船舶电气设备及系统大连海事大学 第14章 同步发电机电压及无功功率自动调整

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1、船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室第第1414章章 同步发电机电压及无功功率自动调整同步发电机电压及无功功率自动调整14.1 14.1 自动电压调整的基础知识自动电压调整的基础知识14.2 14.2 不可控相复励自励恒压励磁系统不可控相复励自励恒压励磁系统 14.3 14.3 晶闸管自励恒压励磁系统晶闸管自励恒压励磁系统 14.4 14.4 可控相复励自励恒压励磁系统可控相复励自励恒压励磁系统 14.5 14.5 无刷发电机励磁系统无刷发电机励磁系统 14.6 14.6 并联运行发电机组间无功功率分配并联运行发电机组间无功功率分配

2、船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室本章主要介绍船舶同步发电机的自动调本章主要介绍船舶同步发电机的自动调压、以及无功功率的调节方法。压、以及无功功率的调节方法。内内 容容 简简 介介船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.1 14.1 自动电压调整的基础知识自动电压调整的基础知识14.1.1 自励恒压装置的作用自励恒压装置的作用 自励起压自励起压 维护电力系统电压基本恒定维护电力系统电压基本恒定 合理稳定地分配并联运行发电机间无功功率合理稳定地分配并联运行发电机间无功功率

3、强行励磁强行励磁 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.1.2 自励恒压装置的基本要求自励恒压装置的基本要求 1）自动电压调整器的静态和动态特性）自动电压调整器的静态和动态特性 （1） 静态特性静态特性 对静态电压调整的要求对静态电压调整的要求 Ue：发电机的额定电压发电机的额定电压(V)Umax：发电机在规定的负荷变化范围内端电压的稳态最大值发电机在规定的负荷变化范围内端电压的稳态最大值Umin：发电机在规定的负荷变化范围内端电压的稳态最小值发电机在规定的负荷变化范围内端电压的稳态最小值 船舶电气设备及系统 2024/7/20课

4、 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室钢质海船建造及入级规范钢质海船建造及入级规范规定：规定：发电机发电机 从空载至满载，功率因数保持为从空载至满载，功率因数保持为额定值额定值, ,主发电机的静态电压变化率应在主发电机的静态电压变化率应在 2.5%2.5% 以内以内, ,应急发电机的静态电压变化应急发电机的静态电压变化率应在率应在 3.5%3.5% 以内。以内。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室（2） 动态特性动态特性 对动态电压调整的要求对动态电压调整的要求 U Umax.smax.s：发电机突加机突加负荷或突减

5、荷或突减负荷荷时的最高的最高电压值U Umin.smin.s：发电机突加负荷或突减负荷时的最低电压值发电机突加负荷或突减负荷时的最低电压值t th h : : 电压恢复时间电压恢复时间( (调整时间调整时间) )船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室钢质海船建造及入级规范钢质海船建造及入级规范规定：规定：发电机突加或突减发电机突加或突减5050额定电流及功率因数额定电流及功率因数不超过不超过0.4 (0.4 (滞后滞后) )的对称负荷时发电机的动的对称负荷时发电机的动态电压变化率应在态电压变化率应在1515以内电压恢复时间以内电压恢复时

6、间不超过不超过1.5s1.5s。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室当当电电压压突突然然下下降降很很大大时时，要要求求自自动动调调压压装装置置能能迅迅速速把把励励磁磁电电流流升升高高至至超超过过额额定定状状态态的的最最大大值值，即即有足够的强行励磁能力，以提高电压的上升速度。有足够的强行励磁能力，以提高电压的上升速度。强强行行励励磁磁能能力力，通通常常用用强强行行励励磁磁倍倍数数和和发发电电机机电压上升速度来描述。电压上升速度来描述。2 2）强行励磁）强行励磁KP：强励倍数，强励倍数，ULP：强励时最高励磁电压强励时最高励磁电压UL

7、E：发电机额定电压下励磁电压发电机额定电压下励磁电压K KP P一般为一般为2 2左右，有时会更高。实船中，励磁电压达左右，有时会更高。实船中，励磁电压达到到95%95%顶峰电压的时间为顶峰电压的时间为0.1-0.5S0.1-0.5S。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室钢质海船建造及入级规范钢质海船建造及入级规范规定：规定： 3 3）合理分配发电机的无功功率）合理分配发电机的无功功率并联运行的交流发电机组，当负荷在额定功率并联运行的交流发电机组，当负荷在额定功率的的2020100100范围内变化时，各发电机实际范围内变化时，各发电机

8、实际承担的无功功率与按发电机各自的容量比例计承担的无功功率与按发电机各自的容量比例计算值之差不应超过下列数值中的较小者：算值之差不应超过下列数值中的较小者：（1 1）最大机组额定无功功率的）最大机组额定无功功率的1010 （2 2）最小机组额定无功功率的）最小机组额定无功功率的2525 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室4 4）自励恒压装置的分类及调压原理）自励恒压装置的分类及调压原理 同步发电机励磁恒压装置的种类较多，其发展同步发电机励磁恒压装置的种类较多，其发展大致经历了带直流励磁机的励磁系统、不带励大致经历了带直流励磁机的励磁

9、系统、不带励磁机的相复励恒压励磁系统、晶闸管励磁及具磁机的相复励恒压励磁系统、晶闸管励磁及具有同轴交流励磁机的无刷励磁系统等几个阶段。有同轴交流励磁机的无刷励磁系统等几个阶段。 目前同步发电机采用自励形式，其直流励磁电目前同步发电机采用自励形式，其直流励磁电流由自身输出的交流电经过整流后获得的。流由自身输出的交流电经过整流后获得的。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室目前主要采用的类型有：目前主要采用的类型有：不可控相复励自励恒压励磁装置不可控相复励自励恒压励磁装置可控相复励自励恒压励磁装置可控相复励自励恒压励磁装置晶闸管自励恒压励

10、磁装置晶闸管自励恒压励磁装置无刷同步发电机励磁系统。无刷同步发电机励磁系统。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室按照被检测量，自励恒压装置可分三大类：按照被检测量，自励恒压装置可分三大类： （1 1）按发电机电压偏差）按发电机电压偏差U Uf f调节调节 由于被检测量和被调量都是发电机端电由于被检测量和被调量都是发电机端电压，恒压装置与发电机构成一个闭环调压，恒压装置与发电机构成一个闭环调节系统，稳态特性比较好，静态电压调节系统，稳态特性比较好，静态电压调整率一般均在土整率一般均在土1 1以内。晶闸管自励恒以内。晶闸管自励恒压装置属

11、于这种类型。压装置属于这种类型。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室（2 2）按负载电流）按负载电流I If f和功率因数和功率因数coscos调节调节 如果被测量是发电机的负荷电流如果被测量是发电机的负荷电流I If f及功及功率因数率因数coscos。再经调压器去调节励磁再经调压器去调节励磁电流来稳定发电机电压。这时被测量和电流来稳定发电机电压。这时被测量和被调量不同，故构成一个开环调节系统，被调量不同，故构成一个开环调节系统，静态特性比较差，但动态特性较好。不静态特性比较差，但动态特性较好。不可控相复励自励恒压装置属于这种类型

12、。可控相复励自励恒压装置属于这种类型。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室（3 3）按）按I If f和和coscos及及U Uf f调节调节 这类复合调节是将上述两种调压方式结这类复合调节是将上述两种调压方式结合在一起，它是在按负载调节的基础上合在一起，它是在按负载调节的基础上采用自动电压调节器（采用自动电压调节器（AVRAVR）。）。静态和动静态和动态特性都比较好，是一种较理想的励磁态特性都比较好，是一种较理想的励磁调节装置。可控相复励自励恒压装置属调节装置。可控相复励自励恒压装置属于这种类型。于这种类型。 船舶电气设备及系统

13、2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室相复励自励恒压装置相复励自励恒压装置具有优良的动态性能，具有优良的动态性能，并能在恶劣的环境下可靠地工作。并能在恶劣的环境下可靠地工作。 既反映电流的大小，也能反映电流的相位的线既反映电流的大小，也能反映电流的相位的线路称为相位复励线路，简称相复励线路。路称为相位复励线路，简称相复励线路。 相复励装置调节特性的规律是按电流的大小及相复励装置调节特性的规律是按电流的大小及相位进行补偿的。相位进行补偿的。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 14.2 不可控相复励

14、自励恒压励磁系统不可控相复励自励恒压励磁系统不可控相复励自励恒压装置。具有结构不可控相复励自励恒压装置。具有结构简单，管理方便，价格便宜，动态特性优良，简单，管理方便，价格便宜，动态特性优良，并能在恶劣的环境下可靠工作等优点。并能在恶劣的环境下可靠工作等优点。 不可控相复励自励恒压装置不可控相复励自励恒压装置, 利用发电利用发电机本身的剩磁电压进行自励起压机本身的剩磁电压进行自励起压, 根据负荷电根据负荷电流的大小进行复励及负荷电流与电压的相位流的大小进行复励及负荷电流与电压的相位关系进行相位复励，以调整励磁电流，稳定关系进行相位复励，以调整励磁电流，稳定发电机端电压。发电机端电压。 船舶电气

15、设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室根据这两个分量迭加方式的不同，又可分为：根据这两个分量迭加方式的不同，又可分为：电流迭加型、电势迭加型和电磁迭加型三种形式。电流迭加型、电势迭加型和电磁迭加型三种形式。 电流迭加电流迭加电势迭加电势迭加电磁迭加电磁迭加船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.2.1 14.2.1 不可控相复励装置自励起压及恒压的基本原理不可控相复励装置自励起压及恒压的基本原理 1) 1) 自励起压基本原理自励起压基本原理 自励起压特性曲线，自励起压特性曲线，如图所

16、示。其中曲线如图所示。其中曲线1 1为同步发电机空载为同步发电机空载特性曲线特性曲线U Ufofof f（I IL L）; ; 曲线曲线2 2为自励回为自励回路的理想励磁特性曲路的理想励磁特性曲线线I IL Lf f（U Uf f）。）。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室由于磁滞现象，在转子磁极上留由于磁滞现象，在转子磁极上留有剩磁。当柴油机拖动发电机的有剩磁。当柴油机拖动发电机的转子转动后，发电机定子绕组将转子转动后，发电机定子绕组将产生感生剩磁电压产生感生剩磁电压U Us s , U , Us s加在自加在自励回路上，经过整流

17、在发电机励励回路上，经过整流在发电机励磁绕组中产生励磁电流磁绕组中产生励磁电流I IL1L1，I IL1L1在在发电机定子绕组中感生电压发电机定子绕组中感生电压U UO1O1，U UO1O1通过自励回路产生通过自励回路产生I IL2L2，I IL2L2又感又感生更高的电压生更高的电压U UO2O2，如此循环，构如此循环，构成正反馈，逐渐提高发电机空载成正反馈，逐渐提高发电机空载电压，最后达稳定的交点电压，最后达稳定的交点A A，此时此时发电机电压即为空载电压发电机电压即为空载电压U Ufofo。 同步发电机自励起压过程：同步发电机自励起压过程：船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学

18、院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室由上述可知，同步发电机要正常自励起压，由上述可知，同步发电机要正常自励起压，必须满足三个条件：必须满足三个条件： （1 1）有足够的剩磁电压）有足够的剩磁电压U Us s，以使自励回以使自励回路导通；路导通；（2 2）适当整定励磁回路阻抗，使励磁特）适当整定励磁回路阻抗，使励磁特性与空载特性有合适的交点；性与空载特性有合适的交点；（3 3）使自励系统成为正反馈系统，剩磁）使自励系统成为正反馈系统，剩磁电压电压U Us s所产生的励磁电流的磁化方所产生的励磁电流的磁化方向与剩磁方向相同。向与剩磁方向相同。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮

19、机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室T TA A为电流互感器为电流互感器: :它反映发电机负载它反映发电机负载电流的大小和相位，电流的大小和相位，以进行相复励调压；以进行相复励调压；14.2.2 14.2.2 电流迭加相复励自励恒压装置电流迭加相复励自励恒压装置 1) 原理图原理图 L LR R为移相电抗器为移相电抗器: :它将发电机电压产生它将发电机电压产生的电流移相的电流移相9090，作，作为电压分量为电压分量I ILuLu，以以进行自励起压；进行自励起压；VDVD为三相桥式硅整流为三相桥式硅整流器器: :它将交流侧迭加得到它将交流侧迭加得到的励磁电流的励磁电流İL L整流成

20、整流成直流励磁电流直流励磁电流I IL L 。 励磁系统中要设置人励磁系统中要设置人工触发起励线路，利工触发起励线路，利用蓄电池向励磁系统用蓄电池向励磁系统提供电压。提供电压。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室设电路为三相对称，电流互感器不饱和。设电路为三相对称，电流互感器不饱和。电流叠加相复励单线原理图电流叠加相复励单线原理图2) 等值电路分析等值电路分析 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室电流叠加相复励等值电路电流叠加相复励等值电路R RE E: :励磁回路等值电阻

21、励磁回路等值电阻K :TK :TA A之变比之变比Z ZL L:L:LR R之阻抗之阻抗 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室移相电抗器移相电抗器 Z ZL L 的电抗值的电抗值 X XL L R RL L（L LR R的电阻值）的电阻值）, , X XL L R RE E, , 忽略忽略 R RL L和和 R RE E 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室电压分量电压分量ILuLu ：在数值上在数值上I ILuLu = = U Uf f/X/XL L，相位上滞后于电压相位上

22、滞后于电压9090 角，是励磁电流的基本分量，由它来决定发电机的输角，是励磁电流的基本分量，由它来决定发电机的输出电压的大小出电压的大小。电流分量电流分量ILiLi ：滞滞后后于于电电压压的的角角度度即即为为功功率率因因数数角角 。是是用用来来产产生生电电流流补补偿偿和和相相位位补补偿偿的的, ,当当发发电电机机的的负负载载发发生生变变化化引引起电压变化时起电压变化时, ,复励分量起着自动调节电压的作用。复励分量起着自动调节电压的作用。发电机励磁电流发电机励磁电流IL L是由发电机端电压经移相电抗是由发电机端电压经移相电抗器提供的电压分量器提供的电压分量ILuLu与由电流互感器提供的电流与由电

23、流互感器提供的电流分量分量ILiLi所组成。所组成。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.2.3 14.2.3 电磁叠加的相复励自励恒压装置电磁叠加的相复励自励恒压装置 TE为三绕组相复励变压器，为三绕组相复励变压器，其原边有一个电压绕组其原边有一个电压绕组N1, 它与线性电抗器它与线性电抗器LR串串联后联后, 接到发电机端电压接到发电机端电压, 构成自励回路。构成自励回路。它引入电压分量并与它引入电压分量并与N3配配合实现相复励。合

24、实现相复励。N3称为电称为电流绕组流绕组, 串接在发电机主串接在发电机主回路中回路中, 采样的是发电机采样的是发电机负载电流负载电流If ，与，与N2构成复构成复励回路。励回路。N2是输出绕是输出绕组组,它外接于它外接于三相桥式硅整三相桥式硅整流器流器VD。R、C阻容元件阻容元件用作整流元件用作整流元件的过压保护。的过压保护。CQ是三相谐振起励电是三相谐振起励电容，以外接三角形方容，以外接三角形方式与式与LR相联接，其作相联接，其作用是在起压时与用是在起压时与LR发发生串联谐振、帮助起生串联谐振、帮助起压。压。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气

25、及自动化教研室由上式可知电磁迭加相复励与电流迭加相复励由上式可知电磁迭加相复励与电流迭加相复励在数值和相位关系上基本相同，但电磁迭加型在数值和相位关系上基本相同，但电磁迭加型可通过调整匝数比获得更好的相复励恒压特性。可通过调整匝数比获得更好的相复励恒压特性。 相复励装置的调试相复励装置的调试: : 发电机空载电压发电机空载电压, , 可通过可通过调节电压分量来调整；发电机带负载后电压调节电压分量来调整；发电机带负载后电压, , 可通过调节电流分量来调整。可通过调节电流分量来调整。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.2.3 14

26、.2.3 电磁叠加带电压曲折绕组的相复励系统电磁叠加带电压曲折绕组的相复励系统 绕组绕组N4称为电压曲折绕组。称为电压曲折绕组。N4与与N1在同一个三相铁芯在同一个三相铁芯柱柱 A, B, C 上上, N1的三相的三相A, B, C 分别与分别与N4的三相的三相 B, C, A 反接串联。它的联接规反接串联。它的联接规律律, 是是N1总是与滞后相铁芯总是与滞后相铁芯柱上的柱上的N4反接串联。电压反接串联。电压曲折绕组曲折绕组N4的作用是的作用是, 进一进一步加强功率因数变化时的步加强功率因数变化时的相位补偿相位补偿, 以提高调压器的以提高调压器的静态调整特性。静态调整特性。 船舶电气设备及系统

27、 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.3 14.3 晶闸管自励恒压励磁系统晶闸管自励恒压励磁系统 该励磁装置是按发电机电压偏差该励磁装置是按发电机电压偏差U Uf f来进行自动调压来进行自动调压。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室该励磁系统在发电机自励建压过程中具有该励磁系统在发电机自励建压过程中具有正反馈特性正反馈特性, , 在发电机恒压过程中在发电机恒压过程中, , 具有具有负反负反馈特性馈特性。 晶闸管自励恒压装置原理主要由三大环节晶闸管自励恒压装置原理主要由三大环节组成组成:

28、:(1) (1) 测量移相比较环节测量移相比较环节(2) (2) 触发控制环节触发控制环节(3) (3) 励磁主回路励磁主回路船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.3.1 14.3.1 测量比较环节测量比较环节 测量比较环节测量比较环节中包括测量滤中包括测量滤波及比较两个波及比较两个回路回路 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室(a)直流测量电桥比较电路直流测量电桥比较电路(b)双稳压管桥式比较电路及特性双稳压管桥式比较电路及特性 当当U UDWDWUUf fDCDC2U

29、2UDWDW时时 当当0U0Uf fDCDCUUW W 时时 U UK KU Uf fDCDC U UK K UDWDW(Uf fDCDC UDWDW )2U2UDWDWU Uf fDCDC U UK K与与Uf fDCDC成正比，成正比，励磁励磁系统呈正反馈特性。系统呈正反馈特性。U UK K与与U Uf fDCDC成反比，成反比，励磁系统呈励磁系统呈负反馈特性；具有使发电机输负反馈特性；具有使发电机输出电压保持恒定的作用。出电压保持恒定的作用。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.3.2 14.3.2 移相触发环节及励磁主回路

30、移相触发环节及励磁主回路 移相触发环节移相触发环节 在励磁调节装置中，触发器形式多样，有在励磁调节装置中，触发器形式多样，有单结晶体管触发电路、单稳态触发器、三单结晶体管触发电路、单稳态触发器、三极管开关电路和阻塞振荡器等等。极管开关电路和阻塞振荡器等等。 励磁主电路励磁主电路 单相半波、单相桥式、三相桥式可控整流单相半波、单相桥式、三相桥式可控整流电路等几种。电路等几种。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室船舶电气设备及系统 2024/

31、7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.4 14.4 可控相复励自励恒压励磁系统可控相复励自励恒压励磁系统 TYQ TYQ 相复励调压装置；相复励调压装置；YJQ YJQ 电压校正器；电压校正器；TA TA 电流绕组；电流绕组；LR LR 移相电抗器；移相电抗器；T TE E 相复励变压器；相复励变压器；U Uf f 发电机端电压；发电机端电压；CL CL 整流滤波电路；整流滤波电路；CF CF 移相触发电路；移相触发电路；VD VD 全波桥式整流电路；全波桥式整流电路；L L 励磁电路；励磁电路；船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化

32、教研室轮机学院电气及自动化教研室14.4.1 14.4.1 可控相复励变压器式可控相复励装置可控相复励变压器式可控相复励装置 可控相复励自励恒可控相复励自励恒压装置，采用在电压装置，采用在电磁迭加相复励装置磁迭加相复励装置的三绕组变压器中的三绕组变压器中加一个直流磁化绕加一个直流磁化绕组的方法。组的方法。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.4.1 14.4.1 可控相复励变压器式可控相复励装置可控相复励变压器式可控相复励装置 当发电机的电压偏离给定电当发电机的电压偏离给定电压时，压时，AVR的输出电流的输出电流IT就就有相应的改

33、变，使得可控相有相应的改变，使得可控相复励变压器复励变压器TE的饱和程度发的饱和程度发生变化。在电流绕组生变化。在电流绕组N3和电和电压绕组压绕组N1的电流为某一值时，的电流为某一值时，输出绕组输出绕组N2所感应出的电流所感应出的电流将作相应的变化。这样能按将作相应的变化。这样能按照电压偏差进一步调整发电照电压偏差进一步调整发电机励磁电流的大小。机励磁电流的大小。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.4.2 14.4.2 可控移相电抗器式可控相复励装置可控移相电抗器式可控相复励装置 在整流器的交流侧并在整流器的交流侧并联一个三相

34、饱和电抗联一个三相饱和电抗器，进行交流侧的分器，进行交流侧的分流控制。当出现电压流控制。当出现电压偏差时，偏差时，AVRAVR的电流的电流I IT T控制饱和电抗器的饱控制饱和电抗器的饱和程度，从而改变分和程度，从而改变分流，以达到调压的目流，以达到调压的目的。的。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.4.3 14.4.3 可控电抗器分流的调压器可控电抗器分流的调压器 它在整流器的交流侧并它在整流器的交流侧并联一个三相饱和电抗器，联一个三相饱和电抗器，进行交流侧的分流控制。进行交流侧的分流控制。当出现电压偏差时，当出现电压偏差时

35、，AVRAVR的电流的电流I IT T控制饱和电控制饱和电抗器的饱和程度，从而抗器的饱和程度，从而改变分流，以达到调压改变分流，以达到调压的目的。的目的。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.4.4 14.4.4 交流侧晶闸管分流的调压器交流侧晶闸管分流的调压器 晶闸管并联在相复励装置的交晶闸管并联在相复励装置的交流侧实现交流侧的分流。当电流侧实现交流侧的分流。当电压出现偏差时，压出现偏差时，AVRAVR输出与电输出与电压偏差相应的触发电流压偏差相应的触发电流, , 改变改变晶闸管的导通角进行分流。通晶闸管的导通角进行分流。通常

36、在晶闸管电路中串联一适当常在晶闸管电路中串联一适当的阻抗，以限制晶闸管导通时的阻抗，以限制晶闸管导通时的分流电流的分流电流, ,。与饱和电抗器。与饱和电抗器交流侧分流的电路相比交流侧分流的电路相比, , 晶闸晶闸管分流是断续的管分流是断续的, , 而饱和电抗而饱和电抗器交流侧分流是连续的。器交流侧分流是连续的。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.4.5 14.4.5 直流侧晶闸管分流的调压器直流侧晶闸管分流的调压器 它与交流侧晶闸管它与交流侧晶闸管分流的可控相复励分流的可控相复励装置不同的是晶闸装置不同的是晶闸管并联在直流侧，

37、管并联在直流侧，工作原理大致相同。工作原理大致相同。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室可控相复励自动调压装置是带可控相复励自动调压装置是带有电压校正器的相复励装置，有电压校正器的相复励装置，它具有调压精高，无功功率分它具有调压精高，无功功率分配均匀，起励可靠，强励倍数配均匀，起励可靠，强励倍数高，动态性能好等特点，因而高，动态性能好等特点，因而获得了广泛的应用。获得了广泛的应用。 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14.5 14.5 无刷发电机励磁系统无刷发电机励磁系统

38、 主发电机主发电机G G和励磁机和励磁机LGLG都是三相同步发电机都是三相同步发电机 TYQ 相复励调压装置相复励调压装置船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室G:G:主发电机主发电机EX:EX:励磁发电机励磁发电机CT:CT:电流互感器电流互感器X:X:电抗器电抗器F1:F1:第一励磁绕组第一励磁绕组F2:F2:第二励磁绕组（控制绕组）第二励磁绕组（控制绕组）DCT:DCT:差动电流互感器差动电流互感器CCR:CCR:电阻电阻VR:VR:可调电位器可调电位器RT:RT:电抗器电抗器船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电

39、气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室恒压原理恒压原理AVR 框图基本电路为电流叠加相复励装置，基本电路为电流叠加相复励装置，其产生的直流励磁电流其产生的直流励磁电流供给第一励磁绕组。供给第一励磁绕组。AVRAVR根据电压偏差的大小和方向输出根据电压偏差的大小和方向输出的电流流过第二励磁绕组（控制绕组），以实现发电机电的电流流过第二励磁绕组（控制绕组），以实现发电机电压的细调，压的细调，稳定发电机的电压，从而消除电压偏差。稳定发电机的电压，从而消除电压偏差。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室并联运行的交流发电机组，当负载在总额定

40、功并联运行的交流发电机组，当负载在总额定功率的率的2020100100范围内变化时，应能稳定运范围内变化时，应能稳定运行，其功率分配的误差应符合下列要求：各发行，其功率分配的误差应符合下列要求：各发电机实际承担的无功功率与按发电机额定功率电机实际承担的无功功率与按发电机额定功率分配比例的计算值之差，应不超过最大发电机分配比例的计算值之差，应不超过最大发电机额定无功功率的额定无功功率的 1010。钢质海船建造及入级规范钢质海船建造及入级规范规定规定:14.6 14.6 并联运行发电机组间无功功率分配并联运行发电机组间无功功率分配 无功负荷的分配和转移无功负荷的分配和转移, , 实质上是通过调节发

41、实质上是通过调节发电机的励磁电流来调整发电机的电势实现的电机的励磁电流来调整发电机的电势实现的 船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室两台发电机并联运行时，转移和分配两台发电机的无功功两台发电机并联运行时，转移和分配两台发电机的无功功率是通过调节发电机组的励磁电流来实现的。率是通过调节发电机组的励磁电流来实现的。有差特性：有差特性：两机的调压特性应尽可能一致两机的调压特性应尽可能一致,则两机的无功则两机的无功功率均分且稳定。功率均分且稳定。发电机调压特性发电机调压特性两机并联运行无功功率分配（有差）两机并联运行无功功率分配（有差） 无差

42、特性：无差特性：并联运行时并联运行时,若有外界干扰时若有外界干扰时, 无无 确定的确定的 工作工作点不能稳定并联运行。点不能稳定并联运行。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室1) 直流均压线直流均压线 对对容量相同容量相同的发电机并联运行的发电机并联运行, 采用直流均压线联接。采用直流均压线联接。 当两台发电机并联当两台发电机并联运行时运行时, 两励磁绕两励磁绕组的励磁电压相等组的励磁电压相等, 保证了两台发电机保证了两台发电机励磁电流相等励磁电流相等, 实实现了两台发电机的现了两台发电机的无功功率均匀分配。无功功率均匀分配。 船舶电

43、气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室2) 交流均压线交流均压线 对对容量不同容量不同的同步发电机并联运行的同步发电机并联运行, 可采用交流均压可采用交流均压线。线。 两台发电机调压装置两台发电机调压装置的移相电抗器通过均的移相电抗器通过均压线并联压线并联,该联接在该联接在三相整流器之前的交三相整流器之前的交流侧。当两台发电机流侧。当两台发电机电势不相等时电势不相等时, 通过通过交流均压线的联接可交流均压线的联接可使发电机输出电压均使发电机输出电压均衡衡, 以保持无功功率以保持无功功率均匀分配。均匀分配。 船舶电气设备及系统 2024/7/2

44、0课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室3)3)电流稳定装置电流稳定装置q在按电压偏差进行调压的励磁系统中，调差系数在按电压偏差进行调压的励磁系统中，调差系数K KC C一般是很小的，一般是很小的，甚至几乎接近是无差的。甚至几乎接近是无差的。q这样，在发电机并联运行时，就会使无功功率的分这样，在发电机并联运行时，就会使无功功率的分配不稳定。为了使调压特性曲线为具有足够倾斜度配不稳定。为了使调压特性曲线为具有足够倾斜度的有差调整特性，且的有差调整特性，且K KC C相同，稳定平均的分配无功相同，稳定平均的分配无功功率，所以在调压器上加装了可以改变调差系数的功率，所以在调压器上

45、加装了可以改变调差系数的装置，因其作用就是利用电流信号，通过调压器作装置，因其作用就是利用电流信号，通过调压器作用，以使无功电流的分配稳定，故称做电流稳定装用，以使无功电流的分配稳定，故称做电流稳定装置。置。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室图图14-31 电流稳定装置原理图电流稳定装置原理图船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室14-32 实船两台发电机无功分配连接图实船两台发电机无功分配连接图船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电

46、气及自动化教研室判断两机之间的无功功率分配是否均匀，可以采判断两机之间的无功功率分配是否均匀，可以采用以下两种方法：用以下两种方法：（1）机组并联运行，两台发电机功率表（有功）机组并联运行，两台发电机功率表（有功）指示基本相同而电流表指示相差太大时，说明无指示基本相同而电流表指示相差太大时，说明无功分配装置存在故障；功分配装置存在故障；（2）机组并联运行，两台发电机功率表（有功）机组并联运行，两台发电机功率表（有功）指示基本相同而功率因数表指示基本相同而功率因数表(cos表表)指示相差较指示相差较大时大时, 说明无功分配装置存在故障。说明无功分配装置存在故障。在发电机并联运行时，其无功功率的分

47、配是由自在发电机并联运行时，其无功功率的分配是由自动电压调整器来自动完成的。但是如果电器元件动电压调整器来自动完成的。但是如果电器元件出现故障，也会使无功分配装置出现故障。出现故障，也会使无功分配装置出现故障。船舶电气设备及系统 2024/7/20课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室下面以均压线连接为例来分析故障排除的方法，重点下面以均压线连接为例来分析故障排除的方法，重点检查均压接触器：检查均压接触器：（1）检查接触器是否通电动作，检查线圈本身、发）检查接触器是否通电动作，检查线圈本身、发电机主开关常开辅触点、熔断器、导线及相应接线柱电机主开关常开辅触点、熔断器、导线及相应接线柱等，或修复或更新；等，或修复或更新；（2）检查接触器触点是否可靠闭合，或打磨修理或）检查接触器触点是否可靠闭合，或打磨修理或更新。如果触头接触不良，会使均压线断路，并车时更新。如果触头接触不良，会使均压线断路，并车时不易并上，即使空气开关能合闸，发电机也不能稳定不易并上，即使空气开关能合闸，发电机也不能稳定地并联运行，两台发电机的电流可能同时急剧上升，地并联运行，两台发电机的电流可能同时急剧上升，直至发电机的主开关保护动作而跳闸。直至发电机的主开关保护动作而跳闸。