船舶电气设备与系统课件1

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1、第14章船舶同步发电机电压及无功功率自动调整本章的主要讲解内容第一节概述第二节不可控相复励自励恒压励磁系统第三节电流叠加相复励自励恒压装置第四节电磁叠加的相复励自励恒压装置第五节带电压曲折绕组的相复励系统第六节晶闸管自励恒压励磁系统第七节可控相复励自励恒压励磁系统第八节无刷发电机励磁系统第九节船舶同步发电机组间无功功率自动分配第一节概述维持供电电压的稳定是保证供电质量的主要措施之一。然而，电网电压是会经常变化的，船舶电网电压波动比陆上大电网电压波动更为严重，其电压是否稳定取决于发电机的自动励磁调整装置（自动电压调节器）性能

2、。励磁控制系统是发电机的重要组成部分，它的主要任务是根据发电机的各种运行状态，向发电机的励磁系统提供一个可调的直流电流，以稳定发电机的输出电压。性能优良、可靠性高的励磁系统是保证发电机安全发电，提高电力系统稳定性所必须的。引起电网电压波动的主要原因是负载变动。负载电流幅值变化或负载性质变化都将引起发电机的电枢反应发生变化，从而引起发电机端电压的变化。船舶负载多是感性的，且变化无规律。返回可见，当不变，而变化，即电流幅值变化或与的夹角变化时，都将引起电压的幅值变化。当忽略发电机电枢电阻，用同步电抗来表征发电机电枢反应的程度时

3、，电压平衡方程式为：基于船舶工作环境的特殊性，对自动励磁调整装置的基本要求是：简单可靠；灵敏度高而稳定；保证电压为给定水平；具有一定的强行励磁能力；合理地分配无功功率以及充分地考虑经济等方面的因素。在一般稳定调整的情况下，船舶电力系统电压的暂态调整过程如图14-1所示。一、对船用自动励磁装置的要求1.静态和动态特性的要求当负载在一定范围内变化时，在不同的负载下，调压器应保证稳定状态时的电压在允许的范围内。这个静态指标，用静态电压调整率ΔUW来衡量。当较大负载突变时，瞬时电压变化很大，此瞬时电压也要在规定的允许范围之内，而且

4、恢复的时间越快越好。这个动态指标，用瞬态电压调整率和电压恢复时间来衡量。2.强行励磁由提高发电机并联工作稳定性和电动机运行稳定性以及继电保护装置动作的准确性等动态稳定性的观点出发，要求调压器的动作要迅速。解决这个问题的方法之一就是实行强行励磁。也就是要求励磁系统应能保证最短的时间内，把励磁电流升高到超过额定状态时的最大值。3.电磁兼容性这是描述电气设备在规定的电磁环境中有效工作的能力。对励磁装置的电磁兼容性要求主要体现在不干扰其它设备的正常工作这一方面。4.自励起压性能这是对自励类型的励磁装置的要求。保证发电机依靠剩磁从静

5、止起动后能迅速顺利地发出规定的电压。自励类型的励磁装置应用最为普遍。二、自励恒压装置的分类及调压原理1.按发电机电压偏差调节发电机在运行中,由于某种原因使得发电机输出电压与给定的电压出现偏差时,调节器将根据偏差电压的大小和极性输出校正信号,对发电机励磁电流进行调节。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I和功率因数调节发电机电压的波动,是由于负荷的变化和故障所引起。如果被测量是发电机的负载电

6、流I及功率因数。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。第二节不可控相复励自励恒压励磁系统返回一、自励同步发电机自励起压基本原理同步发电机按其励磁方式可分为他励和自励的两大类。他励同步发电机的励磁电流是由同步发电机本身之外的单独电源供电，通常是由一小容量的同轴励磁机供电。目前在船舶中普遍使用的是带交流励磁机，经过旋转整流桥的他励发电机励磁系统，称为无刷同步发电机励磁系统，如图14-2所示。自励同步发电机的

7、励磁电流，是由同步发电机本身的定子交流电，通过静止的整流元件供给．自励同步发电机自励回路的单相原理图，如图14-3所示。自励同步发电机的自励起压特性曲线，如图14-4所示。其中曲线1为同步发电机的空载特性曲线曲线2为自励回路的理想励磁特性曲线同步发电机建立正常空载电压后，在船舶主开关合闸带负载时，由于电枢反应的去磁作用和内部阻抗压降，其端电压必然要降低，如图14-5发电机外特性中曲线1所示。因此，必须采用恒压措施。既然是负载电流变化引起了发电机端电压的变化，因而也就可以利用进行复式励磁的方法，以附加励磁电流来调整。二、不可

8、控相复励恒压的基本原理图14-6复式励磁图14-7电流叠加相复励调压图14-8相复励矢量图图14-9电磁迭加相复励图14-10电势迭加相复励第三节电流叠加相复励自励恒压装置返回假设发电机磁路不饱和，发电机转速恒定，则相复励的控制规律就可用下式表示图14-11是电流叠加相复励装置原理图。图14-12为单相