《同步发电》PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十四章 同步发电机电压及无功功率自动调整
14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6
自动电压调整的基础知识 不可控相复励自励恒压励磁系统 晶闸管（可控硅）自励恒压励磁系统 可控相复励自励恒压励磁系统 无刷发电机励磁系统 并联运行发电机间无功功率分配
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。
14.2 不可控相复励自励恒压励磁系统
相复励自励恒压装置
相复励：既反映电流的大小，也能反映电流相位的（同 步发电机）励磁电路称为相位复励线路，简称相复励线路。
发电机输出电压变化原因：1.输出电流大小变化（电枢 反应程度变化）；2.输出电流相位变化（电枢反应性质、或 分量变化） 。
恒压的方法：励磁电流根据输出电流的大小和相位的变 化进行相应的调整、控制。
要求自动电压调整装置在电压突然大降时，使励磁电流升
高至超过额定状态的最大值。
目的：⑴.保证系统运行；⑵.选择性保护装置准确动作。
强行励磁能力用强行倍数
K
表示：
p
K p U Lp U Le
K p一般为2.
3）无功功率的合理分配
保证并联运行发电机能最大限度地发挥其功效（不会一台过 载，另一台仍有很大的余量）。
所以需恒压装置来相应地调整发电机的励磁电流，使发电 机的端电压基本恒定。
3）合理稳定地分配并联运行发电机间无功功率 并联运行的机组，如果无功功率不按各自容量成比
例分配，将造成发电机间的电势不等，就有无功环流产生。
14.1.2 自励恒压装置的基本要求
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。
图14-1 船舶电力系统电压暂态调整特性曲线
返回
14.1.2 自励恒压装置的基本要求
1）静(稳)态和动态特性
⑴.静(稳)态电压调整的要求
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。
静态电压调整率：
U % Umax Umin Ue 100%
Ue
《船规》空载到满载，功率因数为额定值时，主发电机
3.按 I 和 cos 及 U f 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。 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。
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
1）自励起压 依靠剩磁可在发电机额定转速时，能建立额定空载电
压。 同步发电机转子励磁电流，是由三相输出电压经整流
而形成，这就是自励；起励电流在二极管死区电压内不能导 2）通，维故持转电子力要系有统剩电磁压外基，本还恒要定有起压措施。
当负载大小和负载性质变化时，能自动保持电压基本恒定。 影响电压因素：电枢反应、内阻压降。
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。
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，如图所示。
自励同步发电机的励磁电流，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14-2所示。自励同步发电机的自励起压特性 曲线，如图14-3所示。
特点：①.动态性能优良，能在恶劣环境下可靠工作； ②.静态精度较差（由于同步发电机的调节特性
非线性，相复励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。 ∴相复励尤其是不可控相复励线路的静态精度较差）。
类型：较多，通常可归纳为三种方式：—— ①.按电流 叠加；②.电磁叠加；③.按电势叠加。
图14-4不可控相复励线路 ①.按电流叠加；②.电磁叠加；③.按电势叠加。
2.按负载电流 If 和功率因数 cos 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流 If 及功率因
数 cos 。Βιβλιοθήκη Baidu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。
≤±2.5%；应急发电机≤±3.5%
⑵.动态电压调整要求：大负荷突变时，能使电压在允许的范
围内。《瞬船时规电》压突调加整/减率5：0%额U定s %电流Um及ax.功s U率Umei因n.s 数U不e超1过000%.4（滞
后）对称负载时，动态电压变化率应≤±15%，恢复时间 ≤1.5秒。
2）强行励磁
《船规》当负载在总额定功率20～100%范围变化时，应能稳定 运行。功率分配误差应符合：实际承担无功功率与按额定功率分 配比例的计算值之差，应不超过下列的较小者。 （1）最大发电机额定无功功率的±10%。 （2）最小发电机额定无功功率的±25%
4）自动恒压装置的分类及调压原理
1.按发电机电压偏差 U f 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 U f 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。
14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6
自动电压调整的基础知识 不可控相复励自励恒压励磁系统 晶闸管（可控硅）自励恒压励磁系统 可控相复励自励恒压励磁系统 无刷发电机励磁系统 并联运行发电机间无功功率分配
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。
14.2 不可控相复励自励恒压励磁系统
相复励自励恒压装置
相复励：既反映电流的大小，也能反映电流相位的（同 步发电机）励磁电路称为相位复励线路，简称相复励线路。
发电机输出电压变化原因：1.输出电流大小变化（电枢 反应程度变化）；2.输出电流相位变化（电枢反应性质、或 分量变化） 。
恒压的方法：励磁电流根据输出电流的大小和相位的变 化进行相应的调整、控制。
要求自动电压调整装置在电压突然大降时，使励磁电流升
高至超过额定状态的最大值。
目的：⑴.保证系统运行；⑵.选择性保护装置准确动作。
强行励磁能力用强行倍数
K
表示：
p
K p U Lp U Le
K p一般为2.
3）无功功率的合理分配
保证并联运行发电机能最大限度地发挥其功效（不会一台过 载，另一台仍有很大的余量）。
所以需恒压装置来相应地调整发电机的励磁电流，使发电 机的端电压基本恒定。
3）合理稳定地分配并联运行发电机间无功功率 并联运行的机组，如果无功功率不按各自容量成比
例分配，将造成发电机间的电势不等，就有无功环流产生。
14.1.2 自励恒压装置的基本要求
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。
图14-1 船舶电力系统电压暂态调整特性曲线
返回
14.1.2 自励恒压装置的基本要求
1）静(稳)态和动态特性
⑴.静(稳)态电压调整的要求
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。
静态电压调整率：
U % Umax Umin Ue 100%
Ue
《船规》空载到满载，功率因数为额定值时，主发电机
3.按 I 和 cos 及 U f 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。 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。
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
1）自励起压 依靠剩磁可在发电机额定转速时，能建立额定空载电
压。 同步发电机转子励磁电流，是由三相输出电压经整流
而形成，这就是自励；起励电流在二极管死区电压内不能导 2）通，维故持转电子力要系有统剩电磁压外基，本还恒要定有起压措施。
当负载大小和负载性质变化时，能自动保持电压基本恒定。 影响电压因素：电枢反应、内阻压降。
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。
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，如图所示。
自励同步发电机的励磁电流，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14-2所示。自励同步发电机的自励起压特性 曲线，如图14-3所示。
特点：①.动态性能优良，能在恶劣环境下可靠工作； ②.静态精度较差（由于同步发电机的调节特性
非线性，相复励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。 ∴相复励尤其是不可控相复励线路的静态精度较差）。
类型：较多，通常可归纳为三种方式：—— ①.按电流 叠加；②.电磁叠加；③.按电势叠加。
图14-4不可控相复励线路 ①.按电流叠加；②.电磁叠加；③.按电势叠加。
2.按负载电流 If 和功率因数 cos 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流 If 及功率因
数 cos 。Βιβλιοθήκη Baidu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。
≤±2.5%；应急发电机≤±3.5%
⑵.动态电压调整要求：大负荷突变时，能使电压在允许的范
围内。《瞬船时规电》压突调加整/减率5：0%额U定s %电流Um及ax.功s U率Umei因n.s 数U不e超1过000%.4（滞
后）对称负载时，动态电压变化率应≤±15%，恢复时间 ≤1.5秒。
2）强行励磁
《船规》当负载在总额定功率20～100%范围变化时，应能稳定 运行。功率分配误差应符合：实际承担无功功率与按额定功率分 配比例的计算值之差，应不超过下列的较小者。 （1）最大发电机额定无功功率的±10%。 （2）最小发电机额定无功功率的±25%
4）自动恒压装置的分类及调压原理
1.按发电机电压偏差 U f 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 U f 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。