发电机（含双馈机）励磁控制
系统综合实验实验报告
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一 概述
励磁控制系统实验接线图如图1可供选择的励磁方式有两种：自并励和他励。当三相全（半）控桥的交流输入电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流输入电源取自380v市电时，构成他励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，全控时的触发脉冲为双脉冲，具有最大最小a限制。以下实验操作均针对附录A中的发电机控制系统实验平台而言。
QF TA TV FU 微机励磁调节器 KML 至机端 A GS V KM KM RM VT 自并励 他励 至市电
图1励磁控制系统实验接线图
综合实验台中，微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UG（保持机端电压为定值）、恒IL（保持励磁电流为定值）、恒Q（保持发电机无功功率为定值）和恒a（保持控制角恒定）。其中，恒a方式是一种开环控制方式，只限于他励方式下使用。
同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增、减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增、减按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。
发电机正常运行时，三相全（半）控桥处于整流状态，控制角a小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器的控制角a大于90°，实现逆变灭磁。
电力系统稳定器——PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁控制系统安全可靠运行的重要环节。
二 实验及思考
实验一 不同a角（控制角）对应的励磁电压波形观测实验
在不起动机组的状态下，操作“增磁”按钮或“减磁”按钮即可逐渐减小或增加控制角a，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。
实验时，调节励磁电流为表2-1规定的若干值，通过接在Ud?、Ud?之间的示波器观测
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全控桥输出电压波形，并由电压波形估算出a角，另外利用数字万用表测出全控桥的直流输出电压Ufd和交流输入电压UAC，将以上数据计入表，通过Ufd，UAC和数学计算公式也可计算出一个a角来；完成此表后，比较两种途径得出的a角有无不同，分析其原因。
1） 调节控制角大于90°但小于120°，观察全控桥输出电压波形，与理想波形对比。 2） 调节控制角大于120°，观察全控桥输出电压波形，与理想波形对比。
表2-1 控制角a的对比数据
励磁电流Ifd/A 控制角 励磁电压Ufd/V 交流输入电压UAC/V 示波器读出的a/(°) 思考题：
0.0 100° 15.5 40.7 46.8/72 0.5 80° 23.0 41.3 27/91.8 1.5 60° 31.5 42.0 66/113.4 1.励磁电压波形观测实验的目的是什么？
答:了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；观察强励现象及其对稳定的影响。
2.本实验通过“倒网压”的方式进行，操作时需要注意那些问题？
答：注意操作顺序，在操作“增磁”按钮或“减磁”按钮减小或增加控制角时，要注意控制角调节范围。
实验二 同步发电机起励实验
同步发电机的起励方式有两种：恒UG（UF）方式起励、恒a方式起励。其中，恒a方式起励只能在他励方式下有效外。恒UF方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪网压起励”两种起励方式。设定电压起励，是指电压设定值由运行人员手动设定，起励后的发电机电压稳定在手动设定的给定电压水平上；跟踪系统电压起励，是指电压设定值自动跟踪系统电压，人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为85%--115%额定电压；“跟踪系统电压起励”方式是当励磁控制器检测到装设了电网电压测量变送器且电网电压在85%--115%额定电压的有效范围内，默认的起励方式，可以为准同期并列操作创造电压条件。
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恒a方式起励只适用于他励励磁方式，可以做到从零电压或残压开始有人工调节逐渐增加励磁而升压，完成起励建压任务。通常这种励磁方式应用于发电机的特性测试测试实验，正常运行时很少采用。
1. 恒UF方式起励步骤
1） 按显示屏提示将控制方式选择为“恒电压”。
2） 在“常规参数”页面设置“起励PT电压”，105V对应额定电压。
3） 合上灭磁开关。
4） 按下“起励”按钮，发电机随机按设定的电压起励建压。
5） 将“开机跟踪电网电压”设置为“打开”。然后重新起励，发电机按“跟踪网压”
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起励建压。
注意：观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化（看励磁电流表和电压表）。对起励过程进行录波、观察起励曲线、测定起励时间、上升速度、超调、振荡次数、稳定时间等指标，记录起励后的稳态电压和系统电压。
改变系统电压，重复起励（无需停机、开机，只需灭磁操作），观察记录发电机电压的跟踪精度和有效跟踪范围以及在有效跟踪范围外起励的稳定电压。
2. 恒a方式起励步骤
1）将励磁控制柜上“他励/自励”转换开关切换至“他励”位置，系统选择他励励磁方式。
2）操作励磁调节器触摸屏切到“恒控制角”方式。 3）合上灭磁开关 5）起动机组。
6）当转速接近额定时（频率≥47Hz），通过减励按钮将角度减小，直到发电机起励建压所需要的电压。
7）注意比较恒a方式起励与恒UF起励方式有何不同。 思考题：
1、 新安装、大修过后的发电机为何要做参数测定试验（他励空载、短路试验）？ 答：他励空载、短路试验都属于发电机的特性和参数试验，是为了了解发电机的运行性能、基本量之间的关系的特性曲线以及被发电机结构确定了的参数。空载特性是指发电机以额定转速空载运行时，其定子电压与励磁电流之间的关系。利用特性曲线，可以断定转子线圈有无匝间短路，也可判断定子铁芯有无局部短路，如有短路，该处的涡流去磁作用也将使励磁电流因升至额定电压而增大。此外，利用空载特性还可以计算发电机的电压变化率、未饱和的同步电抗，分析电压变动时发电机的运行情况及整定磁场电阻等。而短路特性是指在额定转速下，定子绕组三相短路时，这个短路电流与励磁电流之间的关系。利用短路特性，可以判断转子线圈有无匝间短路，因为当转子线圈存在匝间短路时，由于安培匝数减少，同样大的励磁电流，短路电流也会减少。
2、为何要在频率≥47Hz后才投入励磁起励建压？
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