14第十四章 船舶同步发电机电压及无功功率自动调整PPT课件

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船舶电气设备与系统
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第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
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第一节 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。
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1.静态和动态特性的要求
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。这个静态指标，用静态电压调整率
ΔUW 来衡量。
UW
UWUN UN
10% 0
当较大负载突变时，瞬时电压变化很大，此瞬时电压也要在规定 的允许范围之内，而且恢复的时间越快越好。这个动态指标，用
曲线2为自励回路的理想励磁特性曲线
Il f (U)
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。
瞬态电压调整率 U S 和电压恢复时间 t W 来衡量。
US Umi(n U U mNa)x UN10% 0
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2.强行励磁 由提高发电机并联工作稳定性和电动机运行稳定性以及继电保护装 置动作的准确性等动态稳定性的观点出发，要求调压器的动作要迅 速。解决这个问题的方法之一就是实行强行励磁。也就是要求励磁 系统应能保证最短的时间内，把励磁电流升高到超过额定状态时的 最大值。
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E0
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当忽略发电机电枢电阻，用同步电抗来表征发电机电枢反应的程度 时，电压平衡方程式为：
UE0 jIXS
可见，当 E 0 不变，而 I 变化，即电流幅值变化或 U与 I的夹角
变化时，都将引起电压 U的幅值变化。
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3.电磁兼容性 这是描述电气设备在规定的电磁环境中有效工作的能力。对励磁装 置的电磁兼容性要求主要体现在不干扰其它设备的正常工作这一方 面。
4.自励起压性能 这是对自励类型的励磁装置的要求。保证发电机依靠剩磁从静止起 动后能迅速顺利地发出规定的电压。自励类型的励磁装置应用最为 普遍。
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第14章船舶同步发电机电压及无功功率自动调整
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节
本章的主要讲解内容 概述 不可控相复励自励恒压励磁系统 电流叠加相复励自励恒压装置 电磁叠加的相复励自励恒压装置 带电压曲折绕组的相复励系统 晶闸管自励恒压励磁系统 可控相复励自励恒压励磁系统 无刷发电机励磁系统 船舶同步发电机组间无功功率自动分配
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2.按负载电流 I 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 I 及功率因
数 cos 。再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。
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一、对船用自动励磁装置的要求
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。在 一般稳定调整的情况下，船舶电力系统电压的暂态调整过程如图14-1 所示。
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第二节 不可控相复励自励恒压励磁系统
一、自励同步发电机自励起压基本原理
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14-2所示。
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二、自励恒压装置的分类及调压原理 1.按发电机电压偏差 U 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 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。
不可控相复励自 励恒压装置属于这种类型。
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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。
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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14-3所示。自励同步发电机的自励起压特性曲线，如图 14-4所示。
其中曲线1为同步发电机的空载特性曲线 U0 f(Il)