1、船舶电站及自动化姜锦范第一章第一章 船舶电力系统与配电装置船舶电力系统与配电装置第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 一、一、 船舶电力系统的组成船舶电力系统的组成第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 电源 电源是将机械能、化学能等能源转变成电能的装置 配电装置 配电装置是对电源和负荷进行分配、监视、测量、保护、转换、控制的装置 电网 电网是联系发电机、主配电板、分配电板和负荷间的中间环节，是将电源的电能输送到负荷端的媒体 负荷 电动机、电加热器、照明等二、船舶电力系统的特点及对其基本要求二、船舶电力系统的特点及对其基本要求第一节第一节 船舶电力系统基本知识
2、船舶电力系统基本知识 1. 船舶电站容量较小船舶电站容量较小对船舶电力系统的稳定性提出了较高的要求 对自动控制装置的可靠性也提出了较高的要求 2. 船舶电网输电线路短船舶电网输电线路短可省掉一套对电网的过载、短路保护装置3. 船舶电气设备工作环境恶劣船舶电气设备工作环境恶劣需满足船用条件三、船舶电力系统的基本参数三、船舶电力系统的基本参数第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 1. 电制的选择电制的选择 2. 额定电压的选择额定电压的选择动力电网 440V、380V照明电网 220V、110V弱电电网 24V3. 额定频率的选择额定频率的选择50Hz、60Hz 四、船舶电站容量
3、的确定和发电机组台数的选择四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 1. 船舶运行状态及用电设备的分类船舶运行状态及用电设备的分类船舶运行工况一般可分为 航行工况、进出港工况（狭窄航道航行工况）、停泊工况、装卸货作业工况及应急工况 用电设备可分成动力装置用辅机甲板机械舱室辅机冷藏通风机械机修机械照明及生活用电设备无线电通讯、导航设备其他设备 四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 2. 电站容量的确定与发电机组台数的选择电站容量的确定与发电
4、机组台数的选择. 满足船舶在各项运行工况下用电量的需求 . 每台发电机组的最高负荷为8085%左右 . 必须设有备用发电机组 . 一般应选用同容量同型号的发电机组 . 使用的发电机组台数应尽可能少些，一般选用三台发电机组 四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 3. 三类负荷法三类负荷法. 负荷分类1）第类负荷：连续使用的负荷 2）第类负荷：短时或重复短时使用的负荷 3）第类负荷：偶然短时使用的负荷或按操作规程可在电站高峰负荷时间以外使用的负荷 . 负荷的计算1）电动机利用系数K1K1= P2
5、/ P1 四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 2）机械负荷系数K2K2 = P3 / P2 3）电动机负荷系数K3K3 = P3 / P1 =K1 K24）电动机以额定功率运行时从电网吸收的功率P4P1nP4 5）电动机实际消耗的功率P5 P3P5 P1 K3四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 6）同一类负荷有n台机组时，所需电网供给有功功率P6 P6 P5n 7）同组用电设备所需电网供给
6、有功功率P0 P0 = P6K0 = nK1K2K0P1 / 8）无功功率Q0的计算Q0 P0 tan 电动机的实际功率因数角 9）各组设备间总同时工作系数K0、K0对第类负荷，考虑到各辅机和用电设备最大负荷的不同时性，同时系数K0通常可选0.80.9 四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 一般同时工作系数K0在0.3左右对第类负荷 10）计入电网损耗5%11）某状态下需发电机供给的总功率总有功功率 P=（K0P K0P）1.05 总无功功率 Q=（K0Q K0Q）1.05 12）该状态下平均
7、功率因数cos tanB Q / P B tan 1Q/ P 13）第类负荷计算时可不计，但应注意高峰负荷时可能该状态下短时需要的最大负荷 Pmax =PP 四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 . 负荷表的编制1）根据轮机、舾装等专业提供的数据选择电动机和电气设备，并计算各电动机和电气设备的额定所需功率 2）根据船舶类型选择所需计算工况，确定各工况下所需使用的电动机、电气设备和使用情况，并进行分类 3）确定负荷系数，并计算各用电设备的实际使用功率 4）计算每一工况下各类负荷的总功率 5）按其
8、同时系数K0和K0并计及电网损耗5%，确定各状态所需电站功率 6）根据上述计算，选择发电机组的功率和数量，并核算各工况下发电机的负荷百分率，一般来说发电机应有1020%的储备功率，最后用Pmax来校验发电机的过载能力是否满足 五、船舶电网五、船舶电网第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 1. 1. 船舶电网的线制船舶电网的线制三相三线绝缘系统 三相四线系统 利用船体作中性线回路的三相三线系统 2. 船舶电网的供电网络船舶电网的供电网络a) 三相三线绝缘系统MMb) 三相四线系统MMMMc) 利用船体作中性线回路的三相三线系统图1-2 三相交流系统船舶电网线制G1G2MSBEG
9、ESB图1-3 单主电站供电网络五、船舶电网五、船舶电网第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 3. 船舶电网的配电网络船舶电网的配电网络. 船舶配电网络分类 2）照明电网3）应急电网4）临时应急照明电网5）弱电电网一次配电网络 二次配电网络1)动力电网. 船舶电网一次配电网络结线方式G1G2MMa)馈线式b)干线式图1-4 一次配电网络结线方式示意图G1G2MM五、船舶电网五、船舶电网第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 4. 船舶电网的保护船舶电网的保护. 船舶电网的过载保护. 船舶电网的短路保护 短路保护的选择性按时间原则整定，则应有 t1 t2 t3按
10、电流原则整定，则应有 I1 I2 I3 图 1-5 船舶电网短路保护示意图 G ACB t1 , I1 MCCB t2 , I21 M MCCB t2 , I22 MCCB t3 , I31 MCCB t3 , I32 M M 六、船舶配电装置六、船舶配电装置第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 1. 船舶配电装置分类船舶配电装置分类. 主配电板 . 应急配电板 . 充放电板 . 岸电箱 . 分配电箱 2. 船舶主配电板船舶主配电板. 主配电板的功能1）根据需要接通或断开电路（手动或自动） 2）当电力系统发生故障时，保护装置能按要求动作，切除故障设备或网络，或发出报警信号 3
11、）测量和显示运行中个各电气参数，如电压、电流、功率、功率因数等 4）能对电站的电压、频率，以及并联运行的各发电机组的有功、无功功率进行调整 5）能对电路状态、开关状态以及偏离正常工作状态进行信号显示 六、船舶配电装置六、船舶配电装置第一节第一节 船舶电力系统基本知识船舶电力系统基本知识 .发电机控制屏 Cosco Antwerp轮主配电板部分图片 . 负载屏. 并车屏. 汇流排3. 3. 配电装置的维护与保养配电装置的维护与保养. 主配电板维护周期及技术要求 . 运行中船舶主配电板的日常管理 Cosco Antwerp轮主配电板 一、发电机的过载保护一、发电机的过载保护第二节第二节 发电机的保
12、护发电机的保护 整定在过电流10%至50%之间的过载保护必须以不超过2 min的延时使发电机断路器脱扣 船级社建议整定在发电机额定电流的125%135%，延时1530秒断路器分断 二、发电机的外部短路保护二、发电机的外部短路保护 短路保护应整定在大于50%的过电流，但整定值应小于稳态短路电流；它必须具有一短暂延时以适应系统选择性保护要求 船级社建议整定短路保护动作值为发电机额定电流的200%250%，延时时间最长为0.6秒（交流） 三、发电机的欠压保护三、发电机的欠压保护第二节第二节 发电机的保护发电机的保护 发电机电压下降至额定电压的70%35%时，发电机断路器必须自动断开。欠电压保护装置必
13、须有一与短路保护相协调的短延时 四、发电机的逆功率保护四、发电机的逆功率保护 原动机为柴油机时逆功率整定值在发电机额定功率的8%15%间某一区域 原动机为汽轮机时为2%6%间某一区域；延时时间在310秒间整定 一、框架式自动空气断路器一、框架式自动空气断路器 ACBACB（Air Circuit BreakerAir Circuit Breaker） 第三节第三节 自动空气断路器自动空气断路器框架式自动空气断路器的方框图 三菱AE-SS型固定式、抽屉式框架式自动空气断路器外观图 AE-SS型ACB的内部构造图 寺崎（TERASAKI）AT型框架式自动空气断路器外观图 锁扣装置 辅助触头 操作
14、自由脱扣 传动 触头 灭弧 机构 机构 机构 系统 装置 过流脱 失压脱 分励脱 扣 器 扣 器 扣 器 图 1-8 框架式自动空气断路器方框图 一、框架式自动空气断路器一、框架式自动空气断路器第三节第三节 自动空气断路器自动空气断路器1. 1. 框架式自动空气断路器结构简介框架式自动空气断路器结构简介. 触头、灭弧系统 寺崎AT型框架式自动空气断路器的触头系统结构图 触头系统是由主触点、预接触点（付触点）、弧触头组成接通次序：预接主断开次序：弧预接主一、框架式自动空气断路器一、框架式自动空气断路器第三节第三节 自动空气断路器自动空气断路器. 过流、失压、分励脱扣器 1. 1. 框架式自动空气
15、断路器结构简介框架式自动空气断路器结构简介1）过流、失压、分励脱扣器脱扣原理简介 2）DW95电子脱扣器SPGT电子脱扣器原理框图 5）Masterpact M系列之STR 68U型控制单元 过流 失压 分励 ACB 图 1-13 过流、失压、分励脱扣器示意图 SB分闸按钮 SB分闸按钮 3）AE-S系列之SPGT电子脱扣器4）Masterpact M系列之STR 58U型控制单元.一、框架式自动空气断路器一、框架式自动空气断路器第三节第三节 自动空气断路器自动空气断路器1. 1. 框架式自动空气断路器结构简介框架式自动空气断路器结构简介. 过流、失压、分励脱扣器 6）保护特性参数整定 TER
16、ASAKI公司的AH、AT系列ACB 三菱公司AE系列的ACB Schneider Electric 公司M系列的STR 58U、 STR 68U. 自由脱扣机构1）将手柄或电动合闸部分的操作传递给触头系统 2）当合闸操作完成后，维持触头系统处于合闸状态 3）自由脱扣机构脱扣，ACB即跳闸 自由脱扣机构一般都是由四连杆机构组成 只有当自由脱扣机构处于“再扣”（或称“复位”）状态时，自动空气断路器才能合闸 一、框架式自动空气断路器一、框架式自动空气断路器第三节第三节 自动空气断路器自动空气断路器1. 框架式自动空气断路器结构简介框架式自动空气断路器结构简介. 合闸操作机构有三种合闸操作方式：手动
17、合闸操作方式 电磁铁合闸操作方式 电动机合闸操作方式 AH型框架式自动空气断路器电磁铁合闸型自由脱扣机构、合闸操作机构原理图 AH型框架式自动空气断路器电动机合闸型自由脱扣机构、合闸操作机构原理图 . 合闸操作电路1）电磁铁合闸操作电路2）电动机合闸操作电路. 锁扣装置图1-21 DW95电磁铁合闸操作电路原理图SB1：合闸按钮；YA：电磁铁线圈；QF1：空气开关副触头；KA：辅助继电器KAYAFUFUUSKAV10R42R43C10KASSB1KAQF1KAKAKAKAV111467910一、框架式自动空气断路器一、框架式自动空气断路器第三节第三节 自动空气断路器自动空气断路器2. 框架式自
18、动空气断路器的维护要求框架式自动空气断路器的维护要求. 自动空气断路器在使用前应将各电磁铁工作表面（如失压脱扣器电磁铁吸合面）的防锈油漆或油脂擦净，以免影响开关的动作值。. 每隔一段时间（如每月或至少一个季度），应清除落于断路器表面及零件上的灰尘和黑烟，注意绝缘零件表面的清洁，以保证断路器绝缘良好与防止绝缘性能变坏。. 操作机构在使用一段时间后（如每次清洁后），在传动机构部分应涂润滑油，以改善活动机构的磨损。. 各部分的螺钉、螺栓均应紧固，不应有松动。如有磨损或损坏的零件应及时更换。. 灭弧室在因短路分断后或较长时期（如每半年）使用后，应清除灭弧室内壁和栅片上的金属颗粒和黑烟灰。长期未使用的灭
19、弧室（如配件），在需使用前应先烘一次，以保障良好的绝缘。. 定期检查各脱扣器的电流整定值和延时时间，特别是半导体脱扣器，应定期用试验按钮检查其动作情况。. 断路器主触头使用一定次数后，如触头表面发现有毛刺、金属颗粒等，或每半年应拆卸主触头，用200#细砂纸研磨以保证良好的接触。如研磨后的触头厚度为原来的1/3以下时，须更换触头，且动静触头应同时更换。一、框架式自动空气断路器一、框架式自动空气断路器第三节第三节 自动空气断路器自动空气断路器3. 框架式自动空气断路器常见故障的判别与排除框架式自动空气断路器常见故障的判别与排除二、塑壳式自动空气断路器二、塑壳式自动空气断路器 MCCB (Molde
20、d Case Circuit Breaker), MCCB (Molded Case Circuit Breaker), NFB (No-Fuse Circuit Breaker) NFB (No-Fuse Circuit Breaker)接插型MCCB外形图三菱的ABE-S型断路器 一、一、GG-21GG-21型逆功率继电器结构与工作型逆功率继电器结构与工作原理第四节 逆功率继电器 GG-21型逆功率继电器结构 工作原理相量图合成转矩M K1uI Sin K UW IW SinK UW IW Sin（90I） K UW IW Cos（I） K UW IW Cos ：继电器的内角 对GG-21
21、, 30 图1-28 GG-21型逆功率继电器相量图30IUWUWVIuIWIu一、一、GG-21GG-21型逆功率继电器结构与工作型逆功率继电器结构与工作原理第四节 逆功率继电器 二、二、GG-21GG-21型逆功率继电器接线与调整型逆功率继电器接线与调整 由于M Cos 所以M具有方向性 P 0时 90 0 M 0P 90 M 0采用30接线法接线1.接线IU - UUWIV - UVUIW - UWVI4U1326IWIUUWV5图1-29 GG-21型逆功率继电器接线图二、二、GG-21GG-21型逆功率继电器接线与调整型逆功率继电器接线与调整第四节 逆功率继电器 2.调整动作值的调整
22、粗调：改变电流线圈的匝数细调：改变游丝弹簧的反作用力矩延时时间的调整改变止挡块的位置三、三、K2WR-R-S5K2WR-R-S5型逆功率继电器型逆功率继电器 原理框图接线图四、四、ZFG92ZFG92（SRGSRG）型逆功率继电器）型逆功率继电器电路原理图I4U1326IWIUUWV5图1-29 GG-21型逆功率继电器接线图一、船舶电网绝缘检测一、船舶电网绝缘检测第五节第五节 船舶电网绝缘检测船舶电网绝缘检测1. 1. 船舶电网对地绝缘电阻的测量船舶电网对地绝缘电阻的测量. 接地灯 . 配电板式兆欧表. 船舶电网绝缘监测仪IS-3型电网绝缘监测仪的原理框图 接线图 2. 2. 船舶电网对地绝
23、缘电阻船舶电网对地绝缘电阻二、船舶电网接地故障的查找二、船舶电网接地故障的查找主要是电网电缆与船体间构成的分布电容的漏电阻漏电阻应大于每伏100欧图1-33 接地灯a)b)一、换接岸电操作一、换接岸电操作第六节第六节 岸电供电岸电供电二、接岸电注意事项二、接岸电注意事项1. 岸电与船电的电流种类应一致 2. 岸电的额定频率、额定电压应与船电相一致 3. 当岸电为三相四线制时，需将岸电的中性线接在岸电箱上接船体的接线柱上。只有船体与岸电中性线相联后，才可接通岸电 4. 岸电相序与船电相序应一致5. 岸电与船电间应互相连锁6. 经船级社（如GL）认可，可设有船电与岸电并联设施，仅允许船上供电系统和
24、岸上电网作短暂的并联运行。 三、相序测定器三、相序测定器第六节第六节 岸电供电岸电供电1. 1. 相序判断相序判断原理线路图 2. 2. 相序测定器的工作原理相序测定器的工作原理. 戴维南等值电路 1）电容C两端的开路电压URO0 URO0URSUSOURTUTO 由于两指示灯采用的是同型号同规格的产品，故电阻相同为R USO1/2UST 因此 URO0URS1/2UST 2）电容C两端看进去的阻抗R0 R01/2R 戴维南等值电路图 OR S TCL1 较亮L2 较暗a) 接线图b) 等值电路图CURO0OR0IC0三、相序测定器三、相序测定器第六节第六节 岸电供电岸电供电2. 2. 相序测
25、定器的工作原理相序测定器的工作原理. 相量图一、船舶主配电板一、船舶主配电板1. 1. 船舶主配电板电路原理图船舶主配电板电路原理图2. 2. 主配电板与应急配电板间关系主配电板与应急配电板间关系集中训练时看3. 3. 船电与岸电间联锁关系船电与岸电间联锁关系c）相量图图1-37 相序测定器原理OURUSUT1/2UST1/2USTURO0URSIC0UR0UC第七节第七节 船舶主配电板及电网失电处理船舶主配电板及电网失电处理G1G2G3GEACB1ACB2ACB3EACB（MCCBE）MCCBACBE图1-39 主配电板与应急配电板间关系单线图二、船舶电网失电后处二、船舶电网失电后处理第七节
26、第七节 船舶主配电板及电网失电处理船舶主配电板及电网失电处理1. 1. 对于具有自动电力管理系统电网失电后的处理对于具有自动电力管理系统电网失电后的处理 2. 2. 常规电站电网失电后的处理常规电站电网失电后的处理. 并车操作时发生电网跳电. 运行机组因机械故障跳闸电网失电. 单机运行时起动大负荷或几乎同时起动几个较大负荷后（如用船上起货机进行装卸货作业）至发电机过载跳闸、电网失电. 运行机组因发电机短路或失压保护跳闸电网失电. 运行机组主开关误动作跳闸或因船舶电网选择性保护不良而跳闸电网失电. 燃油供给故障（如调速器失灵、断燃油等）至主开关跳闸电网失电三、发电机保护主开关跳闸的判别三、发电机
27、保护主开关跳闸的判别第七节第七节 船舶主配电板及电网失电处理船舶主配电板及电网失电处理1. 1. 发电机过载保护的判别发电机过载保护的判别2. 2. 发电机欠压保护的判别发电机欠压保护的判别3. 3. 发电机逆发电机逆功率保护的判别保护的判别4. 4. 发电机外部短路故障的发电机外部短路故障的判别第八节第八节 船舶电网短路电流计算船舶电网短路电流计算一、船舶电网短路电流计算的意义与目的一、船舶电网短路电流计算的意义与目的1. 1. 电力系统短路电力系统短路2. 2. 产生短路故障的原因与后果产生短路故障的原因与后果. 电力系统产生短路故障的原因主要有 1）由于绝缘的自然老化和机械损伤引起电气设
28、备载流部分的绝缘损坏 第八节第八节 船舶电网短路电流计算船舶电网短路电流计算一、船舶电网短路电流计算的意义与目的一、船舶电网短路电流计算的意义与目的2. 2. 产生短路故障的原因与后果产生短路故障的原因与后果. 电力系统产生短路故障的原因主要有 2）误操作引起的短路 3）自然灾害引起的短路，如雷电、老鼠、鸟类等造成短路 . 短路故障所造成的后果1）电动力引起的破坏 2）热负载引起的破坏 3）短路电弧引起的破坏 4）大的短路引起电网电压大大下降 . 计算短路电流的目的1）校验所选用的配电开关电器（如自动空气断路器）的断流容量与接通容量 2）校验汇流排、支持绝缘子等电器元件的电动力稳定性 3）给电
29、力系统短路选择性保护的整定提供数据 一、船舶电网短路电流计算的意义与目的一、船舶电网短路电流计算的意义与目的第八节第八节 船舶电网短路电流计算船舶电网短路电流计算3. 3. 船级社对短路电流计算的要求船级社对短路电流计算的要求. 满足最大需要功率的可能并联连接的所有发电机 . 需同时运行的所有电动机应考虑一般应计算下列各处的短路电流 . 发电机输出端短路 . 主汇流排短路 . 应急配电板、区配电板以及分配电板的汇流排短路 . 电力和照明变压器次级短路 在缺乏精确数据的情况下，主汇流排处的短路电流可假定如下：. 满足最大功率的可能并联连接的所有发电机额定电流的10倍，加上需同时运行的所有电动机额
30、定电流的3倍（对称方均根值），短路回路的功率因数假定为0.1 二、船舶电力系统短路电流计算方法二、船舶电力系统短路电流计算方法第八节第八节 船舶电网短路电流计算船舶电网短路电流计算1. 1. IEC方法方法2 2 等效发电机方法等效发电机方法3. 3. 日本日本电气协同研究会电气协同研究会精密计算方法精密计算方法4. 4. 阻抗百分比方法阻抗百分比方法5. 5. 图解方法图解方法6. 6. 美国海军标准计算方法美国海军标准计算方法第二章 同步发电机自动电压调整器Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do ei
31、usmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim a
32、d minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat. 第一节 概述第一节第一节 概述概述一、自动电压调整装置的作用一、自动电压调整装置的作用1. 1. 电压控制电压控制2. 2. 无功功率分配控制无功功率分配控制二、对调压装置的基本要求二、对调压装置的基本要求1. 1. 稳态和动态特性稳态和动态特性主发电机：稳态电压调整率2.5%应急发电机：稳态电压调整率3.5%稳态指标动态指标波动幅值： Umax 120 % UN Umin 85% UN 恢复时间：
33、 t 1.5 秒第一节第一节 概述概述二、对调压装置的基本要求二、对调压装置的基本要求2. 2. 无功分配无功分配同容量机组：Q 10% QN 不同容量机组： . 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% 两者取较小值3. 3. 强行励磁强行励磁强励倍数 K = I L max / I L N 2三、调压装置的分类三、调压装置的分类1. 1. 按扰动（负载）进行调节按扰动（负载）进行调节开环系统静态特性 差动态特性 好静态电压调整率一般在35%之间 不可控相复励调压装置第一节第一节 概述概述三、调压装置的分类三、调压装置的分类2. 2. 按负反馈（电压偏差）进行调节按
34、负反馈（电压偏差）进行调节闭环系统静态特性 好动态特性 稍差静态电压调整率70年代： 1.5以内80年代： 1以内90年代： 0.5以内按发电机输出电压的偏差U进行调节的可控硅调压装置3. 3. 按复合原理进行调节按复合原理进行调节按扰动与电压偏差的综合信号进行调节开环 + 闭环系统静态特性 好动态特性 好静态电压调整率70年代： 1.5以内80年代： 1以内90年代： 0.5以内可控相复励调压装置第二节第二节 不可控相复励调压装置不可控相复励调压装置一、不可控相复励装置自励恒压基本原理一、不可控相复励装置自励恒压基本原理1. 1. 自励起压基本原理自励起压基本原理解决起压困难的措施在转子磁极
35、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2. 2. 恒压基本原理恒压基本原理E = UG + jXa IG KE IE = E = UG + jXa IGIE =UG jXaIGKEKE+设发电机磁路未饱和，则E与励磁电流IE成正比 图 2-6 隐极发电机简化相量图 UG IG E jIG Xa 二、电流迭加相复励调压装置二、电流迭加相复励调压装置第二节第二节 不可控相复励调压装置不可控相复励调压装置电流迭加相复励装置单线图来自负载电流的部分，我们称为电流分量（复励分量）IEI 为分析问题方便起见，我们把IE整流前的交流电流，也称之为励磁电流IE 来自发电机端电压的部分 称为电压
36、分量（自励分量）IEU 存在三种形式电流迭加、电势迭加与电磁迭加 GLRTAVDIEIEIIEUIE二、电流迭加相复励调压装置二、电流迭加相复励调压装置第二节第二节 不可控相复励调压装置不可控相复励调压装置1. 1. 原理线路图原理线路图2. 2. 线路分析线路分析取其一相的等值电路图 ZLKIG = IEIREIEUGIEU运用迭加原理来求解 电压源UG单独作用时，则电流源IG应作开路处理，即IG = 0RE + ZLUGIEU0 =电流源IG单独作用时，则电压源UG应作短路处理 RE + ZLIEI0 =KIG ZLRE + ZLRE + ZL+UG IE =KIGZL二、电流迭加相复励调
37、压装置二、电流迭加相复励调压装置第二节第二节 不可控相复励调压装置不可控相复励调压装置 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，所以忽略这两个电阻 上式可表示为 IE jXLUGKIG jXL+ jXL jXL+ =UGKIG = IEU + IEI3. 3. 相量分析相量分析4. 4. 移相电抗器移相电抗器LRLR的作用的作用5. 5. 频率变化的影响频率变化的影响f UX LIEU二、电流迭加相复励调压装置二、电流迭加相复励调压装置第二节第二节 不可控相复励调压装置不可控相复励调压装置6. 6. 电流迭加相复励装置恒压理论依据电流迭加相复励装置恒压理论
38、依据设计电抗器时，使ZL = KE - RE，设计电流互感器时，使jXaZLK=则式（2-3）与式（2-2）相等，既可保持电压不变三、相复励装置参数的调整三、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少了，则应减小XL值，即或减小ZL的匝数或增加ZL铁心气隙带负载后电压调整若电压低 说明励磁电流中电流分量少了，则应增加电流分量值，就是K值，即减小TA付边的匝数，进一步可采用不对称调整法调整。四、不可控相复励装置存在问题与改进措施四、不可控相复励装置存在问题与改进措施第二节第二节 不可控相复励调压装置不可控相复励调压装置加电压校正器AVR第三节第三节 可控硅调压装置可控硅调
39、压装置可控硅调压装置原理框图 Us UG ue 图 2-10 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 G一、基本环节介绍一、基本环节介绍第三节第三节 可控硅调压装置可控硅调压装置1. 1. 测量环节测量环节变压器降压整流滤波UURSTVUVVC1C2RD1D6图2-11 调压装置中测量电路UG DCPT一、基本环节介绍一、基本环节介绍2. 2. 比较电路比较电路. 双稳压管桥式比较电路输出开路时 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 第三节第三节 可控硅调压装置可控
40、硅调压装置UG DCUeRCRCDZDZ图2-12 双稳压管桥式比较电路ABUeUG DC0UZ-UZ2UZ213图2-13 双稳压管比较电路输入输出波形AB一、基本环节介绍一、基本环节介绍第三节第三节 可控硅调压装置可控硅调压装置2. 2. 比较电路比较电路. 单稳压管比较电路图2-14 单稳压管桥式比较电路UG DCUeR2R3R1DZAB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 - R1R1 R2 Ue UG DC UZR2R1 R2 当输入信号大于等于稳压管稳压值时 UeUG DC0-UZ213图2-15 双稳压管比较电路输入输出波形一、基本环节介绍一、
41、基本环节介绍第三节第三节 可控硅调压装置可控硅调压装置3. 3. 误差信号调节环节误差信号调节环节图2-16 由运算放大器构成的PID调节器UeUE4. 4. 移相电路移相电路5. 5. 触发脉冲形成电路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原理 6. 6. 晶闸管整流电路晶闸管整流电路7. 7. 其它其它UWE图2-19 三相桥式半控整流电路UG二、可控硅调压装置调节过程二、可控硅调压装置调节过程 一、电压校正器一、电压校正器AVRAVR主要控制（校正）方式主要控制（校正）方式第四节第四节 可控相复励调压装置可控相复励调压装置1. 1. 对相复励装置的输出进行分流控制对相复励装置
42、的输出进行分流控制AVR的分流控制一般有四种方式 2. 2. 控制电力电流互感器（或相复励变压器）的变比控制电力电流互感器（或相复励变压器）的变比 图 2-21 AVR 控制电力电流互感器藕合程度 G AVR 相复励装置被调整在过励状态第四节第四节 可控相复励调压装置可控相复励调压装置二、电压校正器二、电压校正器AVRAVR的简要原理的简要原理 Us UG ue 图 2-22 电压校正器 AVR 原理框图 PID 调节 移相 触发脉冲形成 晶闸管整流电路 相复励装置 G一、无刷同步发电机的组成一、无刷同步发电机的组成第五节第五节 无刷发电机励磁系统无刷发电机励磁系统同步发电机 + 交流励磁机
43、+ 旋转整流器（旋转磁极式） （旋转电枢式）NSSNS AVR二、无刷励磁方式二、无刷励磁方式第五节第五节 无刷发电机励磁系统无刷发电机励磁系统1. 1. 直接可控励磁直接可控励磁 1 2 3 (转子) 4 5 (定子) 6 AVR 图 2-23 直接可控励磁方式 1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) 2. 2. 可控复励励磁可控复励励磁 1 (转子) 2 3 WE1 WE2 4 5 (定子) 6 图 2-24 可控复励励磁方式 1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
44、枢)；5励磁机定子(磁场)；6自动电压调整器(AVR) AVR 三菱三菱BE-22BE-22型无刷发电机励磁系统原理框图型无刷发电机励磁系统原理框图 第五节第五节 无刷发电机励磁系统无刷发电机励磁系统第六节第六节 大洋大洋FEFE（FEKFEK）型无刷发电机）型无刷发电机一、大洋一、大洋FEFE（FEKFEK）型无刷发电机结构）型无刷发电机结构结构示意图1. 1. 定子、转子定子、转子定子、转子外形见图 FE（FEK）8极铁芯示图 旋转整流器2. 2. 静止励磁装置静止励磁装置碳化硅管状电阻二、大洋二、大洋FEFE（FEKFEK）型无刷发电机励磁系统）型无刷发电机励磁系统第六节第六节 大洋大洋
45、FEFE（FEKFEK）型无刷发电机）型无刷发电机1. 1.大洋大洋FEFE（FEKFEK）型无刷发电机自动电压调整器概况）型无刷发电机自动电压调整器概况 系统原理图 励磁电流相量图 图2-32. 相复励部分励磁电流相量图IRITIRTIRTIEUIEIIEURTURUTUS二、大洋二、大洋FEFE（FEKFEK）型无刷发电机励磁系统）型无刷发电机励磁系统第六节第六节 大洋大洋FEFE（FEKFEK）型无刷发电机）型无刷发电机2. 2. 电压校正器电压校正器电压校正器电路原理图 . 测量电路. 比较电路图2-35 比较电路波形图CUAUBUeODUG.DCUe-5图2-34 FE(FEK)型发
46、电机调压器比较电路R1-1UG.DCR2R7R8Z1ABUeY/连接的三相变压器降压、整流、滤波单稳压管桥式比较电路二、大洋二、大洋FEFE（FEKFEK）型无刷发电机励磁系统）型无刷发电机励磁系统第六节第六节 大洋大洋FEFE（FEKFEK）型无刷发电机）型无刷发电机. 误差电压调节电路（PID调节器）2. 2. 电压校正器电压校正器图2-36 PID调节电路C2R4VR2-3C5VR2-1R6R5R9R10C7C6D2R12R13Q1UZ1UeC3C4. 相位控制和同步控制电路相位控制、触发脉冲形成、晶闸管整流等部分电路的相关波形 . 触发脉冲形成电路. 晶闸管电路3. 3. 调压器调节过
47、程调压器调节过程. 相复励部分的调节过程. 电压校正器AVR的调节过程第三章第三章 同步发电机组的并联运行同步发电机组的并联运行第一节第一节 同步发电机组的并车同步发电机组的并车一、同步发电机的并车条件一、同步发电机的并车条件1. 1. 理想并车条件理想并车条件. 待并发电机组的电压与电网（或运行机组）电压的大小相等，即UG = UB；. 待并发电机组的频率与电网（或运行机组）频率相等，即fG = fB . 待并发电机组电压的相位与电网（或运行机组）电压的相位一致，即 G = B 2. 2. 实际并车条件实际并车条件 . 仅当电压不等时并车 ACB1 ACB2 Xa1 Xa2 a) 等值电路图
48、 b) 相量图 图 3-1 电压不等时并车图 0 = 0 f1 =f2 U I2 IPH U2 -IPH IPH UUI1 U1 U=U2 -U1 G1G2并车瞬间所产生的冲击电流具有均压作用。要求： U 10 % UN一、同步发电机的并车条件一、同步发电机的并车条件 图 3-2 a) 相位不一致时并车相量图 b) 环流 IPH的有功分量与无功分量 U1 = U2 f1 = f2 IPH 0 U2 U U2 U1 U 0 IPHP IPH U1 IPHP IPHQ IPHQ -IPH 第一节第一节 同步发电机组的并车同步发电机组的并车 仅当相位不一致时2. 2. 实际并车条件实际并车条件 并车
49、瞬间所产生的冲击电流具有自整步作用。要求： 15 仅当频率不一致时 a) t = 0 时刻 b) 经t 时间后 图 3-3 频率不一致时并车相量图 U2 U1 U2 U1 f1 f2 f1 f2 U 并车瞬间所产生的冲击电流同样具有自整步作用。要求： f 0时，U U0，呈下倾的调压特性 kU= 0时，U =U0，呈水平的调压特性 kU U0，呈上翘的调压特性 两台发电机组并联运行时无功分配 图3-10 两台发电机并联运行时无功负荷分配的情况IQ2IQ1IQ2IQ1IQUGUU1#2 可见调压调差系数较小者，并联时承担的无功功率较多一、并联运行发电机间无功负荷自动分配基本原理一、并联运行发电机
50、间无功负荷自动分配基本原理 图 3-12 环流补偿装置原理图 * * U V W IV UWU I v * * IWU UO RP1 RP2 AVR 第二节第二节 并联运行发电机组间无功负荷的自动分配并联运行发电机组间无功负荷的自动分配3. 3. 空载电压对无功负荷分配的影响空载电压对无功负荷分配的影响 IQ1IQ2IQ2IQ1IQ1#2#UGU02U01图3-11 空载电压不同时无功负荷的分配二、无功负荷自动分配装置二、无功负荷自动分配装置1. 1. 均压线均压线 2. 2. 环流补偿装置环流补偿装置Uo =UWU -IWURP1 +Iv RP1 IWU Es功率流向船内电力系统a) 发电机
