同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)整器.ppt

1、第二章 同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)整器,劉飛,第二章 同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)整器,主要內(nèi)容： 對(duì)調(diào)壓器的要求及分類； 不可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置； 可控硅調(diào)壓裝置； 可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置； 無(wú)刷發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。,第一節(jié) 概 述,一、自動(dòng)電壓調(diào)整裝置的作用,1. 電壓控制,對(duì)于同步發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，在負(fù)載電流變化時(shí)，由于電樞反應(yīng)的影響將使發(fā)電機(jī)的端電壓發(fā)生變化，尤其是感性電流，其影響更大。需要自動(dòng)調(diào)壓裝置來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓，即相應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，以保持端電壓的恒定。,2. 無(wú)功功率分配控制 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，只要在網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電 機(jī)的電勢(shì)不相等，在網(wǎng)上運(yùn)行的發(fā)電機(jī)定子繞組間就會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，引起無(wú)功功率分配不均勻

2、。因此需要自動(dòng)調(diào)壓裝置來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的電勢(shì)，以減小機(jī)組間的環(huán)流，使并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組處于合理而穩(wěn)定分配無(wú)功功率。,二、對(duì)調(diào)壓裝置的基本要求,基本要求是簡(jiǎn)單可靠；靈敏度高而穩(wěn)定； 穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性好； 具有一定的強(qiáng)行勵(lì)磁能力； 合理而穩(wěn)定分配無(wú)功功率等。,1自勵(lì)起壓 在發(fā)電機(jī)起動(dòng)運(yùn)行且轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，自動(dòng)調(diào)壓裝置能使發(fā)電機(jī)建立空載電壓。,2靜態(tài)電壓調(diào)整率,規(guī)定：主發(fā)電機(jī)為2.5% 應(yīng)急發(fā)電機(jī)為3.5%,3動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整率,規(guī)定：動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整率在15%以內(nèi)，電壓恢復(fù)時(shí)間1.5s,4. 無(wú)功分配 輸出功率相同的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，其每臺(tái)發(fā)電機(jī)的無(wú)功負(fù)載與其按比例分配值的偏差不應(yīng)超過其額定無(wú)功功率的10%。 在不

3、同定額的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，則無(wú)功負(fù)載按比例分配值之差不應(yīng)超過 . 最大發(fā)電機(jī)額定無(wú)功功率的10%； . 最小發(fā)電機(jī)額定無(wú)功功率的25%。,5. 強(qiáng)行勵(lì)磁 電力系統(tǒng)的特點(diǎn)之一，是過渡過程非?？?。當(dāng)負(fù)載突變或發(fā)生短路時(shí)，電壓會(huì)突然下降很大。要求調(diào)壓裝置要有強(qiáng)行勵(lì)磁能力。以保證發(fā)電機(jī)電壓恒定。,三、調(diào)壓裝置的分類 按調(diào)節(jié)原理調(diào)壓裝置可分成三種類型:,1. 按擾動(dòng)（負(fù)載）進(jìn)行調(diào)節(jié) 它是按發(fā)電機(jī)電流的大小及其功率因數(shù)來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)的。 特點(diǎn)靜態(tài)特性較差、動(dòng)態(tài)特性較好。 靜態(tài)電壓調(diào)整率一般在35%之間，最好也只能達(dá)到2%左右。不可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置就屬于這種類型。,2. 按負(fù)反饋（電壓偏差）進(jìn)行

4、調(diào)節(jié) 它是按發(fā)電機(jī)輸出電壓的偏差U來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)的。 特點(diǎn)：靜態(tài)精度高，現(xiàn)在靜態(tài)電壓調(diào)整率一般均在1%以內(nèi)，有的已達(dá)到0.5%以內(nèi)。欠缺的是動(dòng)態(tài)特性差，可控硅調(diào)壓裝置就屬于這種類型。,3. 按復(fù)合原理進(jìn)行調(diào)節(jié) 它是按擾動(dòng)與電壓偏差的綜合信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，即按發(fā)電機(jī)的電流大小及其功率因數(shù)和發(fā)電機(jī)輸出電壓偏差來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)的。 這類調(diào)壓裝置是將上述兩種調(diào)壓裝置結(jié)合在一起，所以具有上述裝置的各自優(yōu)點(diǎn)，而克服了各自的不足之處，即調(diào)壓裝置的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性都很好?？煽叵鄰?fù)勵(lì)調(diào)壓裝置就屬于這種類型。,第二節(jié) 不可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置,相復(fù)勵(lì)恒壓裝置：既按負(fù)載電流的大小又按負(fù)載電流的相位

5、 進(jìn)行調(diào)壓的裝置為相復(fù)勵(lì)恒壓裝置。,相復(fù)勵(lì)恒壓裝置的分類：電流疊加；電勢(shì)疊加；電磁疊加,一同步發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓工作原理,結(jié)論：同步發(fā)電機(jī)在原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并達(dá)到額定轉(zhuǎn)速以后，由于勵(lì)磁繞組的剩磁使發(fā)電機(jī)有一定的輸出電壓，在此電壓的作用下，勵(lì)磁繞組產(chǎn)生更大的磁場(chǎng)，從而使發(fā)電機(jī)輸出更高的電壓，互相促進(jìn)的結(jié)果使發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到額定值。,自勵(lì)發(fā)電機(jī)的建壓條件,1）發(fā)電機(jī)要有剩磁。 2）勵(lì)磁電流磁場(chǎng)與剩磁場(chǎng)方向相同。 3）勵(lì)磁電路的電阻要適當(dāng),要小于建壓臨界電阻。,自勵(lì)發(fā)電機(jī)電壓建立,在轉(zhuǎn)子磁極上加恒磁插片 臨時(shí)充磁 諧振法 利用升壓變壓器 臨時(shí)短接主電路,解決起壓困難的措施,二、電流迭加相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置,TA 電力

6、電流互感器。它反映發(fā)電機(jī)負(fù)載電流(大小與相位)，以進(jìn)行相復(fù)勵(lì)調(diào)壓。 LR移相電抗器。它將發(fā)電機(jī)電壓產(chǎn)生的電流移相90，作為電壓分量進(jìn)行自勵(lì)起壓。 VD 三相橋式整流器。它將交流側(cè)迭加得到的勵(lì)磁電流IE整流成勵(lì)磁電流IE。,1線路原理圖,2. 線路分析,等值電路圖,電壓源UG單獨(dú)作用時(shí),電流源IEI單獨(dú)作用時(shí),3. 相量分析, XL RL + RE,由于移相電抗器ZL的電抗值XL大于大于其電阻值RL與等效勵(lì)磁回路電阻RE之和，所以可忽略這兩個(gè)電阻。這樣上式可表示為,三. 相復(fù)勵(lì)裝置參數(shù)的調(diào)整,空載電壓調(diào)整,若電壓低,說(shuō)明勵(lì)磁電流中電壓分量小,應(yīng)增大電壓分量 即應(yīng)減小XL的值.可通過減少移相電抗器

7、的匝數(shù)或增加移相電抗器鐵芯的氣隙來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整.,帶負(fù)載后電壓的調(diào)整,若電壓低,說(shuō)明勵(lì)磁電流中電流分量小,應(yīng)增大電流分量.可通過減少電流互感器付邊匝數(shù)進(jìn)行調(diào)整。,四. 不可控相復(fù)勵(lì)裝置存在問題與改進(jìn)措施,相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置調(diào)壓精度低的主要原因,目前船舶發(fā)電機(jī)大多采用的是凸極式,發(fā)電機(jī)磁路有一定的飽和現(xiàn)象,改進(jìn)措施,引入負(fù)反饋,加電壓校正器 AVR(Automatic Voltage regulator),第三節(jié) 可控硅調(diào)壓裝置,一基本環(huán)節(jié)介紹,1. 測(cè)量環(huán)節(jié),測(cè)量電路一般采用三相橋式整流、濾波來(lái)獲得發(fā)電機(jī)端電壓信號(hào),2. 比較電路,2.1.雙穩(wěn)壓管橋式比較電路,在輸出開路時(shí)，當(dāng)輸入電壓UG DC小于穩(wěn)

8、壓管DZ穩(wěn)壓值時(shí),Ue - UG DC,當(dāng)輸入信號(hào)大于等于穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓值時(shí),Ue UR UZ UG DC 2UZ,雙穩(wěn)壓管比較電路輸入輸出波形,2.2.單穩(wěn)壓管比較電路,在輸出開路當(dāng)輸入電壓UG DC小于穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值時(shí),當(dāng)輸入信號(hào)大于等于穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值時(shí),單穩(wěn)壓管比較電路輸入輸出波形,3. 誤差信號(hào)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié),即PID調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，對(duì)Ue誤差信號(hào)進(jìn)行調(diào)整,4.移相和觸發(fā)脈沖形成電路,移相及脈沖信號(hào),5. 晶閘管整流電路,二可控硅調(diào)壓裝置調(diào)節(jié)過程,發(fā)電機(jī)輸出電壓經(jīng)三相橋式整流電路輸出作為測(cè)量信號(hào)，經(jīng)穩(wěn)壓管比較電路輸出電壓偏差信號(hào)，然后經(jīng)PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出成比例或PID信號(hào)到移相電路進(jìn)行移相供給脈沖發(fā)生器，使其輸出脈沖信號(hào)到可控整流電路，由可控整流電路輸出電流給勵(lì)磁繞組使其磁場(chǎng)改變，從而改變發(fā)電機(jī)的電壓。,第四節(jié) 可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置,1. 對(duì)相復(fù)勵(lì)裝置的輸出進(jìn)行分流控制,是在不可控相復(fù)勵(lì)基礎(chǔ)上加按電壓偏差進(jìn)行調(diào)整的系統(tǒng)，其調(diào)壓精度較高。,1）直流側(cè)分流,2）交流側(cè)分流,3）用交流勵(lì)磁控制的交流側(cè)分流,2電壓校正器AVR的工作,第五節(jié) 無(wú)刷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng),一. 無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)的組成,主發(fā)電機(jī),勵(lì)磁發(fā)電機(jī),輪管035/6期中試題 班級(jí) 姓名 1 畫圖說(shuō)明船舶電力系統(tǒng)的組成。 2 船舶用電設(shè)備主要有哪些？ 3 說(shuō)明船舶電網(wǎng)的分類及連接方式？ 4 船舶主配電盤的日常管理有哪些？ 5