。不需要经过滑环和炭刷。因此被称为无刷励磁系统。

无刷励磁的励磁绕组由副励磁机发出电能经过晶闸管给交流励磁机供电，副励磁机一般选用交流电频率较高的电机。晶闸管可控制流器的通断是由励磁控制器控制的，在数字芯片发达的时代，励磁控制器可以由DSP 芯片构建。可以大大提高控制电路的性价比。励磁机励磁绕组产生相应的励磁电流，为交流励磁机励磁。交流励磁机电枢电压频率一般比工频高1到2倍。交流励磁机感生出的电势经过不可控整流桥整流，产生出的直流电流为发电机励磁绕组供电。

工作原理

同步电动机无刷励磁的基本工作原理如下图所示,图中虚线框内为旋转部分。在同步电动机主轴上安装一台三相交流励磁发电机，该励磁发电机的定子绕组和转子绕组与一般交流发电机相比是反装的,定子为励磁绕组JLQ，可控硅整流器1ZL供给直流励磁电源，同主轴一起旋转的转子绕组JF发出三相交流电，该三相交流电经硅整流器2ZL整流后供给同步电动机转于绕组LQ励磁电流。调节交流发电机定子励磁绕组JLQ的励磁电流，就可使励磁发电机的转子所发出的三相交流电的电压得到调整，从而改变同步电动机转子励磁绕组LQ的励磁电流。同步电动机起动或停车时的灭磁环节和同步电动机转速达到亚同步时的投励环节都安装在转子上，均在旋转状态下工作。这种由励磁发电机从转子发电，整流器在旋转状态下进行整流供给同步电动机转予励磁的方式，就不再需要有静止部分和转动部分之间的相互接触导电，完全省去了电刷和滑环的接触。

基本介绍

无刷励磁发电机的轴端头是一台交流发电机，其转子是发电绕组，发出的电流通过固定在发电机轴上的导线引导固定在轴上的硅整流管，整流后的直流直接进入转子绕组，其中没有整流刷这个东西，所以成为无刷励磁。曾经风靡过一段时间，但是由于整流管坏了就得停机，所以现在已经用的很少了，基本都采用自复励系统。

典型的无刷发电机由五个部分组成： ①主发电机；②交流励磁机；③旋转整流器装置；④自动电压调节器； ⑤永磁副励磁机 (选用部件)。

在一般中小型无刷同步发电机中，副励磁机多数省略。而由主机定子中的辅助绕组或主绕组抽头来代替副励磁提供交流励磁机的励磁功率。

在三相无刷同步发电机中，交流励磁机的型式有转枢式同步发电机、异步发电机和旋转相复励变压器等，但以转枢式三相同步发电机式的交流励磁机使用最广泛。三相励磁机的利用系数较高，有利于缩小体积。

无刷发电机的不足之处是励磁系统的电磁惯性大，故而动态特性相对较差。为了提高动态特性，采取的措施是交流励磁机采用中频频率，由于受发电机体积尺寸与所需励磁功率的制约，大多数船用无刷发电机励磁机的频率在100～150 Hz。另外无刷发电机对旋转整流器的制造和安装工艺要求较高。

参考资料

无刷励磁是什么?它具有什么特征?.中国电子网.2024-03-19