船舶电气基础—— 船舶同步发电机的自动调节装置
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电机空载输出电压的大小；空载电压偏低、说明Iv分量偏 小。
2）Ii的相量为励磁电流的复励分量，其作用是产生电 流 补 偿 和 电 压 补 偿 ； 接 负 载 后 电 压 偏 低 、 说 明 Ii 分 量 偏 小。
3）Iv分量适当，Ii分量太强、发电机外特性上翘；Ii分 量太弱、发电机外特性严重下斜。 三、电磁叠加的相复励自励恒压装置
3．按照励磁装置的组成元件分 相复励（最多）、三次谐波、晶闸管等。
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§5-2 不可控相复励恒压原理
1．同时按负载电流和负载功率因数进行 调节，前者为复励补偿、后者为相位 补偿，合称相复励。
2．动态性能好、有好的强励能力 3．分电流叠加、电磁叠加、电势叠加三
种。
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CT
G
Nf RC
x
C1
C3
C2
D1~D6
一、变压器式（书图）
反应电压偏差的AVR（自动电压调节器）控制变压 器铁芯饱和程度恒压。
二、移相电抗器式（书图）
AVR控制移相电抗器饱和程度恒压：
U↑→UAVR↓→I↓→ 电 抗 器 x 饱 和 程 度 ↓ →XL↑→IV↓→IF↓→IL↓→U↓
在AVR和电流互感器、电压互感器之间接电流 稳定装置电阻，实现无功自动调节。
电流叠加相复励自励恒压装置
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二、电流叠加相复励自励恒压装置 1．电路（见书） 单相电路见下：
由电流互感器、电抗器（主要作用移相）、三相 桥式整流器及并联的R与C或硒堆（过压保护）、 电容（ △作用起压）和励磁绕组等组成。 2．基本原理
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4．性能 1）Iv的相量为励磁电流的空载分量，其作用是决定发
要求：突加（减）50%Ie cos＜0.4 调整率±15%以 内 Δt＜1.5s。 4．强行励磁
负载突变或短路故障消除后电压可迅速恢复。 5．合理分配发电机的无功功率 要求：（见书讲）P=20 ～100%Pe时，Q按比例分配，ΔQ ＜|10%|Qmax。
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二．自动调压装置分类 1．按直流励磁电流获得方式分
静态和动态指标（见下）均满足《海船规范》 要求。
6
1．自励起压： 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 导通，故转子要有剩磁外，还要有起压措施。 2．静态电压调整率（见书）
要 求 ： 主 发 电 机 ： ±2.5% 以 内 ； 应 急 发 电 机 ： ±3.5%以内。 3．动态电压调整率（见书）
1．特点：动态性能更好。 2 ． 组 成 ： 同 上 、增 加 了一 个 三绕 组 变压 器 （N1 、 N2、N3为电压、输出、电流绕组）。 3．原理：İf≈（N1/N2）İv+（N3/N2）İ i
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四、交流侧电势叠加的相复励自励恒压装置 （见书） 五、相复励装置的起压和参数调整
1．起压 初始空载电压小、整流二极管不能导通、利用
难点：不可控相复励恒压装置的原理；并联运行无功 功率和有功功率的性能。
计划课时：12节左右。
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§5-1 同步发电机电压的自动调节 §5-2 不可控相复励恒压原理 §5-3 晶闸管（可控硅）自动励磁装置 §5-4 可控相复励恒压原理 §5-5 无刷同步发电机励磁恒压系统（属于他励） §5-6 并联运行同步发电机无功自动分配 §5-7 调速特性与并联有功分配 §5-8 自动调频调载原理（见书） §5-9 自动分级卸载及自动增减机组
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2．比较电路 1) Uin＜Uz：Uout＝Uin （Dz相当于开路）→起励 2）Uin＞Uz： Uout＝2Uz－Uin ∵ UR＝Uin－Uz ∴Uout＝Uz－UR＝Uz-（Uin－Uz）＝2Uz－Uin Uin↑→Uout↓→（负反馈）稳压
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二、移相触发电路 根 据 Uout 大 小 和 正 负 、 控 制 可 控 硅 的 导 通 角
电容（与整流桥交流侧三角形连接）和移相电抗 器串联谐振产生大电流起压。 2．参数调整
1）调空载电压↑ 电流叠加：增加移相电抗器（三相铁心线
圈）气隙或减少其线圈匝数；
δ↑→μ↓→L↓=(μSN²)/l→Xl↓→Iv↑→E↑ 或：N↓→L↓→E↑
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电磁叠加：增加电压绕组的匝数 N1↑→E1、U1↑ =4.44fN1Ф→Iv↑→Il↑→E↑ 2）调负载电压↑
（控制角）。 三、可控整流主电路
利用可控整流作励磁。 四、保护和起励电路
采用阻容保护，使晶闸管不因过压、过流损 坏；
采用人工触发起励（书图），利用蓄电池向晶 闸管提供触发电压，因剩磁电压其脉冲不能使晶闸 管导通。
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§5-4 可控相复励恒压原理
性质：根据电压偏差和负载电流综合调节；在相复励 的基础上加一个按电压偏差调节的装置。
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PLC
3
自 动 化 设 备
4
主 机 自 控
5
§5-1 同步发电机电压的自动调节
保证供电品质的两个重要指标是： 电压和频率恒定。 一、自动调压装置的功能 作用：
发电机起动后转速接近额定转速时，能建立额 定空载电压；当负载大小和负载性质变化时，能 自动保持电压基本恒定。还有均匀分配无功功率 的功能。 品质要求：
1）直流励磁机他励方式 同轴直流励磁机有电刷和换向器、不宜在船上使用。
2）静止自励方式来自百度文库经整流供转子励磁、主要使用方法。
3）交流励磁机他励方式 无电刷、滑环、发展方向。
2．按照自动调压的作用原理分 1）按电压偏差调节：静态性能好； 2）按负载扰动调节：动态性能好。 3）复合调节：静、动态性能都较好。
电流叠加：减少电流互感器二次绕组匝数 Ni2↓→Ii↑(电流比与匝数成反比)→Il↑→U↑
电磁叠加：增加电流绕组的匝数 İf↑≈（N1/N2）İv+（N3↑/N2）İ i
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§5-3 晶闸管（可控硅）自动励 磁装置
特点：属按 电压偏差调 节、静态性 能好。
一、测量比较电 路
1．测量电路
将发电机 端电压测量 后整流为直 流。
第五章 船舶同步发电机的自动调 节装置
教学目的：使学生熟悉调压器的类型、可控硅及可控 相复励恒压的原理和性能、无刷发电机的特性； 掌握不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节； 掌握并联运行无功功率和有功功率的调节及性能； 了解自动调频调载和自动分级卸载的原理和性能、 掌握其使用。
重点：不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节； 并联运行无功功率和有功功率的调节及性能。
2）Ii的相量为励磁电流的复励分量，其作用是产生电 流 补 偿 和 电 压 补 偿 ； 接 负 载 后 电 压 偏 低 、 说 明 Ii 分 量 偏 小。
3）Iv分量适当，Ii分量太强、发电机外特性上翘；Ii分 量太弱、发电机外特性严重下斜。 三、电磁叠加的相复励自励恒压装置
3．按照励磁装置的组成元件分 相复励（最多）、三次谐波、晶闸管等。
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§5-2 不可控相复励恒压原理
1．同时按负载电流和负载功率因数进行 调节，前者为复励补偿、后者为相位 补偿，合称相复励。
2．动态性能好、有好的强励能力 3．分电流叠加、电磁叠加、电势叠加三
种。
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CT
G
Nf RC
x
C1
C3
C2
D1~D6
一、变压器式（书图）
反应电压偏差的AVR（自动电压调节器）控制变压 器铁芯饱和程度恒压。
二、移相电抗器式（书图）
AVR控制移相电抗器饱和程度恒压：
U↑→UAVR↓→I↓→ 电 抗 器 x 饱 和 程 度 ↓ →XL↑→IV↓→IF↓→IL↓→U↓
在AVR和电流互感器、电压互感器之间接电流 稳定装置电阻，实现无功自动调节。
电流叠加相复励自励恒压装置
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二、电流叠加相复励自励恒压装置 1．电路（见书） 单相电路见下：
由电流互感器、电抗器（主要作用移相）、三相 桥式整流器及并联的R与C或硒堆（过压保护）、 电容（ △作用起压）和励磁绕组等组成。 2．基本原理
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4．性能 1）Iv的相量为励磁电流的空载分量，其作用是决定发
要求：突加（减）50%Ie cos＜0.4 调整率±15%以 内 Δt＜1.5s。 4．强行励磁
负载突变或短路故障消除后电压可迅速恢复。 5．合理分配发电机的无功功率 要求：（见书讲）P=20 ～100%Pe时，Q按比例分配，ΔQ ＜|10%|Qmax。
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二．自动调压装置分类 1．按直流励磁电流获得方式分
静态和动态指标（见下）均满足《海船规范》 要求。
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1．自励起压： 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 导通，故转子要有剩磁外，还要有起压措施。 2．静态电压调整率（见书）
要 求 ： 主 发 电 机 ： ±2.5% 以 内 ； 应 急 发 电 机 ： ±3.5%以内。 3．动态电压调整率（见书）
1．特点：动态性能更好。 2 ． 组 成 ： 同 上 、增 加 了一 个 三绕 组 变压 器 （N1 、 N2、N3为电压、输出、电流绕组）。 3．原理：İf≈（N1/N2）İv+（N3/N2）İ i
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四、交流侧电势叠加的相复励自励恒压装置 （见书） 五、相复励装置的起压和参数调整
1．起压 初始空载电压小、整流二极管不能导通、利用
难点：不可控相复励恒压装置的原理；并联运行无功 功率和有功功率的性能。
计划课时：12节左右。
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§5-1 同步发电机电压的自动调节 §5-2 不可控相复励恒压原理 §5-3 晶闸管（可控硅）自动励磁装置 §5-4 可控相复励恒压原理 §5-5 无刷同步发电机励磁恒压系统（属于他励） §5-6 并联运行同步发电机无功自动分配 §5-7 调速特性与并联有功分配 §5-8 自动调频调载原理（见书） §5-9 自动分级卸载及自动增减机组
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2．比较电路 1) Uin＜Uz：Uout＝Uin （Dz相当于开路）→起励 2）Uin＞Uz： Uout＝2Uz－Uin ∵ UR＝Uin－Uz ∴Uout＝Uz－UR＝Uz-（Uin－Uz）＝2Uz－Uin Uin↑→Uout↓→（负反馈）稳压
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二、移相触发电路 根 据 Uout 大 小 和 正 负 、 控 制 可 控 硅 的 导 通 角
电容（与整流桥交流侧三角形连接）和移相电抗 器串联谐振产生大电流起压。 2．参数调整
1）调空载电压↑ 电流叠加：增加移相电抗器（三相铁心线
圈）气隙或减少其线圈匝数；
δ↑→μ↓→L↓=(μSN²)/l→Xl↓→Iv↑→E↑ 或：N↓→L↓→E↑
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电磁叠加：增加电压绕组的匝数 N1↑→E1、U1↑ =4.44fN1Ф→Iv↑→Il↑→E↑ 2）调负载电压↑
（控制角）。 三、可控整流主电路
利用可控整流作励磁。 四、保护和起励电路
采用阻容保护，使晶闸管不因过压、过流损 坏；
采用人工触发起励（书图），利用蓄电池向晶 闸管提供触发电压，因剩磁电压其脉冲不能使晶闸 管导通。
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§5-4 可控相复励恒压原理
性质：根据电压偏差和负载电流综合调节；在相复励 的基础上加一个按电压偏差调节的装置。
2
PLC
3
自 动 化 设 备
4
主 机 自 控
5
§5-1 同步发电机电压的自动调节
保证供电品质的两个重要指标是： 电压和频率恒定。 一、自动调压装置的功能 作用：
发电机起动后转速接近额定转速时，能建立额 定空载电压；当负载大小和负载性质变化时，能 自动保持电压基本恒定。还有均匀分配无功功率 的功能。 品质要求：
1）直流励磁机他励方式 同轴直流励磁机有电刷和换向器、不宜在船上使用。
2）静止自励方式来自百度文库经整流供转子励磁、主要使用方法。
3）交流励磁机他励方式 无电刷、滑环、发展方向。
2．按照自动调压的作用原理分 1）按电压偏差调节：静态性能好； 2）按负载扰动调节：动态性能好。 3）复合调节：静、动态性能都较好。
电流叠加：减少电流互感器二次绕组匝数 Ni2↓→Ii↑(电流比与匝数成反比)→Il↑→U↑
电磁叠加：增加电流绕组的匝数 İf↑≈（N1/N2）İv+（N3↑/N2）İ i
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§5-3 晶闸管（可控硅）自动励 磁装置
特点：属按 电压偏差调 节、静态性 能好。
一、测量比较电 路
1．测量电路
将发电机 端电压测量 后整流为直 流。
第五章 船舶同步发电机的自动调 节装置
教学目的：使学生熟悉调压器的类型、可控硅及可控 相复励恒压的原理和性能、无刷发电机的特性； 掌握不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节； 掌握并联运行无功功率和有功功率的调节及性能； 了解自动调频调载和自动分级卸载的原理和性能、 掌握其使用。
重点：不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节； 并联运行无功功率和有功功率的调节及性能。