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h，一個(gè)常年承擔(dān)野外項(xiàng)目的朋友，發(fā)了一條微信：老伙計(jì)，我哥們的柴油發(fā)電機(jī)以前帶幾臺(tái)電焊機(jī)上班，現(xiàn)在連一臺(tái)電焊機(jī)都帶不了。什么樣的鬼在做這個(gè)?我很焦慮!小姐，老伙計(jì)，請(qǐng)先檢查一下勵(lì)磁電路。也許螺絲松了。第二天早上，剛洗完澡，朋友H的微信又來(lái)了。原來(lái)如參數(shù)女士預(yù)測(cè)的，固定主勵(lì)磁回路端子的螺絲掉了，加了新螺絲。一切都好!

勵(lì)磁不正常，電機(jī)分分鐘鐘掉鏈子合成磁通由電機(jī)所有繞組的合成磁勢(shì)確定。在傳統(tǒng)的DC電機(jī)中，大部分有效磁勢(shì)是由勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的。在變壓器中，凈勵(lì)磁由初級(jí)或次級(jí)繞組或每個(gè)繞組的一部分提供。交流電機(jī)的情況也差不多。

為交流電機(jī)提供勵(lì)磁將對(duì)電機(jī)應(yīng)用的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性產(chǎn)生重要影響。h的高難度題目——?jiǎng)?lì)磁故障足以說(shuō)明一個(gè)正常的勵(lì)磁系統(tǒng)是保證電機(jī)正常運(yùn)行的必要前提。

交流電機(jī)的功率因數(shù)勵(lì)磁與交流電機(jī)的無(wú)功功率密切相關(guān)，提供無(wú)功功率需要一定的成本。因此，交流電機(jī)的功率因數(shù)是衡量其經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。低功率因數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有三個(gè)主要的不利影響：

發(fā)電機(jī)、變壓器和傳輸設(shè)備的額定功率為千伏安(容量)而不是千瓦(有功功率)，這是因?yàn)樵谒鼈兊膿p耗和發(fā)熱基本上由電壓和電流的乘積決定、而與功率因數(shù)無(wú)關(guān),交流設(shè)備的物理尺寸和成本大致與其額定容量成正比。因此，發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電設(shè)備提供一定有功功率所需的投資與功率因數(shù)大致成反比。

低功率因數(shù)意味著發(fā)電和輸電設(shè)備中會(huì)有更多的電流和I2R消耗。

低功率因數(shù)會(huì)使電壓可調(diào)性變差。

無(wú)功功率與磁通,從無(wú)功功率和既定磁通之間的關(guān)系，可以很容易地看出影響電機(jī)所需無(wú)功功率的因素。像任何其他電磁設(shè)備一樣，電機(jī)運(yùn)行所需的合成磁通量必須由電流的磁化分量確定。無(wú)論磁化電流是在定子繞組還是轉(zhuǎn)子繞組中流動(dòng)，磁路和基本的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程都沒(méi)有區(qū)別。

在變壓器中，無(wú)論變壓器中的哪個(gè)繞組通過(guò)勵(lì)磁電流，建立磁通都沒(méi)有根本的區(qū)別。在某些情況下，每個(gè)繞組將提供部分勵(lì)磁。如果全部或部分磁化電流由交流繞組提供，繞組的輸入必須包含磁滯無(wú)功功率，因?yàn)榇呕娏鳒笥陔妷?0度。從效果來(lái)看，磁滯無(wú)功功率在電機(jī)中建立磁通量。

在感應(yīng)電機(jī)中，唯一可能的激勵(lì)源是定子輸入。因此，感應(yīng)電機(jī)必須在磁滯功率因數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行，空載時(shí)功率因數(shù)非常低，滿載時(shí)將增加到85%到90%或更高。功率因數(shù)的提高是由于負(fù)載增加時(shí)有功功率的增加。

對(duì)于同步電機(jī)，可能有兩個(gè)勵(lì)磁源：電樞繞組中的交流電流或勵(lì)磁繞組中的DC電流。如果勵(lì)磁繞組的電流剛好足以提供所需的磁勢(shì)，電樞繞組不需要磁化電流分量或無(wú)功功率，電機(jī)以單位功率因數(shù)1運(yùn)行。如果減小勵(lì)磁電流，即使電機(jī)欠勵(lì)磁，也必須通過(guò)電樞繞組補(bǔ)償磁勢(shì)的不足，使電機(jī)能夠在功率因數(shù)滯后的狀態(tài)下運(yùn)行。如果勵(lì)磁電流增大，即使電機(jī)過(guò)勵(lì)磁，多余的磁勢(shì)也必須通過(guò)電樞繞組來(lái)平衡，電樞電流中會(huì)出現(xiàn)超前分量，因此電機(jī)將在超前功率因數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行。

變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)

由于必須給如變壓器和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)這樣的感性負(fù)載提供磁化電流，而處于過(guò)勵(lì)狀態(tài)的同步電動(dòng)機(jī)具有提供滯后性電流的能力，這是同步電動(dòng)機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)意義。從效果看，過(guò)勵(lì)狀態(tài)同步電動(dòng)機(jī)充當(dāng)了產(chǎn)生滯后性無(wú)功功率的發(fā)電機(jī)，并就此解除提供這一無(wú)功分量所需要的電源。所以，它們能起到與補(bǔ)償電容設(shè)備同樣的作用。有時(shí)也將空載運(yùn)行的同步電機(jī)接入電力系統(tǒng)，僅僅用來(lái)調(diào)節(jié)功率因數(shù)或者控制無(wú)功功率。這樣的同步電機(jī)通常稱為同步補(bǔ)償機(jī)，較大規(guī)格時(shí)它比靜止電容器更為經(jīng)濟(jì)。

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汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)

隨著汽輪發(fā)電機(jī)可以做到的容量不斷增大，為其提供直流勵(lì)磁電流(在較大型機(jī)組中達(dá)1000A或更高)也越來(lái)越困難。一種常用的勵(lì)磁電源是與發(fā)電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)，其輸出通過(guò)電刷和滑環(huán)向交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁。另外，也可以用傳統(tǒng)的同軸驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)作為主勵(lì)磁機(jī)來(lái)給主發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁。該勵(lì)磁機(jī)具有靜止的電樞和旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁繞組，其頻率可能是180Hz或者240Hz，其輸出送到一個(gè)靜止的固態(tài)整流器，整流器的輸出通過(guò)(電刷和)滑環(huán)給汽輪發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁。

旋轉(zhuǎn)整流器與無(wú)刷勵(lì)磁

滑環(huán)、換向器和電刷不可避免地會(huì)涉及冷卻和維護(hù)問(wèn)題。許多現(xiàn)代勵(lì)磁系統(tǒng)通過(guò)盡量少用滑動(dòng)接觸和電刷來(lái)避免這類問(wèn)題。例如，某些勵(lì)磁系統(tǒng)用的也是同軸驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)，但勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組靜止不動(dòng)，而其交流電樞繞組隨軸旋轉(zhuǎn)。采用旋轉(zhuǎn)整流器，直流勵(lì)磁可以不通過(guò)滑環(huán)而直接施加到主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。

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