發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)由在磁場中旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成。磁場可以由永磁體或場線圈產(chǎn)生。在具有勵(lì)磁線圈的機(jī)器的情況下,電流必須在線圈中流動(dòng)以產(chǎn)生磁場,否則沒有動(dòng)力傳遞到轉(zhuǎn)子或從轉(zhuǎn)子傳遞。借助于電流產(chǎn)生磁場的過程稱為激勵(lì)。勵(lì)磁線圈產(chǎn)生最靈活的磁通調(diào)節(jié)和去調(diào)節(jié)形式,但是以電流流動(dòng)為代價(jià)。存在混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),其以相同的配置包含永磁體和場線圈。通過無刷激勵(lì)技術(shù)或通過碳刷注入電流(靜態(tài)激勵(lì))來采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的靈活激勵(lì)。以下介紹的是勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)知識(shí):
上圖為石家莊丹創(chuàng)電氣勵(lì)磁柜的案例實(shí)拍圖。
一、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁
對于使用勵(lì)磁線圈的機(jī)器,如在大多數(shù)大型發(fā)電機(jī)中的情況那樣,必須通過電流建立磁場以使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。雖然一些發(fā)電機(jī)自身的輸出一旦啟動(dòng)就可用于維持磁場,但啟動(dòng)發(fā)電機(jī)需要外部電流源。在任何情況下,重要的是能夠控制磁場,因?yàn)檫@將保持系統(tǒng)電壓。
二、放大器原理
除永磁發(fā)電機(jī)外,發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的輸出電壓與磁場成正比,與勵(lì)磁電流成正比;如果沒有激勵(lì)電流則沒有電壓。
因此,作為勵(lì)磁電流提供的少量功率可以控制大量的發(fā)電功率并且可以用于調(diào)制它。該原理對電壓控制非常有用:如果系統(tǒng)的輸出電壓低于預(yù)期值,則可以增加激勵(lì)電壓;如果輸出電壓高,則可以降低激勵(lì)。同步電容器的工作原理相同,但沒有“原動(dòng)機(jī)”電源輸入;然而,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量意味著它可以在短時(shí)間內(nèi)發(fā)送或接收電力。為避免因電流變化不穩(wěn)定而損壞機(jī)器,通常使用斜坡發(fā)生器。因此,發(fā)電機(jī)可以被視為放大器:
三、單獨(dú)激勵(lì):
對于大型或較舊的發(fā)電機(jī),通常將單獨(dú)的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)并聯(lián)供電。這是一個(gè)小型永磁體或電池激勵(lì)發(fā)電機(jī),可為較大的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生勵(lì)磁電流。
四、自勵(lì)磁:
具有勵(lì)磁線圈的現(xiàn)代發(fā)電機(jī)通常是自勵(lì)磁的;即,來自轉(zhuǎn)子的一些功率輸出用于為勵(lì)磁線圈供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)關(guān)閉時(shí),轉(zhuǎn)子鐵保持一定程度的剩磁。發(fā)電機(jī)在無負(fù)載連接的情況下啟動(dòng);初始弱磁場在轉(zhuǎn)子線圈中感應(yīng)出弱電流,從而產(chǎn)生初始勵(lì)磁電流,增加勵(lì)磁強(qiáng)度,從而增加轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流,等等,直到機(jī)器“累積”為止全電壓。
五、開始:
必須在沒有任何外部負(fù)載的情況下啟動(dòng)自激發(fā)電機(jī)。在產(chǎn)生電能的能力增加之前,外部負(fù)載將從發(fā)電機(jī)吸收電能。
六、啟動(dòng):
如果機(jī)器沒有足夠的剩余磁力來構(gòu)建全電壓,通常會(huì)提供從另一個(gè)電源向轉(zhuǎn)子注入電流的措施。這可以是電池,提供直流電的房屋單元,或來自交流電源的整流電流。由于這個(gè)初始電流需要很短的時(shí)間,因此稱為啟動(dòng)。即便是小型便攜式發(fā)電機(jī)組也可能偶爾需要現(xiàn)場啟動(dòng)才能重新啟動(dòng)。
臨界場電阻是分流發(fā)生器激勵(lì)的給定速度下的最大場電路電阻。僅當(dāng)場電路電阻小于臨界場電阻時(shí),并聯(lián)發(fā)電機(jī)才會(huì)產(chǎn)生電壓。它與給定速度下發(fā)電機(jī)的開路特性相切。
七、無刷勵(lì)磁:
無刷勵(lì)磁在電機(jī)的轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生磁通量,而不需要碳刷。它通常用于降低定期維護(hù)成本并降低刷火的風(fēng)險(xiǎn)。由于大功率半導(dǎo)體器件的進(jìn)步,它于20世紀(jì)50年代開發(fā)出來。這個(gè)概念是在同步電機(jī)的軸上使用旋轉(zhuǎn)二極管整流器來獲取感應(yīng)交流電壓并對它們進(jìn)行整流,以便為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組供電。
無刷勵(lì)磁在歷史上一直缺乏快速通量去調(diào)節(jié),這是一個(gè)主要缺點(diǎn)。然而,出現(xiàn)了新的解決方案,F(xiàn)代旋轉(zhuǎn)電路在軸上集成了有源去激勵(lì)元件,擴(kuò)展了無源二極管橋。此外,他們最近在高性能無線通信中的發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了軸上的完全控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),例如晶閘管整流器和斬波器接口。