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發電機為什麼不用永久磁鐵,而要用勵磁?

什麼是勵磁?

勵磁就是向發電機或者同步電動機定子提供定子電源,為發電機等(利用電磁感應原理工作的電氣設備)提供工作磁場的機器,有時向發電機轉子提供轉子電源的裝置也叫勵磁。要產生電,就需要導線切割磁感應線,因此,發電機中需要一個磁場,用電流產生髮電機的磁場就是勵磁。

同步發電機是將旋轉形式的機械功率轉換為三相交流電功率特定的機械設備。為了完成這一個轉換,它本身需要一個直流磁場,產生這個磁場的直流電流就是發電機的勵磁電流,也是轉子電流。而與勵磁電流有關的元件和設備,我們統稱為勵磁系統。

發電機為什麼不用永久磁鐵,而要用勵磁?

勵磁系統的構成

同步發電機的勵磁系統由勵磁功率單元和勵磁調節器兩個部分組成,勵磁功率單元向同步發電機轉子提供直流電流,即勵磁電流,勵磁調節器根據輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元的輸出,整個勵磁自動控制系統是由勵磁調節器、勵磁功率單元和發電機構成的一個反饋閉環控制系統。


勵磁系統的作用

提供勵磁電流(勵磁功率單元完成)

調節勵磁電流(自動調節勵磁裝置完成)

(1)調節電壓;

(2)調節無功功率;

(3)提高電力系統運行的穩定性;

(4)改善電力系統運行條件。

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勵磁系統的簡單分類

他勵系統

他勵旋轉硅整流

他勵靜止硅整流

自勵系統

採用接於發電機出口的變壓器(稱為勵磁變壓器)作為勵磁電源,經硅整流後供給發電機勵磁,因勵磁電源取自發電機本身或發電機所在的電力系統,故這種勵磁方式稱為自勵硅整流勵磁系統,簡稱為自勵系統 。


勵磁系統是維持發電機運行的核心

勵磁系統是維持發電機運行的核心,其作用不僅在於在發電機正常運行時,為發電機轉子提供基本的磁場能量,也在於當電力系統發生突然短路或突加負荷、甩負荷時,自動對發電機進行強行勵磁(發電機出口附近故障,發電機機端電壓急劇下降)或強行減磁(減小發電機定子電壓,減小故障電流),以提高電力系統運行穩定性和可靠性,也在於當發電機內部出現短路時,對發電機勵磁系統繞組進行滅磁,以避免事故的擴大。因此,要求發電機運行時勵磁調節器必須投入自動通道,不允許使用恆流電源或手動通道。否則,可能導致事故的發生。

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勵磁電機控制簡單,只要控制勵磁電流就可控制磁場強度

與永磁電機相比,勵磁電機控制簡單、不怕振動、裝配容易,只要控制勵磁電流就可控制磁場強度,而勵磁電流遠小於電樞電流,所以勵磁控制器簡單、可靠性高,成本也低,通常用於大功率場合,如大型發電機、電動機。

微型發電機的磁場也有永磁體的,但永磁體產生的磁場強度不足夠高,因而,除微型發電機外的大多數發電機用電流勵磁。

根據直流電機勵磁方式的不同,可分為他勵磁、並勵磁、串勵磁、復勵磁等方式,直流電機的轉動過程中,勵磁就是控制定子的電壓使其產生的磁場變化,改變直流電機的轉速,改變勵磁同樣起到改變轉速的作用。

發電機為什麼不用永久磁鐵,而要用勵磁?


永磁電機適於小功率的場合

1、控制問題

永磁電機製成後不需外界能量即可維持其磁場,但也造成從外部調節、控制其磁場極為困難。永磁發電機難以從外部調節其輸出電壓和功率因數,永磁直流電動機不能再用改變勵磁的辦法來調節其轉速。

2、不可逆退磁問題

如果設計或使用不當,永磁電機在過高(釹鐵硼永磁)或過低(鐵氧體永磁)溫度時,在衝擊電流產生的電樞反應作用下,或在劇烈的機械震動時有可能產生不可逆退磁,或叫失磁,使電機性能降低,甚至無法使用。

3、成本問題

鐵氧體永磁電機,特別是微型永磁直流電動機,由於結構工藝簡單、質量減輕,總成本一般比電勵磁電機低,因而得到了極為廣泛的應用。由於稀土永磁目前價格還比較貴,稀土永磁電機的成本一般比電勵磁電機高,這需要用它的高性能和運行費用的節省來補償。

因此永磁電機適於小功率的場合。

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