勵(lì)磁機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀new

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1、美國(guó)西屋公司（Westinghouse）在勵(lì)磁系統(tǒng)開發(fā)研究方面一個(gè)重要的成就是：在60年代初，首先成功研制了大型汽輪發(fā)電機(jī)的無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，原型無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的功率為180kW.如以無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電壓響應(yīng)比評(píng)價(jià)其性能，西屋公司所發(fā)展的無刷勵(lì)磁系統(tǒng)可分為：（1）標(biāo)準(zhǔn)勵(lì)磁電壓響應(yīng)比無刷勵(lì)磁系統(tǒng)R≤0.5；（2）高響應(yīng)比無刷勵(lì)磁系統(tǒng)R≥2.0；（3）高起始響應(yīng)比無刷勵(lì)磁系統(tǒng)（HIR系統(tǒng)）在高起始響應(yīng)比無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，0.1s的時(shí)間內(nèi)可使勵(lì)磁系統(tǒng)的輸出電壓達(dá)到頂值電壓的95%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1966年到1973年期間，西屋公司為容量為220-600MW的24臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)配置了無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。在

2、1975-1981年間，又生產(chǎn)了大約60臺(tái)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。至今，西屋公司大約為500臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)了無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。首臺(tái)高起始響應(yīng)無刷勵(lì)磁設(shè)計(jì)于1977年7月，用于美國(guó)UtahPowerLight公司HunterNol機(jī)組。其汽輪發(fā)電機(jī)的容量為496MVA、24kV、3600r/min,無刷勵(lì)磁機(jī)的功率為1720kW、500V。前蘇聯(lián)在開發(fā)大型汽輪發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)方面，研制了兩種型式交流勵(lì)磁機(jī)：一種是三相交流勵(lì)磁機(jī)，其旋轉(zhuǎn)電樞具有正弦電動(dòng)勢(shì)波形；另一種是具有梯形電動(dòng)勢(shì)波形的多相交流勵(lì)磁機(jī)，這種設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步提高交流勵(lì)磁機(jī)容量的利用率。對(duì)于蘇制1200MW汽輪發(fā)電機(jī)二極管無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，

3、其額定勵(lì)磁電壓為530V，額定勵(lì)磁電流為7640A，強(qiáng)勵(lì)電壓倍數(shù)為2倍。由于其額定勵(lì)磁功率高達(dá)4050kW，強(qiáng)勵(lì)功率近似為4倍的額定勵(lì)磁功率，為此如由一套交流勵(lì)磁機(jī)有旋轉(zhuǎn)整流器供給，將大大增加交流勵(lì)磁機(jī)及旋轉(zhuǎn)整流環(huán)的尺寸，此時(shí)由于受機(jī)械強(qiáng)度的限制而難以實(shí)現(xiàn)。為解決此問題，前蘇聯(lián)的工程師采用在同一汽輪發(fā)電機(jī)主軸上安裝兩套相同的無刷勵(lì)磁機(jī)及整流環(huán)，每套勵(lì)磁裝置的容量均等于額定勵(lì)磁功率的一半，兩組整流環(huán)在直流輸出端并聯(lián)，而無刷交流勵(lì)磁機(jī)的直流勵(lì)磁繞組相互串聯(lián)并由自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流。旋轉(zhuǎn)整流器按三相橋式接線，每一橋臂由12個(gè)額定容量為500A、2000V的二極管并聯(lián)組成，每?jī)蓚€(gè)二極管

4、接有一只750A、1300V的熔斷器予以保護(hù)。我國(guó)引進(jìn)西屋公司的600MW汽輪發(fā)電機(jī)組樣機(jī)采用高起始響應(yīng)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，其勵(lì)磁功率達(dá)3250kW.而我國(guó)廣東大亞灣核電站的兩臺(tái)900MW汽輪發(fā)電機(jī)組無刷勵(lì)磁系統(tǒng)均由英國(guó)GEC公司研制和供貨。英國(guó)派生公司所開發(fā)的無刷勵(lì)磁系統(tǒng)有兩種方式：采用二極管的無刷勵(lì)磁系統(tǒng)及采用晶閘管整流元件的無刷可控勵(lì)磁系統(tǒng)。在無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，整流器的接線方式一般均采用三相橋式接線方式，在理想的情況下，這種整流線路的能量變換比系數(shù)最高，整流線路每產(chǎn)生1kW直流輸出功率所需的交流電源容量為1.05KVA。除上述主要國(guó)家生產(chǎn)二極管無刷勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)組以外，瑞典ASEA、瑞士

5、ABB、德國(guó)KWU、法國(guó)阿爾斯通、日本三菱公司、比利時(shí)ACEC和意大利馬雷利公司都生產(chǎn)了大容量無刷勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)組。英國(guó)派生公司曾研制了晶閘管無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性。原型500KVA交流勵(lì)磁機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，雖然其輸出適用于60MW、3000r/min的汽輪發(fā)電機(jī)組，但是在整流環(huán)、電樞直徑、電流負(fù)載及晶閘管元件的選擇上亦適用于660MW汽輪發(fā)電機(jī)組無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。在晶閘管無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的觸發(fā)方式上，派生公司還發(fā)展了旋轉(zhuǎn)脈沖變壓器觸發(fā)方式，它設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是在轉(zhuǎn)軸上進(jìn)行脈沖放大。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組采用晶閘管無刷勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)，除可提高控制系統(tǒng)的快速性外，還可利用逆變進(jìn)行滅磁。前蘇聯(lián)在開發(fā)大型汽輪發(fā)電

6、機(jī)的晶閘管無刷勵(lì)磁系統(tǒng)方面也取得了舉世矚目的成就。在解決怎樣由靜止側(cè)將觸發(fā)脈沖信號(hào)傳遞到旋轉(zhuǎn)晶閘管整流器側(cè)的問題時(shí)，采用了簡(jiǎn)單、可靠的無觸點(diǎn)控制系統(tǒng)，以裝在與旋轉(zhuǎn)晶閘管元件同一軸上的旋轉(zhuǎn)脈沖變壓器來傳送控制脈沖。脈沖變壓器定子和轉(zhuǎn)子的磁路為環(huán)形，定轉(zhuǎn)子間有一小氣隙。變壓器的一次和二次繞組相應(yīng)地置于定子和轉(zhuǎn)子槽中?；谝陨涎芯?，有可能生產(chǎn)一臺(tái)用于300MW汽輪發(fā)電機(jī)原型晶閘管無刷勵(lì)磁裝置。在原型上進(jìn)行的研究表明，在脈沖變壓器二次繞組控制脈沖前沿持續(xù)時(shí)間約為70us的情況下，分別接于交流勵(lì)磁機(jī)電樞繞組并聯(lián)支路的晶閘管元件導(dǎo)通過程正常。在300-900us內(nèi)改變觸發(fā)脈沖持續(xù)時(shí)間，對(duì)以汽輪發(fā)電

7、機(jī)磁場(chǎng)繞組為負(fù)載的晶閘管勵(lì)磁裝置是足夠的。取消滑環(huán)、碳刷的發(fā)電機(jī)更加的安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單，由于沒有旋轉(zhuǎn)接觸的導(dǎo)電部件所以不會(huì)產(chǎn)生火花，可以安裝于惡劣的環(huán)境中。對(duì)于大型及超大型汽輪發(fā)電機(jī)采用無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，避免因?yàn)榘l(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的過大而對(duì)滑環(huán)材質(zhì)、冷卻條件、碳刷均流等因素的限制，可以進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)的容量。伴隨著無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)展，無刷勵(lì)磁技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用在越來越多的發(fā)電機(jī)上。隨著現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，能夠利用機(jī)械性能好、高電壓、大電流的硅整流元件