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1、 分类: 自励恒压装置类型即自动励磁装置类型,有: .按发电机电压偏差U调节:可构成闭环系 统,静态特性好。但由于必须出现偏差才调节,早 期采用电磁元件构成的系统,动态性能差。 .按负载大小和性质调节:属开环系统,静 态特性较差,但负载电枢反应影响电压时,就开始 调节,动态性能好。主要为不可控相复励。 .复合调节:主要是可控相复励,既有按U 调节,又有按负载大小和性质调节,性能较好。 此外,无刷发电机励磁系统,结构较独特。 一、自励恒压装置的常见类型 索引 、不可控相复励原理: 是 利用发电机本身的剩磁电压进行自励起压, 根据负荷电流大小和性质(负荷电流与电压的相位关 系)进行相位复励,以调整
2、励磁电流,稳定发电机端 电压。有电流、电磁和电势叠加三种。 不可控相复励自励恒压装置的励磁电压包括两 个部分:电压(空载)分量和电流(负载)分量。 二、不可控相复励自励恒压装置 索引 二、不可控相复励自励恒压装置 、不可控相复励自励恒压装置的常见类型: 根据叠加成为励磁电流的电压分量和电流分 量的信号方式的不同,不可控相复励自励恒压装 置又可分为如下三种不同形式: .电流叠加型:由反映电压分量的电流信号 与反映负载电流分量的电流信号叠加而成。 .电势叠加型:由反映电压分量的电势信号 与反映负载电流分量的电压信号叠加而成,然后 再转换为电流。 .电磁叠加型:由反映电压分量的磁通信号 与反映负载电
3、流分量的磁通信号叠加而成,然后 再转换为电流。 1、电流叠加不可控相复励:、常见类型 电流互感器CT检测的负载电流分量与经过移 相电抗器移相的电压分量叠加,得到交流的励磁 电流,经三相桥式整流后得到直流励磁电流。 直流励磁回路的阻容支路可吸收直流回路的 两涌电压,保护整 流桥。三相谐振电 容器与移相电抗器 一起构成串联谐振 电路,在发电机起 动加速过程中,保 证自励起压成功。 二、不可控相复励自励恒压装置 2、电势叠加不可控相复励: 、常见类型 又称为电压叠加型,电流互感器在移相电抗 器上产生的电压降(电势)与发电机端电压叠加。 二、不可控相复励自励恒压装置 3、电磁叠加不可控相复励: 、常见
4、类型 电磁叠加不可控相复励是将电流分量与电压 分量都转换为对应磁通,然后在三绕组变压器的 磁路叠加。 并通过输出 绕组,输出 交流励磁电 流。其相复 励叠加原理 和其他元件 作用与前面 介绍一样。 二、不可控相复励自励恒压装置 二、不可控相复励自励恒压装置 4、四绕组电磁叠加型: 、常见类型 四绕组电磁叠加型不可控相复励,每相铁心 有四个绕组:N1、N2、N3和N4,N1为电流绕组, N2为电压绕组,N4为补偿绕组提供额外的相位补 偿,N3为输出绕组。N2电压 绕组和N4补偿绕组连接规律 是,每相N2绕组总是与滞后 该相的N4绕组反向串联。 由相量图可知,这样连 接后,空载分量比原来超前 一个
5、小于30的电角,可提 高静态调压精度。 不可控相复励综述: 不可控相复励自励恒压装置是依靠同步发电 机电枢绕组产生的三相交流电作为励磁电源,其 励磁电流包括复励分量与空载分量两个部分。 为了使励磁电流既反映负载电流大小又反映 负载电流相位(性质),空载分量必须经移相电抗器 移相90电角度后再与复励分量进行叠加。根据叠 加方式不同,不可控相复励自励恒压装置主要有 :电流叠加、电势叠加和电磁叠加三种。 电磁叠加型还有带电压曲折绕组的四绕组变 压器作为相复励的叠加元件的形式,其主要目的 是提高反映负载电流的精度。 二、不可控相复励自励恒压装置 索引 四、可控硅自励恒压装置 索引 、构成原理(特点):
6、 不论是可控还是不可控,相复励恒压装置都 是由电磁元件构成的,而电磁元件的惯性较大(由 于存在电感,电流变化速度受影响),控制调节的 速度也因此受到一定限制。 可控硅(晶闸管)恒压励磁装置取消相复励的电 磁元件,采用按电压偏差进行调节。虽无电磁元 件,调节反应的速度加快,但却不能实现相复励 ,因此其动态性能一般都比相复励差。 特点是:调节速度快,且体积小、重量轻、 成本低、易于系列化。 四、可控硅自励恒压装置 、构成原理(框图) : 主要由晶闸管主电路、 触发电路、控制电路三部分 组成。控制电路则由比较、 检测和调节电路组成。 装置的关键部分是检测电路,因为属于按电 压偏差调节,对发电机端电压
7、检测的要求是:既 要准确,又要快速。这就要求整流电路不能采用 大电容滤波(惯性较大,影响反应速度),因此检测 电路一般采用多相整流,如六相整流、十二相整 流等。 四、可控硅自励恒压装置 、检测比较环节_总体说明: 晶闸管主电路、触发电路,属于可控整流电 路原理介绍的内容,既可采用单相可控整流,也 可采用三相可控整流,一般根据装置的具体要求 确定,可参考有关整流电路原理的介绍。 而控制电路主要作用是实时检测发电机端电 压的变化情况,并与给定电压比较,得出作为控 制信号的电压偏差信号,然后再通过晶闸管触发 电路和主电路,向发电机的励磁绕组提供合适的 励磁电流,使发电机端电压维持在所要求的值, 并联
8、运行时还应保证各发电机无功的合理分配。 1、六相整流: 、检测比较环节 对检测环节的要求主要是:.检测得到的直 流信号应该快速准确反映发电机端电压的变化; 检测得到直流信号应尽量平稳,其交流脉动成 分应尽量小。 经过六相 整流,直流信 号的交流脉动 成分很小,很 小电容就可滤 除交流脉动。 四、可控硅自励恒压装置 2、比较环节: 、检测比较环节 用稳压管得到一条先正反馈、后负反馈的发 电机给定电压信号的曲线。其目的是得到一条与 发电机实际磁路饱和对应的励磁特性。 实际发电 机的额定电压 在UZ和2UZ之 间。UUN, U0增大,U UN,U0减小。 四、可控硅自励恒压装置 索引 、可控相复励的
9、构成: 可控相复励磁装置是以相复励为励磁装置主体 ,再加上根据电压偏差信号实现调节的自动调压器 AVR构 成的。 负载电 流变化时, 首先是相复 励调节,然 后AVR补充 调节。 三、可控相复励自励恒压装置 索引 AVR的原理框图:、可控相复励的构成 AVR是一个闭环电压负反馈的调节系统。其 输入信号是电压偏差信号,通过电压互感器检测 发电机的端电压,与给定值比较后通过调节器的 调节,通过执行元件控制发电机的励磁电流,就 可实现对发电机端电压的控制。 若调节 器具有积分 调节规律, 则可实现无 差调节。 三、可控相复励自励恒压装置 、可控相复励恒压装置的基本形式: AVR控制的是发电机的励磁电
10、流,而励磁电 流包括复励(电流)和空载(电压)两个分量。可控制 的点较多,即可直接控制通入励磁绕组的直流侧 控制,也可控制励磁电流分量的交流侧控制。 控制的方法也较多,常见的有:控制磁路饱 和,控制分流的大小和控制晶闸管导通等形式。 根据执行元件的不同,可控相复励辅助励磁 的典型类型可归纳为:.可控移相电抗器形式; .可控变压器形式;.可控饱和电抗器分流形式 ;.晶闸管分流形式等。 三、可控相复励自励恒压装置 1、可控移相电抗器形式: 、基本形式 可控移相电抗器可控相复 励恒压装置,是在电流叠加型 不可控相复励自励恒压装置基 础上增加了对移相电抗器的电 抗值进行控制的环节。 控制原理:移相电抗
11、器的 电抗值改变,励磁电流的交流分量也改变,通过 对励磁电流的控制,可实现端电压的恒定。 电抗值与铁心饱和程度有关,在电抗器铁心 加一辅助绕组,可控制电抗器铁心的饱和程度。 三、可控相复励自励恒压装置 2、可控变压器形式: 、基本形式 可控变压器形式的可控相 复励恒压装置是在电磁叠加型 不可控相复励自励恒压装置基 础上增加控制绕组N4构成的。 也属于通过控制磁路饱和 程度控制励磁电流形式。负载 电流变化后,励磁电流按相复励调节。当端电压 仍有偏差时,AVR二次调节,控制绕组信号改变 变压器磁路饱和程度,从而使励磁电流和端电压 都发生改变。 三、可控相复励自励恒压装置 3、可控饱和电抗器分流形式
12、:、基本形式 可控饱和电抗器分流形式 的可控相复励恒压装置,是在 电流叠加型不可控相复励自励 恒压装置基础上增加了可控饱 和电抗器Xk分流控制。属于分 流控制。 相复励调节后,若发电机端电压仍有偏差(设 偏低)时,AVR输出控制信号减小,饱和电抗器铁 心饱和程度降低,电抗值增大,由饱和电抗器分 流电流减小,励磁电流增加,端电压升高。 三、可控相复励自励恒压装置 4、晶闸管分流形式: 、基本形式 晶闸管(可控硅)分流可有两种分流形式:在交 流侧分流和在直流侧分流,都是在电流叠加型不 可控相复励自励恒压装置基础上增加了晶闸管(可 控硅)VT分流控制。 分流增加, 发电机的励磁电 流减小,发电机 的
13、端电压降低。 反之,则端电压 升高。 三、可控相复励自励恒压装置 可控相复励综述: 、基本形式 可控相复励是以相复励为主,增加AVR的辅 助调节,实现同步发电机端电压恒定的。 相复励在负载电流发生变化的同时开始产生 作用,进行励磁调节。在负载电流电枢反应作用 还未达到最大时,励磁电流就已产生补偿作用, 避免端电压出现过大的偏差。因此,其作用可保 证恒压的动态指标。 相复励调节后仍存在偏差,AVR检测到偏差 后进行二次调节,使端电压回到给定值或要求的 范围内。因此,其作用是满足静态指标。 三、可控相复励自励恒压装置 索引 无刷同步发电机: 普通同步发电机工作时,通过电刷和滑环将 直流励磁电流引进
14、发电机转子励磁绕组。 无刷同步发电机实际上是由两台同轴运行的 同步发电机组成, 一台采用转极式结 构,一台采用转枢 式结构。其励磁称 为旋转励磁,可消 除火花,减小维护 工作量。 五、无刷发电机励磁系统 索引 无刷励磁装置原理图: 无刷同步发电机与普通有刷同步发电机比, 具有励磁控制放大系 数大、调压器小、可 靠等优点,但机组轴 向尺寸增加,励磁机 具有较大电磁惯性, 因此动态特性较差。 为此可采取有针对性 的措施,改善其动态 性能。 五、无刷发电机励磁系统 无刷发电机优点: 主要优点有:.运行时无火花,有利于保证 发电机绝缘和防止对无线电的干扰。.采用相复 励,强励能力好,结构简单,工作可靠。.AVR 采用晶闸管交流侧分流,反应速度快,体积小, 重量轻,结构精巧。.AVR放大倍数大,且具有 PID调节作用,静态电压变化率在1以内,动态 性能也较好。.采用差动电流互感器可使并联无 功分配误差小于2.5,运行时,只需整定发电机 U0=UN,负载时无需再对励磁进行人工调整。 五、无刷发电机励磁系统 第四节要点 :自励恒压装置类型、特点,不可 控、可控相复励原理,无刷励磁结构。第四章 索引