浅谈船舶发电机调压系统-樊夏军

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1、浅谈船舶发电机自动调压系统樊夏军扌商要：从当前的发展的形势看，调压系统已经成为交流同步发电机中最重要，最核心的组成部分之一，对于交流同步发电机的性能冇着至关重要的作用。本文主要论述同步发电机系统调压系统作用和工作原理及采用相复励变压器，PTD控制器为调节装置的励磁调压系统。同时分析了几个典型调压系统。关键词：调差电压整定AVR相复励装置带AVR的相复励装置0引言：船舶电网是一个有限量电网，一般只冇一个或者两个电站组成，故电站的容量就是电网的容量。总体而言，船舶电站一般曲3〜4台发电机组成，所以每台发屯机就是能量的

2、源泉。当船舶电力系统负荷发生变化而引起电网电压波动时，就需要迅速改变发电机励磁以维持电压在一定的精度内o完成这一步骤的就是发屯机的自动调压系统。当然，发电机起动时也是靠自动调压系统迅速达到额定电压。因此，调压系统对于船舶电网有着重大作用及意义。1交流发电机需要电压调节器必要性交流发电机为什么需要电压调节器呢？①从外部原因來说：交流发电机需要自动电压调节器的理曲有两点。首先，当大容量的电动机启动时，会产生强大的启动电流，由于船舶电网是一个冇限量电网，从而会对电网造成巨大冲击，并且电动机的启动电流基本上都是无功电流，

3、当这个无功电流流过发电机时，加强了发电机交轴去磁电枢反应，使得端电压较大幅度的下降。其次，当外部电路发生短路时，为了使得短路点迅速脱离电网，保护系统需立即动作，而要使保护系统在短路时迅速工作，发电机必须进行强励磁以维持一定幅值的端电压使保护系统投入工作。显而易见靠手动调节励磁，响应速度肯定不行。因此必须要冇自动电压调节器进行电压控制。②从发电机内部而言：当发电机在原动机的驱动下运转后，转子绕组流过电流，产生气隙磁场，气隙磁场的磁极方向在直轴上，见图1-1。而当负载接通以后，就有屯流流过定子电枢绕组，该电流产生电枢

4、磁场。此时主磁场是转子产生的气隙磁场和定子产生的屯枢磁场的合成。而屯枢磁场对主磁场必定产生影响，这种影响即电枢反应。同时电枢反应的结果是随着负载的性质不同而不同。当电枢电流与电压同相（COS①二1）即纯屯阻负载，此时屯枢磁场的磁极方向在交轴上，即交轴电枢反应。电枢反应的结果使得主磁场一侧被增加，另外一侧被削弱。如果磁路饱和的话，会减少主磁场，使得电压冇所下降，见图1-2。当电枢电流滞后电压90°(C0S0=0)纯电感负载，此时电枢磁场的磁极方向在直轴上，方向和气隙磁场相反，即直轴去磁电枢反应。其结杲使得主磁场大大

5、削弱，导致电压F降,见图l-3o当电枢电流超前电压90°时(COS①二0)即纯电容负载，此时电枢磁场的磁极方向在直轴上，方向和气隙磁场相同，即直轴助磁电枢反应。其结杲使得主磁场大大增加，导致电压上升，见图1-4。船舶的负载是电阻性和电感性的综合，功率因数永远小于1,因此当发电机负载以后，总是使得发电机的端电压下降。为了保证不管在什么性质的负载下船舶电网电压的恒定，必须需要口动电压调节器來调节发电机的励磁电流，确保电压在规范规定的范围内。直轴图1-1无负载主磁场分布图图1-2纯电阻负载主磁场分布图交轴图1~3电感性

6、负载主磁场分布图图1-4屯容性负载主磁场分布图2自动调压器的工作原理自动电压调压器简称AVR(英语名称的第一个字母缩写),是按机端电压偏差进行励磁调节的装置。其工作原理就是当同步发屯机机端电压出现偏差时，自动调节发屯机的励磁屯流或者励磁机的励磁屯流，消除偏差或者减小到允许范围内。图2-1是自动电压调压器AVR与发电机的关系图。如图自动电压调压器AVR本身是一个口J控的电源装置，机端电压的偏差AU经放人，输出控制电压Uc,控制直流屯源输出，进行励磁调节，最后通过励磁机控制发电机励磁绕组的电流。对于无励磁机的调压系统

7、，则直接控制励磁绕组的励磁屯流，从而调整发电机的1、AVR的电源AVR的输入电源一般冇：采用发电机机端电压(或抽头)、附加定子绕组和永磁发电机等等。图2.1-1是无刷发电机典型的三种供AVR电源的方式，其中图(a)AVR曲设在定子上的辅助绕组供电；图(b)AVR曲机端电压经变压器供电；而图(c)AVR曲永磁发电机供电。图(小和图(c)的AVR输岀的励磁功率曲原动机提供，发生短路不影响辅助绕组或永磁发电机的输出，并口J提供强励。图(b)用机端电压直接供电存在一定隐患,万一发电机端发生短路，机端屯压骤降，甚至消失，则

8、励磁电流也将消失，不能提供强励，需附加强行励磁措施。(b)AVR出机端供屯的无刷励磁系统(c)AVR出永磁发电机供电的无刷励磁系统图2-1经典励磁系统几种供AVR方式2、电压的检测AVR的检测量是机端屯压。机端屯压是直接接入还是经变压器间接接入，主要看该AVR的检测端是否与发电机端屯压匹配。例如发电机屯压440V,AVR的检测端为110V,则需要用变压器降压。3、调差交流