相复励发电机工作原理及响应特征

摘要：相复励发电机是一种结合了相位补偿和复励装置的同步发电机，详细用于自动调节输出电压，使其在负荷变化时保持稳定。其核心机理是通过同时测量发电机的输出电压和负载电流，并利用两者的相位关系来动态调整励磁电流，从而补偿因负荷变化致使的电压波动。尽管其调整精度略低于现代电子式AVR，但在可靠性、抗干扰性和维保成本方面具有显着特征，尤其适用船舶电力、孤网供电等严苛环境。

（2）励磁绕组：通过直流电流产生磁场，控制发电机输出电压。Ce1柴油发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

（3）电流互感器（CT）：测定负荷电流的大小和相位康明斯发电机铭牌。Ce1康明斯发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

（4）电压互感器（PT）：测定输出电压的大小和相位。Ce1康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

（5）相位补偿电路：将电流和电压信号按一定相位关系合成。Ce1康明斯发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

（6）整流器：将合成的交流信号转换为直流励磁电流。Ce1康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

① 电压反馈：电压互感器（PT）测量发电机的输出电压，生成与电压成正比的信号。Ce1康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

② 电流反馈：电流互感器（CT）测定负荷电流，生成与电流成正比的信号。Ce1康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

③ 信号合成：将电压信号和电流信号按比例迭加，形成励磁控制信号。Ce1柴油发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

① 负荷电流的相位（感性或容性）会影响发电机的端电压。例如柴油发电机故障符号，感性负荷会引起电压下降，容性负载可能引起电压上升。Ce1康明斯发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

② 通过相位补偿电路（如移相电抗器或电容），调整电流信号的相位，使其与电压信号的相位差（容量因数角）匹配柴油发电机保养规范。Ce1康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

③ 补偿后的电流信号与电压信号迭加时，能更精确地反映实际负荷对电压的影响。Ce1康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

① 合成的交流信号经整流器（如硅整流桥）转换为直流电流，输入励磁绕组。Ce1柴油发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

② 当负荷增加（电流增大）或功率因数变差（感性负载）时，励磁电流自动增大，增强磁场补偿电压下降。Ce1康明斯发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

③ 当负载降低或容量因数改良时，励磁电流减轻，防范电压太高。Ce1柴油发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

      部分相复励发电机利用三次谐波绕组，通过谐波电压进一步辅助调节励磁电流，提升动态响应速度。Ce1康明斯发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

图1  相复励发电机恒压装置原理图Ce1柴油发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

      相复励发电机的动态响应特征是其核心特点之一，指发电机在负载突变或容量因数变化时，快速调整励磁电流以维持输出电压稳定的能力。这种特性使其特别实用于需要快速稳压的场合（如冲击性负荷、孤网供电）。以下是其动态响应特征的详细分析：Ce1柴油发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

      相复励机构通过电流互感器（CT）和电压互感器（PT）实时采集负荷电流和电压信号，直接利用电磁感应机理合成励磁信号，省去了复杂的电子控制环节，响应速度极快（一般在10~50毫秒内完成调整）。Ce1柴油发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

      通过移相电抗器或电容网络，将负载电流的相位调节至与电压信号匹配（例如补偿感性负载的滞后相位角），使得合成励磁信号能提前感知负荷变化对电压的危害，实现“预补偿”，降低电压波动幅度。Ce1康明斯发电机组_cummins柴油发电机-重康动力

表2  相复励发电机与传统励磁装置的对比Ce1柴油发电机组_康明斯柴油发电机-重康动力

相复励发电机的核心是通过电压+电流复合反馈和相位补偿，实现对励磁电流的动态调节。其设计巧妙利用电磁感应机理，在无电子器件的情况下实现自动稳压，特别适合于对可靠性和响应转速要点过高的场合。相复励发电机的动态响应特征源于其电磁直接反馈机制和相位补偿布置，在负荷突变时表现出快速、自适应的稳压能力。理解其动态响应机理，有助于优化装置设计并规避潜在问题。尽管现代电子式稳压板机构逐渐普及，但相复励技术仍因其简单性和鲁棒性在特定领域保持重要地位。