發(fā)電機勵磁系統(tǒng)

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)是供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備的統(tǒng)稱。它一般由勵磁功率單元和勵磁調節(jié)器兩個主要部分組成。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)包括直流勵磁機、無刷勵磁機、交流勵磁機等。

近十多年來，由于新技術，新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用，使得發(fā)電機的勵磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動調節(jié)勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調節(jié)裝置。

系統(tǒng)組成勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉子提供勵磁電流；而勵磁調節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統(tǒng)的自動勵磁調節(jié)器對提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機組的穩(wěn)定性具有相當大的作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導致機組穩(wěn)定極限降低的趨勢，也促使勵磁技術不斷發(fā)展。同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)主要由功率單元和調節(jié)器（裝置）兩大部分組成。如圖所示：

其中勵磁功率單元是指向同步發(fā)電機轉子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分，而勵磁調節(jié)器則是根據(jù)控制要求的輸入信號和給定的調節(jié)準則控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機本身一起組成的整個系統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)控制系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機的重要組成部份，它對電力系統(tǒng)及發(fā)電機本身的安全穩(wěn)定運行有很大的影響。

維修發(fā)電機勵磁調節(jié)器的過程

其中涉及BT33晶體管可控整流電路、KP200A單向晶閘管可控硅原理及使用、勵磁電壓高低選擇調節(jié)器種類等話題。

維修一臺1973年的德國發(fā)電機。這臺發(fā)電機是一個殺豬場的大型柴油發(fā)電機，故障是不能發(fā)電，初步判斷是勵磁電路損壞。

這個電路板上有一個BT33元件，該電路組成可調觸發(fā)電路，產生勵磁電壓，使得勵磁線圈工作，發(fā)電機得以正常發(fā)電。由于舊的電路板有些線路都已經損壞，我便在網(wǎng)上搜索有關BT33組成的電路，最終在百度文庫上找到一篇名為《BT33晶體管可控整流電路》的文章，在這篇文章里我見到了如圖三的電路圖。主要用途是將交流電轉化為電壓可調的直流電，將該直流電通發(fā)電機勵磁線圈。

圖三：單相半控橋式整流電路原理圖

在這個電路中，比較有趣的是我以前沒有見過的KP200A單向晶閘管可控硅。一開始我以為這個元件的控制方法及工作原理和三極管應該類似，可查閱了資料后才發(fā)現(xiàn)控制方法大不一樣。該元件導通和截止需要滿足一定的條件，其工作原理如圖四和圖五。

圖四：單向可控硅符號

圖五：單向可控硅工作原理

根據(jù)查到的BT33可控整流電路圖對原有的電路板進行了元件的更換和調試，還是不能使得單相晶閘管正常被觸發(fā)工作，因而轉向淘寶查找現(xiàn)成的電路板。

Tip*：如果有示波器，可以在單相半控橋式整流電路的各個端子進行波形測量，從而查出是哪個期間出現(xiàn)故障。具體可根據(jù)下文參考《BT33觸發(fā)電路》相關波形對比測試。

在淘寶上搜索“發(fā)電機勵磁調壓板”就找到了由AVR單片機為核心的電路板，咨詢客服，需要明確發(fā)維修的電機是有刷還是無刷的，勵磁電壓是多少伏特（根據(jù)勵磁電壓不同，需要選擇是半波整流電路還是全波整流電路）以及勵磁電流，這些數(shù)據(jù)在發(fā)電機銘牌上可以查到。

在淘寶上找到一家比較詳細的介紹，截圖記錄：

1. 調壓板整體介紹：

2.調壓板380v接線圖：

3.接線注意事項：

4.旋鈕調節(jié)原理：

5.調壓板使用步驟及調節(jié)：

以上只是電壓調節(jié)板的使用，還需要搭配由晶閘管組成的整流電路。淘寶上有現(xiàn)成的加好散熱片的整體電路（如圖六），但是其晶閘管用的是KP100A的。由于殺豬場用電量大，為了避免損壞電路，我們購買了KP200A晶閘管，按照圖七所示的線路原理進行線路連接，最終修改成了圖八的大功率調壓板。

圖六：整體整流電路板

圖七：調壓板及整流電路圖

圖八：自動電壓勵磁調節(jié)電路板（最終）

把電路板按照使用電路圖連接到發(fā)電機上后，啟動發(fā)電機，觀看發(fā)電機上的電壓表，用螺絲刀對調壓板上的電壓調整旋鈕進行調節(jié)，使得電壓表示數(shù)穩(wěn)定在380V左右，發(fā)電機正常工作。