勵(lì)磁系統(tǒng)可以定義為向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組提供勵(lì)磁電流的系統(tǒng)。精心設(shè)計(jì)的勵(lì)磁系統(tǒng)提供運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性和快速瞬態(tài)響應(yīng)。四種常見的勵(lì)磁方法包括:

1、分流還是自激

2、勵(lì)磁升壓系統(tǒng)

3、永磁發(fā)電機(jī)

4、輔助繞組(輔助)。

每種方法都有各自的優(yōu)勢(shì)。所有方法都使用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器向勵(lì)磁機(jī)定子提供DC輸出。勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子交流輸出被整流為主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的DC輸入。更高級(jí)的系統(tǒng)使用額外的AVR輸入。

上圖為勵(lì)磁柜案例圖。

一、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器

AVR的結(jié)構(gòu)因所用勵(lì)磁而異。當(dāng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們都接收來(lái)自定子的輸入。能夠接收第二輸入以減少或消除由負(fù)載反饋信號(hào)引起的內(nèi)部諧波的AVR用于非線性負(fù)載應(yīng)用。常用的兩種類型是:

硅控整流器——感應(yīng)定子的功率水平，并根據(jù)勵(lì)磁機(jī)電壓確定其點(diǎn)火。當(dāng)與非線性負(fù)載一起使用時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致故障。

場(chǎng)效應(yīng)晶體管(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)-感應(yīng)定子的功率電平，并轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制(脈寬調(diào)制)信號(hào)到勵(lì)磁機(jī)。這種類型的AVR可用于勵(lì)磁方法。非線性負(fù)載不會(huì)導(dǎo)致反饋導(dǎo)致勵(lì)磁故障。

二、分流或自激

分流法的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)，可為自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器提供輸入功率。這種方法不需要額外的組件或布線。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，故障排除得到簡(jiǎn)化，需要驗(yàn)證的組件和布線更少。

當(dāng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子向自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器提供輸入電壓。此外，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器還配有監(jiān)控定子輸出的傳感器。

自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器為勵(lì)磁機(jī)供電，并整流為DC電流。電流感應(yīng)到定子上，用于負(fù)載輸出。

該系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)是自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器受到發(fā)電機(jī)供電負(fù)載的影響。當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電壓開始下降，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器必須向勵(lì)磁機(jī)提供更多電流以支持需求。這將反車輛地雷推到了極限。如果自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器被推到極限之外，勵(lì)磁場(chǎng)就會(huì)崩潰。輸出電壓降低到很小的量。

如果AVR電源短路，發(fā)電機(jī)將沒(méi)有勵(lì)磁源。這會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)功率輸出的損失。

具有分流或自激方法的發(fā)電機(jī)可用于線性負(fù)載(恒定負(fù)載)。對(duì)于采用這種勵(lì)磁方法的發(fā)電機(jī)，不推薦使用非線性負(fù)載(變化負(fù)載)的應(yīng)用。與非線性負(fù)載相關(guān)的諧波會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁場(chǎng)擊穿。

三、勵(lì)磁升壓系統(tǒng)

電子制動(dòng)系統(tǒng)由相同的基本部件組成，向自動(dòng)車輛控制器提供輸入和從自動(dòng)車輛控制器接收輸出。該系統(tǒng)中的附加組件有:

1、勵(lì)磁升壓控制(EBC)模塊

2、勵(lì)磁升壓發(fā)電機(jī)(EBG)。

EBG安裝在交流發(fā)電機(jī)的從動(dòng)端。物理外觀與永磁體相同。發(fā)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，EBG向控制器供電。EBC控制模塊與自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器和勵(lì)磁機(jī)并聯(lián)。EBC接收來(lái)自反車輛地雷的信號(hào)。當(dāng)需要時(shí)，控制器根據(jù)系統(tǒng)需要向勵(lì)磁機(jī)提供不同水平的勵(lì)磁電流。

勵(lì)磁系統(tǒng)的額外供電支持負(fù)載要求。這允許發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并恢復(fù)勵(lì)磁電壓。

該勵(lì)磁系統(tǒng)不推薦用于連續(xù)供電應(yīng)用。它適用于緊急或備用電源應(yīng)用。當(dāng)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電子制動(dòng)系統(tǒng)斷開，直到達(dá)到運(yùn)行速度。EBG號(hào)仍在發(fā)電，但控制器沒(méi)有給它布線。

系統(tǒng)允許動(dòng)態(tài)響應(yīng)，成本較低，滿足提供300%短路電流的要求。與分流或自激方法相比，非線性負(fù)載(如電機(jī)啟動(dòng))得到了改善。

四、永磁發(fā)電機(jī)

配備永磁體的發(fā)電機(jī)是最著名的獨(dú)立勵(lì)磁方法之一。永磁體安裝在發(fā)電機(jī)軸的從動(dòng)端。

當(dāng)發(fā)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁發(fā)電機(jī)向自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器提供隔離電源。當(dāng)提供非線性負(fù)載時(shí)，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器利用額外的功率，例如:電機(jī)啟動(dòng)。

發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生干凈、隔離、不間斷的三相波形。使用配備永磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法的發(fā)電機(jī)的一些好處是:

1、勵(lì)磁磁場(chǎng)不會(huì)崩潰，允許清除持續(xù)短路故障。

2、改變負(fù)載不會(huì)影響勵(lì)磁磁場(chǎng)。

3、電壓在初始啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生，不取決于磁場(chǎng)中的剩余磁性。

4、在電機(jī)啟動(dòng)期間，勵(lì)磁磁場(chǎng)不會(huì)因?yàn)槿鄙僮詣?dòng)電壓調(diào)節(jié)器電源而崩潰。永磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)增加了發(fā)電機(jī)端的重量和尺寸。對(duì)于使用啟動(dòng)和關(guān)閉電機(jī)以及其他非線性負(fù)載的應(yīng)用，這是最常用的勵(lì)磁方法。

五、輔助繞組(輔助)

輔助卷繞法已使用多年。用途范圍從海洋到工業(yè)應(yīng)用，在大型裝置中更實(shí)用。

這種方法有一個(gè)單獨(dú)的勵(lì)磁場(chǎng)，但是它不使用連接到發(fā)電機(jī)軸從動(dòng)端的部件。這些方法使用軸旋轉(zhuǎn)和永磁體或發(fā)電機(jī)來(lái)提供額外的勵(lì)磁。

定子中安裝了額外的單相繞組。當(dāng)發(fā)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子主繞組像上述所有方法一樣向自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器提供電壓。

額外的單相繞組為AVR提供電壓。這在提供非線性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生了所需的額外勵(lì)磁電壓。

對(duì)于線性負(fù)載應(yīng)用，可以使用分流、電子束、永磁發(fā)電機(jī)和輔助勵(lì)磁方法。分流勵(lì)磁是最具成本效益的方法。

對(duì)于非線性負(fù)載應(yīng)用，可以使用EBS、PMG和輔助勵(lì)磁方法。偏振模色散勵(lì)磁是最常見和最廣泛使用的。