GB/T 7409.1-2024 同步电机励磁系统 第1部分：定义

ICS29.160.20

CCSK21

中华人民共和国国家标准

GB/T7409.1—2024

代替GB/T7409.1—2008

同步电机励磁系统第1部分：定义

Excitationsystemsforsynchronousmachines—Part1：Definitions

（IEC60034⁃16⁃1：2011，Rotatingelectricalmachines—Part16⁃1：

Excitationsystemsforsynchronousmachines—Definitions，MOD）

2024⁃08⁃23发布2025⁃03⁃01实施

国家市场监督管理总局

国家标准化管理委员会发布

GB/T7409.1—2024

目次

前言··························································································································Ⅲ

引言··························································································································Ⅴ

1范围·······················································································································1

2规范性引用文件········································································································1

3总则·······················································································································1

4励磁功率单元种类·····································································································8

5控制功能················································································································9

6励磁系统种类·········································································································10

附录A（资料性）本文件与IEC60034⁃16⁃1：2011结构编号对照············································11

附录B（资料性）本文件与IEC60034⁃16⁃1：2011技术差异及其原因······································13

索引··························································································································14

Ⅰ

GB/T7409.1—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规

定起草。

本文件是GB/T7409《同步电机励磁系统》的第1部分。GB/T7409已经发布了以下部分：

——第1部分：定义；

——第2部分：电力系统研究用模型；

——第3部分：大、中型同步发电机励磁系统技术要求；

——第4部分：中小型同步电机励磁系统技术要求。

本文件代替GB/T7409.1—2008《同步电机励磁系统定义》，与GB/T7409.1—2008相比，除结

构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

——增加了数字励磁系统的定义（见3.1.1）；

——增加了可逆励磁系统的定义（见3.1.2）；

——修改了励磁控制的定义（见3.3，2008年版的2.4）；

——增加了励磁控制系统的定义，增加了励磁控制系统的框图（见3.4）；

——增加了励磁系统负顶值电压的定义（见3.17）；

——增加了励磁系统负载正顶值电压的定义（见3.19）；

——增加了励磁系统负载负顶值电压的定义（见3.20）；

——修改了励磁系统电压响应时间的定义（见3.22，2008年版的2.25）；

——增加了上升时间的定义（见3.31）；

——增加了电压控制主环的定义（见3.36）；

——增加了辅助限制环节的定义（见3.37）；

——修改了旋转励磁机功率单元的定义（见4.1，2008年版的3.1）；

——增加了辅助线圈源静止励磁功率单元的定义（见4.2.3）；

——增加了副励磁功率单元的定义（见4.3）。

本文件修改采用IEC60034⁃16⁃1：2011《旋转电机第16⁃1部分：同步电机励磁系统定义》。

本文件与IEC60034⁃16⁃1：2011相比，在结构上有较多调整。两个文件之间的结构编号变化对照

一览表见附录A。

本文件与IEC60034⁃16⁃1：2011相比，存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边

空白位置的垂直单线（∣）进行了标示，附录B中给出了相应技术性差异及其原因一览表。

本文件做了下列编辑性改动：

——为与现有标准保持一致，将标准名称改为《同步电机励磁系统第1部分：定义》。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国电器工业协会提出。

本文件由全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26）归口。

本文件起草单位：哈尔滨电机厂有限责任公司、中国电力科学研究院有限公司、华北电力科学研究

院有限责任公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、南方电网储能股份有限公司、三峡国际能

源投资集团有限公司、上海电气电站设备有限公司上海发电机厂、东方电气自动控制工程有限公司、

国电南瑞科技股份有限公司、广州擎天实业有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、国网冀北电力有限

公司电力科学研究院、北京科电亿恒电力技术有限公司、上海昱章电气股份有限公司、安徽徽凯电气有

Ⅲ

GB/T7409.1—2024

限公司、辽宁东科电力有限公司、宁波欧菱电梯配件有限公司、宁波德昌科技有限公司、哈尔滨大电机

研究所有限公司。

本文件主要起草人：李国良、孔祥帅、李文锋、史扬、李显彤、张建承、崔建华、许其品、谢欢、曾广移、

刘喜泉、王磊、周平、熊巍、吴龙、黄浩、霍承祥、杨立强、黄冬华、杨东升、陈浩、黄裕昌、周谧。

本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：

——1987年首次发布为GB/T7409—1987；

——1997年第一次修订为GB/T7409.1—1997；

——2008年第二次修订为GB/T7409.1—2008；

——本次为第三次修订。

Ⅳ

GB/T7409.1—2024

引言

励磁系统作为同步电机核心控制设备之一，对同步电机及电力系统的稳定运行有着重要意义。随

着国民经济的高速发展，国内、国际电力产品市场需求逐年增加，为统一相关行业的设计、制造及验收

等方面标准，保证产品水平同国内行业制造技术水平同步提高，并能够适应国际市场竞争的需要，编制

了《同步电机励磁系统》，由4个部分组成。

——第1部分：定义。目的在于明确同步电机励磁系统中电力系统研究用模型及大、中型同步电

机励磁系统的定义、术语。

——第2部分：电力系统研究用模型。目的在于明确电力系统研究和分析中励磁系统模拟简图、

励磁功率单元和控制功能的数学模型。

——第3部分：大、中型同步发电机励磁系统技术要求。目的在于确立大、中型同步发电机励磁系

统的基本型式、基本参数与技术要求、检验规则、标识与包装的要求。

——第4部分：中小型同步电机励磁系统技术要求。目的在于确定中小型同步电机励磁系统一般

要求、使用条件、性能要求、试验项目和励磁系统的成套性等。

我国通过自主科研及试验，已具备了励磁系统的设计与制造技术，本文件的编制为电厂、设计院、

设备制造厂等相关单位提供了励磁系统设计、制造和维护的工作依据，对励磁装置产业发展起到支撑

作用。本文件修改采用IEC60034⁃16⁃1：2011，并结合国内的特殊要求和实践经验，不仅是国内励磁系

统的基础标准，也是国际合作中首选励磁标准。

Ⅴ

GB/T7409.1—2024

同步电机励磁系统第1部分：定义

1范围

本文件界定了同步旋转电机励磁系统的术语。

本文件适用于同步旋转电机励磁系统，包括水电同步发电机、火电同步发电机、核电同步发电机和

同步调相机等。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3总则

3.1

励磁系统excitationsystem

提供同步电机磁场电流的装置。

注：包括所有调节与控制元件、励磁功率单元、磁场过电压抑制、灭磁装置以及其他保护装置。

3.1.1

数字励磁系统digitalexcitationsystem

调节、控制、限制和保护功能中部分或全部采用数字技术实现的同步电机励磁系统。

注：作为最低要求，该励磁系统电压调节功能要数字化。

3.1.2

可逆励磁系统reversibleexcitationsystem

能够强制改变同步电机绕组或励磁绕组磁通方向的励磁系统。

3.2

励磁功率单元exciter

由励磁控制调节的，为同步电机提供磁场电压和磁场电流的功率电源。

注：电源举例，如：

——一台直流电机或一台交流同步电机及与之连接的整流器；

——一台或几台变压器及与之连接的整流器。

3.3

励磁控制excitationcontrol

根据励磁功率单元、同步电机及与之连接的电网在内系统的状态信号特征，调节励磁功率的控制。

注：同步电机端电压是优先考虑的被控量。

3.4

励磁控制系统excitationcontrolsystem

包括运行在电力系统的同步电机及其励磁系统的反馈控制系统。

注1：本定义是用于区分由励磁系统和同步电机及与之连接电网的闭环控制特性和单独励磁系统的特性。

注2：图1给出了励磁控制系统的框图。

1

GB/T7409.1—2024

图1励磁控制系统框图

3.5

励磁绕组端部fieldwindingterminals

同步电机励磁绕组的输入部位。

注1：假如有电刷与滑环，它们都是励磁绕组的一部分。

注2：对于无刷电机，旋转整流器与电机励磁绕组引线之间的连接点是励磁绕组的端部。

3.6

励磁系统输出端excitationsystemoutputterminals

励磁系统装置的输出部位。

注：励磁系统输出端可以与励磁绕组端部不同。

3.7

额定磁场电流ratedfieldcurrent

IfN

同步电机运行在额定电压、电流、功率因数与转速下，其励磁绕组中的直流电流。

3.8

额定磁场电压ratedfieldvoltage

UfN

在励磁绕组上产生额定磁场电流所需要的电机励磁绕组端部的直流电压。这时励磁绕组的温度

是在额定负载、额定工况以及初级冷却介质在最高温度条件下的温度。

注：假如同步电机有一个周期负载，使励磁绕组温度不能达到稳定，那么UfN是在周期负载中励磁绕组达到的最高

温度条件下的电压。

3.9

空载磁场电流no⁃loadfieldcurrent

If0

同步电机在空载、额定转速下产生额定电压所需的电机励磁绕组的直流电流（见图2）。

2

GB/T7409.1—2024

标引序号说明：

y——机端电压U（UN指同步电机的额定电压）；

x——磁场电流If；

1——气隙线特性曲线；

2——空载特性曲线。

2II

图空载磁场电流f0和气隙磁场电流fg的确定

注：当用计算机表述励磁系统模型时，气隙磁场电流是一个基准量。

3.10

空载磁场电压no⁃loadfieldvoltage

U

f0

在励磁绕组温度为25℃时，产生空载磁场电流所需的电机励磁绕组端部的直流电压。

3.11

气隙磁场电流airgapfieldcurrent

I

fg

在空载气隙线上产生同步电机额定电压理论上所需的励磁绕组中的直流电流（见图2）。

3.12

气隙磁场电压airgapfieldvoltage

U

fg

/

当励磁绕组电阻等于UfNIfN时，产生气隙磁场电流所需的同步电机励磁绕组端部的直流电压。

注：当用计算机表述励磁系统模型时，气隙磁场电压是一个基准量。

3.13

励磁系统额定电流excitationsystemratedcurrent

I

eN

在规定的运行条件下，并考虑通常由于电机电压和频率变化引起电机对励磁的最大要求时，励磁

系统能够长期连续输出的最大直流电流。

3

GB/T7409.1—2024

3.14

励磁系统额定电压excitationsystemratedvoltage

U

eN

在规定的运行条件下，励磁系统输出额定电流，并考虑大多数通常由于电机电压和频率变化引起

电机对励磁的最大要求时，励磁系统能够提供的在其输出端的直流电压。

注：励磁系统额定电压至少满足同步电机磁场的最大励磁要求（通常与电机电压和频率变化有关）。

3.15

励磁系统顶值电流excitationsystemceilingcurrent

I

p

励磁系统在连续提供额定磁场电流的情况下，其输出端能够提供规定时间的最大直流电流。

注：规定时间从该电流达到最终稳定值的95%起开始计算。

3.16

励磁系统正顶值电压excitationsystempositiveceilingvoltage

U

p

在规定的条件下，励磁系统从它的输出端能够提供的最大直流电压。

注1：对于从同步电机电压和电流（假如有）取得电源的励磁系统，电力系统扰动的性质与励磁系统及同步电机的特

定设计参数将影响励磁系统的输出。对于这种系统，顶值电压的确定要考虑电压降及电流（假如有）的增长。

注2：对于使用旋转励磁机的励磁系统，顶值电压在额定转速和励磁机额定工况下确定。

3.17

励磁系统负顶值电压excitationsystemnegativeceilingvoltage

U

n

在规定的条件下，励磁系统从它的输出端能够提供的（假如有）最大负向直流电压。

3.18

励磁系统空载顶值电压excitationsystemno⁃loadceilingvoltage

U

p0

励磁系统不带负载时，从它的输出端能够提供的最大正向直流电压。

3.19

励磁系统负载正顶值电压excitationsystemon⁃loadpositiveceilingvoltage

U

pL

在同步电机的额定工况，在初始电流为额定磁场电流的情况下，励磁系统能够提供的最大正向直

流电压。

3.20

励磁系统负载负顶值电压excitationsystemon⁃loadnegativeceilingvoltage

U

nL

在同步电机的额定工况，在初始电流为额定磁场电流的情况下，励磁系统从它的输出端能够提供

的（假如有）最大负向直流电压。

3.21

励磁系统标称响应excitationsystemnominalresponse

V

e

由励磁系统的电压响应曲线确定的励磁系统输出电压的增量（见图3）与额定磁场电压的比值。

注1：计算式见公式（1）：

ΔU

V=e（s-1）…………（1）

e0.5

UfN

注2：这个比值，如果保持恒定（图3中的线A⁃C），则和实际曲线（图3中的线A⁃D）在第一个0.5s时间间隔（或不同

4

GB/T7409.1—2024

时间周期，如有特殊规定）内形成的电压⁃时间面积相等。

/

注3：在励磁系统带有电阻等于UfNIfN及足够的电感负载下，确定励磁系统标称响应，要考虑电压变化的影响及电

流与电压的波形。

注4：励磁系统标称响应是这样确定的：开始的励磁系统电压等于同步电机的额定磁场电压，然后输入一个特定的

电压偏差阶跃，使得励磁系统快速达到顶值电压。

注5：对于从同步电机电压和电流（假如有）取得电源的励磁系统，电力系统扰动的性质与励磁系统及同步电机的特

定设计参数将影响励磁系统的输出。对于这种系统，励磁系统标称响应的确定要考虑电压降与电流（假如有）

的增长。

注6：对于使用旋转励磁机的励磁系统，励磁系统标称响应在额定转速和励磁机额定工况下确定。

标引序号说明：

y——励磁系统电压Ue；

x——时间，单位为秒（s）；

1——实际建压曲线；

2——斜率；

3——面积ABC=ABD。

3V

图励磁系统标称响应e的确定

3.22

励磁系统电压响应时间excitationsystemvoltageresponsetime

从同步电机的输出电压产生特定的阶跃变化始，到励磁系统的输出端电压达到顶值电压和额定磁

场电压之差的95%所需的时间。

3.23

高起始响应励磁系统highinitialresponseexcitationsystems

电压响应时间小于或等于0.1s的励磁系统。

注：对于高起始响应励磁系统，由于响应时间相对于同步电机的励磁时间常数和电力系统特征振荡时间而言相对

较短，高起始响应的波形无关紧要。

5

GB/T7409.1—2024

3.24

励磁系统顶值电流倍数excitationsystemceilingcurrentratio

K

IP

励磁系统顶值电流与额定磁场电流的比值。

3.25

励磁系统顶值电压倍数excitationsystemceilingvoltageratio

K

UP

励磁系统顶值电压与额定磁场电压的比值。

3.26

电压静差率static⁃voltageerrorratio

ε

负载电流补偿单元切除、同步电机转速及功率因数在规定范围内变化，同步电机负载从额定变化

到零时端电压变化率。

注：计算式见公式（2）：

U-U

ε=0N×100%…………（2）