一般來說,發電機組由發動機(提供動能)、發電機(產生電流)、控制系統組成,上式說明,在發電機空載電勢Eq恒定的情況下,發電機端電壓Uf會隨負荷電流If的加大而降低,為保證發電機端電壓Uf恒定,必須隨著發電機負荷電流If的增加(或減?。?,增加(或減?。┌l電機的空載電勢Eq,而Eq又是發電機勵磁電流Ifq的函數(若不考慮飽和,Eq和Ifq成正比),故在發電機運行中,隨著發電機負荷電流的變化,必須調節勵磁電流來使發電機端電壓恒定。 風力發電機依靠風力帶動發電機轉動,產生電流;水力發電機利用水流的落差,產生動力帶動發電機發電,燃油發電機依靠柴油或汽油燃燒產生動力帶動發電機組,此時由于作用在發電機轉軸上力矩的增大,就會使發電機轉子加速,于是發電機主磁極的位置將逐步超前,隨著主極的超前,發電機激磁電勢將超前于端電壓(電網電壓ù),相應的,功率角及電磁功率將逐步增大,這樣輸入功率和輸出功率之間將逐步恢復平衡,保持在新的工作點同步運行。
盡管各種各樣發電系統的動力來源可能不盡相同,但是它們都有一個很重要的共有部分,那就是發電機,生產生活中我們使用的電能來自發電廠,而它們離不開發電機,其轉子可以由水輪機,汽輪機,內燃機等來帶動,主要部件如下圖所示,此外,在功率等級相同的情況下,永磁式發電機處于直軸磁路中的永磁體的磁導率很小,直軸電樞反電抗Xad較電勵磁同步電機小很多,因而電壓調整率也比電勵磁同步電機小,輸出波形接近正弦波,輸出電壓穩定、線電壓畸變小,輸出電壓波形好。 目前我們人類所利用的電能,99%都是同步發電機發出的,同步發電機為了實現能量的轉換,需要有一個直流磁場,而產生這個磁場的直流電流,稱為發電機的勵磁電流,我們根據勵磁電流的供給方式,凡是從其它電源獲得勵磁電流的發電機,稱之為他勵發電機,從發電機本身獲得勵磁電源的,則稱為自勵發電機,維持發電機的端電壓等于給定值是電力系統調壓的主要手段,那么如何保證同步發電機的端電壓為給定值呢?我們說,在負荷變化的情況下,必須通過調節勵磁的方式。
在實際的調控過程中,有功功率的調節需要注意幾個問題:增加有功功率的速度應遵照有關規程的規定,或制造廠家的要求,有功功率增加的速度不宜太快,否則將對發電機的結構產生不利的影響,有功功率的調節還要特別注意原動機輸入功率的配合問題,特別是火力發電廠或熱電站等,要充分注意鍋爐的供汽能力和熱負荷的調整,使其協調,有時候會因發電機有功功率增長過快,鍋爐供汽能力一時跟不上,壓力急速下降,造成被迫停機事故。無功功率的調節——即發電機勵磁的調節,同步發電機的勵磁有三種狀態,分別是:,(1)正常勵磁:即發電機的全部輸出功率均為有功功率,即cosφ=1,此時發電機的激磁電勢為E,(2)過勵:增加發電機的勵磁,使其超過“正常勵磁”稱為過勵,欠勵:減少發電機的勵磁,使其小于“正常勵磁”稱為欠勵,(3)調節勵磁時應注意,不要使其超過勵磁電源或發電機勵磁繞組的允許值,以免出現勵磁機與發電機勵磁繞組過熱現象。