船舶电站第04章船舶同步发电机电压及无功功率自动调整.ppt

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1、第四章船舶同步发电机电压及无功功率自动调整第一节概述第二节相复励原理第三节可控硅励磁装置第四节可控相复励原理第五节无刷励磁第六节并联运行的同步发电机之间无功功率的分配与稳定第一节概述船舶电网电压波动的原因---负载变动一是负载的功率因数不变，负载电流幅值变化;二是负载电流幅值不变，而功率因数变化。同步发电机矢量图当忽略发电机电枢电阻并考虑发电机为隐极型式时，电压平衡方程式为式中：——发电机端电压；——发电机空载电势；——发电机电枢电流；——发电机同步电抗。几点说明：当E不变，而I的幅值或相位变化时，都将引起U的幅值变化。由可知，f和的变化也将引起E的变化，从而使U变化。若励磁电路中存在半

2、导体元件，则环境温度也最终会影响到发电机输出电压的大小。电压变化率、电压调整率USM表示电压稳态极大值Usmax或极小值Usmin;UDM表示电压动态极大值UDmax或极小值UDmin式中：——发电机额定电压，V；——动态变化前的电压，V。国标规定--11991年版中华人民共和国船舶检验局《内河钢船建造规范》3.2.2条规定交流发电机连同其调整装置，在原动机正常速度特性情况下、当发电机的负载自空载至满载之间的任一负载时，并使功率因数保持额定值，发电机的稳态电压变化率应不超过额定电压的2.5%。应急发电机的稳态电压变率应不超过额定电压的5%，额定容量小于50kVA的交流发电机，其稳态电压变

3、化率应不超过额定电压的5%。国标规定--21996年版中国船级社的《钢质海船入级与建造规范》4.1.7.2条规定由调速特性符合第3篇第7章或第8章或第9章要求的原动机驱动的交流发电机连其励磁系统，应能在负载自空载至额定负载范围内，且其功率因数为额定值情况下，保持其稳定电压的变化率在额定电压的2.5%以内。应急发电机可允许为3.5%以内。国标规定--31996年版中国船级社的《钢质海船入级与建造规范》4.1.7.3条规定交流发电机在负载为空载，转速为额定转速，电压接近额定值状态下，突加和突卸60%额定电流及功率因数不超过0.4(滞后)的对称负载时，当电压跌落时，其瞬态电压值应不低于额定电压

4、的85%；当电压上升时，其瞬态电压值应不超过额定电压的120%，而电压恢复到与最后稳定值相差3%以内所需的时间应不超过1.5s。船用自动励磁调整装置的要求电压变化率；有足够的强励能力；电磁兼容性(electromagneticcompatibility)；自励起压性能。交流同步发电机励磁系统分类交流同步发电机励磁系统分类交流同步发电机励磁系统分类第二节相复励原理自励：指从发电机电枢输出端取出一部分电能，经适当变换后用于自身励磁。根据负载电流的大小变化作出的调整作用叫复励作用；根据负载电流的相位变化作出的调整作用叫相位补偿作用。综合起来叫做相复励作用。励磁电流：设发电机磁路不饱和，令，则空

5、载时I=0，为了维持空载电压，发电机需要空载励磁电流；负载时，为了保持端电压U不变，励磁电流必须增加第二部份，用来补偿电枢反应的作用。发电机恒压的励磁电流规律励磁电流的第一部分与端电压有关，叫电压分量。第二部分与负载电流有关，叫电流分量。相复励原理原理发电机恒压的励磁电流规律分类：一、电流相加相复励二、电磁相加相复励一、电流相加相复励装置交流侧电流相加电流相加相复励的等值电路条件忽略电抗器LC的电阻，设其电抗值为XLc；忽略电流互感器的损耗；设原、副边匝数比为Ki,则副边电流I’=KiI。I’的大小仅与I有关而与副边回路阻抗无关，即TA副边可看作一个电流源。励磁电流求解先考虑电压源作用，

6、将电流源开路。再考虑电流源作用，将电压源短路所以，总励磁电流几点讨论：只要选择，就可保证发电机端电压恒定。的意义：代表整流器UR交流侧的励磁电流；电抗器LC是实现复励作用的必要条件，通常称电抗器LC为“复励阻抗”。XLC的大小一旦确定，就不希望它变化，因此在铁心中保留有一段间隙，保证磁路不饱和，电抗值XLC是常数。因此，LC又叫“线性电抗器”。相复励装置励磁电流矢量图相复励的作用1.复励作用2.相位补偿作用相复励的作用二、电磁相加相复励装置电磁相加相复励装置单相电路单相等值电路发电机自励起压过程特性曲线第三节可控硅励磁装置可控硅励磁装置单相原理图基本原理取发电机端电压经变压器降压或直接作

7、为可控硅主电路电源；同时发电机端电压经降压、整流、滤波后转换成平滑的直流电压，该电压与端电压大小成比例、通过与给定电压作比较，取得两者的偏差值，再用来控制可控硅的移相触发电路，调节可控角的导通角大小，从而实现对可控硅输出的励磁电流的调节。控制系统方块图应用受到限制的原因1)这种自励型发电机系统的自激起压能力差，因此必须附加发电机起压辅助环节。(2)当电网发生短路、电压大幅度跌落时，可控硅励磁装置无法提供必要的励磁电流，更谈不上强励能