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1、第二章 同步发电机自动电压调整器刘飞第二章 同步发电机自动电压调整器主要内容：主要内容：对调压器的要求及分类；对调压器的要求及分类；不可控相复励调压装置；不可控相复励调压装置；可控硅调压装置；可控硅调压装置；可控相复励调压装置；可控相复励调压装置；无刷发电机系统。无刷发电机系统。第一节第一节 概概 述述一、自动电压调整装置的作用一、自动电压调整装置的作用1.电压控制电压控制对于同步发电机来说，在负载电流变化时，由于电枢反应的影响将使发电机的端电压发生变化，尤其是感性电流，其影响更大。需要自动调压装置来调整发电机的端电压，即相应调整发电机励磁电流，以保保持持端端电电压压的的恒定。恒定。2.无功功
2、率分配控制无功功率分配控制同步发电机并联运行时，只要在网并联运行的发电机的电势不相等，在网上运行的发电机定子绕组间就会产生环流，引起无功功率分配不均匀。因此需要自动调压装置来调整发电机的电势，以减小机组间的环流，使并联运行机组处于合理而稳定分配无功功率并联运行机组处于合理而稳定分配无功功率。二、对调压装置的基本要求二、对调压装置的基本要求基本要求是简单可靠；灵敏度高而稳定；稳态、动态特性好；具有一定的强行励磁能力；合理而稳定分配无功功率等。1自励起压在发电机起动运行且转速接近额定转速时，自动调压装置能使发电机建立空载电压。2静态电压调整率规定：主发电机为2.5%应急发电机为3.5%3动态电压调
3、整率动态电压调整率规定：动态电压调整率在15%以内，电压恢复时间1.5st0uunumaxumin稳态值t11.5s4.无功分配无功分配输出功率相同的发电机并联运行，其每台发电机的无功负载与其按比例分配值的偏差不应超过其额定无功功率的10%。在不同定额的发电机并联运行时，则无功负载按比例分配值之差不应超过.最大发电机额定无功功率的10%；.最小发电机额定无功功率的25%。5.强行励磁强行励磁电力系统的特点之一，是过渡过程非常快。当负载突变或发生短路时，电压会突然下降很大。要求调压装置要有强行励磁能力。以保证发电机电压恒定。三、调压装置的分类三、调压装置的分类按调节原理调压装置可分成三种类型:1
4、.按扰动（负载）进行调节按扰动（负载）进行调节它是按发电机电流的大小及其功率因数来对发电机励磁电流进行调节的。特点静态特性较差、动态特性较好。静态电压调整率一般在35%之间，最好也只能达到2%左右。不可控相复励调压装置就属于这种类型。2.按负反馈（电压偏差）进行调节按负反馈（电压偏差）进行调节它是按发电机输出电压的偏差U来对发电机励磁电流进行调节的。特点特点：静态精度高，现在静态电压调整率一般均在1%以内，有的已达到0.5%以内。欠缺的是动态特性差，可控硅调压装置就属于这种类型。3.按复合原理进行调节按复合原理进行调节它是按扰动与电压偏差的综合信号进行调节的，即按发电机的电流大小及其功率因数和
5、发电机输出电压偏差来对发电机励磁电流进行调节的。这类调压装置是将上述两种调压装置结合在一起，所以具有上述装置的各自优点，而克服了各自的不足之处，即调压装置的静态特性与动态特性都很好。可控相复励调压装置就属于这种类型。第二节第二节 不可控相复励调压装置不可控相复励调压装置相复励恒压装置：既按负载电流的大小又按负载电流的相位进行调压的装置为相复励恒压装置。相复励恒压装置的分类：电流叠加；电势叠加；电磁叠加移相电抗器电流互感器电流互感器移相电抗器电流互感器一同步发电机自励起压工作原理k CGUGUGABCU0IE0IE0US空载特性场阻线结论：同步发电机在原动机启动并达到额定转速以后，由结论：同步发
6、电机在原动机启动并达到额定转速以后，由于励磁绕组的剩磁使发电机有一定的输出电压，在此电压的作于励磁绕组的剩磁使发电机有一定的输出电压，在此电压的作用下，励磁绕组产生更大的磁场，从而使发电机输出更高的电用下，励磁绕组产生更大的磁场，从而使发电机输出更高的电压，互相促进的结果使发电机电压达到额定值压，互相促进的结果使发电机电压达到额定值。自励发电机的建压条件自励发电机的建压条件1）发电机要有剩磁。）发电机要有剩磁。2）励磁电流磁场与剩磁场方向相同。）励磁电流磁场与剩磁场方向相同。3）励磁电路的电阻要适当）励磁电路的电阻要适当,要小于建压临界电阻。要小于建压临界电阻。自励发电机电压建立自励发电机电压
7、建立IfnUn剩磁电压场阻线空载特性在转子磁极上加恒磁插片 临时充磁 谐振法 利用升压变压器 临时短接主电路 解决起压困难的措施 二、电流迭加相复励调压装置二、电流迭加相复励调压装置TA电力电流互感器。它反映发电机负载电流(大小与相位)，以进行相复励调压。LR移相电抗器。它将发电机电压产生的电流移相90，作为电压分量进行自励起压。VD三相桥式整流器。它将交流侧迭加得到的励磁电流IE整流成励磁电流IE。1线路原理图 2.线路分析线路分析等值电路图IEIREIEZLIEUUG电压源UG单独作用时 RE+ZLUGIEUO=电流源IEI单独作用时 RE+ZL IEIZLIEIO=RE+ZLUGRE+Z
8、LIEIZL IE=+单线原理图IEIIEUIE 3.相量分析相量分析XLRL+RE IEU+IEI由于移相电抗器ZL的电抗值XL大于大于其电阻值RL与等效励磁回路电阻RE之和，所以可忽略这两个电阻。这样上式可表示为RE+ZLUGRE+ZL IEIZL IE=+j XLUG IE +IEI a)负载电流大小变化时相量图UG IG IEI1 IEI2 IE2 IE1 IEU j b)负载功率因数变化时相量图IE1 j1+IEI1 IEI2 UGIG IEU IE2 j2+三三.相复励装置参数的调整相复励装置参数的调整空载电压调整若电压低 说明励磁电流中电压分量小,应增大电压分量即应减小XL的值.
9、可通过减少移相电抗器的匝数或增加移相电抗器铁芯的气隙来实现调整.带负载后电压的调整若电压低说明励磁电流中电流分量小,应增大电流分量.可通过减少电流互感器付边匝数进行调整。四四.不可控相复励装置存在问题与改进措施不可控相复励装置存在问题与改进措施相复励调压装置调压精度低的主要原因相复励调压装置调压精度低的主要原因目前船舶发电机大多采用的是凸极式发电机磁路有一定的饱和现象改进措施改进措施n引入负反馈,加电压校正器 AVR(Automatic Voltage regulator)第三节第三节 可控硅调压装置可控硅调压装置一基本环节介绍一基本环节介绍1.测量环节测量环节测量电路一般采用三相桥式整流、滤
10、波来获得发电机端电压信号 C1C2RD1D6UGDCUVURSTUVVPT三相桥式整流电路可控硅调压装置原理框图PID调节移相触发脉冲形成晶闸管整流电路 GUGUSUE+U2.比较电路比较电路双稳压管桥式比较电路UeUGDCRRDZDZAB2.1.双稳压管桥式比较电路在输出开路时，当输入电压UG DC小于稳压管DZ稳压值时 Ue -UG DC 当输入信号大于等于稳压管稳压值时 Ue UR UZ UG DC 2UZ 双稳压管比较电路输入输出波形双稳压管桥式比较电路UeUGDCRRDZDZABUeUGDC0UZ-UZ2UZ21双稳压管比较电路输入输出波形UABUBA2.2.单稳压管比较电路UGDC
11、UeR2R3R1DZAB在输出开路当输入电压UG DC小于稳压管稳压值时UeUGDC-R1R1R2当输入信号大于等于稳压管稳压值时 UeUGDCUZR2R1R2单稳压管比较电路输入输出波形UeUGDC0-UZUABUBA3.误差信号调节环节误差信号调节环节运算放大器构成的PID调节器-UeUE即PID调节环节，对Ue误差信号进行调整4.移相和触发脉冲形成电路移相和触发脉冲形成电路可控电阻移相及单晶管自激振荡器电路 UED3D4Q3R15R16R17R18R28R29R26R27D5D6D10D11Q4Q5C10同步控制电路“1”或“0”PT3+-移相电路触发电路UC10UR16UPT3，ttU
12、R16UQ5C移相及脉冲信号5.晶闸管整流电路晶闸管整流电路UGUWE三相桥式半控整流电路二可控硅调压装置调节过程二可控硅调压装置调节过程发电机输出电压经三相桥式整流电路输出作为测量信号，经稳压管比较电路输出电压偏差信号，然后经PID调节器调节输出成比例或PID信号到移相电路进行移相供给脉冲发生器，使其输出脉冲信号到可控整流电路，由可控整流电路输出电流给励磁绕组使其磁场改变，从而改变发电机的电压。可控硅调压装置原理框图PID调节移相触发脉冲形成晶闸管整流电路 GUGUSUE+U 第四节第四节 可控相复励调压装置可控相复励调压装置1.对相复励装置的输出进对相复励装置的输出进行分流控制行分流控制是
13、在不可控相复励基础上加按电压偏差进行调整的系统，其调压精度较高。G AVR1）直流侧分流G AVR2）交流侧分流3）用交流励磁控制的交流侧分流AVRG 2电压校正器AVR的工作UsUGuePID调节移相触发脉冲形成 晶闸管整流电路 G相复励装置第五节第五节 无刷发电机励磁系统无刷发电机励磁系统一一.无刷同步发电机的组成无刷同步发电机的组成123(转子)45(定子)61发电机转子(磁场)；2旋转整流器；3励磁机转子(电枢)；4发电机定子(电枢)；5励磁机定子(磁场)；6自动电压调整器(AVR)AVR主发电机励磁发电机轮管035/6期中试题班级姓名1画图说明船舶电力系统的组成。2船舶用电设备主要有哪些？3说明船舶电网的分类及连接方式？4船舶主配电盘的日常管理有哪些？5画框架式自动空气断路器方框图说明其组成。7说明船舶接岸电的注意事项。8画单线原理图和相量图分析不可控相复励调压装置在负载电流变化时的工作过程。9说明自励同步发电机的起压条件。10说明船舶配电盘主要有哪些部分组成？各起什么作用？M附加装置380V转换开关220V6根据图分析配电盘式兆欧表原理。