發電機勵磁系統

發電機勵磁系統是供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備的統稱。它一般由勵磁功率單元和勵磁調節器兩個主要部分組成。發電機勵磁系統包括直流勵磁機、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和使用，使得發電機的勵磁方式得到了不斷的發展和完善。在自動調節勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調節裝置。

系統組成勵磁功率單元向同步發電機轉子提供勵磁電流；而勵磁調節器則根據輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統的自動勵磁調節器對提高電力系統并聯機組的穩定性具有相當大的作用。尤其是現代電力系統的發展導致機組穩定極限降低的趨勢，也促使勵磁技術不斷發展。同步發電機的勵磁系統主要由功率單元和調節器（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，而勵磁調節器則是根據控制要求的輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調節器、勵磁功率單元和發電機本身一起組成的整個系統稱為勵磁系統控制系統。勵磁系統是發電機的重要組成部份，它對電力系統及發電機本身的安全穩定運行有很大的影響。

維修發電機勵磁調節器的過程

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器種類等話題。

維修一臺1973年的德國發電機。這臺發電機是一個殺豬場的大型柴油發電機，故障是不能發電，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電路，產生勵磁電壓，使得勵磁線圈工作，發電機得以正常發電。由于舊的電路板有些線路都已經損壞，我便在網上搜索有關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現控制方法大不一樣。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工作，因而轉向淘寶查找現成的電路板。

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故障。具體可根據下文參考《BT33觸發電路》相關波形對比測試。

在淘寶上搜索“發電機勵磁調壓板”就找到了由AVR單片機為核心的電路板，咨詢客服，需要明確發維修的電機是有刷還是無刷的，勵磁電壓是多少伏特（根據勵磁電壓不同，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，這些數據在發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.旋鈕調節原理：

5.調壓板使用步驟及調節：

以上只是電壓調節板的使用，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：自動電壓勵磁調節電路板（最終）

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