水轮发电机 · 励磁系统 · 交互教学

水轮发电机励磁系统交互实验室

本页面把原理讲解、动态电路、工况对比与实验自测放在同一个教学环境中。选择工况后,可跟随分步演示或手动操作触点,观察励磁系统在电压异常与故障灭磁过程中的动作。所有数值均为归一化教学示意,不连接实际发电设备。

01 系统认知

励磁系统在机组中的作用

先建立整体认识,再进入具体工况,有助于把触点动作与励磁参数变化联系起来。

主要作用

向同步发电机转子提供可调直流励磁,维持机端电压,并在运行中参与无功功率调节与稳定性控制。

本页涉及的环节

电压检测继电器(1K、2K、3K)、中间与强励/强减环节(4K、5K、6K)、灭磁回路(Km1、Km2、Rm2)以及调节电阻 Rm、Rm1。完整系统组成以课程课件为准。

学习意义

理解“检测—判断—执行—反馈”的闭环,是分析强励、强减与灭磁的共同基础。本页曲线只展示趋势,不替代实测数据。

说明:图中触点类型、动作延时、保护整定值等以课程课件与教材为准。页面中标注“教学假设”的内容只用于演示动作顺序,不应视为实际整定。

02 工况导航

选择实验工况

三种工况共用同一套电路与状态面板;切换工况会复位触点、曲线与讲解内容。

选择工况后,下方“核心实验 · 实时联动工作台”会同步切换电路、运行曲线和实验步骤;也可以在工作台内直接切换或进入手动操作。

动态电路与运行曲线实时联动工作台

03 核心实验 · 实时联动工作台

未选择工况

未选择

请先选择实验工况

① 选工况 → ② 选操作方式 → ③ 执行实验。三种操作方式共用同一套电路状态与曲线数据。

①选择实验工况

切换工况会同步切换电路、触点、说明与曲线。

②选择操作方式

三种模式互斥;先选择工况后启用。

③执行实验

自动演示与手动操作共用同一套状态;引导教学会在全屏界面中逐步提示。

动态电路

机端电压 Ug1.00
励磁电压 Uex1.00
转子电流 Im1.00
主励磁电流 控制电流 灭磁电流 动作 / 得电 断开 / 失电 虚线框标“待确认”的为教学假设

尚未选择实验。请选择“强行励磁 / 强行减磁 / 自动灭磁”。

运行曲线

趋势图 = 慢变量;波形图 = 瞬时波形
归一化 · 教学示意

Ug 为机端电压幅值(慢变量),不是交流瞬时值;Uex、Im 为直流平均值。瞬时波形请切换“动态波形”。

04 设备与记录

设备状态与实验事件记录

设备颜色与数值会随步骤和触点操作同步更新;实时曲线与关键数据已整合到上方核心实验工作台,便于同屏观察。

电气设备状态

1K 低电压继电器 2K 低电压继电器 4K 继电器线圈 4K 延时触点 3K 过电压继电器 5K 强励线圈 5K 触点(Rm 并联) 6K 强减线圈 6K1 触点(Rm1 并联) QF 出口断路器 Km2 灭磁电阻接入 Km1 转子回路断开 Rm 调节电阻短接 Rm1 强减电阻接入 Rm2 灭磁电阻接入

手动模式下,绿色表示闭合/得电/已接入,红色表示断开/失电/未接入;自动演示仍以绿色表示该步骤动作。

实验事件记录

    记录随自动步骤、手动触点和复位操作同步写入;时间为归一化教学时间。曲线上的竖线/圆点对应这些动作时刻。

    05 工况对比

    三种工况对照

    从控制目标、触发条件、主要回路动作、励磁变化趋势与教学重点五个维度对照。

    对比维度强行励磁强行减磁自动灭磁
    控制目标提高励磁,支撑机端电压恢复降低励磁,抑制机端过电压快速消耗转子储能,限制故障影响
    触发条件(本演示)机端电压下降(低电压触发,阈值需课件确认)甩负荷后机端电压升高,3K 过电压继电器动作(整定值需课件确认)检测到内部或出口短路(仿真设定,保护判据需课件确认)
    主要回路动作1K、2K 动作 → 4K 线圈得电 → 4K 延时触点闭合 → 5K 动作 → 短接 Rm3K 动作 → 6K 线圈得电 → 6K1 动作 → 接入 Rm1QF 动作(显示)→ Km2 接入 Rm2 → Km1 断开转子回路
    励磁变化趋势(教学示意)励磁电压、转子电流上升,机端电压呈恢复趋势励磁电压、转子电流下降,机端电压回落转子电流按指数衰减,励磁电压随之下降
    教学重点1K/2K 串联条件与 5K 短接 Rm 的因果关系过电压判据与 6K1 接入 Rm1 的削弱作用“先接电阻、后断回路”的顺序与能量释放

    表中触发条件为页面演示设定。实际保护判据、整定值、触点类型与延时、QF 辅助触点关系需依据课程课件确认,不得直接作为现场依据。

    06 知识自测

    每种工况两道选择题

    单选。提交后显示答案与解析。建议完成对应实验后作答;自测不会改变实验状态。

    1. 在本页演示中,强行励磁的触发条件是什么?

    2. 5K 强励触点闭合后,对调节电阻 Rm 的直接作用是什么?

    07 实验总结

    总结、注意事项与学习提示

    实验总结

    三种工况都遵循“检测—判断—执行—反馈”:强励在低电压时增强励磁,强减在过电压时降低励磁,灭磁在故障时先接入电阻再断开转子回路。

    注意事项

    页面中的阈值、延时、触点类型、QF 辅助触点关系与衰减时间常数均为教学设定或待确认内容,不能据此推断实际机组整定值。

    学习提示

    建议按“先看原理 → 再逐步演示 → 再手动操作 → 最后完成自测”的顺序学习。对照曲线时,先描述趋势,再解释对应的触点动作。