第十四章-同步发电课件.ppt

1、返回图图14-1 船舶电力系统电压暂态调整特性曲线船舶电力系统电压暂态调整特性曲线.静静(稳稳)态电压调整的要求态电压调整的要求 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。保证稳定状态时的电压在允许的范围内。静态电压调整率：静态电压调整率：船规船规空载到满载，功率因数为额定值时，主发电机空载到满载，功率因数为额定值时，主发电机 2.5%2.5%；应急发电机；应急发电机3.5%3.5%maxmin%100%eeUUUUU.动态电压调整要求：大负荷突变时，能使电压在允许的范动态电压调整要求：大负荷突变时，

2、能使电压在允许的范围内。瞬时电压调整率：围内。瞬时电压调整率：船规船规突加突加/减减50%50%额定电流及功率因数不超过额定电流及功率因数不超过0.40.4（滞（滞后）对称负载时，动态电压变化率应后）对称负载时，动态电压变化率应15%15%，恢复时间，恢复时间1.51.5秒。秒。max.min.%100%sseseUUUUULppLeUKUpKpK1.1.按发电机按发电机电压偏差电压偏差 调节调节 发电机在运行中发电机在运行中,由于某种原因使得发电机输出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电压与给定的电压出现偏差 时时,调节器将调节器将 根据偏差电压的大小和极性输出校正信号根据

3、偏差电压的大小和极性输出校正信号,对发对发 电机励磁电流进行调节。由于被检测量和被调量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 闭环调节系统闭环调节系统，稳态特性比较好，静态电压调整稳态特性比较好，静态电压调整 率一般均在土率一般均在土1 1以内以内。晶闸管自励恒压装置属于。晶闸管自励恒压装置属于 这种类型。这种类型。fUfU4 4）自动恒压装置的分类及调压原理自动恒压装置的分类及调压原理2.2.按负载电流按负载电流 I If f 和功率因数和功率因数 调节调节 发电机电压的波动发电机电压的波动,是由于负荷

4、的变化和故障所引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起。如果被测量是发电机的负载电流 I If f 及功率因及功率因 数数 。再经调压器去调节励磁电流来稳定发电。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，故构成一个机电压。这时被测量和被调量不同，故构成一个开开 环调节系统环调节系统，静态特性比较差，但动态特性较好。静态特性比较差，但动态特性较好。不可控相复励自不可控相复励自 励恒压装置属于这种类型。励恒压装置属于这种类型。coscos 分类方法：分类方法：通常通常3 3种：种：.按直流励磁电流获取方式分；按直流励磁电流获取方式分；.按自动调压作

5、用原理分；按自动调压作用原理分；按励磁电流分：按励磁电流分：1.1.直流励磁机他励；直流励磁机他励；2.2.静止自励（不是静止自励（不是旋转的，大功率半导体整流元件，有刷同步发电机）；旋转的，大功率半导体整流元件，有刷同步发电机）；3.3.交交流励磁机他励（无刷同步发电机）。流励磁机他励（无刷同步发电机）。按调压作用分：按调压作用分：1.1.按电压偏差（负反馈）进行调节。静按电压偏差（负反馈）进行调节。静态精度高、动态特性差；态精度高、动态特性差；2.2.按负载（扰动）进行调节。动态按负载（扰动）进行调节。动态性能好、及时，静态精度较差、精度低；性能好、及时，静态精度较差、精度低；3.3.复合

6、调节（按负复合调节（按负载扰动为基础，同时采用载扰动为基础，同时采用AVRAVR按电压偏差）。动静态性能都较按电压偏差）。动静态性能都较好，结合两者优点。好，结合两者优点。主要类型：主要类型：4 4）自动恒压装置的分类及调压原理自动恒压装置的分类及调压原理 相复励自励恒压装置相复励自励恒压装置14.2 不可控相复励自励恒压励磁系统不可控相复励自励恒压励磁系统 )(0lIfU)(UfIl其中曲其中曲线线1 1为同步发电机为同步发电机的空载特性曲线的空载特性曲线曲线曲线2 2为自励回路的理想励磁特性曲线为自励回路的理想励磁特性曲线 图图14-2自励同步发电机自励回路的单相原理图自励同步发电机自励回

7、路的单相原理图 图图14-3 自励起压特性曲线自励起压特性曲线过程：过程：发电机转动，依靠剩磁可产生很小发电机转动，依靠剩磁可产生很小的剩磁电压，如果接线正确，流过励磁绕的剩磁电压，如果接线正确，流过励磁绕组的微小励磁产生的磁通方向与剩磁磁通组的微小励磁产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同，电枢绕组感应的电势增强，于方向相同，电枢绕组感应的电势增强，于是出现正反馈，如果励磁回路电阻足够小，是出现正反馈，如果励磁回路电阻足够小，正反馈的作用将继续下去，直到磁路饱和，正反馈的作用将继续下去，直到磁路饱和，电势稳定在一个确定的数值上。电势稳定在一个确定的数值上。条件：条件：1.有剩磁有剩磁（若无，应可充

8、磁）；（若无，应可充磁）；2.接线正确接线正确（励磁与剩磁同向）；（励磁与剩磁同向）；3.场阻线与空载特性有一个确定的场阻线与空载特性有一个确定的交点交点（励磁电路电阻适当）。（励磁电路电阻适当）。1 1）自励起压基本原理）自励起压基本原理船舶电气设备与系统 2022-12-16同步发电机建立正常空载电压同步发电机建立正常空载电压 后，在船舶主开关合闸带负载后，在船舶主开关合闸带负载时，由于电枢反应的去磁作用和内部阻抗压降，其端电压时，由于电枢反应的去磁作用和内部阻抗压降，其端电压 必然必然要降低，如图要降低，如图14-514-5发电机外特性中曲线发电机外特性中曲线1所示。因此，必须采用所示。

9、因此，必须采用恒压措施。既然是负载电流恒压措施。既然是负载电流 变化引起了发电机端电压变化引起了发电机端电压 的变化的变化，因而也就可以利用，因而也就可以利用 进行复式励磁的方法，以附加励磁电流来进行复式励磁的方法，以附加励磁电流来调整调整 。UNU0IUIU2）不可控相复励恒压的基本原理）不可控相复励恒压的基本原理图图14-614-6复式励磁复式励磁 图图14-7 14-7 电流叠加相复励调压电流叠加相复励调压 图图14-8 14-8 相复励矢量图相复励矢量图图图14-9 14-9 电磁迭加相复励电磁迭加相复励 图图14-10 14-10 电势迭加相复励电势迭加相复励船舶电气设备与系统 20

10、22-12-16返回图图14-5 外特性曲线外特性曲线 图图14-6 复式励磁复式励磁 船舶电气设备与系统 2022-12-16返回图图14-7 电流叠加相复励调压电流叠加相复励调压 图图14-8 相复励矢量图相复励矢量图船舶电气设备与系统 2022-12-16返回图图14-9 电磁迭加相复励电磁迭加相复励 图图14-10 电势迭加相复励电势迭加相复励船舶电气设备与系统 2022-12-1614.2.2 14.2.2 电流叠加相复励自励恒压装置电流叠加相复励自励恒压装置 返回IkjxkUIsL11假设发电机磁路不饱和，发电机转速恒定，则相复励的假设发电机磁路不饱和，发电机转速恒定，则相复励的控

11、制规律就可用下式表示控制规律就可用下式表示图图14-1114-11是电流叠加相复励装置原理图。是电流叠加相复励装置原理图。图图14-12 14-12 为单相电流叠加相复励等值电路图为单相电流叠加相复励等值电路图船舶电气设备与系统 2022-12-16返回图图14-11 电流叠加相复励装置原理图电流叠加相复励装置原理图船舶电气设备与系统 2022-12-16返回图图14-12 单相电流叠加相复励等值电路图单相电流叠加相复励等值电路图船舶电气设备与系统 2022-12-16 船舶电气设备与系统 2022-12-16图图14-1314-13是励磁电流的相量图。是励磁电流的相量图。图图14-13 励磁

12、电流的相量图励磁电流的相量图船舶电气设备与系统 2022-12-1614.2.3 电磁叠加的相复励自励恒压装置电磁叠加的相复励自励恒压装置 返回 相复励装置的调试相复励装置的调试:1 1、发电机空载电压、发电机空载电压,可通过调节电压分量来调整。可通过调节电压分量来调整。空载电压偏低时：空载电压偏低时：2 2、发电机带负载后电压、发电机带负载后电压,可通过调节电流分量来调整。可通过调节电流分量来调整。132uifI NI NI N1322fuiNNIIINNLifIKI船舶电气设备与系统 2022-12-16图图14-14 电磁迭加相复励自励恒压装置电磁迭加相复励自励恒压装置船舶电气设备与系统

13、 2022-12-1614.2.4 带电压曲折绕组的相复励系统带电压曲折绕组的相复励系统 返回船舶电气设备与系统 2022-12-16图图14-15 带有电压曲折绕组相复励自励恒压装置的原理图带有电压曲折绕组相复励自励恒压装置的原理图组成原理：组成原理：图图12-2-112-2-1 电流互感器电流互感器CTCT测量输测量输出电流大小，输出电压经出电流大小，输出电压经电抗器电抗器x x移相移相9090后，再后，再进行电流叠加，经过整流进行电流叠加，经过整流后得到直流励磁电流。后得到直流励磁电流。励磁电流大小分析：励磁电流大小分析：复励线路单线图如图复励线路单线图如图12-2-212-2-2。将励

14、磁回路直流电阻等效到交流侧（用三相电阻代替将励磁回路直流电阻等效到交流侧（用三相电阻代替实际直流电阻），可得一相等效电路（图实际直流电阻），可得一相等效电路（图12-2-312-2-3）。由电）。由电路定律，且路定律，且RxRx，励磁电流表达式（励磁电流表达式（12-2-1/212-2-1/2）为：）为：等效电路等效电路 原理分析原理分析 电流分量称为复励分量；电电流分量称为复励分量；电压分量称为空载分量。压分量称为空载分量。i iv vf fI II II Ij jx xU Uj jx xR Rx xI Ij jj jx xR RU UI I 补偿原理补偿原理复励原理：复励原理：1.1.电流大小变化、相位电流大小变化、相位（滞后）不变时，根据调节（滞后）不变时，根据调节特性，滞后的电流增加，电特性，滞后的电流增加，电枢反应的去磁作用增强，要枢反应的去磁作用增强，要保持电压不变，应增大励磁保持电压不变，应增大励磁电流。由相量图分析可知，电流。由相量图分析可知，相复励线路满足这一要求。相复励线路满足这一要求。2.2.电流大小不变、相位电流大小不变、相位更加滞后时，相复励线路也更加滞后时，相复励线路也将使励磁电流增大。将使励磁电流增大。电压分量移相电压分量移相9090，才使总励磁电流适应无功电流变化。，才使总励磁电流适应无功电流变化。