【摘 要】發(fā)電機(jī)停機(jī)方式以電氣制動(dòng)控制和機(jī)械制動(dòng)控制為主，而對(duì)比之下可以發(fā)現(xiàn)電氣制動(dòng)控制的優(yōu)勢所在。在不同的發(fā)電機(jī)制動(dòng)停機(jī)工作中，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用是極為廣泛的。本文就從這點(diǎn)出發(fā)，從電氣制動(dòng)的根本原理開始介紹發(fā)電機(jī)停機(jī)電氣制動(dòng)控制設(shè)計(jì)如何運(yùn)用優(yōu)化理念，采取優(yōu)化措施。并對(duì)電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的理念做出創(chuàng)造性的分析與論述。 

　　【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；電氣制動(dòng)；設(shè)計(jì) 

　　勵(lì)磁系統(tǒng)在電氣制動(dòng)中起著極大的作用，由于電氣制動(dòng)是產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向相反的磁場力矩，作為制動(dòng)力迫使發(fā)電機(jī)停機(jī)。同步發(fā)電機(jī)作為典型的交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式一般分他勵(lì)式和自勵(lì)式。這一方法不僅能使發(fā)電機(jī)停機(jī)，還能改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)降速和發(fā)電機(jī)電壓變化的調(diào)整都起到很重要的作用。所以本文主要從勵(lì)磁系統(tǒng)的應(yīng)用出發(fā)，論述發(fā)電機(jī)停機(jī)電氣制動(dòng)控制設(shè)計(jì)的優(yōu)化分析。 

　　一、電氣制動(dòng)停機(jī)工作原理簡介 

　　機(jī)組在工作時(shí)，在磁場的條件下受到摩擦力矩的作用，從而逐漸降低轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到某個(gè)確定數(shù)值的時(shí)候，打開電氣制動(dòng)電源，并將定子繞組在出口三相短路，勵(lì)磁系統(tǒng)開始工作。勵(lì)磁系統(tǒng)向轉(zhuǎn)子繞組輸入恒定電流，定子繞組也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流。通過勵(lì)磁系統(tǒng)改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，使之為零，那么定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與磁阻轉(zhuǎn)矩也都為零。通俗來講就是機(jī)組慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向不受助推力，反而是短路轉(zhuǎn)矩提供相反的推力，從而慢慢的使機(jī)組減速制動(dòng)，一直到停機(jī)。 

　　當(dāng)機(jī)組解列需要正常停機(jī)時(shí)，仍需要由監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令，讓勵(lì)磁調(diào)節(jié)器滅磁。然后監(jiān)控系統(tǒng)分別對(duì)不同的條件進(jìn)行檢測。同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理如下，同步發(fā)電機(jī)裝設(shè)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組線圈兩端連接兩個(gè)彼此絕緣的滑環(huán)，外界就通過壓在滑環(huán)上的電刷將直流電送給勵(lì)磁繞組，當(dāng)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組在電流的作用下就會(huì)產(chǎn)生磁場，而轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，不停的切割磁力線而產(chǎn)生電勢能，從而通過輸出電源向外供電。 

　　二、電氣制動(dòng)停機(jī)常用工作方法分析 

　　在不同的場合和不同的電氣制動(dòng)方案下采取不同的工作方法。有的以速度繼電器為主的制動(dòng)。還有以主電路中的電磁抱閘為主，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電時(shí)能引起電動(dòng)機(jī)軸抱閘的斷開，當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，電磁抱閘也斷電，通過復(fù)位彈簧的作用使電動(dòng)機(jī)緩慢停止轉(zhuǎn)動(dòng)。綜合來看，許多發(fā)電機(jī)制動(dòng)時(shí)還是會(huì)采取電氣制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方式。比如勵(lì)磁系統(tǒng)在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的時(shí)候，尤其對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性要求較高的時(shí)候應(yīng)該多采用電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方式。 

　　同步發(fā)電機(jī)在利用電氣制動(dòng)停機(jī)系統(tǒng)時(shí)，可以較大程度的改善機(jī)組的停機(jī)運(yùn)行狀況，同時(shí)能大幅度縮短停機(jī)時(shí)間。而且在一定情況下，可以避免由于機(jī)械制動(dòng)時(shí)活塞與制動(dòng)環(huán)因摩擦而引起的機(jī)械疲勞。對(duì)環(huán)境的保持和機(jī)組控制自動(dòng)化水平也是一個(gè)提高。同步發(fā)電機(jī)在利用電氣制動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)特點(diǎn)。首先，停機(jī)過程中，由于需要停機(jī)阻尼轉(zhuǎn)矩，那么轉(zhuǎn)子中就需要始終通過制動(dòng)勵(lì)磁電流。其次，發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部始終存在制動(dòng)電流，頻率逐漸下降。 

　　三、勵(lì)磁系統(tǒng)的作用與分析 

　　勵(lì)磁系統(tǒng)涵蓋較廣，包括供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源以及所有的附帶設(shè)備。從結(jié)構(gòu)上來看分為勵(lì)磁功率單元與調(diào)節(jié)器。前者的主要作用是向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，后者則是根據(jù)輸入信號(hào)控制勵(lì)磁功率單元的輸出。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，勵(lì)磁系統(tǒng)的研究和發(fā)展已經(jīng)逐漸運(yùn)用于不同的發(fā)電機(jī)上和大型工業(yè)式設(shè)備上，這種科技的趨勢，促使了勵(lì)磁技術(shù)的高度發(fā)展。下面筆者從三個(gè)方面論述勵(lì)磁系統(tǒng)的具體作用。 

　　1.維持發(fā)電機(jī)端電壓穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓不穩(wěn)定時(shí)，也就是發(fā)電機(jī)負(fù)荷過重時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)可以通過對(duì)磁場的調(diào)節(jié)來穩(wěn)定機(jī)端電壓。同時(shí)，還能合理分配運(yùn)行機(jī)組之間的無功分配。其作用主要通過向發(fā)電機(jī)提供定子電源進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同和提供的電流不同直接影響由于磁場力矩不同造成的力度大小，通過摩擦阻力的作用降低轉(zhuǎn)速或者穩(wěn)定電壓。 

　　2.提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性包含不同的穩(wěn)定模式，分別有靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性以及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。所謂靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在受到小擾動(dòng)后，不會(huì)發(fā)生非周期性的失步，能自動(dòng)進(jìn)行恢復(fù)。屬于小擾動(dòng)攻角穩(wěn)定性的一種類型。暫態(tài)穩(wěn)定性是維持最容易的，有不少具體措施都能提高暫態(tài)穩(wěn)定性。 

　　3.勵(lì)磁系統(tǒng)通過控制定子電壓而控制磁場變化，在控制磁場變化的同時(shí)也控制主磁場的建立。然后以三相對(duì)稱的電樞繞組作為感應(yīng)電流的載體。在同步發(fā)電機(jī)工作中，汽輪機(jī)或水輪機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)用來給電機(jī)輸入機(jī)械能，根據(jù)對(duì)磁場的切割轉(zhuǎn)化為電勢能。又由于電樞繞組通過對(duì)主磁場的切割而感應(yīng)出大小和方向周期性變化的交變電流，然后再通過引出線輸向負(fù)載電路就成為了交流電。 

　　四、勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電氣制動(dòng)停機(jī)的具體表現(xiàn) 

　　勵(lì)磁系統(tǒng)在投入使用的過程中，制動(dòng)效果極為明顯。經(jīng)過對(duì)定子電流和振動(dòng)以及散熱效果的檢測表明，一切都比較正常。不過有時(shí)在退電制動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生滅磁開關(guān)的跳閘情況。這種情況的發(fā)生很多時(shí)候要靠人機(jī)接口顯示器ECT進(jìn)行記錄，然后予以分析。筆者將從勵(lì)磁系統(tǒng)的問題和優(yōu)化方案兩點(diǎn)具體論述勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電氣制動(dòng)停機(jī)的具體表現(xiàn)。 

　　1.對(duì)滅磁開關(guān)跳閘的情況分析。很多情況下的跳閘都是由各種警報(bào)器的警報(bào)行為造成的。所以對(duì)滅磁開關(guān)跳閘情況分析時(shí)也要首先注意警報(bào)器的具體情況。在斷開電制動(dòng)開關(guān)時(shí)，跨接器就會(huì)運(yùn)作，發(fā)出SIC非線性電阻反向電流的信號(hào)，并利用報(bào)警器報(bào)警，從而引起滅磁開關(guān)的跳閘。這是因?yàn)殡妷旱谋Ｗo(hù)是由跨接器、SIC非線性電阻進(jìn)行的。當(dāng)轉(zhuǎn)子通過電壓達(dá)到某個(gè)特定的值時(shí)，也會(huì)引起跨接器的反應(yīng)，利用非線性電阻進(jìn)行降壓作用?？缃悠鞯姆磻?yīng)很多時(shí)候是導(dǎo)致滅磁開關(guān)跳閘的主要情況。所以，當(dāng)機(jī)組解列需要正常停機(jī)時(shí)，應(yīng)該對(duì)報(bào)警器加以重新設(shè)定，或者設(shè)定好停機(jī)報(bào)警器的報(bào)警數(shù)值。因?yàn)闄C(jī)組正常停機(jī)時(shí)，由監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令，讓勵(lì)磁調(diào)節(jié)器滅磁是正常停機(jī)的必要步驟，所以要對(duì)滅磁開關(guān)跳閘問題加以優(yōu)化和改進(jìn)。 

　　2.對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)更多的是從它勵(lì)起勵(lì)和電氣制動(dòng)的方面改進(jìn)。勵(lì)磁系統(tǒng)的維修率并不算高，尤其電制動(dòng)功能運(yùn)行良好。交流發(fā)電機(jī)的原理說明了旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，才使得感應(yīng)電勢極性不斷周期性變化。而感應(yīng)電勢的三相對(duì)稱性更是由于電樞繞組的對(duì)稱性得以保證。一般看來，同步發(fā)電機(jī)也分為高速同步發(fā)電機(jī)和低速同步發(fā)電機(jī)，高速同步發(fā)電機(jī)多運(yùn)用于火電廠發(fā)電，而低速同步發(fā)電機(jī)多數(shù)由水輪機(jī)或柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。 

　　圖1 電制動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖 

　　如圖所示，問題的關(guān)鍵在于電氣制動(dòng)作用時(shí)，它勵(lì)電氣制動(dòng)勵(lì)磁電流的具體滅磁方法。一般廠用電源為380V，制動(dòng)變壓器之前，增加1個(gè)交流接觸器Q09，保障了停機(jī)電氣制動(dòng)的電源續(xù)航能力，具體說來，在開機(jī)勵(lì)磁建立電壓之前，監(jiān)控系統(tǒng)流程對(duì)Q09的控制保障了它勵(lì)起勵(lì)和停機(jī)電氣制動(dòng)時(shí)的交流電源供給。在停機(jī)后，電氣制動(dòng)靜止之后，退電制動(dòng)時(shí)首先斷開交流側(cè)接觸器Q09，延時(shí)5s，帶轉(zhuǎn)子磁場能量衰減后再跳開制動(dòng)直流磁場開關(guān)。這一設(shè)計(jì)不僅利用對(duì)Q09的控制保障了停機(jī)電氣制動(dòng)時(shí)交流電源的供給，更在減少電源損耗技術(shù)上下了更大的功夫，所以從側(cè)面保障了停機(jī)電氣制動(dòng)的電源續(xù)航能力。上圖對(duì)電制動(dòng)優(yōu)化原理做了一個(gè)簡單的圖示分析。 

　　五、結(jié)語 

　　發(fā)電機(jī)停機(jī)方式以電氣制動(dòng)控制和機(jī)械制動(dòng)控制為主，而對(duì)比之下可以發(fā)現(xiàn)電氣制動(dòng)控制的優(yōu)勢所在。勵(lì)磁系統(tǒng)在電氣制動(dòng)中起著極大的作用，由于電氣制動(dòng)是產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向相反的磁場力矩，作為制動(dòng)力迫使發(fā)電機(jī)停機(jī)。所以勵(lì)磁系統(tǒng)的核心作用就是在不同的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)中使磁場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生發(fā)電機(jī)的制動(dòng)力。對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)化主要在于其工作性能和理念的優(yōu)化，采取創(chuàng)新的方式將發(fā)電機(jī)制動(dòng)停機(jī)工作變的更加科學(xué)化、合理化。 

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