详细介绍励磁系统及发电机励磁的相关知识

发电机或电动机由在磁场中旋转的转子组成。磁场可以由永磁体或场线圈产生。在具有励磁线圈的机器的情况下，电流必须在线圈中流动以产生磁场，否则没有动力传递到转子或从转子传递。借助于电流产生磁场的过程称为激励。励磁线圈产生最灵活的磁通调节和去调节形式，但是以电流流动为代价。存在混合拓扑结构，其以相同的配置包含永磁体和场线圈。通过无刷激励技术或通过碳刷注入电流（静态激励）来采用旋转电机的灵活激励。以下介绍的是励磁系统相关知识：

上图为石家庄丹创电气励磁柜的案例实拍图。

一、发电机励磁

对于使用励磁线圈的机器，如在大多数大型发电机中的情况那样，必须通过电流建立磁场以使发电机产生电力。虽然一些发电机自身的输出一旦启动就可用于维持磁场，但启动发电机需要外部电流源。在任何情况下，重要的是能够控制磁场，因为这将保持系统电压。

二、放大器原理

除永磁发电机外，发电机产生的输出电压与磁场成正比，与励磁电流成正比;如果没有激励电流则没有电压。

因此，作为励磁电流提供的少量功率可以控制大量的发电功率并且可以用于调制它。该原理对电压控制非常有用：如果系统的输出电压低于预期值，则可以增加激励电压;如果输出电压高，则可以降低激励。同步电容器的工作原理相同，但没有“原动机”电源输入;然而，转动惯量意味着它可以在短时间内发送或接收电力。为避免因电流变化不稳定而损坏机器，通常使用斜坡发生器。因此，发电机可以被视为放大器：

三、单独激励：

对于大型或较旧的发电机，通常将单独的励磁发电机与主发电机并联供电。这是一个小型永磁体或电池激励发电机，可为较大的发电机产生励磁电流。

四、自励磁：

具有励磁线圈的现代发电机通常是自励磁的;即，来自转子的一些功率输出用于为励磁线圈供电。当发电机关闭时，转子铁保持一定程度的剩磁。发电机在无负载连接的情况下启动;初始弱磁场在转子线圈中感应出弱电流，从而产生初始励磁电流，增加励磁强度，从而增加转子中的感应电流，等等，直到机器“累积”为止全电压。

五、开始：

必须在没有任何外部负载的情况下启动自激发电机。在产生电能的能力增加之前，外部负载将从发电机吸收电能。

六、启动：

如果机器没有足够的剩余磁力来构建全电压，通常会提供从另一个电源向转子注入电流的措施。这可以是电池，提供直流电的房屋单元，或来自交流电源的整流电流。由于这个初始电流需要很短的时间，因此称为启动。即便是小型便携式发电机组也可能偶尔需要现场启动才能重新启动。

临界场电阻是分流发生器激励的给定速度下的最大场电路电阻。仅当场电路电阻小于临界场电阻时，并联发电机才会产生电压。它与给定速度下发电机的开路特性相切。

七、无刷励磁：

无刷励磁在电机的转子上产生磁通量，而不需要碳刷。它通常用于降低定期维护成本并降低刷火的风险。由于大功率半导体器件的进步，它于20世纪50年代开发出来。这个概念是在同步电机的轴上使用旋转二极管整流器来获取感应交流电压并对它们进行整流，以便为发电机励磁绕组供电。

无刷励磁在历史上一直缺乏快速通量去调节，这是一个主要缺点。然而，出现了新的解决方案。现代旋转电路在轴上集成了有源去激励元件，扩展了无源二极管桥。此外，他们最近在高性能无线通信中的发展已经实现了轴上的完全控制的拓扑结构，例如晶闸管整流器和斩波器接口。