【国家标准(GB)】 中小型同步电机励磁系统 基本技术要求

中华人民共和国国家标准
中小型同步电机励群系统基本技术要求Fundamental requfrements of excltetlon systemas formedlum and small synchronous machines1主题内容与适用范围
本标准规定广中小型同步电机励磁系统的基本技术要求。本标准适用于下列范围的50Hz(60Hz)同步电机励磁系统：a10000kW以下的水轮发电机；
h。6 000kW 以下的汽轮发电机
c、3200kW及以下的内燃发电机；d，10000kW及以下的同步电动机。2引用标准
GB755旋转电机基本技术要求
GB3757电控设备第二部分，装有电子器件的电控设备GB1497低压电器基本标准
3—般要求
GB10585--89
励系统除满足本标准要求之外，应符合GB755的规定。同步电动机励磁系统还应符合GB3797的规定。
4术语、代号
4. 1励磁机 exciter
为同步电机提供励磁电流的电源。注：此电源可以是：直流电机,交流电机及其整流设备；一个或几个变压器及其整流设备。4.2励磁系统excitation system为同步电机提供励磁电流的设备，包括励磁机及所有的调节和控制元件，以及灭磁和保护装置。4.3励磁控制系统excitationcontrolsystem包括同步电机及其励磁系统的反馈控制系统，4.4.反馈控制系统feedback control system通过所选择的系统变量与给定值的差值去影响控制，以达到这些变量间预先规定关系的控制系统。4.5额定励磁电流INratedfieldcurrent同步电机在额定电压、额定电流、额定功率因数和额定转速下运行时，励磁绕组中的直流电流4.6额定励磁电压Urratedfieldvoltage当冷却介质处于最高温度、电机励磁绕组处在额定负载和额定条件下对应的温度时，为了产生额定中华人民共和国机械电子工业部1989-01-25批准1990-01-01实施
GB105B5—89
励磁电流而需要在电机励磁绕组端施加的直流电压。4.7 空载励磁电流 Ife no-load field current当电机在空载和额定转速时，为了产生额定端电压而需要的直流电流。4. 8 空载励磁电压 Uwna-load field voltage当励磁绕组温度为25C时，为了产生空载励磁电流而需要在励磁绕组端施加的直流电压。4.9励磁系统值电流 Iexcitation system ceiling current在规定的一段时间内，励磁系统所能提供的最大直流电流。4. 10 厨磁系统项值电压 U, excitation system ceiling voltage在规定条件下，励磁系统所能提供的最大直流电压。注：（I）当励系统的电源决定于同步电机的电压和电流时，电力系统扰动的性质、励磁系统和同步电机的具体设计参数，将影响励系统的输出。对这种系统，顶值电压的确定应者虑适当的电压降低和电流增加。②采用旋转励磁机的确磁系统，顾值电压在额定转速下确定。阅励磁统组温度为对应于额定工况下的规定值。①对于电压源励磁系统，顾值电压的确定应考虑励磁电源的降低。4.11顶值电压倍数(强励倍数)Krpceiling voltage times励磁系统顶值电压与额定励磁电压之比。4.12励磁系统电压响应时间 tcxcitation system voltage response time在规定条件下，厨磁系统输出电压达到项值电压与额定励磁电压之差的95%所需时间的秒数(见图 1)。
4.13高起始响应励磁系统highinitialresponseexcitationsystem励磁系统电压响应时间小于或等于 0. 1s 的励磁系统4.14励磁系统电压-时间响应excitationsystemvoltagetimeresponse在规定条件下，用时间的函数米表示的励磁系统输出电压。4.15扇磁系统电压响应比Veexcitationgystemnominalresponse由励磁系统电压响应曲线确定的励磁系统输出电压增长率与额定励磁电压的比值。励磁系统输出电压增长率，是从励磁系统电压-时间响应曲线的初始点α（见图1),按照第一个0,55内（或另有规定）增加的面积abc与实际曲线增加的面积abd相同、所作的直线4c的增长率。即：增长率=ce-ao_
(V/a):
响应比Ve
(oe)(an)
—0. 50m
4.16稳态电压调整率steady-state voltege regulation+++-*(1)
在无功补偿器切除、原动机转速及功率因数在规定范围内变化以及发电机负载在满载与空载之间变化时,发电机端电压的变化与额定电压之比。根据发电机励磁系统的不同类型以及不同的动行方式，稳态电压调整率可用式（3）或式（4)计算。选用何式应在专项标准中规定。采用式(3)时，发电机的负载应从满载降低到空载：_U-U×100%
式中:U.——发电机空载电压,V
U,—-发电机满载电压，V；
Un--发电机额定电压,V。
式中,Uatnx,Umun
GB 10585B9
一负载在满载与空载之间变化时，发电机端电压（有效值》的最大和殿小值，V：发电机额定电压，V。
实家尚线
abe=abd
励磁系统电压响应比 Ve 和响应时间 t.的确定aa--同步电机额定瞩避电压，即Umtaf—顶值电压与额定励密电压之差的95%，即af-(U,-U:>×95%g—电压响应时间roe—0.5s或另有规定:0--扰动（或强册）开始时间4.17电压调差率quadrature cutrent droop compensation在无功补偿器投人、同步发电机在功率因数等于零的情况下，无功功率从零变化到额定定子电流时，发电机端电压的变化。用式(5)计算：U.-e
式中,U.
空载电压，V#
发电机在零功率因数下，输出额定定子电流时的端电压.V：U.——额定电压,V。
4,18瞬态电压调整率transient valtage regulation由于负裁突然变化所产生的电压最大偏差与额定电压之比。4、19瞬态电压增加（超调）transientvoltageovershoot(5)
在额定转速和额定功串因数下突然甩掉额定负裁后，发电机端电压摄大增加量与额定电压之比，用式(6)表示，
<100路
GB 1058589
式中,Omax
—甩掉负载后的最大电压（蜂值），V；0~——额定电压(峰值).V。
4.20瞬态电压降transient voltage drop在额定转速、额定空载电压和正常励磁调节时，奕然把发电机接到：·对称的负载（负载应在额定电压下能承受额定电流，功率因数在0.4~0之间，滞后）所产生的电压降与额定电压之比，用式（7)表示：d-dynu=
t+ enmi
突加负载后的最小电压(峰值),V；ix——额定电压(峰值)V：
4.21电证恢复时间voltagerecoverytimeX100%
从扰动开始，到发电机端电压与稳态值之差本超过额定值的士3%（或另有规定)并维持在这：区域内所需时间的秒数。
5使用条件
5.1作场所
本标准所规定的励磁系统应安装在室内，移动电源可安装在有气候防护的场所。5.2海拔
海披不超过1000m，
：在游拨高于1000m的地方使用的励磁系统，应考患介电性能的降低和空气冷却效果的减弱。因此用户应与制造厂协商。
5.3环境空气温度
a户内坏境空气温度为—5～40℃，h．户外环境空气温度为=15~40℃：c环境空气温度的日平均值不超过35℃。注，如用于户内环境空气温度低：一5但不低于—10C.或户外的环境空气温度低于一15C不低于一25C时,用户应向制造厂申明。
②如用于环境空气激度超过40℃或低至·-40时,用户应与制造厂协商。5.4室气相对湿度
使用地点最湿的月平均最高相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度不高于25℃。5.5环照
在空气清洁及无爆炸危险的环境中，并且周围空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。
5.6其他
其他特殊使用条件由用户与制造厂协商确定。6励磁系统型式与灭方式
本标准适用的励磁系统型式有，直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和静止励磁系统等二种。
6.1直流励磁机耐磁系统
可分为他励直流励磁机励磁系统和并励直流励磁机励磁系统。：有流励磁机的拖动方式可采用与主发电机同轴或非同轴的方式。6.2必流励磁机励磁系统
GB 10585—89
可分为交流励磁机-静止整流器励磁系统、交流励磁机-旋转整流器励系统（无刷励磁系统）和交流励磁机-静止可控整流器励磁系统。6.3静止励磁系统
可分为电压源-可控整流器励磁系统、复励-可控整流器励磁系统、相复励励磁系统和利用同步电机气隙磁场能量的励磁系统。
6.4灭磁方式
励磁系统的灭磁方式有以下五种：a.
励磁绕组与放电器（线性电阻器、非线性电阻器、灭弧栅等）连接：切除旋转励磁机的磁场，
同时切除旋转励磁机和同步发电机两者的磁场；d.
逆变灭磁；
低压小型同步发电机可采用续流灭磁或停机灭磁。7同步发电机励磁系统的性能要求7.1长期负载能力
当同步发电机的励磁电压和电流为发电机额定励磁电压和电流的110%时，励磁系统应保证连续运行。
7.2项值电压倍数
a.水轮发电机和汽轮发电机励磁系统一般不小于1.6;b，内燃发电机励磁系统一般不小于1.5#C、有特殊要求时，出用户与制造厂协商。注：①）由同步发电机端经整流变压器供电的电压源-可控整流器励磁系统（除另有规定），应按发电机端电压正序分量为额定值的80%规定预值电压倍数。②采用旋转励磁机的励磁系统，顶值电压倍数在额定转速时确定。7.3允许强励时间
允许强励时间应不小于10s，但不大于50s。7.4励磁系统电压响应比
直流励磁机励磁系统-般规定为0.5~～1.0/g，高起始响应励磁系统按响应时间评价。7.5整流过电压此内容来自标准下载网
当励磁电流达到额定励磁电流的110%时，加到励避绕组两端的整流电压的最大瞬时值，应不大于7.18条所规定试验电压峰值的30%。7.6运行过电压
励磁系统应考虑可能发生的发电机转子励磁回路过电压，并应保证在任何可能的工况下，磁场绕组出线端的电压麟时值不大于7.18条所规定试验电压峰值的 65%。7.7控制电压偏差
当励磁系统控制用的直流和交流电压偏差不超过+10%~一15%、频率偏差不超过十2~～一3Hz时，励磁系统应保证同步发电机正常运行的要求。7.8空载电压整定范围
7.8.1需并联运行的水轮发电机和汽轮发电机，应保证在80%～110%空载电压范围内稳定平滑调节。
7.8.2内燃发电机及其他只作孤立运行的同步发电机，应保证在95%~105%空载电压范围内稳定平滑调节。
7.9稳态电压调整率的选用
GB 10585..89
稳态电压调整率规定为±10%，土2.5%，土5.0%二种，各种励磁系统所选用的数值应在其标准中作出规定，
了0瞬态电压调整率没电压恢复时间7.10.1低压同步发电机的突甩额定负载时的瞬态电压增加（超调）规定为20%25%，35%三种。7.10.2低压同步发电机在突加额定无功负载时解态电压降规定为一16%，一22%，一32%三种。7.10.3负载突变后的电压恢复时间与 7.10.1 和 7.10. 2 条所规定的元种瞬态电压增加或降低相对应,应不大」1,5,1. 5,2.5s。
7.10.4高压同步发电机在空载情况下且阶跃响应为士10%时，其超调量应不大于阶联最的50%。7.11并联运行
7.11.1除非另有规定，100kW及以上的同步发电机均应考并联运行。励磁系统应采取措施，保证稳定并联运行和无功功率合理分配。7.11.2需要与其他电源或不同功率、型号、规格的机组并联运行时，励磁系统应保证同步发电机电压调整率在下列范围内可进行调整：9.半导体型调节器为土10%：
bh.电磁型调节器为士5%。
7.11-3100kW以下的同步发电机有并联要求时,用户需向制造申明。7.12端电压随频率的变化
自动电压调节器应保证发电机在空载运行状态下频率变化士1%时，同步发电机端电压变化不应大于下列数值：
a，半导体型调节器士0.5%；
b．电磁型调节器士3%。
7.13零起建压
当回形发电机在额定转速下起励建空载额定电压时，电调节器应保证：调节时间不大于5s;
b.端电压摆动次数不大于5次；
端电压超调量对高压同步发电机为不超过额定值的15%；对低压同步发电机为不超过7.10.1C
条所规定的数值。
注：调节时间为从给定建压信号到发电机电压与稳态值之整不超过额定值的土3%时所带时间的秒数。7.14手动控制单元
励磁系统可设手动控制单元，该单元应保证同步发电机励磁电压从空载励磁电压的40%到额定励磁电压的110%范围内稳定地平滑调节。7.15噪声
强迫冷却的励磁设备（不包括旋转励磁机），单柜的噪声值（声功率级）应不人于80dB（A）。注：旋转电机应符合相应标准的要求。7.16附如控制单元
根据用户需要，励磁系统可以装设a、远距离给定及其控制单元；
b.磁场过电流限制器；
磁场欠电流限制器；
d、其他附加单元。
7.17灭磁
除采用停机灭磁的小型同步发电机励磁系统外，其他励磁系统应具有灭磁能力，并保证能可靠地灭磁。
..com7.18耐电压试验
.GB 10585—B9
励磁系统各电气回路应能承受耐电压试验而绝缘不受摄坏。与磁场绕组直接或经整流器相连的电气回路（旋转电机除外），当同步电机额定励磁电压为500V及以下时，试验电压为10倍额定磁电压，但不小于1500V。不.与磁场绕组直接相连的电气回路，当额定电压为60V及以下时，试验电压为1000V大于60V时为2倍额定电压加1000V，但不小于1500V。工地验收试验电压为规定试验电压的75%，允许重复的及维修后的试验电压为规定试验电压的65%。
试验电压为工频交流正弦波有效值，其波形尽可能接近正弦波，试验时间为60s。印刷线路板、电子设备的试验，按相应标准的规定。7.19接地端子
自成一体的励磁系统的金腾体应设有接地端子，并用符号兰作出明显的标志，接地谢子不能作其他用途。
8同步电动机励磁系统的性能要求8.1励磁系统输出能力
励磁系统应保证在额定输出电压的40%～100%范围内，能输出额定电流并连续运行。8.2按转差率投全电压
当同步发电机采用降压起动时，励磁系统应具有自动投全电压的控制环节，并在转差率为0.11~0.09时投全电压。
8.3按转差率投励磁
励磁系统应保证在转子转差率为0.05～0.03时，能实现顺极性主励投励，投励时应能输出顶值电压。
注：顺极性主投励是指励磁电流与电机磁场绕组中感应电流的方向一致时投励磁。8.4恒流调节励磁偏差
当电网电压为额定值的80%~110%、磁场绕组热态电阻增加不大于额定电阻值的10%时，应能保证恒流励磁调节偏差不大于士5%。8.5恒无功功率励磁调节偏差
当同步电动机采用恒无功功率调节、负载从空载到两倍额定负载范围内变动时，应能保证同步电动机龙功功率的变化不大于土10%。-8.6输排电压可调范围
励磁系统输出电压应能保证在额定值的10%～125%范围内平滑可调。8.7过流和欠流保护整定范围
励磁系统应具有过流和欠流保护。过流保护的可整定范围为额定值的80%～170%，欠流保护的可整定范围为额定值的20%~～50%。8.8控制电压偏差
当控制电压偏差不超过十10%~一15%时,励磁系统应能可靠地工作。8.9顶值电压倍数
当电网电压为额定值的8心%时，励磁系统应能保证顶值电压倍数不小于1.4。8.10充许强励时间
允许强励时间为不超过50s
8.11动力制动控制环节
当采用恒无功功率调节方式时，应设有供动力制动用的控制环节。8. 12承受过电压能力
..comGB10585—89
磁场绕组并联一不大于10倍转子电阻的起动电阻时，励磁系统应能承受同步电动机起动及失步过程中产生的过电压。
8.13起动保护
同步电动机异步起动时，如过早投励或起动完毕后不投励，励磁系统应能自动跳闸停机。8.14失步保护
同步电动机产生失步时，励磁系统应能立即切除直流输出电压，并使同步电动机联锁停机。注：对于带有失步再整步环节的励磁系统，如再整步失败，也应立即切除直流输出电压，并使同步电动机联锁停机。8.15噪声
同7.15条。
8.16灭磁
励磁系统应有灭磁装置，并保证能可靠地灭磁。8. 17 耐电压试验
同7.18条。
8.18接地端子
同7. 19条。
9励磁系统的成套性
成套励磁系统应包括的装置与设备：a
励磁机；
把电能引人励磁系统的开关设备（同步发电机励磁系统不包括整流变压器-饮侧开关）火磁设备！
励磁系统的冷却装置：
励磁调节及控制设备（不包括直接测量定子电压、电流的互感器）；用户与制造厂商定的其他设备。f.
注，根据订货要求确定供货范图。9.2、备品、备件
对易损坏的元器件，制造厂应捷供必要的备品备件。9.3随机文件
产品合格证
安装、使用、维护及原理说明书：单柜及柜间接线图、原理接线图：其他安装使用维护所必需的技术资料；装箱清单。
10励磁系统的试验
出广试验
励磁系统应进行出厂试验，合格后才能出厂。出厂试验项目如下：同步发电机励磁系统：
附电压试验的，
操作，保护和控制回路动作试验；h.
励磁系统开环试验，并初步整定自动电压调节器各工作点：用户与制造厂商定的其他项目。d.
同步电动机励磁系统：
耐电压试验:
操作保护和控制回路动作试验；输出电压可调范国的检验；
按转差率投励磁试验：
按转差率自动投全电压试验；
GB 10585—89
过早投励和起动完毕不投励时，励磁系统自动跳闻停机试验，用户与制造厂商定的其他项目
10.2型式试验
凡遇下列情况之一者，励磁系统应进行型式试验新试制的励磁设备！
己定型的励磁设备，当工艺或关键元器件(或材料)更改有可能影响产品性能时，需进行有关的型式试验项目。
同步发电机励磁系统的型式试验项日如下：a.
励磁系统顶值电压倍数,响应比及响应时间的测定：同步发电机端电压整定范周的测定：稳态电压调整率的测定；
电压调差率的测定；
手动控制单元调整范围的测定：突加和突用负载试验！
自动/手动切换试验；
建立额定电压试验；
控制用直流、交流电压、频率在规定范围内变化时，励磁系统操作及改运行可靠性的检验灭磁试验：
整流设备额定电流试验；
励磁设备噪声的定，
最高和最低环境温度试验，
试运行试验：
金部出厂试验项目。
同步电动机励磁系统的型式试验项目如下：a
励磁控制系统调节偏差的测定(恒流或恒无功功率调节方式)励磁系统顶值电压倍数的测定中励磁系统过励和欠励整定范围的测定，控制电压在规定范围内变化时，励磁系统操作及运行可靠性的检验：灭磁试验；
整流设备额定电流试验；
励磁设备媒声的测定；
最高和最低环境温度试验：
试运行试验；
全部出厂广试验项目。
11标志，包装，运输和魅存
11.1铭牌
自成一体的励磁系统应具有铭牌，制造铭牌的材料及刻划方法应能保证其字迹在设备的整个使用GE10585—89
时期内不易蘑灭。铭牌上应表明的项目如下；制造厂名称：
设备名称，
设备型号；
技术标准代号*
额定输出电压，V：
额定输出电流，A
操作控制电压:交流(A.C.),直流(D.C.),V出厂编号：
出厂时间：年月。
11.2包装
励磁设备应按有关标准要求进行包装，保证包装质量。包装保证时间为从出厂之日起不超过六个月。
11-3运输
除非另有规定，运输球程中的度为一25～55℃之间。11.4贮存
励磁设备应贮存在库房内，并要求忙存环境符合5.3，5.4，5.5条的规定。长期存放时应按产品标推的要求进行维护。
12批量生产和质量保证期
12.1批量生产
励磁系统必须经过型式试验和鉴定后方可进行批量生产。12.2质量保证期
保证期应在相应的标准或订货协议中规定。附加说明：
本标准由全国旋转电机标准化技术委员会提出并归口。本标准再天滞电气传动设计研究所和上海电器科学研究所负贵起草。
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