励磁电流是指在发电机、电动机、变压器等电磁设备中，专门用来建立工作磁场（主磁场）的电流。

核心作用

励磁电流是电磁设备工作的基础：

1. 建立磁场：产生设备进行能量转换（如电机）或电压变换（如变压器）所需的主磁通。
2. 能量传输媒介：在变压器中，励磁电流是从电网吸收的很小一部分电流，作为建立磁场、传递能量的媒介。
3. 调节性能：在发电机和同步电动机中，改变励磁电流的大小可以调节输出电压、无功功率或功率因数。

励磁电流的分类方式

励磁电流主要有以下几种分类方式：

1. 按电流性质分类

• 直流励磁电流：主要应用于：
  • 同步发电机和同步电动机的转子绕组（最典型应用）。
  • 一些需要恒定强磁场的直流电机（励磁绕组电流）。
• 交流励磁电流：主要应用于：
  • 变压器的原边绕组（初级绕组）电流中用于建立主磁通的那一小部分分量。严格来说，变压器从电网吸收的电流包含励磁电流分量（无功分量）和负载电流分量（有功分量）。
  • 交流感应（异步）电机，建立旋转磁场所需的电流主要来自定子绕组电流（但通常不直接称为“励磁电流”，而是称为“激磁分量”或“磁化电流分量”）。
  • 一些特定类型的发电机（如双馈风力发电机）或同步电机（如电励磁双凸极电机）中用于转子（通常是交流）的特殊励磁方式。
  • 提供直流励磁电流的交流励磁机本身的电枢电流是交流的（但其输出经过整流变为直流）。

2. 按励磁电源来源（主要针对需要直流励磁的同步电机）

• 他励：励磁电流由独立的直流电源提供，与主机无关。
  • 例如：采用独立的直流发电机（称为励磁机）或直流电网供电。提供励磁的装置称为励磁机。
• 自励：励磁电流由主机本身提供。
  • 例如：发电机通过其端电压经整流后给自己提供励磁电流。
  • 根据整流装置是否可控，又细分为：
    • 不可控整流自励：励磁电流大小受电压影响，直接由发电机发出的交流电整流而来，调节范围有限。
    • 可控整流自励：发电机的交流电压/电流经可控硅等整流后得到直流励磁，可通过改变控制角来方便、快速地调节励磁电流大小和方向（例如：自并励静止励磁系统是现代大型发电机最常用的方式）。
• 混合励磁：励磁电流由他励电源和自励产生的电流共同构成。

3. 按励磁系统实现方式（主要针对直流励磁）

• 旋转励磁机系统（传统方式）：励磁电源本身是一个同轴或皮带驱动的专用直流发电机（励磁机）。
• 静止励磁系统（常用方式）：励磁电源（通常为可控的晶闸管整流器）是静止的（不旋转）。这又包括：
  • 自并励静止励磁系统：直接从发电机机端或厂用母线取交流电，经可控硅整流后供给转子绕组（属于自励）。
  • 自复励静止励磁系统：励磁电流来自发电机定子电流（串联部分）和电压（并联部分）的共同整流（属于自励）。
  • 他励静止励磁系统：由独立的交流励磁电源（如厂用电或备用励磁机）通过静止整流器供直流电流（属于他励）。

4. 按应用设备分类（理解“励磁电流”所指代的具体对象）

• 同步发电机励磁电流：通常指流入转子直流绕组的电流。是现代电力系统中最重要、调节要求最高的励磁电流。
• 同步电动机励磁电流：同样指流入转子直流绕组的电流，用于建立磁场并与定子旋转磁场同步运行，可调节功率因数。
• 直流电机励磁电流：指流入励磁绕组的直流电流（他励、并励时）。用于建立电机的主磁场。随着变频器技术的发展，直流电机的应用在减少。
• 变压器励磁电流：指一次侧（原边）绕组中用于建立铁芯主磁通（即磁化铁芯）的那一部分电流分量。它是一个相对较小的正弦交流电流（在理想正弦电压下），并且波形会发生畸变（含高次谐波，特别是3次），因为铁芯具有非线性磁化特性（饱和效应）。该电流是变压器空载电流的主要部分。

关键要点总结

• 定义核心：励磁电流是产生工作磁场所需的电流。
• 主要分类维度：
  1. 物理性质：是直流还是交流。
  2. 能量来源：是外部提供（他励）还是自身提供（自励）或两者结合（混合励磁）。
  3. 系统实现：是采用旋转设备（励磁机）还是静止设备（可控硅整流器）提供直流。
• 应用对象：不同设备（发电机、电机、变压器）对“励磁电流”的具体所指和重要性有所不同。

尤其在发电机和大型同步电机领域，直流励磁电流的获得方式（他励、自并励等）和调节性能是整个系统稳定和性能控制的关键。在变压器领域，交流励磁电流（磁化电流） 则主要用于理解其空载特性和铁芯的非线性饱和效应。