无刷励磁

不需要经过滑环和炭刷的励磁系统

无刷励磁是不需要经过滑环和炭刷的励磁系统。中小型三相同步发电机主要分为无刷励磁系统和有刷励磁系统两大类。

发展沿革

60年代初期，国外开始在中型发电机采用交流励磁机加半导体整流的方式对同步发电机进行励磁，取得了良好的效果，已经普遍采用半导体励磁方式。也分为他励半导体励磁系统和自励半导体励磁系统。他励半导体励磁系统按照半导体整流器是静止还是旋转的分为他励静止式半导体励磁系统和他励旋转式半导体励磁系统。前者虽然去掉了换向火花的问题。但是系统还是需要滑环和炭刷。后者由于半导体与交流励磁机同主发电机同轴一起旋转。不需要经过滑环和炭刷。因此被称为无刷励磁系统。

无刷励磁的励磁绕组由副励磁机发出电能经过晶闸管给交流励磁机供电，副励磁机一般选用交流电频率较高的电机。晶闸管可控制流器的通断是由励磁控制器控制的，在数字芯片发达的时代，励磁控制器可以由DSP 芯片构建。可以大大提高控制电路的性价比。励磁机励磁绕组产生相应的励磁电流，为交流励磁机励磁。交流励磁机电枢电压频率一般比工频高1到2倍。交流励磁机感生出的电势经过不可控整流桥整流，产生出的直流电流为发电机励磁绕组供电。

无刷励磁结构原理

无刷励磁发电机的轴端头是一台交流发电机，其转子是发电绕组，发出的电流通过固定在发电机轴上的导线引导固定在轴上的硅整流管，整流后的直流直接进入转子绕组，其中没有整流刷这个东西，所以称为无刷励磁。曾经风靡过一段时间，但是由于整流管坏了就得停机，所以已经用的很少了，基本都采用自复励系统。

典型的无刷发电机由五个部分组成： ①主发电机；②交流励磁机；③旋转整流器装置；④自动电压调节器； ⑤永磁副励磁机 (选用部件)。

在一般中小型无刷同步发电机中，副励磁机多数省略。而由主机定子中的辅助绕组或主绕组抽头来代替副励磁提供交流励磁机的励磁功率。

在三相无刷同步发电机中，交流励磁机的型式有转枢式同步发电机、异步发电机和旋转相复励变压器等，但以转枢式三相同步发电机式的交流励磁机使用最广泛。三相励磁机的利用系数较高，有利于缩小体积。

无刷发电机的不足之处是励磁系统的电磁惯性大，故而动态特性相对较差。为了提高动态特性，采取的措施是交流励磁机采用中频频率，由于受发电机体积尺寸与所需励磁功率的制约，大多数船用无刷发电机励磁机的频率在100～150 Hz。另外无刷发电机对旋转整流器的制造和安装工艺要求较高。

无刷励磁特点

无刷励磁方式的特点：

(1)无刷励磁没有接触部件碳刷和滑环，维护简单，可靠性高，可长期连续运行且实现少维护或免维护。

(2)因没有旋转接触的导电部件，不会产生火花，适用于有易燃气体及多粉尘等恶劣环境条件下的运行场合。

(3)励磁功率较小，AVR的可靠性设计易于实现。

(4)对主机而言，属于他励式同步发电机，易于并联运行。