如何选择发电机的励磁方式？

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：小型水轮发电机的励磁方式有直流励磁机励磁方式、晶闸管自励恒压励磁方式、半导体整流自励恒压励磁方式、相复励磁方式和三次谐波励磁方式等。目前采用最多的是晶闸管自励恒压励磁方式。调节励磁机磁场变阻器RP，便可改变励磁机的输出电压，从而调节发电机的励磁电流而达到改变发电机输出电压的目的。当发电机电压或负载电流变化时，励磁电流也相应变化，从而使发电机保持恒压。

小型水轮发电机的励磁方式有直流励磁机励磁方式、晶闸管自励恒压励磁方式、半导体整流自励恒压励磁方式、相复励磁方式和三次谐波励磁方式等。目前采用最多的是晶闸管自励恒压励磁方式。

1.直流励磁机励磁方式

这是一种最早的传统励磁方式。励磁机通常与发电机同轴安装于发电机的一端。励磁机的容量一般为发电机容量的1%～2%。励磁系统的原理电路如图1-4所示。

调节励磁机磁场变阻器RP，便可改变励磁机的输出电压，从而调节发电机的励磁电流而达到改变发电机输出电压的目的。

由于直流励磁机励磁方式有诸多缺点（见表1-3），现已逐渐被晶闸管等励磁方式所代替。

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图1-4　直流励磁机励磁方式原理电路

1—定子；2—转子；3—滑环；4—灭磁开关触头；5—灭磁电阻；6—直流励磁机；7—磁场变阻器；8—励磁机分激磁场绕组

表1-3　各种励磁方式的比较

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续表

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2.晶闸管自励恒压励磁方式

晶闸管自动励磁装置型号较多，其原理电路和工作原理请见本节二～十四项。(https://www.chuimin.cn)

3.半导体自励式励磁方式

原理电路如图1-5所示。图中，U1—三相整流装置，U2—三相晶闸管整流装置，T—励磁变压器，TA1—励磁变流器，TA2—电流互感器，TV—电压互感器，ZLT—自动励磁调节器。

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图1-5　半导体自励式励磁方式原理电路

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图1-6　相复励励磁方式原理电路

励磁装置的主回路由两部分组成：一是晶闸管励磁部分，由励磁变压器T供电，经三相（或两相）半控桥式整流器供给转子电流。晶闸管输出的电流由自动调节器自动控制，也可手动调节控制；二是复励部分，由励磁变流器TA1供电，经过三相桥式整流器供给转子电流，其输出电流与发电机定子电流成比例。发电机空载时输出励磁电流为零；发电机带负荷运行时，励磁电流大半由复励电流供给；当发电机外部短路时，复励部分输出强行励磁。

4.相复励励磁方式

原理电路如图1-6所示。图中，T—相复励变压器，L—电抗器，VC—硅整流器，C—电容器。

励磁装置由相复励变压器、电抗器、电容器和硅整流器等组成。当发电机起动后，发电机转子上的剩磁在定子绕组上感应出交流电压，此电压加到相复励变压器绕组ω1上，使绕组ω2感应出交流电压，经硅整流器VC整流后作为发电机转子的励磁电流。同时绕组ω2上的电流大小也影响着绕组ω3的输出电流。当发电机电压或负载电流变化时，励磁电流也相应变化，从而使发电机保持恒压。

5.三次谐波励磁方式

发电机定子槽中还嵌有谐波绕组，当发电机运行时，在谐波绕组中产生三次谐波电势，经硅整流器整流后供给转子励磁电流。三次谐波电势的大小随发电机负载电流的增大而增大，因此能自动调节励磁电流，使发电机保持恒压。

各种励磁方式的优缺点比较见表1-3。

如何选择发电机的励磁方式？

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