励磁机发展现状new

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1、美国西屋公司（Westinghouse）在励磁系统开发研究方面一个重要的成就是：在60年代初，首先成功研制了大型汽轮发电机的无刷励磁系统，原型无刷励磁系统的功率为180kW.如以无刷励磁系统的励磁电压响应比评价其性能，西屋公司所发展的无刷励磁系统可分为：（1）标准励磁电压响应比无刷励磁系统R≤0.5；（2）高响应比无刷励磁系统R≥2.0；（3）高起始响应比无刷励磁系统（HIR系统）在高起始响应比无刷励磁系统中，0.1s的时间内可使励磁系统的输出电压达到顶值电压的95%。据不完全统计，从1966年到1973年期间，西屋公司为容量为220-600MW的24台汽轮发电机配置了无刷励磁系统。在

2、1975-1981年间，又生产了大约60台无刷励磁系统。至今，西屋公司大约为500台汽轮发电机组生产了无刷励磁系统。首台高起始响应无刷励磁设计于1977年7月，用于美国UtahPowerLight公司HunterNol机组。其汽轮发电机的容量为496MVA、24kV、3600r/min,无刷励磁机的功率为1720kW、500V。前苏联在开发大型汽轮发电机无刷励磁系统方面，研制了两种型式交流励磁机：一种是三相交流励磁机，其旋转电枢具有正弦电动势波形；另一种是具有梯形电动势波形的多相交流励磁机，这种设计可以进一步提高交流励磁机容量的利用率。对于苏制1200MW汽轮发电机二极管无刷励磁系统，

3、其额定励磁电压为530V，额定励磁电流为7640A，强励电压倍数为2倍。由于其额定励磁功率高达4050kW，强励功率近似为4倍的额定励磁功率，为此如由一套交流励磁机有旋转整流器供给，将大大增加交流励磁机及旋转整流环的尺寸，此时由于受机械强度的限制而难以实现。为解决此问题，前苏联的工程师采用在同一汽轮发电机主轴上安装两套相同的无刷励磁机及整流环，每套励磁装置的容量均等于额定励磁功率的一半，两组整流环在直流输出端并联，而无刷交流励磁机的直流励磁绕组相互串联并由自动励磁调节器调节其励磁电流。旋转整流器按三相桥式接线，每一桥臂由12个额定容量为500A、2000V的二极管并联组成，每两个二极管

4、接有一只750A、1300V的熔断器予以保护。我国引进西屋公司的600MW汽轮发电机组样机采用高起始响应无刷励磁系统，其励磁功率达3250kW.而我国广东大亚湾核电站的两台900MW汽轮发电机组无刷励磁系统均由英国GEC公司研制和供货。英国派生公司所开发的无刷励磁系统有两种方式：采用二极管的无刷励磁系统及采用晶闸管整流元件的无刷可控励磁系统。在无刷励磁系统中，整流器的接线方式一般均采用三相桥式接线方式，在理想的情况下，这种整流线路的能量变换比系数最高，整流线路每产生1kW直流输出功率所需的交流电源容量为1.05KVA。除上述主要国家生产二极管无刷励磁汽轮发电机组以外，瑞典ASEA、瑞士

5、ABB、德国KWU、法国阿尔斯通、日本三菱公司、比利时ACEC和意大利马雷利公司都生产了大容量无刷励磁汽轮发电机组。英国派生公司曾研制了晶闸管无刷励磁系统，以检验设计的正确性。原型500KVA交流励磁机在设计时，虽然其输出适用于60MW、3000r/min的汽轮发电机组，但是在整流环、电枢直径、电流负载及晶闸管元件的选择上亦适用于660MW汽轮发电机组无刷励磁系统。在晶闸管无刷励磁系统的触发方式上，派生公司还发展了旋转脉冲变压器触发方式，它设计的特点是在转轴上进行脉冲放大。当汽轮发电机组采用晶闸管无刷励磁系统时，除可提高控制系统的快速性外，还可利用逆变进行灭磁。前苏联在开发大型汽轮发电

6、机的晶闸管无刷励磁系统方面也取得了举世瞩目的成就。在解决怎样由静止侧将触发脉冲信号传递到旋转晶闸管整流器侧的问题时，采用了简单、可靠的无触点控制系统，以装在与旋转晶闸管元件同一轴上的旋转脉冲变压器来传送控制脉冲。脉冲变压器定子和转子的磁路为环形，定转子间有一小气隙。变压器的一次和二次绕组相应地置于定子和转子槽中。基于以上研究，有可能生产一台用于300MW汽轮发电机原型晶闸管无刷励磁装置。在原型上进行的研究表明，在脉冲变压器二次绕组控制脉冲前沿持续时间约为70us的情况下，分别接于交流励磁机电枢绕组并联支路的晶闸管元件导通过程正常。在300-900us内改变触发脉冲持续时间，对以汽轮发电

7、机磁场绕组为负载的晶闸管励磁装置是足够的。取消滑环、碳刷的发电机更加的安全可靠、维护简单，由于没有旋转接触的导电部件所以不会产生火花，可以安装于恶劣的环境中。对于大型及超大型汽轮发电机采用无刷励磁系统，避免因为发电机励磁电流的过大而对滑环材质、冷却条件、碳刷均流等因素的限制，可以进一步提高发电机的容量。伴随着无刷励磁系统的发展，无刷励磁技术已经逐渐应用在越来越多的发电机上。随着现代半导体技术的发展，能够利用机械性能好、高电压、大电流的硅整流元件