船舶中大多为同步发电机,提供一些同步电机相关的信息,希望有所帮助船用同步发电机的自动励磁装置类型很多,分类方法也不一致。通常可以按照直流励磁电源的获得方法、励磁调节器的作用原理及励磁装置的组成元件等进行分类。 1.4.1 按照直流励磁电源的获得方法分类 按照直流励磁电源的获得方法进行分类,可分为直流励磁机他励、静止自励和交流励磁机他励等三种类型。 (1)直流励磁机他励方式。这是最早采用的一种励磁方式。陆上大电站多采用这种方式。直流励磁机可以由发电机轴传动,也可以用单独的电动机传动。直流励磁机电磁惯性大,又有换向器这样的薄弱环节,所以不宜在船舶电站中使用。 (2)静止自励方式。船舶电站同步发电机的容量较小,采用像直流发电机那样的自励方式是比较适宜的。但只有在大功率半导体整流元件大量应用以后,这种用发电机定子交流电流经整流后供给转子励磁的自励方式才有了实现的可能。静止自励方式简单可*。因为变压器、电流互感器、半导体整流器等静止部件,不怕冲击振动和盐雾潮湿,特别适宜于船舶上使用。这种自励方式的电磁惯性小,励磁系统有优良的动态性能。特别是相复励装置,由于具有电流复励,能够直接起动与发电机容量相近的异步电动机。 (3)交流励磁机他励方式。普通的交流同步发电机的转子绕组必须通过滑环和炭刷与外部电路保持电的联系。滑环和炭刷仍然是一个薄弱环节。因为滑动接触可能因油垢、灰尘和机械原因而造成接触不良,炭刷磨损下来的炭粉也可能落入绕组,使发电机的绝缘电阻降低。随着现代船舶自动化程度的提高和无人机舱的采用,希望有一种更可*的交流同步发电机供给船舶电站使用,于是就出现了以交流励磁机他励的无刷励磁方式。通常的交流同步发电机为转场式,与之相配合的交流励磁机则为转枢式。交流励磁机的电枢电流经硅整流元件整流后给交流发电机的磁场提供直流励磁电流。硅整流元件与电机转子部分一起旋转。由于整个机组的旋转部分和静止部分之间没有任何滑动电接触,去掉了电刷和滑环所以称这种励磁方式为无刷励磁方式。交流励磁机不但可*性比直流励磁机好,而且动态性能也比直流励磁机优良。但是由于交流励磁机随电枢旋转,制作工艺要求高,设计比较复杂。 1.4.2 按照励磁调节器的作用原理分类 按照励磁调节器的作用原理,可分为按电压偏差调节,按扰动调节和复合调节三类。原理如前所述,同步电机的主要扰动即电枢电流。按偏差调节的励磁调节器也称为负反馈型励磁调节器,是一种比较通用和完善的调节器。它能减小被调量的偏差而与引起偏差的原因无关,不需对扰动进行测量而能克服多个扰动的影响。选择足够大的增益和采取适当的校正环节从理论上说可以使静态和动态电压变化率达到任意规定的数值范围。按扰动调节的励磁调节器结构简单,它不是等输出量出现偏差后再进行反馈调节,而是直接根据扰动量的大小进行前馈调节,工作可*,强励能力强,动态响应性能好。复合式励磁调节器通常以扰动补偿为主,以偏差调节为辅,后者常称为AVR。它既具有调压精度高、无功分配均匀等按偏差调节的主要优点,又具有强励倍数大、动态性能好等按扰动调节的主要优点,是一种比较理想的励磁调节器。现代船舶电站的主发电机绝大多数采用复合式励磁调节器。 1.4.3 按照励磁装置所使用的元件分类 按照励磁装置所使用的元件分类通常可分为下列几种: (1)炭阻式励磁装置。这种励磁装置多采用直流励磁机。调节器采用铁心、线圈、衔铁、杠杆等机电元件,通过调节发电机励磁回路的电阻或励磁机励磁回路的串联炭片电阻进行励磁调节。由于机电惯性大,工作可*性差,使用的功率受限制等原因,目前已很少应用。但它是最早的按偏差调节的励磁调节器。 (2)相复励装置。这种励磁装置采用变压器、电流互感器、电抗器以及半导体整流器等静止元件,电磁惯性较小,可*性高,因而得到广泛的应用。通常做成可控相复励式。早期采用磁放大器和饱和电抗器做成的AVR,其电磁惯性较大。如今普遍用半导体元件做成的AVR,惯性很小,放大倍数很大,体积和重量也相当小。 (3)三谐波励磁装置。这种励磁装置采用发电机中增设的三谐波绕组产生三谐波电势,经半导体整流器整流后给发电机励磁,结构简单,可*性高。通常也加上半导体AVR,做成可控谐波励磁装置。 (4)可控硅励磁装置。这种励磁装置采用半导体二极管、三极管、可控硅等元件,具有体积小、重量轻、反应快、放大倍数高等特点是目前使用的按电压偏差调节的励磁装置的主要型式。