發(fā)電機的工作原理基于法拉第的電磁感應(yīng)原理，其中磁場是其基本組成部分。這個磁場是由發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)中的直流電源生成的。按照這一基本原理，發(fā)電的首要要求是穩(wěn)定的磁場。此外，發(fā)電機在發(fā)電時必須保持恒定電壓，以確保電力系統(tǒng)正常運作。磁場的控制決定了發(fā)電機的電壓輸出。以下是勵磁裝置制造商關(guān)于中小型發(fā)電站發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的相關(guān)知識介紹：
一、如何在大型發(fā)電機中產(chǎn)生和調(diào)控磁場？
發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子或勵磁線圈產(chǎn)生的磁通量對于電力的生成至關(guān)重要。轉(zhuǎn)子作為一個旋轉(zhuǎn)的電磁體，需要直流電源來激發(fā)磁場。這種能量來源于勵磁裝置。
二、DC激勵器
以前，勵磁機是一種小型直流發(fā)電機，與轉(zhuǎn)子共用一個軸。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，勵磁機為電磁鐵提供電能。勵磁機的輸出控制是通過調(diào)整勵磁電流來實現(xiàn)的。隨后，勵磁機的輸出會影響轉(zhuǎn)子的磁場，從而使發(fā)電機產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓輸出。直流電通過滑環(huán)供應(yīng)給轉(zhuǎn)子。
三、靜態(tài)勵磁機
在現(xiàn)代發(fā)電機中，激勵器采用靜態(tài)設(shè)計。電磁鐵的直流電源來自主發(fā)電機自身的輸出。一些大功率的晶閘管整流交流電，從而生成直流電，通過滑環(huán)送入轉(zhuǎn)子。這種方式避免了與使用另一臺旋轉(zhuǎn)設(shè)備有關(guān)的操作和維護問題。靜態(tài)激勵器在輸出控制方面比機電控制更為優(yōu)越。
在啟動階段，發(fā)電機沒有輸出時，一個大型電池組提供了所需的電力以進行勵磁。
四、無刷激勵系統(tǒng)
另一種方案是無刷系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，勵磁機的電樞安裝在轉(zhuǎn)子軸上。電樞輸出的直流電經(jīng)過固態(tài)器件整流后，傳送到轉(zhuǎn)子線圈。由于電樞與轉(zhuǎn)子共用同一旋轉(zhuǎn)軸，因此沒有滑環(huán)的需求。這一設(shè)計降低了維護和操作的要求，從而提升了系統(tǒng)的可靠性。
發(fā)電機和勵磁裝置的單機容量范圍為100千瓦至100兆瓦，適用于“水到線”水力發(fā)電系統(tǒng)。整體解決方案專為中小型水電站或電廠設(shè)計，包括水電站項目設(shè)計、水輪機、調(diào)速器、發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)、控制與保護系統(tǒng)及輔助電氣設(shè)備等，均依據(jù)不同地點和環(huán)境的需求量身定制。