发电机励磁绕组，碳刷与滑环在运行中的动态连接对同步发电机是十分不利的。碳刷与滑环磨损的碳粉既脏又会导致发电机绝缘下降，严重时将影响发电机的安全运行，因此需要经常做维护、保养；碳刷与滑环在运动中的电气连接，会出现电火花产生干扰电磁波，不仅会影响无线电通信，而且是发生误报警、误动作的主要干扰信号源之一。为了解决这些问题，人们一直试图改善或取消同步发动机这种碳刷和滑环的连接方式，解决上述问题的有效措施就是采用无刷励磁系统。

无刷励磁的基本思路是：把常规发电机定子、转子间的直接电的连接改为磁的联系。这就需要一个励磁机（Exciter）与发电机相配合，如图1所示。发电机采用旋转磁场式，其励磁绕组装在转子上；而交流励磁机采用旋转电枢式，其励磁绕组装在定子上。发电机的励磁绕组和励磁机的电枢绕组3固定于同一转轴上，转轴上还有称为旋转整流器，这样，转子部分自成闭合电路。励磁机的励磁电流则由发电机通过自动电压调整器（AVR）6提供。

图1   直接可控励磁方式

这种结构形式没有换向器和碳刷滑环，发电机的励磁电流由交流励磁机提供，若把励磁机看作是一个放大励磁电流的元件，自励方式的各种励磁调节装置仍可应用于无刷励磁方式中，最典型的就是相复励装置了。由于调节装置调节对象是励磁机的励磁电流，与自励装置相比，其输出功率显著减小了。

由于交流励磁机的引入，励磁调节系统中增加了一个较大的电磁惯性环节，系统的动态性能变差。为了改善动态性能，可采取以下措施。

（1）电机采用隐极转子，减小转子漏抗，从而减小暂态电抗，电压恢复时间缩短。但制造工艺较凸极机复杂，要求励磁电流较大。

（2）在发电机转子上安装阻尼绕组，使次暂态电抗减小。

（3）适当提高交流励磁机的频率，以减小其时间常数。但磁极数太多会增加制造上的困难。

（4）采用强励性能好的励磁装置。

（5）改旋转整流器为旋转晶闸管，如图2所示。虽然仍由励磁机为发电机提供励磁电流，但励磁电流的调节回路把励磁机排除在外，调节装置从发电机电路中取得电压、电流信号及电压偏差信号，通过旋转变压器把可控硅需要的触发脉冲信号传到转子上。旋转变压器的电感量小、信号频率高，所以其电磁惯性比励磁机小得多。触发脉冲也可通过旋转电容器、光环等结构来传送。

图2 采用旋转晶闸管的无刷励磁

使用可控硅元件后，将会影响到发电机的起压，因此，实用装置中还须配一个辅助励磁机，如图3所示。辅励磁机EP（Pilot Exciter）是一个永磁式小发电机，当转子达额定转速时，其定子电枢绕组就建立额定电压，向励磁机的励磁绕组及调节装置供电，使它们正常工作。因此发电机的起压与其自身剩磁电压无关。

图3 有辅助励磁机的无刷励磁系统

 在无刷励磁发电机转子中的旋转整流器，由于要承受较大的机械应力、暂态过程中的浪涌电压及强励时的过电流，因此而成为发电机系统可靠工作的关键元件。若旋转二极管或旋转可控硅的质量不能保证，无刷励磁提高发电机工作可靠性的优势就不复存在。随着电力电子器件制造技术和工艺的不断完善和发展，旋转整流器件的质量有了保证，无刷励磁的优越性才日益显现，应用越来越广。