来源：电力知识论坛

一、设计特点：

某公司1000MW级发电机组励磁机包括：整流盘、三相主励磁机、三相副励磁机、冷却器、仪表和监测设备。

图1 旋转二极管无刷励磁系统（系统示意图）

1. 三相副励磁机 2. 磁场接地故障检测用的滑环和碳刷

3. 交轴测量线圈 4. 三相主励磁机

5. 熔丝响应监视 6. 二极管整流装置

7. 三相引线 8. 多接触连接器

9. 转子绕组（发电机） 10. 定子绕组（发电机）

11. 静止的熔丝响应监视图（霍尔探测器）12. 自动电压调节器

图1 显示励磁机的基本布置。永磁副励磁机产生三相交流电，通过AVR 整流和控制提供一可变的直流电流给主励磁机励磁。在主励磁机转子感应的三相交流电经旋转整流桥整流后，通过转轴内的直流引线提供给发电机转子绕组。

1. 联轴器 2. 整流盘 3. 主励磁机转子 4. 风扇

图2 励磁机转子

图2 所示励磁机转子与上述描述的结构一致。

整流盘和励磁机转子同轴，与发电机转子刚性相连，由一个位于其端部的轴承支撑。因此发电机和励磁机的转子由三个轴承支撑。

轴中心的直流引线连接通过由插头螺钉和插座组成的多接触电气系统连接起来。这种接触系统也考虑了由于热膨胀引线长度变化的补偿。

二、三相主励磁机：

三相主励磁机是一个6 极旋转电枢电机。在定子机座内有带磁场绕组和阻尼绕组的磁极。磁场绕组套在叠片磁极上。在极靴上有圆铜棒，铜棒的二端连接起来形成阻尼绕组。在二个磁极中间装有感应测量励磁电流用的交轴线圈。

转子由叠片组成，用穿过压板的穿心螺杆压紧。三相绕组嵌在叠片转子的槽内。绕组导体在直线部分换位，转子绕组的端部用玻璃纤维带打箍。电连接在整流盘侧，三相引线通过并联环系统接到整流盘。整个转子铁心整浸后套在轴上。轴承位于风扇后，由汽机供油系统强迫供油润滑。

1. 磁极 2. 定子 3. 转子 4. 风扇

图3 主励磁机

三、 三相副励磁机：

三相副励磁机是一个16 极旋转磁场电机。机座内有带三相绕组的叠片铁心，转子由磁极、套筒等组成。每个极有6 个分开的永磁钢。磁钢用螺钉紧固在套筒和外极靴之间。转子套筒热套在轴的非驱动端。

1. 轴承 2. 副励磁机定子 3. 永磁钢转子 4. 定子绕组

图4 永磁副励磁机

四、 整流盘：

整流盘的主要元件是硅二极管，它们安装在整流盘上接成一个三相整流桥电路。图5是一个整流组件的内部布置图。二极管所需的接触压力由碟型弹簧和旋转产生的离心力提供。

1.散热器 2.绝缘 3.碟型二极管 4.绝缘螺钉连接

5.有冷却孔的连接件 6.多接触导电衬套 7.碟型弹簧 8.连接桥

图5 整流组件

图6 显示在整流盘里的其它部件。每两个二极管并联安装在一个铝合金散热器上。与散热器相连的是一个熔断器，当一个二极管故障（丧失反向阻断功能）时熔断器起切断两个二极管的作用。

为了抑制由换向而引起的过电压，每个盘有6 个RC 回路，每个回路由一个电容和一个阻尼电阻组成，并通过树脂灌胶形成一个独立部件。

与转轴绝缘开来，并热套在转轴上的整流盘，是整流桥的一部分，一只整流盘是正极，另一只整流盘是负极。这种布置确保所有部件电路联接简捷，两个整流盘在机械设计上是相同的，不同的仅仅在于与之相连的二极管极性。

直流电流通过径向导电螺杆从整流盘连通到转轴中心孔内的轴向引线。

三相交流电通过布置在整流盘和三相主励磁机间转轴外周向分布的铜交流引线获得，这些铜引线用绑带固定并通过特殊设计的连接片与二极管连接。每一根三相引线给A 盘B盘的整流组件提供电流。（每一套整流组件包括一个散热器和2 个二极管）。

1. 熔断器 2. 二极管 3. 散热器 4. 整流盘（负极）

5. 径向导电螺杆 6. 热空气排出孔 7.整流盘（正极） 8.绝缘层

9. 交流引线10. 直流引线 11. 绝缘螺钉

图6 整流盘中相关部件

1. 整流盘 2. 熔断器 3. 二极管

4. 联轴器 5. 多接触式连接器

图7 整流盘

五、励磁机冷却：

励磁机采用空气冷却。冷却空气在一个密闭回路里循环，并通过装在励磁机旁边的两个冷却器冷却。

1. 三相副励磁机 2. 风扇 3. 三相主励磁机 4. 整流盘

图8 副励磁机和主励磁机

整个励磁机安装在一个外罩内，冷却空气在罩内循环。

整流盘安装在其独具的整流盘导风罩内，从两端吸入冷空气，而热空气则通过整流盘上的排风口进入到底板下的风道。

主励磁机的冷却空气经过副励磁机由风扇打入，空气从两端进入主励磁机，然后经过在转子本体下面的风道，通过在转子铁心中的径向槽排出，经过导风罩进入底板下的风道。热空气通过冷却器冷却后再返回到主励磁机外罩。

六、用于熔断器监视的频闪仪：

整流盘上的熔断器在运行中可以用频闪仪加以检查。每个整流盘（A 和B）各有一个独立的频闪管，频闪管由一个共用的控制单元控制，且永久性地安装在整流盘导风罩中。这样就不需要在励磁机外罩外面进行任何调节，方便监控。

图9 显示一套晶体管频闪仪的基本配置。光信号控制所需要的电子装置是在控制单元和灯管中。灯管用电缆接到控制单元。

频闪仪安装在励磁机的外罩里靠近整流盘，从而可以通过控制频闪仪从励磁机罩外观测到熔断器的情况。

1. 频闪管(A 整流盘) 4. 频闪管2 的按钮 7. Return 按钮

2．控制单元 5. Feed 按钮 8. On 按钮

3. 频闪管1 的按钮 6. 控制电压指示灯 9. Off 按钮

10. 频闪管（B 整流盘）

图9 频闪观测仪的构成和运行元件

为了使闪频与发电机旋转频率同步，利用系统频率激活闪光。一个双重控制的同步马达通过二个按钮控制并接到二个电压表和集成电路计数器上，其定时产生闪光，以便可以观测到熔断器的一个缓慢的运动。

观察整流盘（360º）一圈大概需25 秒。至大约450º时，频闪仪被设置到整流盘的初始位置并重新扫描。连续的扫描可以在任何时候中断以便保持静止的图像。按Return 按钮，可以反向扫描。

激活控制单元后大约2 分钟后，频闪仪就自动关断。如果在这段时间里没有完成熔断器检测，按On 按钮，频闪仪可以没有延时地重新接通。频闪仪有4 个插入式印刷电路板，印刷电路板可以随时更换以便纠正任何故障。

为频闪管提供触发脉冲的电容器和高压变压器安装在印刷板上，而印刷板则集装在频闪管灯座里。

为方便操作，控制按钮分布在控制面板上操作方便，每个按钮的选择通过按钮上面的亮点显示。

闪光灯和熔断器的两个电源线连接器在控制单元的背面。

所有的连接器件有机械锁紧且防尘防水，电缆穿在柔韧的金属管中以防机械损坏。

七、 励磁机干燥系统：

1 概述：

使用干燥器是为了避免在发电机停机或盘车时在励磁机内形成湿气结露。

2 工作方式：

干燥器去除励磁机外罩内空气的湿气。干燥器盘由阻燃材料制成。在它的入口侧，干燥器盘具有一套管状的管道系统，其表面充满了高吸湿性材料。风道呈管形，这样即使在高风速下也能获得层流，并且压头损失小。湿气被干燥器盘吸收后移动到再生段，热蒸气流沿干燥器空气入口的相反方向排放到大气中。

再生后干燥器盘的材料恢复了再吸收湿气的能力。

干燥器盘材料的湿气吸附和再生是利用独立的气流同时进行的，确保空气持续干燥。

隔断阀门设在干燥空气出口管上，防止在励磁机负荷运转时吸入厂房的污染空气。

1. 干燥空气出风口 2. 关闭阀 3. 再生空气进气口

4. 自动调温器 5. 干燥器外壳 6. 干燥空气进气口

7. 再生空气出气口8. 过滤垫

图10 励磁机干燥器

2.1 干燥器的工作原理：

1. 再生空气出气口 4. 鼓风器 7. 关闭阀

2. 干燥器盘 5. 过滤器

3. 加热器 6. 干燥空气出气口

图11 干燥器工作原理示意图

干燥器盘缓慢旋转(约7 转/小时)时起去湿作用。蜂房干燥器盘由镁硅合金组成,含有氯化锂晶体。干燥器盘入口侧再细分1/4 可用作再生,3/4 用作吸附。

2.2 吸附段：

需要去湿的空气通过干燥器盘的吸附段，空气中的部分湿气由吸附材料即由氯化锂吸收，由于空气和吸附材料之间有部分压差，所以能将湿气带走。

2.3 再生段：

在干燥器盘的再生段。通过加热再生空气把积聚的湿气从干燥器盘上带走。干燥器盘连续旋转确保励磁机内连续去湿。

3 控制逻辑：

激活励磁机干燥器，把开关从Auto 设置到On。投运或停运取决于汽轮发电机组的速度。只要一达到盘车转速，设备就开始动作。当汽轮机组高于盘车转速时，设备不再工作。

� 工作（Auto 转换到On）

干燥器 MKC75 AT001 机组速度 ≤ 盘车转速

� 停止（Auto 转换到On）

干燥器 MKC75 AT001 机组速度 ＞ 盘车转速

八、励磁机检测：

励磁机上测量和监测设备有：

� 温度监测系统

� 熔断器监测系统

� 接地故障检测系统

� 励磁电流测量设备

� 励磁电压测量设备

8.1 温度监控系统：

监测励磁冷却器出来的冷却气体温度和离开整流盘和主励磁机的热空气温度。

8.2 熔断器在线监控系统：

熔断器在线监控单元使用的是非接触式电子系统可持续地监测旋转整流盘上的熔断器。流向整流盘的三相电流用霍尔元件扫描，因此，6 个二极管（VZ1 到VZ6）有独立供电装置，熔断器响应可在静止部件上监测。可以检测每个支路上至多3 个熔断器的故障。

如果每个桥臂上有两个熔断器故障，不允许强励。

如果每个桥臂3 个熔断器故障，汽轮发电机必须解列。

此外，在运行期间用内置的频闪观测仪可随时检查熔断器指示器的标识。

8.3 接地故障检测系统：

接地故障检测系统通过插入测量碳刷进行。两个测量滑环安装在主励磁机的转轴末端。测量滑环基本上提供持续的接地故障检测。

接地故障检测系统监测励磁电路的高阻和低阻接地故障。对发电机的安全运行来说非常重要，因为双重故障引起电磁不平衡，伴随着故障部件流过非常高的电流，导致在非常短的时间内该故障部件损坏。因此，尽可能在故障发展之前一个小的接地故障也应报警，开始相应的保护措施。因此，接地故障检测系统包括两个阶段，并且操作是连续的。

如果接地故障检测系统检测到一个接地故障，在Re<80kΩ（第一阶段）时引发报警。

如果励磁回路对地阻抗突然或慢慢的降至Re<5kΩ时，发电机必须跳闸(第二阶段)。这时，发电机自动解列并灭磁。

8.4 交轴检测线圈：

励磁机电流通过主励磁机两个磁极间的交轴检测线圈间接进行测量。这个交轴检测线圈的感应电势与励磁机电流成比例，因此，能够确定励磁机电流。