第三篇-14同步发电机电压及无功功率自动调整.

特点:属于开环调节系统，具有结构简单，工 作可靠，强励能力强，动态性能好等特点。 但静态性能较差，调压精度低。 （3）复合调节Uf ， I f，cosφ
按负载和电压偏差的综合调节，在按负载调节 的基础上采用自动电压调节器（AVR）→一种 较理想的励磁调节器，广泛用于船舶电站。
AVR类型：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（可 控硅）自励恒压励磁装置、无刷同步发电机 恒压励磁系统
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
内容简介 本章主要介绍船舶同步发 电机的自动调压、以及无功功 率的调节方法。
§14 -2 不可控相复励自励恒压励磁系统
性能优良，能在恶劣的环境下可靠地工作。 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。
相关概念
转速波动率：机组在空载到满载范围内任 一负载下运行时，于一定时间间隔内测得 的最高转速n1或最低转速n2与它们的平均值 之差对平均转速的百分比≤±0.5% 。
n nm v % 100% nm n1 n 2 nm 2
电压波动率：机组在空载到满载范围内任 一负载下运行时，于一定时间间隔内测得 的最高电压U1或最低电压U2与它们的平均 值之差对平均电压的百分比≤±1%。
2）维持电力系统电压基本恒定
∵用电设备为感性负载→去磁电枢反应 ∴负载电流变化→应使励磁电流相应变化→ 补偿去磁作用→维持端电压恒定→ AVR
3）合理分配发电机的无功功率 并联运行的交流发电机组，当负载功率 变化时，各发电机实际承担的无功功率若不 按发电机各自的容量比例分配→发电机间电 势不相等→ 有环流→ 增大损耗且不稳定。 强励能力：短路时，提高保护动作可靠性
4）自动调压装置的分类 1.按照直流励磁电流的获得方式区分
（1）直流励磁机他励方式
励磁电流是由与同步发电机组同轴的 直流励磁发电机提供。由于直流励磁机的 电磁惯性较大，而且有电刷和换向器，可 靠性差，维护管理不便，不宜在船舶电站 中使用。
（2）静止自励方式 利用交流同步发电机发出的交流电经晶闸 管整流提供给转子励磁绕组的自励方式获得了 广泛的应用。静止自励方式简单、可靠，特别 适用于容量较小的船舶同步发电机。同时，由 于其电磁惯性较小，因此具有优良的动态性能。 （3）交流励磁机他励方式 以交流励磁机他励的无刷励磁方式。由于这 种励磁方式使整个机组的旋转部分和静止部分没 有任何滑动电接触，去掉了电刷和滑环，因此可 靠性好，管理方便。
U max .s (或U min .s ) Ue Us % 100% Ue
Umax.s—发电机突减负载时的最高电压值
Umin.s —发电机突加负载时的最低电压值
《钢质海船建造及入级规范》规定：
发电机突加或突减60％额定电流及功率因 数不超过0.4（滞后）的对称负载时，发电机 的动态电压变化率最低不超过-15%最高不超 过+20%，恢复到额定值的3 % 内的时间 ≤±1.5s，应急发电机恢复到额定值的 4 % 内的时间≤±5s， （发电机的动态电压变化率 应在15% 以内，电压恢复时间不超过1.5 秒。）
3）无功功率的合理分配 《钢质海船建造及入级规范》规定： 并联运行的交流发电机组，当负载在额 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% 。
U Um U % 100% Um U1 U 2 Um 2
§14 -1 自动电压调整的基础知识
14.1.1 自动调压装置的功能 为了保证高质量的供电指标，自动调压 装置应具备下述的功能： 1）自励起压 发电机组起动运行且转速接近额定转速时， 应能使发电机可靠起励，建立额定空载电压。
U max(或U min ) Ue U % 100% Ue
《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）对动态电压调整的要求 负载突变→AVR应能使发电机瞬时电压波动பைடு நூலகம் 恢复至稳定值得时间都在允许范围之内，用瞬 时电压调整率△Us％和电压恢复时间th来表示
14.1.2 自励恒压装置的要求
1）静态和动态特性
Umax.s—发电机突减负载时的最高电压值
Umin.s —发电机突加负载时的最低电压值
（1）对静态电压调整的要求 发电机负载端电压波动的缓慢变化可用静态电 压调整率（稳态电压变化率〕U% 来表示:
Umax 、 Umin—发电机在额定负载变化范围内端电压 稳态时最大值和最小值。
2）强行励磁
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。 常用强行励磁倍数 Kp（一般 >2）和发电 机电压上升速度(0.1s~0.5s)来描述。
ULp Kp ULe
ULp—强励时提供的最高励磁电压 ULe —发电机额定电压时的励磁电压
按照自励恒压的作用原理（被检测量）区分 （1）按电压偏差Uf调节 当发电机的输出电压与给定电压出现偏差 （ Uf ）时，调节器根据U的大小和极性对 励磁电流进行调节，以维持端电压恒定。
特点:属于闭环调节系统，静态性能好，调压精 度高。但动态特性差。 （2）按负载扰动调节I f，cosφ 发电机端电压变化的是由于负载扰动引起 的，调节装置直接测量扰动量，根据扰动量的 变化来进行调节，使发电机的端电压恒定。