第五节船舶同步发电机并联运行分解
第13章 船舶同步发电机的并联运行
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2020/4/4
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同步指示灯法
灯光明暗法 灯光旋转法
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1) 灯光旋转法
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f2＞f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L2L3 L1
f2＜f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L3L2 L1
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1) 频差脉动电压与相位检测原理
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滤波后为正选脉动电压：
US
TS1
TS 2
TS 3
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频差大
频差小
频差更小
US
2U m
sin
S
0
2
S 2 Vft
TS
1 Vf
波形反映出：频差大小，相位关系，电压为零的点即为同相点
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(3) 合闸控制电路
合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件， 频差允许鉴别条件与恒定提前时间(主开关 合闸时间)捕获脉冲通过一个合闸与门,送 出合闸控制信号，使主开关合闸操作。
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同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于 15min，间隔时间为30min，所以，并车操作过程不宜 太长，并车成功后应及时切除。
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第五节船舶同步发电机并联运行分解ppt课件
~
1
5
2
4
、
1
5
4
7
~
1
5
73
13
③电抗器粗同步并车原理
粗同步： 并车条件适
当放宽。
原理：
并车时先通 过三相空心电 抗器连接，经 过延时(拉入 同步)，然后 再合闸。 注意：电抗器X 是短时制。
14
. 并车失败的原因： . 1)电网电压、频率波动太大； . 2)网上原有发电机处空载状态； . 3)并车操作不当； . 4)未能及时转移负载。 . 1575~1578
一般可满足，航行并车不必检测。
6
结论：发电机并车时，合闸瞬间任何一个 条件不满足都会产生冲击电流，如果冲击 电流太大，会造成并车失败。相位和频率 条件不满足还会产生冲击转矩。 允许有误差：小的冲击电流对并车有利， 即无功电流有均压作用，有功电流形成整 步转矩，牵入同步。 最理想合闸：是待并发电机的电流为零时。
冬7.5 船舶同步发电机的并联运行
• 教学要求：
理解发电机并车、解列的意义，掌握发 电机的并车条件，发电机的并车操作程序 及注意事项。
1
并联运行的意义：
合理利用发电机容量，便于对发电机的维护管理
船上通常有三种情况需要并车操作：
1．当单机负荷达到80%额定容量时，仍可能增 加，应考虑并联一台发电机。
(周期为3~5秒)，灯光熄灭后(接近灯暗区中心) (ΔU为30%Ue灯灭)，合闸并车。
(4)缺点
灯光明暗不能说明f2是快还是慢。 10
. 2．灯光旋转法(亮灯法)
(1)电路 (一个同名相灯，两个异名相灯) (2)性能：
A ． f2 ＞f 1 ：三灯熄灭的顺序为： L1→ L2→ L3→ L1 ，
同步发电机的并联运行
2.转矩平衡和功率平衡：
转矩平衡等式的每项都乘以机械角速度，就变成功率平衡式。
1
电磁转矩的出现，同步发电机转矩平衡式变为：
2
同 步 发 电 机 有 功 功 率 的 流 程 图
自同步法的投入步骤为： （1）校验发电机相序把发电机拖动到接近同步 速，励磁绕组经限流电阻短路。
2. 自同步法：
2
3
1
同步发电机输出容量的大小，不仅受到发热的限制，而且受到运行稳定性的限制。
稳定问题包括由若干个发电厂或发电机的电力系统，在正常负载调配和不正常事故中，这些电机或电厂是否还能保持同步运行的问题。
稳定问题又分为静态稳定和动态稳定两种。
三、同步发电机与电网并联运行 时的静态稳定
静态稳定问题：发电机在某一稳定运行状态，（即发电机和电网并联运行时，电压U和频率f都为恒定值，励磁电流If不变，其输入功率和输出功率都不变的运行状态），如果在电网或原动机方面，突然发生一些微小干扰，在此小干扰去掉后，发电机如能恢复到原来的稳定运行状态，即认为该发电机的运行是稳定的。
当发电机输出一定的有功功率并保持不变 =常数 均为不变量 常数 常数
发 电 机 的 V 形 曲 线
正常励磁 超前 欠励 滞后 过励 不稳定区
1
2
请比较 和 的大小
第一项是励磁电流在气隙磁场中产生电磁力所引起的，与励磁电势 成正比，称为励磁电磁功率。
第二项在隐极机中不存在，与 无关，与端电压 即合成等效磁极及纵横轴磁阻的差异有关即 ，称作凸极电磁功率
2. 凸极式发电机： 当忽略电枢电阻时，凸极式电磁功率亦等于输 出功率。
1.隐极发电机：若忽略电阻 ， 则
同步发电机的功角特性：
（1）保持励磁电流 不变时， 值与 角按正弦曲线 变化，正半波代表发 电机工况。
第02章-船舶同步发电机的并联运行
它是脉动电压的数学表达式。脉动电压的瞬时值波 形为实线部分，虚线表示脉动电压振幅变化的曲 线。
在自动并车装置中，最有实际意义的是 脉动电压振幅变化的规律。
通过对Us整流（取正半波）、滤波（滤掉(w1+w2) 的谐波部分）后，由1、2两端获得的电压波形就 是脉动电压振幅变化曲线的正半波部分。其数学 表达式为 Us＝2Um sin(w1-w2)t/2=2Um sinwst/2=2Um sin/2
当灯光亮、暗变化较慢，并且灯泡完全熄灭时， 恰好是相位完全一致的时候，也就是并车操作中 需要捕捉的合闸时刻。
2）灯光旋转法：
将指示灯按图(b)接线。 当待并发电机的频率f1高于电网频率fw时，它们之间相对 运动的角速度为2（f1一fw ）。如图(c)所示，若令电网电 压矢量静止，则待并发电机电压矢量以频差角速度 ws＝ 2（f1一fw ）。反时针方向旋转。
3） 同步表进行准同步并车：
同步指示灯只是做为一种辅助并车指示，实船上主 要采用整步表来指示待并机与电网的电压相位差、 频率差及其方向。
粗同步并车法：
采用电抗器限制冲击电流，保证拉入同步的一种并 车法。（条件放宽） 并车电抗器：功能：限流，按 =180时并车，将IPH 限制在Ie(1.2----1.8Ie) （因为粗同步电抗器也是按短时工作制设计的，所 以并车完成后，一定要切除，否则电抗器就可能被 烧毁。）
（3）捕捉合闸时刻，要考虑主开关固有动作 时间，相应地提前发指令。
组成：见框图
二 脉动电压及其与自动并车
条件的关系
1 脉动电压的形成
所谓脉动电压指待并发电机电压频率与电网电压频 率不一致但相差不大，并发电机电压与电网电压幅 值相等，这样的两个交流电压之差。
船舶同步发电机的并联运行
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
自动准同步并车原理 频率预调
自动并车装置需要有一个频差符号自动检 测和调速控制电路来取代上述手动操作， 称为频率预调
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
自动准同步并车原理
自动并车 装置分为
✓ 频率预调 ✓ 合闸控制
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
自动准同步并车原理
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
自动准同步并车原理 频差脉动电压与相位检测原理
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
U = U2 – U1
并车的条件及分析 Conditions and analysis of parallel operation
两台发电机并联运行
频率和初相位相同，电压有效值不相同
• 环流IPH滞后U2对G2去磁效应 • 环流IPH超前U1对G1增磁效应
两机并联运行于同一电压
并车的条件及分析 Conditions and analysis of parallel operation
自动准同步并车原理 频率预调
检测频差方向 移相法
当待并机频率低于电网频率（即f <0）
U S 到达最大值时间较 U S 提前
利用两个鉴幅器即可检测出频差方向
U S UW U S
UW
Uf
频率高
UW U S
UW US
频率低
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
第十三章-船舶同步发电机的并联运行
2020/5/11
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第一节 概述
现代船舶大多采用交流电站，随着船舶吨位、电气化、自 动化程度的提高，电站容量也日益增加。为了满足船舶供 电的可靠性和经济性，一般的船舶电站均配置了两台以上 的同步发电机组做为主电源，并且这两台以上的发电机可 以通过公用母线向全船负荷供电，这就是通常所说的发电 机并联运行。
。
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2) 灯光明暗法(灯光熄灭法 )
2020/5/11
灯泡明暗的快慢取决于频差的大小,指示灯明暗一次所 需的时间TS＝1/f称为频差周期。
合闸时刻：当灯泡3～5秒明暗一次时,约在接近灯暗区间 的中心时。
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一、同步指示灯法
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1) 灯光旋转法
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f2＞f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L2L3 L1 f2＜f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L3L2 L1
合闸时刻: 使灯光向“快”（顺时针）的方向旋转，当调
节到3～5秒旋转一周后，当指示灯L1最暗而L2、L3同样亮时
.
.
.
UU2U1
U
2Usin
2
U产生IPH。对G1减少有功 电流、加速，对于G2增加有 功电流、减速，牵入同步；
同时去磁、减压。
频率和电压相同，相位不相同
并车时要求相位差一 般应在15之内。
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3) 并车时电压和相位相同，但频率不相同
船舶同步发电机并联运行
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实时监测与调整
对各发电机的负载情况进行实时监测，根据监测 结果及时调整负载分配，确保系统高效运行。
减小并联运行对船舶电网的影响
抑制谐波
采用滤波器、有源滤波器等设备抑制谐波，减小并联运行对船舶 电网的干扰和影响。
优化无功补偿
采用无功补偿装置对系统进行无功补偿，减小无功损耗和电压波动， 提高电网的供电质量和稳定性。
当转子在原动机的驱动下旋转时，磁 场和电场相互作用，产生三相交流电。
并联运行的电气原理
并联运行的电气连接
船舶同步发电机通过断路器和并联开关连接在一起，形成一个并联 运行的电网。
并联运行的电气特性
并联运行的电气特性包括电压、频率和相位角的一致性，这些特性 对并联运行的稳定性至关重要。
并联运行的自动控制
为了实现自动并联运行，需要采用自动准同期装置，该装置能够自动 调节发电机的电压、频率和相位角，使其与电网保持一致。
并联运行的稳定性分析
01
02
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稳定性概念
稳定性是指在受到扰动后， 系统能够恢复到原来的运 行状态的能力。
稳定性判据
对于船舶同步发电机并联 运行系统，稳定性可以通 过分析系统的动态特性和 静态特性来判别。
02
船舶同步发电机并联运行原理
同步发电机的工作原理
同步发电机的基本结构
同步发电机由转子、定子和励磁系统 组成，通过磁场和电场的相互作用产 生电能。
同步发电机的发电原理
同步发电机的运行特性
同步发电机的运行特性包括电压、频 率、功率因数等，这些特性可以通过 调节励磁电流和原动机的输入功率进 行控制。
案例三：某船的并联运行效果评估
船电设备——第十三章同步发电机的并列运行
并列运行条件： 各机组间相序、电压、频率、初相位相同
船舶发电机并列运行特点： 通常为同型号同容量机组并联，故要求各 机组间负荷均匀分配
2
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13.1 船舶同步发电机的（投入）并联运行条件分析
当待并机组G1与电网运行机组G2之间同步条件： （1）相序一致
（2）电压幅值相等（U1=U2） （3）电压的初相位相同（δ1= δ2） （4）电压的频率大小相等（f1=f2）
一般调整到同步表指针向快的方向旋转且转一圈的时间为46s即可准备合闸4当同步表指针到达11点位置时果断合闸11点并车法5并车完毕后应关闭同步表开关以免烧坏6并车成功后应立即进入负载分配与频率调整的操作步序19第五节模拟式船舶同步发电机自动并车装置的基本原理返回自动并车装置自动完成手动并车操作的全过程它由频率预调并车条件监视和提前时间或提前相角捕获电路等组成图138是其原理框图
准同步并车条件
（1）电压幅值差：U1－U2=ΔU< 10% UN （2）电压的初相位差：δ10 － δ20= δ < 15° （3）电压的频率差：f1－ f2 =Δf< 0.5Hz
3
实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，其 结果将使待并发电机与电网（运行机）之间形成电压差，从而 会在合闸瞬间产生冲击环流IPH
7
对待并机G1： IPH 中与U1同相位的有功分量IPHp→有功输出↑→G1转速↓
对待并机G2： IPH 中与U2反方向的有功分量－IPHp→有功输出↓→G2转速↑ 结论： 当Δf＝0、ΔU＝0，Δδ>0时，并车合闸瞬间所产生的环流 具有整步作用。最终使得并联运行的两台发电机达到相位一 致而进入同步运行。
U1 U2 \ f1 f 2 \ 10 20
浅谈船舶同步发电机的并联运行
一船舶同步发电机地并联运行地目地、意义现代船舶大多采用交流电站，随着船舶吨位、电气化、自动化程度地提高，电站容量也日益增加.为了满足船舶供电地可靠性和经济型，一般地船舶电站均配置了两台以上地同步发电机组作为主电源，并且这两台以上地发电机可以通过公用母线向全船负荷供电，这就是通常所说地发电机并联运行.文档收集自网络，仅用于个人学习为什么要采用并联运行地方式呢？这是一位船舶发电机在设计时，就考虑到发电机在额定负载下运行就有最高地效率.而船舶工况变化较大，因而用电量地变化也很大，例如船舶在停泊和装卸货两种不同地工况时，用电量可能相差倍甚至更多，采用两台以上较小容量地发电机可以根据负荷地大小改变运行地方式，使发电机经常处于最佳地运行状态.如果电站只采用一台大容量地发电机，使它满足最大负荷地需要，那么在小负载时，发电机降处于轻载而是效率大为降低，并且选择备用机组容量时也必须考虑和这台大容量地发电机容量相同，从而使投资费用和运行费用都会增加；另外，为了维护检修地方便，也需要采用并联运行地方式，要检修运行中地发电机组而不允许电站停电时，就必须先将备用机组投入并联运行，然后再从电网上切除欲检修地机组.文档收集自网络，仅用于个人学习在自动化要求较高地船舶中，还需设置自动并车地装置，使已经运行地发电机自动投入并联运行，以便提高船舶供电地可靠性.文档收集自网络，仅用于个人学习二发电机并联运行地特点船舶同步发电机地并联运行多位两台或多台同容量地发电机并联.以两台为例分析同容量发电机并联运行地一些特点.文档收集自网络，仅用于个人学习:两台发电机地有功功率和无功功率总是等于负载地有功功率和无功功率，即：由于发电机以及船舶电网地容量都不大，当有大容量地用电设备投入船舶电网或从电网中被切除时，会直接引起并联机组地有功功率和无功功率同时变化，同时也会引起电网电压和频率地变化.文档收集自网络，仅用于个人学习：当电网地用电负荷保持不变时，若单独增加一台发电机地输入机械功率，可使该发电机输出地有功功率增加；与此同时，将会引起另一台并联机组输出地有功率自动减少.此外，由于输入地机械功率地增加使转速升高，而另一台机组因输出地有功功率减少也使转速上升，结果将使电网地频率有所升高.如果单独减少一台机组输入地机械功率,则变化与上述相反.只有同时向相反方向调节两并联机组输入地机械功率时，才能保持电网地频率不变.文档收集自网络，仅用于个人学习：单独增加一台发电机地励磁电流时，该发电机输出地无功功率增加，而另一台发电机输出地无功功率将自动减少.此外，增加励磁电流使空载电动势增大，而另一台发电机输出地无功功率地减少使其去磁效应减少两者都使电网地电压有所上升.单独减少一台发电机地励磁电流，则变化与上述相反.只有同时反方向调节两台发电机地励磁电流，才能保持电网地电压不变.文档收集自网络，仅用于个人学习三船舶同步发电机地并联运行地条件在船上通常有三种情况需要并车操作.一是需要满足电网负荷地需求，当单机负荷达到额定容量时，且负荷仍有可能增加，这时就要考虑并联另一台发电机；二是当进出港靠离码头或进出狭水道等地机动航行状态时，为了船舶航行地安全，需要两台发电机并联运行；三是当需要用备用机组替换下运行供电地机组时，为了保证不中断供电，需要通过并车进行替换.文档收集自网络，仅用于个人学习准同步并车方式是目前船舶上普遍采用地一种并车方法.为了使并联运行地交流同步发电机保持稳定地工作，每台并联运行地发电机必须满足如下条件：文档收集自网络，仅用于个人学习（）待并机组地相序与运行机组（或电网）地相序一致；（）待并机组地电压与运行机组（或电网）地电压大小相等；（）待并机组电压地初相位与运行机组（或电网）电压地初相位相同；（）待并机组电压地频率与运行机组（或电网）电压地频率大小相等.由于在发电机组安装时已经对发电机地相序与电网地相序进行测定，保证相序一致地条件.因此并车操作就是检测和调整待并发电机组地电压、频率和相位，使之在满足上述三个条件地瞬间通过发电机主开关地合闸投入电网.这样就可以保证在并车合闸时没有冲击电流，并且并车后能保持稳定地同步运行.文档收集自网络，仅用于个人学习实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，而且必须有一定地频差才能快速投入并联运行.一，当频率相等、初相位一致、电压不相等时，两台发电机并车瞬间将在两机组间产生一个无功性质地环流、对两台发电机起到均压作用.由于发电机在并车瞬间呈现很小地等值电抗，因此当电压差较大时，合闸瞬间会产生很大地冲击电流，对两台发电机和电力系统均不利.巨大地冲击电流产生地冲击电动力，会损伤发电机电枢绕组、主开关触头，使汇流排变形等.一般并车操作时，电压差△不得超过额定电压地.文档收集自网络，仅用于个人学习二，待并机组与运行机组电压相等、频率相等，但初相位不同，两台发电机并车瞬间在待并机主开关地动、静触头间会有一电压差，在两机组间会出现滞后电压差°地环流，此时地环流不再是纯无功性质.把环流有功和无功分解，得到有功分量环流地和无功分量地环流，在有功环流地作用下，一台减速而另一台加速，最终使得并联运行地两台发电机达到相位一致而进入同步运行.环流地有功分量对应地功率称为整步功率，其中超前地发电机输出整步功率，滞后地发电机吸收整步功率.整步功率对应地整步转矩，对于超前发电机而言是阻转矩，使转速下降，对于滞后发电机而言是驱动转矩，使转速上升，最终将两机拉入同相位同步运行.该过程称为“牵入同步”过程.无功性质地环流、对两台发电机起到均压作用.为了减少冲击电流，一般并车操作时要求相位差小于△°.文档收集自网络，仅用于个人学习三，待并机与运行机电压相等，初相位相同，但频率不相等时并车.在合闸瞬间不会出现电压差，也就没有环流.但由于频率不相等，随时间后移，就会出现相位差，只要相位差一出现，环流就随之产生，即出现整步转矩，一台减速而另一台加速.只要频率差不大，最终依靠整步转矩都能“牵入同步”.若频差Δ太大，往往难以拉入同步，同时合闸后环流也不断增大，对发电机和电力系统都不利，应避免这种情况地发生.通常在并车操作时要求频差△小于，以最好.文档收集自网络，仅用于个人学习发电机并车时，合闸瞬间任一条件不满足，都会在发电机组之间产生冲击电流.冲击电流地无功分量起均压作用；有功分量产生地冲击转矩起整步作用.只要冲击电流不大，对并车操作是有利地.若冲击电流太大，会造成并车失败，严重时会导致全船停电，甚至造成发电机组地损坏.文档收集自网络，仅用于个人学习四船舶同步发电机手动并联运行指示灯法并车检查和调整待并发电机地电压、频率、初相位，使之满足准同步并车地条件，然后进行合闸，使发电机拉入同步.如果由手工完成这个过程，称为手动准同步并车操作；若由自动装置来完成，则称为自动并车操作.文档收集自网络，仅用于个人学习当待并发电机组起动，并建立了电压之后，可通过发电机控制屏上地电压表检测待并发电机电压是否与运行机地电压相等，应使电压差在±以内.只要发电机调压器工作正常，一般都能满足这个要求，无需特别调整.手动并车操作关键要检测和调整待并机地频率和初相位，使之满足准同步并车要求.要注意地是，不应在电网负载波动比较大（如有大功率电动机在起动、变速等）地情况下进行并车操作.文档收集自网络，仅用于个人学习一般通过“调速开关”（油门）来调节原动机转速，使待并机地频率接近运行机地频率.然后进一步检测待并机与电网地频率差是否小于，初相位是否一致.检测这两个并车条件地方法有同步指示灯法和整步表法.文档收集自网络，仅用于个人学习根据同步指示灯地不同连接方式可分为灯光明暗法和灯光旋转法.一，灯光明暗法是将三盏同步指示灯分别跨接在待并车发电机和运行发电机地对应相上，每个灯泡两端地电压就是两对应相之间地电压差值.灯泡上所加电压地大小随相位差地变化而变化，在频率不相等时，其相位差随时间进行周期性地变化，灯泡就明暗交替变化.当相位差为时，三个灯泡所加电压为零，同时熄灭，当相位差为°时，三盏灯泡所加电压最大，灯泡最亮.设频率差为Δ，则相位差为πΔ，灯光变化一个周期所需时间为f T S ∆=1.频差Δ越大，灯光变化地周期越短，当灯光变化周期大于 时，才能符合频差并车条件.为了可靠抓获在同相位点（即灯全灭时）合闸，一般调整频差在 （周期≥ ），然后，在灯光全灭地中间期果断合闸.文档收集自网络，仅用于个人学习 二，灯光旋转法是将三盏同步指示灯地其中一盏接在电网与待并机地对应相上，其余两盏分别交叉跨接在电网地相（相）与待并机地相（相）上（即三盏同步指示灯一盏对接，两盏叉接）.当频率差为Δ时，三盏灯泡轮流熄灭，频差越大灯光旋转地速度越快，频差方向改变，灯光旋转地方向也改变.手动准同步并车操作时，应选择三盏同步指示灯顺时针方向旋转，在旋转一周地时间为～ ，同时对接相灯熄灭而两盏叉接相灯同样亮时，果断合闸.文档收集自网络，仅用于个人学习 灯光旋转法不仅能检测频差地大小，而且可以检测频差地方向，灯光明暗法，只能检测频差地大小，频差地方向需通过两频率表读数地比较才能知道.文档收集自网络，仅用于个人学习 如果出现灯光明暗法变成灯光旋转法、或灯光旋转法变成灯光明暗法，原因有两种可能，一是待并机与电网相序相反；另一种是同步指示灯接线错误.文档收集自网络，仅用于个人学习 同步表发并车同步表法是用来指示待并机与电网地电压相位差，频率差及其方向地仪表.若待并机电压超前电网电压一个电角度δ，指针就指在整步点右边（快方向）一个δ角度.若待并机电压滞后于电网电压一个δ角度，指针就指在整步点左边（慢方向）δ角度上.若待并机频率＞，整步表指针将不断向“快”方向转动.若待并机频率＜，整步表指针将不断向“慢”方向转动.频差越大，其指针转动地速度越快，整步表能检测出待并机与电网地频差地大小和方向，而且指针地不同位置指出了相位差地大小.并车操作时，应使整步表指针转动一周所需时间大于 （Δ≤，一般取～），在整步点到来前地一个小角度，把握时机、果断合闸，这时合闸冲击电流最小，提前一个小角度而不在整步点才合闸，是因为每个主开关都有一个固有地动作时间.文档收集自网络，仅用于个人学习 在用准同步表法进行并车操作过程中，当电压差与频率差基本调整完毕后，就应接通同步表转换开关，并将其转换到待并发电机位置.然后通过调速开关调节待并发电机转速（一般总是使同步表指针沿快地方向旋转，这样并车后就可使待并发电机分担少量负载，防止出现逆功率，对并车成功有利）.当指针快到点即相位差为零时立即合闸，待并发电机依靠自整步作用被拉入同步，然后再进行负载转移.文档收集自网络，仅用于个人学习 应当指出：同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于 ，间隔时间为 ，所以，并车操作过程不宜太长，并车成功后应及时切除.文档收集自网络，仅用于个人学习 粗同步并车（电抗器并车）手动准同步并车对操作技术要求较高，在船舶交流化发展地初级阶段，长期工作于直流船舶地工作人员对交流电不很熟悉，经常发生由于并车操作不当而使并车失败或造成全船断电，因而出现了粗同步并车方法.由于这种并车方法对接通地相位条件要求不高，故称为粗同步并车.粗同步并车也称电抗器并车，其原理是当调节待并机达到允许频差条件后，可在小于°地任一相位下先在电网和待并机之间接通一限流空心电抗器（即粗同步电抗器）.电抗器地作用是将电网与待并机之间地非同步电压差所产生地电流限制在倍额定电流以内，所以即使在任一相位下通过电抗器接通也不会造成大地损害.同时也是利用这个电流产生整步力矩，将并联机组拉入同步.拉入同步后再将发电机地主开关合闸，然后断开同步电抗器（电抗器只允许短时使用）.粗同步并车地操作要求是：（）整步操作地频差条件和准同步并车要求一样，要达到允许频差范围；（）在允许频差条件下，当整步表地指针转到小于°地任何位置时，先按下粗同步电抗器接通按钮；（）观察整步表指针，当指针停在红色标志点处不动时（表明在整步力矩地作用下已拉入同步），方可按下待并机主开关地合闸按钮；（）最后断开同步表，并车完毕.电抗器由粗同步控制线路自动延时切断文档收集自网络，仅用于个人学习五船舶同步发电机地自动并联运行及趋势（模拟式船舶同步发电机自动并车装置）船舶同步发电机自动并车装置是自动监测和调整并车地三个条件参数，使之满足要求，并考虑到主开关合闸动作地条件，在整步点提前一个时间或相角发出合闸指令，然后，进行均功(或功率比例)地操作.文档收集自网络，仅用于个人学习早期运用分立元件或部分集成电路构成地同步发电机自动并车装置地形式上是一个独立单元，只有调节频差、监视电压和相位差地功能，实质上属于半自动地范畴，称为模拟式自动并车装置.随着微电子技术和微机控制技术不断成熟，大部分船舶电站都装有（）.自动并车不作为一个独立装置，而是船舶电站功率管理系统地（）一个单元或一部分.文档收集自网络，仅用于个人学习自动并车装置自动完成并车操作地全过程，它由频率预调、并车条件监视和提前时间或提前相位角捕获电路等组成，它可分为两部分，一部分为频率预调，一部分为合闸控制.图为其原理框图.文档收集自网络，仅用于个人学习频差脉动电压从灯光法可知，加载灯泡两端地电压时随频差而变化地脉动电压.脉动电压为零时，灯熄灭，说明两相位相同，脉动电压地周期（灯光变化周期）表明了频差地大小.从频差脉动电压获得频差和相位差地信息，图为一个简单地频差脉动电压获取电路.把待并机电压与运行机地电压相减整流滤波就可得：文档收集自网络，仅用于个人学习频率微调当手动并车时，人们借助灯光或同步表旋转方向来判别待病及频率是高于还是低于电网频率，从而对待并机减速或加速、调节频差满足并车要求并抓获相位差为°时刻，而自动并车装置则需要有一个频差符号自动检测和调速控制电路来取代上述手动操作，这部分称为频率预调.文档收集自网络，仅用于个人学习检测频差方向通常采用移相法.取电网电压，其中一个事先移相一个角度成为，如图所示，这样，待并机电压与和地脉动电压分别为.当待并机频率高与电网频率，达到最大值时间较提前，而待并机频率低于电网频率.点到达最大值时较提前，所以只要两个鉴幅器.若地鉴幅器先旋转，就输出一个减速信号，同时封锁加速信号输出；若地鉴幅器先旋转，就输出一个加速信号，同时封锁减速信号地输出，这样就能检测出频差地方向.文档收集自网络，仅用于个人学习调速控制电路有定脉宽和定频率两种，定脉宽方式是调速脉冲宽度不变，其频率随变化，越大频率越高，即调速脉冲随变化而变化.定频率方式地调速脉冲频率不变，其脉冲宽度随变化而变化:越大，调速脉宽就越宽；繁殖，脉宽就越窄.文档收集自网络，仅用于个人学习。
船船同步发电机的并联运行
第三章船船同步发电机的并联运行学习目标知识目标1．能正确叙述和理解船舶同步发电机的并联运行条件；2．能正确理解和掌握船舶同步发电机的并联运行方法；3．能简单叙述同步发电机的无功功率的调整的基本原理；4．能正确理解和掌握同步发电机的频率及有功功率的自动调整原理及工作特点。
能力目标1．会进行船舶同步发电机的手动和自动并车；2．会进行船舶同步发电机的同步调整；3．会进行船舶同步发电机的功率、频率调整。
第一节同步发电机并联运行的条件一、概述两台以上的发电机同时工作，通过共同的公共母线供电给全船的电力负荷称为并联运行。
(一)并联运行的优点因为并联运行有如下两个优点，所以船舶电站的发电机都采用并联运行的方式。
1．船舶电力负荷随船舶工况的变动而经常变动，例如航行工况与停泊无装卸工况的负荷差别很大，我们知道，对发电机来说，一般都设计成在接近满负荷使用时具有最高的效率，因此，船舶电站总是设计成两台以上的发电机组成，在小负荷时，适宜于单机运行，而负荷大时，则采用两台或两台以上发电机并联运行，这样能保证在各种不同工况下，运行中的发电机都能在高效率下工作。
2．为了保证供电的可靠性和连续性，船舶电站总设置有备用发电机组，当要检修运行中的发电机组时，先将备用机组起动并与电网并联后，再转移负载，将所检修的运行机组的负载转移在备用机组上后，再从电网解列，这样可以保证不停电的检修运行中的发电机组。
(二)同步发电机并联运行的条件为了使并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台并联运行的发电机必须满足如下的电气方面的条件:1．各发电机电压的相序应该一致。
2．各发电机的电压大小(有效值)应该相等。
3．各发电机电压的相位应该一致。
4．各发电机电压的频率应该一致。
由于船舶电站在建造时，三相相序已正确接好，各机组的三相相序已分别通过主开关与电网或汇流排的三相相序分别对应接好，只要不是人为的错误换接，那么船舶发电机并联时要求相序相同的条件，事实上已经得到满足，因此三相发电机的三相电流相序一旦接好后，不得改动。
船舶电站第05章船舶同步发电机频率及有功功率自动调整
根
据
相
敏
原
理
构
成
的
Ibc
1 Ki
(IB
IC )功 率变换源自器功率变换器矢量图
U2 U4
Ul
U3
Φ
U1
Φ
Ul
根据相敏原理构成的功率变换器
3.调整器
调整器又称执行元件，它是根据功率差与频率差综合信 号，或运算环节送入信号的极性和大小，变换成相应的 脉冲调整信号，作用到调速器的伺服电动机进行二次调 节，实现频率和有功功率的自动调节。
对有差调速特性的调速器来说， 必须迸行 二次调节。
调速器二次调节
单机手动调频
第三节 并联运行的同步发电机 之间有功功率的分配
当两台发电机组并联运行时，各机组的频率都是相同的 。有功功率的分配取决于各机组的调速特性。
1号机组的功率增量为
P1
f1 KC1
2号机组的功率增量为
P2
f KC2
式中: Kc1，Kc2 ---1号 、2号机的调差系数； Δf---频率变化量。
代入上式，经整理后得：
U SC
E0 fN
f
E0 f
fN
fN
从上式可看出，输出只与电网电压的频率差成正比，而与电压 的大小无关。
2.功率变换器（测功器）
功率变换器：用来测量发电机输出的有功功率，并将测 得的有功功率值变换成与之成正比的直流电压信号，即
UP KP • P
式中: Up--功率变换器输出直流电压V; Kp--功率变换系数V/kW; P--发电机实际输出的有功功率，kW.
一次调节与二次调节
频率的一次调节
当柴油发电机组输出功率变化时,依靠柴油机调 速器的固有特性自动改变油门的开度，实现频 率与机组间功率的分配及平衡的过程。
船舶同步发电机的并联运行
并联运行是指多台发电机组同时 接入电网，共同承担负载的供电
方式。
并联运行需要满足一定的电气条 件，包括电压相等、频率相同、
相位一致等。
并联运行的电气原理基于基尔霍 夫定律和欧姆定律，通过电路的 串联和并联实现电能的传输和分
配。
并联运行的稳定性分析
并联运行的稳定性是指多台发电机组在并联运行时，能够保持稳定运行状态的性能。
并联运行中的负载不均衡问题
总结词
详细描述
负载不均衡问题是船舶同步发电机并 联运行中的另一个关键问题，可能导 致部分发电机过载或运行效率低下。
在多台发电机并联运行时，由于负载 分配不均，可能会导致部分发电机过 载，而其他发电机仍处于轻载或空载 状态。这种不均衡的负载分配不仅会 影响发电机的使用寿命，还可能降低 整个电力系统的运行效率。
为确保并联运行的稳定性，需要对各发电机的输出进行实时监测和控制，以保持 电压、频率和相位的均衡。此外，应定期对发电机进行维护和检查，确保其性能 稳定。
船舶同步发电机与辅助设备的并联运行实例
在船舶同步发电机与辅助设备（如变压器、电动机等）的 并联运行中，需要特别注意各设备的电气特性和运行参数 。例如，变压器的变比、电动机的功率和电压应与发电机 相匹配。
船舶同步发电机的并联运 行
• 引言 • 船舶同步发电机的并联运行原理 • 船舶同步发电机的并联运行特性 • 船舶同步发电机的并联运行实例 • 船舶同步发电机的并联运行问题与解
决方案 • 总结与展望
01
引言
船舶同步发电机的概述
船舶同步发电机
船舶电力系统中的主要电源，通过柴 油机或燃气轮机驱动，为船舶提供稳 定的电力。
通过并联运行，可以更加合理地分配 负载，避免单台发电机过载运行，从 而降低能耗。
同步发电机并联运行的方法
同步发电机并联运行的方法
同步发电机并联运行是指将多台同步发电机通过母线连接在一起，共同向负载供电的运行方式。
以下是同步发电机并联运行的方法：
1. 直接并联法：将两台或多台同步发电机的输出端直接连接在同一母线上，通过母线将电能输送到负载。
这种方法需要保证各台发电机的电压、频率、相位和相序相同，否则会引起环流和电能质量问题。
2. 准同步并联法：在直接并联法的基础上，通过调整各台发电机的电压、频率、相位和相序，使其达到同步状态后再进行并联。
这种方法需要使用同步装置来检测和调整各台发电机的参数，以确保并联时的同步性。
3. 自动并联法：通过自动控制系统来实现同步发电机的并联运行。
这种方法利用自动控制系统检测各台发电机的参数，并通过控制系统调整各台发电机的输出，以实现同步并联运行。
在实际应用中，同步发电机并联运行通常采用准同步并联法或自动并联法，以确保并联运行的稳定性和可靠性。
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二、船舶同步发电机手动并车和解列
准同步并车法：观察和调整发电机的电压、频 率和初相位，使之完全满足并车条件后并车。 手动准同步并车法：依靠操作人员观察、 判断进行并车操作； 自动准同步并车：依靠自动装置完成并车。 注意：调压器可保证电压条件，并车时只要调 整待并机的频率和相位。方法是通过主配电 板的控制屏上“调速开关”调节原动机的转 速使待并机的频率接近运行机的频率（ Δf＜ ±0.5Hz ） 粗同步法：频率条件相同，相位条件较宽。
②相位不等：会引起有功环流，此环流可使相位相 等。频率和相位不等都会造成有功环流（通过转矩 调节相等）
• 1．自整步作用 • 2．要求：δ＜ ± 15° • 相差太大（180°最大），两机间产生冲击电流和冲 击力矩，不能牵入同步，且产生振荡（转子相对摆动）， 导致逆功率跳闸，甚至损坏绕组。
频率不等：会引起有功环流，此环流可使频率相等。 但可能引起过载或逆功率。
同步表的指针位置反映相位差，指 针转动快慢和转向反映待并机与电网的 频差大小和方向。
1505、1514、1520～1524、1547～1573
接线与操作：接线 如图，接通同步表，调节 待并机油门，使指针朝 “快”的方向以3～5s转 的速度旋转，在“11点” 处合闸。 注意：同步表是短时工作 制(15分钟),并车后应断 电。
同步表外观
③电抗器粗同步并车原理
粗同步： 并车条件适 当放宽。 原理： 并车时先通 过三相空心电 抗器连接，经 过延时（拉入 同步），然后 再合闸。 注意：电抗器X 是短时制。
• • • • • •
并车失败的原因： 1）电网电压、频率波动太大； 2）网上原有发电机处空载状态； 3）并车操作不当； 4）未能及时转移负载。 1575～1578
• 直流发电机并车： • 1．条件：电压相等（检测仪表仅电压 表）、极性相同。 • 2．并车：起动待并机→调励磁使电压稍 高于电网电压（防逆电流、反磁跳闸）→ 按下合闸按钮→增加并入机励磁减少运行 机励磁转移负荷。
• 3．解列：转移负载－增加留用机励磁，同时减 少解列机励磁（两机的电动势一增一减）（只 增或只减一机励磁、负荷分配改变、电网电压 增加或减少）到负荷电流为零、再按下脱扣按 钮或拉闸－停机。 • 4．为保证负荷动态分配的均匀及并联运行的 稳定性，直流复励发电机必须设均压线（励磁 部位）。
• 1527～1530、1581～1586
• 阅读：P158~164 • 习题：1506～1586
§7.5
船舶同步发电机的并联运行
• 教学要求： 理解发电机并车、解列的意义，掌握发 电机的并车条件，发电机的并车操作程序 及注意事项。
并联运行的意义：
合理利用发电机容量，便于对发电机的维护管理 船上通常有三种情况需要并车操作： 1．当单机负荷达到80%额定容量时，仍可能增 加，应考虑并联一台发电机。 2．进出港靠离码头或进出狭水道等机动航行状 态时，为了航行安全，需发电机并联运行。 3. 备用机组替换下运行供电的机组，为保证不 间断供电，需并车进行替换 船舶电站并车操作是指： 并车操作、负载调节、稳定运行。
1．手动准同步并车同步指示灯法
①灯光法 灯光明暗法（暗灯法） • （1）电路（三个同名相灯）
（2）性能 A．灯光很亮说明待并机与电网相位差很大、熄灭说明 相位差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小； B．灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。 （3）合闸 调待并机的调速开关（即调油门），使灯光明暗变化 慢（周期为3～5秒），灯光熄灭后（接近灯暗区中心） （ΔU为30%Ue灯灭），合闸并车。 （4）缺点 灯光明暗不能说明f2是快还是慢。
• 2．灯光旋转法（亮灯法） （1）电路 （一个同名相灯，两个异名相灯） （2）性能： A． f2 ＞f 1：三灯熄灭的顺序为：L1→L2→L3→L1， f2＜ f 1：三灯熄灭的顺序为：L1→L3→L2→L1； B．灯光明暗旋转快说明频差大、慢说明频差小，L1灯光 明暗度说明相位差的大小。 （3）合闸 • 调待并机的调速开关：f2快减速、f2慢加速，使灯光旋 转慢（周期为3～5秒），熄灭的顺序为L1→L2→L3→L1 （快向、顺时针，防逆功率），接近L1灯熄灭区中心，合 闸并车。
一、并联运行的条件分析：
1、并车条件：三个相同，一个一致 • 电压、相位、频率相同；相序一致。 要求：相序绝对必须满足，其它条件允许有 小差别。航行期间一般相序能够自动满足， 其它则须调控。
2、并联条件不满足的分析
①电压不等：会引起无功环流，此环流可使电压相 等（通过电枢反应）。
⑴两机电压不等在两机间形成环流 ⑵环流使电压高的发电机产生去磁电枢反应、电压 降低，电压低的发电机产生增磁电枢反应、电压 升高，结果使两机电压相等。 ⑶要求：ΔU＜10%Ue（电抗小，一定的电压差产 生很大的冲击环流）。
2、并联运行的同步发电机的解列
当电网总负载小于单机容量70%时、航行结 束、替换机组时，发电机退出运行－解列。 操作： 转移负载（同时调）→断主开关→停柴油机 注意：①不能带载拉电。 ②避免逆功，在5%PN下拉闸 ③防止留用机过载。（可暂停解列或先 卸掉次要负载再解列。） 1579、1580
三、直流电站：
频率不同两机具有相位差和电压差，具有自 整步作用。 要求：Δf＜±0.5Hz（T=1/Δf） 频差小自整步作用使两机牵入同步，频差大 无法牵入同步。
• 相序不一致 • 引起很大的
结论：发电机并车时，合闸瞬间任何一个 条件不满足都会产生冲击电流，如果冲击 电流太大，会造成并车失败。相位和频率 条件不满足还会产生冲击转矩。 允许有误差：小的冲击电流对并车有利， 即无功电流有均压作用，有功电流形成整 步转矩，牵入同步。 最理想合闸：是待并发电机的电流为零时。
注意：
• 如果出现“灯光明暗法”变成“灯光旋转 法”。或“灯光旋转法”变成“灯光明暗 法”，原因有两种可能：一是待并机与电 网相序相反，另一种是同步指示灯接线错 误。
• 题：1513、1514、1562、1563、1559、 1568、
②同步表法
同步表是用来指示待并机 与电网的电压相位差、频 率及方向的仪表。