发电机在柴油机发电机组体积缩小温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。

一、发电机励磁系统

一般来说，发电机组由发动机（提供动能）、发电机（产生电流）、控制系统组成。 柴油发电机依靠柴油燃烧产生动力带动发电机组。风力发电机依靠风力带动发电机转动，产生电流； 水力发电机利用水流的落差，产生动力带动发电机发电。 燃油发电机依靠汽油燃烧产生动力带动发电机组。尽管各种各样发电系统的动力来源可能不尽相同，但是它们都有一个很重要的共有部分，那就是发电机。生产生活中我们使用的电能来自发电厂，而它们离不开发电机。其转子可以由水轮机，汽轮机，内燃机等来带动。就是一个线圈在磁场内旋转，做切割磁力线的运动，在电磁作用下，线圈中会产生感应电流，通俗点说就是产生了电能。 发电机就是根据此原理进行设计制造的，不过比较复杂而已，但基本原理是相同的。

目前我们人类所利用的电能，99%都是同步发电机发出的。同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。我们根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称之为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。

同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称为励磁功率输出部分（或称为功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流，以满足运行的需要。这一部分包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等，一般称为励磁控制部分（或称为控制单元）。
    二、发电机电压调节

维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段，那么如何保证同步发电机的端电压为给定值呢？
    我们说，在负荷变化的情况下，必须通过调节励磁的方式。 下面以发电机的简化相量图来分析一下其具体原理。

 

式中： Eq——发电机的空载电势；Uf——发电机的端电压；If——发电机的负荷电流比例。

上式说明，在发电机空载电势Eq恒定的情况下，发电机端电压Uf 会随负荷电流If 的加大而降低，为保证发电机端电压Uf 恒定，必须随着发电机负荷电流If 的增加（或减小），增加（或减小）发电机的空载电势Eq ，而Eq 又是发电机励磁电流Ifq 的函数（若不考虑饱和，Eq 和Ifq 成正比），故在发电机运行中，随着发电机负荷电流的变化，必须调节励磁电流来使发电机端电压恒定。

三、永磁发电机

除了上面说到的励磁发电机，发电机组中还有一类永磁发电机。它与励磁发电机的最大区别在于它的励磁磁场是由永磁体产生的。 永磁体在电机中既是磁源，又是磁路的组成部分。永磁发电机转子采用钢结构，表面按顺序嵌放永磁体，转子表面磁通强、重量轻、体积小、无触点，整机唯一磨损部位是轴承。

此外，在功率等级相同的情况下，永磁式发电机处于直轴磁路中的永磁体的磁导率很小，直轴 电枢反电抗 Xad 较电励磁同步电机小很多，因而电压调整率也比电励磁同步电机小，输出波形接近正弦波，输出电压稳定、线电压畸变小，输出电压波形好。

永磁转子结构免去了产生转子磁场所需的励磁功率和碳刷、滑环之间磨擦的机械损耗，使得永磁式发电机效率大为提高。普通励磁式发电机在 额定转速范围内平均效率只有 65%，而永磁式发电机则可高达 83%以上。

四、有功和无功的控制

在电力系统之中运行的发电机既带有有功负载，又带有无功负载，有功电流的变化会影响发电机的转速和频率，无功电流的变化会影响发电机的电压。为了保证发电机的频率和电压的稳定，必须及时调节发电机的输入功率和励磁电流。那么问题是具体该如何调节呢？

有功功率的调节——即原动机输入功率的调节。

同步发电机与无穷大电网并联时，当发电机刚投入电网还没有向电网送出有功负荷时，假设我们忽略发电机的空载损失，则此时发电机处于“空接”在电网上的状态。 如果要向电网发出有功功率，就必须增加发电机的输入功率，即加大火力发电厂中汽轮机汽门的开度，或水力发电厂中水轮机水门的开度或者风力发电厂的风速等，增大原动机的出力，增加原动机的力矩。

此时由于作用在发电机转轴上力矩的增大，就会使发电机转子加速，于是发电机主磁极的位置将逐步超前，随着主极的超前，发电机激磁电势（Ė0）将超前于端电压（电网电压Ù），相应的，功率角（δ）及电磁功率（Pm）将逐步增大，这样输入功率和输出功率之间将逐步恢复平衡，保持在新的工作点同步运行。

在实际的调控过程中，有功功率的调节需要注意几个问题：

（1）增加有功功率的速度应遵照有关规程的规定，或制造厂家的要求。有功功率增加的速度不宜太快，否则将对发电机的结构产生不利的影响。当然也不应无根据的限制有功功率增长的速度，这将延误供电时间，特别是在事故情况下，尤为重要。

（2）有功功率的调节还要特别注意原动机输入功率的配合问题，特别是火力发电厂或热电站等，要充分注意锅炉的供汽能力和热负荷的调整，使其协调。有时候会因发电机有功功率增长过快，锅炉供汽能力一时跟不上，压力急速下降，造成被迫停机事故。

2、无功功率的调节——即发电机励磁的调节。同步发电机的励磁有三种状态，分别是：

（1）正常励磁：即发电机的全部输出功率均为有功功率。即cosφ=1，此时发电机的激磁电势为E。

（2） 过励：增加发电机的励磁，使其超过“正常励磁”称为过励。

（3）欠励：减少发电机的励磁，使其小于“正常励磁”称为欠励。

同样的，无用功功率的调节过程中也需要注意几个问题：

（1）由于发电机与无穷大电网并联运行，电网电压视为恒定值，调整励磁不会引起电压的变化。

（2）调节励磁可以调节无功功率，但只能调节无功功率，而不能改变有功功率。

（3）调节励磁时应注意，不要使其超过励磁电源或发电机励磁绕组的允许值，以免出现励磁机与发电机励磁绕组过热现象。

（4）注意发电机电枢电流，保持不超过发电机视在功率，以防引起发电机电枢绕组过电流。

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