马拉松发电机永磁和励磁发电详解

发电机组可分为永磁发电机和励磁发电机，永磁发电机与励磁发电机较大的区别在于其励磁磁场由永磁体产生。 永磁体是电机中的磁源，也是磁路的组成部分。 励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流； 另一方面，励磁调节器根据输入信号和给定的调节标准控制励磁功率单元的输出永磁发电机。

励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流； 另一方面，励磁调节器基于输入信号和给定的调节标准，控制励磁功率单元的输出。 励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。 特别是现代电力系统的发展，使机组的稳定极限趋于下降，推动了励磁技术的发展。 同步发电机的励磁系统主要由动力单元和调节器(装置)两大部分组成。

这里，励磁功率单元是向同步发电机转子绕组提供直流励磁的电流的励磁电源部分，励磁调节器根据控制请求的输入信号和规定的调整基准，对励磁 由励磁调节器、励磁电源单元和发电机本身构成的整个系统称为励磁系统控制系统。 励磁系统是发电机的重要组成部分，对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大影响。

励磁系统的主要作用是：1)根据发电机负荷的变化调节励磁电流，维持机端电压在给定值。 2 )控制并网运行各发电机之间无功功率分配。 3 )提高发电机并网运行的静态稳定性。 4 )提高发电机并网运行的暂态稳定性。 5 )发电机内部发生故障时，进行退磁，减小故障损失程度。 6 )按运行要求对发电机较大励磁限制及较小励磁进行限制。

1、直流发电机供电励磁方式

该励磁方式发电机有专用直流发电机，该专用直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组安装在大轴上滑环 该励磁方式具有励磁电流独立、工作比较可靠、减少油耗等优点，是过去几十年发电机的主要励磁方式，有比较成熟的运行经验。 缺点是励磁调节速度慢，维护工作量大，10MW以上机组很少采用。

2、交流励磁机供电励磁方式

一些现代大容量发电机通过交流励磁机提供励磁电流。 交流励磁机也安装在发电机大轴上，其输出的交流电经过整流后提供给发电机转子励磁。 此时，发电机的励磁方式为其他励磁方式，由于采用的是静止的整流装置，因此，其他励止励磁、交流副励磁机，即使是永磁电机，也具备了自激恒压装置为了提高励磁的调节速度，交流励磁机一般采用100——200HZ的中频发电机，交流副励磁机采用400——500HZ的中频发电机。 该发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组均缠绕在定子槽内，转子只有齿和槽没有绕组，像齿轮。 因此无刷滑环等旋转接触零件具有工作可靠、结构简单、制造工艺简单等优点。 缺点是噪声大，交流电位的高次谐波成分也大。

3、励磁无功能的励磁方式

励磁方式不设置专用的励磁机，从发电机自身获取励磁电源，整流后提供给发电机自身励磁称为自激式静止励磁。 自励式静止励磁分为自励式和自励式。 自励式通过与发电机出口相连的整流变压器获取励磁电流，整流后提供给发电机励磁

励磁方式具有打结简单、设备少、投资省和维护工作量少等优点。 自复励磁方式除无整流变压外，还设有与发电机定子回路串联的大功率变流器。 该变压器的作用是在发生短路时，向发电机提供较大的励磁电流，弥补整流变压器输出的不足。 该励磁方式包括通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源两种励磁电源。

永磁发电机

发电机与励磁发电机较大的区别在于其励磁磁场由永磁体产生。 永磁体是电机中的磁源，也是磁路的组成部分。 永磁体的磁性能不仅与厂家的制造工艺有关，还与永磁体的形状和尺寸、充磁机的容量和充磁方法有关，具体性能数据偏差较大。 另外，永磁体可由电机提供的磁通量和磁动势还取决于磁路其馀部分的材料性能、尺寸和电机运行状态。 永磁发电机磁路结构多种多样，漏磁通磁路非常复杂，漏磁通所占比例大，铁磁材料部分容易饱和，磁导率是非线性的。 这些都增加了永磁发电机电磁计算的复杂性，使计算结果的精度低于电励磁发电机。 因此，必须建立新的设计概念，重新分析和改进磁路结构和控制系统； 要应用现代设计方法，研究新的分析计算方法，提高设计计算精度； 应考虑采用先进的测试方法和制造技术。

1 .控制问题

永磁发电机不需要来自外部的能量就能维持磁场，但从外部调整和控制磁场是极其困难的。 这些限制了永磁发电机的应用范围。 但随着mosFET、IGBTT等电力电子元器件控制技术的快速发展，永磁发电机在应用中不需要磁场控制，只进行电机输出控制。 设计时需要钕铁硼材料，结合电力电子元器件和微机控制三种新技术，使永磁发电机在新情况下运行。

2 .不可逆退磁问题

如果设计使用不当，永磁发电机在温度过高(钕铁硼永磁体)或过低(铁氧体永磁体)的情况下，会因冲击电流引起电枢反应，或在剧烈机械振动时发生不可逆退磁，称为退磁，使电机性能降低，无法使用因此，在研制适合电机厂使用的检测永磁材料热稳定性的方法和装置的同时，必须分析各种结构形式的抗退磁能力，在设计和制造时采用相应的措施避免永磁发电机退磁。

3 .成本问题

由于稀土永磁材料目前的价格还较高，稀土永磁发电机的成本一般高于电励磁式发电机，但这一成分能在电机的高性能和运行中得到良好的补偿。 在今后的设计中，将根据具体使用场合和要求，进行性能、价格的比较，进行结构创新和设计优化，降低制造成本。 不可否认，目前正在研发的产品成本略高于目前的通用发电机，但相信随着产品更加完善，成本问题会得到很好的解决。 美国Delphi(德尔福 )公司技术部负责人认为，“客户更重视每公斤的每瓦成本”。 他的这一说法充分表明交流永磁发电机的市场前景不会受到成本问题的困扰。

励磁发电机和永磁发电机的输出不同之处如下

1 .初始电动势供应方式不同

励磁发电机在启动时必须有初始电动势在励磁线圈中产生磁场。 用外部电源或永磁体在发电机组上产生的小电动势提供电动势，正常工作后用自身输出的电压工作。 永磁式发电机组由永久磁铁提供初始电动势。

2 .磁场强度不同

励磁发电机能够通过改变励磁线圈的电流来改变励磁磁场。 磁场强度很大，可以控制。 永磁式发电机组容易出现磁场包容现象。