船舶电气设备及系统第14章 同步发电机电压及无功功率自动调整课件.ppt

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1、第14章同步发电机电压及无功功率自动调整§14.1自动电压调整的基础知识§14.2不可控相复励自励恒压励磁系统§14.3晶闸管自励恒压励磁系统§14.4可控相复励自励恒压励磁系统§14.5无刷发电机励磁系统§14.6并联运行发电机组间无功功率分配本章主要介绍船舶同步发电机的自动调压、调频、以及有功功率和无功功率的调节方法。内容简介§14.1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起压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强行励磁14.1.2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（1）静态特性对静态电压调整的要求Ue：发电

2、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Umin：发电机在规定的负荷变化范围内端电压的稳态最小值《钢质海船建造及入级规范》规定：发电机从空载至满载，功率因数保持为额定值,主发电机的静态电压变化率应在2.5%以内,应急发电机的静态电压变化率应在3.5%以内。（2）动态特性对动态电压调整的要求Umax.s：发电机突加负荷或突减负荷时的最高电压值Umin.s：发电机突加负荷或突减负荷时的最低电压值《钢质海船建造及入级规范》规定：发电机突加或突减50％额定电流及功率因数不超过0.4(滞后)的对称负荷时发电机的动态电压变化率应在±15％以内电压恢复时

3、间不超过1.5s。当电压突然下降很大时，要求自动调压装置能迅速把励磁电流升高至超过额定状态的最大值，即有足够的强行励磁能力，以提高电压的上升速度。2）强行励磁4）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，其发展大致经历了带直流励磁机的励磁系统、不带励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。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。《钢质海船建造及入级规范》规定：3）合理分配发电机的无功功率并联运行的交流发电机组，当负荷在额定功率的20％～100％范围内变化时，各发电机实际承担的无功

4、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：（1）最大机组额定无功功率的±10％（2）最小机组额定无功功率的±25％目前主要采用的类型有：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晶闸管自励恒压励磁装置无刷同步发电机励磁系统。按照被检测量，自励恒压装置可分三大类：（1）按发电机电压偏差△Uf调节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节系统，稳态特性比较好，静态电压调整率一般均在土1％以内。晶闸管自励恒压装置属于这种类型。（2）按负载电流If和功率因数cosφ调节如果被测量是发电机的负荷电流If及功率因数cosφ。再

5、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。不可控相复励自励恒压装置属于这种类型。（3）按If和cosφ及△Uf调节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采用自动电压调节器（AVR）。静态和动态特性都比较好，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于这种类型。具有优良的动态性能，并能在恶劣的环境下可靠地工作。一.相复励自励恒压装置既反映电流的大小，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。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。§

6、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装置。具有结构简单，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。不可控相复励自励恒压装置,利用发电机本身的剩磁电压进行自励起压,根据负荷电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，稳定发电机端电压。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。电流迭加电势迭加电磁迭加14.2.1不可控相复励装置自励起压及恒压的基本原理1)自励起压基本原理自励起压特性曲线，如图所示。其中曲线1为同步发电机空载特性曲线Ufo＝f（IL）;曲线2为自励回

7、路的理想励磁特性曲线IL＝f（Uf）。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转子转动后，发电机定子绕组将产生感生剩磁电压Us,Us加在自励回路上，经过整流在发电机励磁绕组中产生励磁电流IL1，IL1在发电机定子绕组中感生电压UO1，UO1通过自励回路产生IL2，IL2又感生更高的电压UO2，如此循环，构成正反馈，逐渐提高发电机空载电压，最后达稳定的交点A，此时发电机电压即为空载电压Ufo。同步发电机自励起压过程：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：（1）