供给转子磁极直流电流建立磁场，并调节水轮发电机电压及无功输出的装置。励磁系统包括励磁机或可控硅整流静止励磁设备、自动励磁调节器和灭磁装置等。

主要作用

（1）在正常运行时，调节励磁电流使发电机电压保持在允许范围内。

（2）电力系统发生短路或其他事故，发电机机端电压下降时，强行励磁，提高电力系统的动态稳定性，改善继电保护的动作性能。

（3）机组甩负荷或其他原因造成发电机过电压时，强行减磁。

（4）发电机或其引出线发生相间短路事故或调节器发生故障导致电压过高时，迅速灭磁。

系统分类

按照励磁电源，分为直流电机励磁系统和可控硅静止励磁系统。

（1）直流电机励磁系统。由装在发电机同一轴上或用皮带传动的直流发电机作为励磁电源。它结构简单，当电力系统出现故障时，不影响励磁系统的正常工作。但制造较复杂，成本高，在动态情况下电压增长速度慢，电压反应时间长，由于受整流子磨损及环火等问题影响，维护工作量大。

（2）可控硅静止励磁系统。将交流电源经过可控硅整流器，提供直流电源的励磁系统。它反应速度快，励磁系统电压反应时间短，没有旋转机械，设备维护简单。

可控硅静止励磁系统有3种类型：①自并励。以发电机端连接变压器作为励磁电源的系统。②自复励。以发电机端连接变压器与串联在定子绕组的变压器作为励磁电源的系统。③他励。从与发电机独立电源供电的励磁系统，例如由同轴交流励磁机作为励磁电源的系统。

此外，还有谐波励磁和无刷励磁（又称旋转励磁）。

自动励磁调节器

当发电机端电压、无功功率等发生变化时，自动地调整励磁装置输出励磁电流，自动调节发电机端电压或无功功率值的装置。按调节器元件的组成可分为电磁型、可控硅型和微机型。由于可控硅技术的发展，它将代替电磁型。按调节方式分为比例式（P）、比例积分式（PI）及比例积分微分式（PID）。比例式是按发电机电压及电流的偏差进行调节。比例积分式除按比例式调节外，尚有积分部分，提高调节的准确度。比例积分微分式除按比例调节外，还引入电压、电流的导数或转速、频率等信号，以改善电力系统的动态性能。微机型由于电路简单可靠，许多功能可以采用计算机软件来实现，使调节器的调节、控制、保护、限制、显示、调试、记录等功能更完善，也使复杂的运算易于实现。

大中型水轮发电机调节器，一般由基本调节装置和辅助调节装置两部分组成。有的调节器还装有电力系统稳定装置（PSS）。

（1）基本调节装置。包括：①电压量测比较单元，对发电机端电压量测，并与参考电压进行比较。②电压整定单元，改变发电机的整定电压。③无功补偿（调差）单元，使并联运行的发电机的无功功率进行合理的分配；补偿发电机端至某一点的电抗压降。④综合放大单元，综合并放大电压量测比较单元的电压偏差信号及其他输入信号。⑤移相触发单元，产生可控硅的触发脉冲。脉冲的相位随控制信号的变化而变化，从而改变可控硅的导通角，以达到励磁调节的目的。⑥功率放大单元，将综合放大单元的输出放大后，控制励磁电源装置。

（2）辅助调节装置。包括：①限制单元。当发电机运行中，如某一参数（如转子或定子电流）达到设计极限值时，可使该参数控制在设计范围内。②稳定单元。引入一些附加信号（如转速、频率等）来增进电力系统的动态性能。③补偿单元。根据发电机某一参数（如无功、有功电流等）的变化而改变量测比较单元的输入，自动补偿该参数变化所产生的影响。

当电力系统发生故障使电压降低，或者机组甩负荷、发电机端过电压时，为了保持系统的稳定，需将励磁电压迅速增加到最大值（顶值），或者将励磁电压尽快降低，自动励磁调节器应能快速强励或强减，如不能满足此要求时，需另外装设单独的强励和强减装置。

为了改善电力系统小干扰的稳定性，可采用电力系统稳压器（PSS+PID）调节控制方式。它是在单变量输入PID调节的基础上，附加一反映电机转子功能发生变化的信号，如转速偏差、机端频率偏差、反应加速度变化的有功功率偏差等信号的二阶超前校正环节来补偿调节器的相位滞后，提供附加阻力转矩以改善电力系统的稳定。