發(fā)電機分永磁和勵磁發(fā)電，有什么區(qū)別?
發(fā)電機組可分為永磁發(fā)電機和勵磁發(fā)電機，永磁發(fā)電機與勵磁發(fā)電機的最大區(qū)別在于它的勵磁磁場是由永磁體產(chǎn)生的。永磁體在電機中既是磁源，又是磁路的組成部分。勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流;而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出永磁發(fā)電機。
勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流;而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統(tǒng)的自動勵磁調(diào)節(jié)器對提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機組的穩(wěn)定性具有相當(dāng)大的作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導(dǎo)致機組穩(wěn)定極限降低的趨勢，也促使勵磁技術(shù)不斷發(fā)展。同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)主要由功率單元和調(diào)節(jié)器(裝置)兩大部分組成。
其中勵磁功率單元是指向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分，而勵磁調(diào)節(jié)器則是根據(jù)控制要求的輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機本身一起組成的整個系統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)控制系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機的重要組成部份，它對電力系統(tǒng)及發(fā)電機本身的安全穩(wěn)定運行有很大的影響。勵磁系統(tǒng)的主要作用有：1)根據(jù)發(fā)電機負荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵磁電流，以維持機端電壓為給定值;2)控制并列運行各發(fā)電機間無功功率分配;3)提高發(fā)電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性;4)提高發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性;5)在發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度;6)根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。
1、直流發(fā)電機供電的勵磁方式
這種勵磁方式的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點，是過去幾十年間發(fā)電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經(jīng)驗。缺點是勵磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護工作量大，故在10MW以上的機組中很少采用。
2、交流勵磁機供電的勵磁方式
現(xiàn)代大容量發(fā)電機有的采用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁，此時，發(fā)電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機。為了提高勵磁調(diào)節(jié)速度，交流勵磁機通常采用100——200HZ的中頻發(fā)電機，而交流副勵磁機則采用400——500HZ的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝方便等優(yōu)點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。
3、無勵磁機的勵磁方式
在勵磁方式中不設(shè)置專門的勵磁機，而從發(fā)電機本身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復(fù)勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機勵磁，這種
勵磁方式具有結(jié)簡單，設(shè)備少，投資省和維護工作量少等優(yōu)點。自復(fù)勵磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機提供較大的勵磁電流，以彌補整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。
永磁發(fā)電機
永磁發(fā)電機與勵磁發(fā)電機的最大區(qū)別在于它的勵磁磁場是由永磁體產(chǎn)生的。永磁體在電機中既是磁源，又是磁路的組成部分。永磁體的磁性能不僅與生產(chǎn)廠的制造工藝有關(guān)，還與永磁體的形狀和尺寸、充磁機的容量和充磁方法有關(guān)，具體性能數(shù)據(jù)的離散性很大。而且永磁體在電機中所能提供的磁通量和磁動勢還隨磁路其余部分的材料性能、尺寸和電機運行狀態(tài)而變化。此外，永磁發(fā)電機的磁路結(jié)構(gòu)多種多樣，漏磁路十分復(fù)雜而且漏磁通占的比例較大，鐵磁材料部分又比較容易飽和，磁導(dǎo)是非線性的。這些都增加了永磁發(fā)電機電磁計算的復(fù)雜性，使計算結(jié)果的準(zhǔn)確度低于電勵磁發(fā)電機。因此，必須建立新的設(shè)計概念，重新分析和改進磁路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng);必須應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法，研究新的分析計算方法，以提高設(shè)計計算的準(zhǔn)確度;必須研究采用先進的測試方法和制造工藝。
1.控制問題
永磁發(fā)電機制成后不需外界能量即可維持其磁場，但也造成從外部調(diào)節(jié)、控制其磁場極為困難。這些使永磁發(fā)電機的應(yīng)用范圍受到了限制。但是，隨著mosFET、IGBTT等電力電子器件的控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，永磁發(fā)電機在應(yīng)用中無需磁場控制而只進行電機輸出控制。設(shè)計時需要釹鐵硼材料，電力電子器件和微機控制三項新技術(shù)結(jié)合起來，使永磁發(fā)電機在嶄新的工況下運行。
2.不可逆退磁問題
如果設(shè)計和使用不當(dāng)，永磁發(fā)電機在溫度過高(釹鐵硼永磁)或過低(鐵氧體永磁)時，在沖擊電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)作用下，或在劇烈的機械振動時有可能產(chǎn)生不可逆退磁，或叫失磁，使電機性能降低，甚至無法使用。因而，既要研究開發(fā)適合于電機制造廠使用的檢查永磁材料熱穩(wěn)定性的方法和裝置，又要分析各種不同結(jié)構(gòu)形式的抗去磁能力，以便在設(shè)計和制造時采用相應(yīng)措施保證永磁式發(fā)電機不會失磁。
3.成本問題
由于稀土永磁材料目前的價格還比較貴，稀土永磁發(fā)電機的成本一般比電勵磁式發(fā)電機高，但這個成會在電機高性能和運行中得到較好的補償。在今后的設(shè)計中會根據(jù)具體使用的場合和要求，進行性能、價格的比較，并進行結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和設(shè)計的優(yōu)化，以降低制造成本。無可否認，現(xiàn)正在開發(fā)的產(chǎn)品成本價格比目前通用的發(fā)電機略高，但是我們相信，隨著產(chǎn)品更進一步的完美，成本問題會得到很好的解決。美國DELPHI(德爾福)公司的技術(shù)部負責(zé)人認為：“顧客注重的是每公里瓦特上的成本。”他的這一說法充分說明了交流永磁發(fā)電機的市場前景不會被成本問題困擾。
勵磁發(fā)電機與永磁發(fā)電機的輸出不同之處如下：
1.初始電動勢的提供方式不同
勵磁發(fā)電機在啟動時候要有個初始電動勢讓勵磁線圈產(chǎn)生磁場?？客饨珉娫椿蛘呤怯来朋w使發(fā)電機組產(chǎn)生的小電動勢來提供電動勢，工作正常后就靠自身輸出的電壓工作。而永磁式發(fā)電機組則依靠永磁體提供初始電動勢。
2.磁場強度不同
勵磁發(fā)電機可以通過改變勵磁線圈的電流來改變勵磁磁場。而且磁場強度可以很大且可控。而永磁式發(fā)電機組則容易出現(xiàn)磁場包容現(xiàn)象。
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