12第十二章发电机调节PPT课件.ppt
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1、第十二章第十二章 船舶同步发电机船舶同步发电机的自动调节装置的自动调节装置 12-1.同步发电机电压的自动调节同步发电机电压的自动调节 12-2.不可控相复励恒压原理不可控相复励恒压原理 12-3.晶闸管(可控硅)自动励磁装置晶闸管(可控硅)自动励磁装置 12-4.可控相复励恒压原理可控相复励恒压原理 12-5.无刷同步发电机恒压系统无刷同步发电机恒压系统 12-6.并联运行同步发电机无功自动分配并联运行同步发电机无功自动分配 12-7.调速器特性与并联有功分配调速器特性与并联有功分配 12-8.自动调频调载原理自动调频调载原理 12-9.自动分级卸载及自动增减机组自动分级卸载及自动增减机组
2、1.学习第十二章应该注意的点学习第十二章应该注意的点第十二章学习应注意的几个问题:第十二章学习应注意的几个问题:1.影响同步发电机电压因素,规范对船舶发电机影响同步发电机电压因素,规范对船舶发电机电压的规定,自动调压装置的调节原理类型、特点;电压的规定,自动调压装置的调节原理类型、特点;2.不可控相和可控相复励恒压的原理;不可控相和可控相复励恒压的原理;3.发电机无功功率分配的基本原理、要求,均压线的发电机无功功率分配的基本原理、要求,均压线的作用;作用;4.柴油发电机组有功功率分配、要求;柴油发电机组有功功率分配、要求;5.自动调频调载装置、自动分级卸载装置的功能和工自动调频调载装置、自动分
3、级卸载装置的功能和工作过程;作过程;本章主要是原理性的概念不要求计算。本章主要是原理性的概念不要求计算。相对比较难的点:相对比较难的点:1.相复励的工作原理;相复励的工作原理;2.无功功率分配与调压器特性无功功率分配与调压器特性的关系和有功功率分配与调速器特性的关系。的关系和有功功率分配与调速器特性的关系。2.12-1.同步发电机电压的自动调节同步发电机电压的自动调节本节主要内容有两个部分本节主要内容有两个部分 1.1.自动调压装置的功能:自动调压装置的功能:主要掌握功能、规范具体要求。主要掌握功能、规范具体要求。2.2.自动调压装置的分类:自动调压装置的分类:两种分类方法两种分类方法 主要掌
4、握各类的特点主要掌握各类的特点3.影响电压因素:影响电压因素:电枢反应、内阻压降。电枢反应、内阻压降。需恒压。需恒压。主要功能主要功能:.自励起压;自励起压;.满足静态电压调整;满足静态电压调整;.满足动态电压调整;满足动态电压调整;.强行励磁;强行励磁;.合理分配无功。合理分配无功。规范调整要求:规范调整要求:.静态电压:主发电机静态电压:主发电机2.5%2.5%;应急发电机;应急发电机3.5%3.5%。.动态电压:突加动态电压: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(滞后)对称负载时,动态电压变化率应(滞后)对称负载时,动态电压变化率应15%15
5、%,恢,恢复时间复时间1.51.5秒。秒。强行励磁:强行励磁:电压突然大降时,使励磁电流升至最大。电压突然大降时,使励磁电流升至最大。目的:目的:.保证系统运行;保证系统运行;.选择性保护装置准确动作。选择性保护装置准确动作。合理分配无功:合理分配无功:保证并联运行发电机能最大限度地发保证并联运行发电机能最大限度地发挥其功效(不会一台过载,另一台仍有很大的余量)。挥其功效(不会一台过载,另一台仍有很大的余量)。4.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;.按自动调压作用原理分;按自动调压作用原理分;.按励磁装置组成元件分。按励磁装置组成元
6、件分。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.按电压偏差调节。静态精度高、动态按电压偏差调节。静态精度高、动态特性差;特性差;2.2.按负载扰动调节。动态性能好、及时,静态精度按负载扰动调节。动态性能好、及时,静态精度较差、精度低;较差、精度低;3.3.复合调节(按负载扰动为基础,同时采用复合调节(按负载扰动为基础,同时采用A
7、VRAVR按电压偏差)。动静态性能都较好,结合两者优点。按电压偏差)。动静态性能都较好,结合两者优点。按装置元件分:按装置元件分:1.1.相复励;相复励;2.2.三次谐波励磁;三次谐波励磁;3.3.晶闸管晶闸管励磁。励磁。这部分注意这部分注意各自特点各自特点。第一节要点第一节要点:功能(具体含义,规范要求);分类:功能(具体含义,规范要求);分类(方法和特点)。(方法和特点)。5.12-2.不可控相复励恒压原理不可控相复励恒压原理本节主要内容有五个部分本节主要内容有五个部分 1.1.相复励自励恒压装置;相复励自励恒压装置;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;3.3.
8、电磁叠加相复励自励恒压装置;电磁叠加相复励自励恒压装置;4.4.交流侧电势叠加相复励自励恒压装置;交流侧电势叠加相复励自励恒压装置;5.5.相复励装置的起压和参数调整。相复励装置的起压和参数调整。主要掌握相复励自励恒压装置的原理和各种相主要掌握相复励自励恒压装置的原理和各种相复励各自的特点。复励各自的特点。6.相复励:相复励:既反映既反映电流电流的大小,也能反映电流相位的(同的大小,也能反映电流相位的(同步发电机)励磁电路称为相位复励线路,简称相复励线路。步发电机)励磁电路称为相位复励线路,简称相复励线路。发电机输出电压变化原因:发电机输出电压变化原因:1.输出电流大小变化(电枢输出电流大小变
9、化(电枢反应程度变化);反应程度变化);2.输出电流相位变化(电枢反应性质、或输出电流相位变化(电枢反应性质、或分量变化)分量变化)。恒压的方法:恒压的方法:励磁电流根据输出电流的大小和相位的变励磁电流根据输出电流的大小和相位的变化进行相应的调整、控制。化进行相应的调整、控制。特点:特点:.动态性能优良,能在恶劣环境下可靠工作;动态性能优良,能在恶劣环境下可靠工作;.静态精度较差(由于同步发电机的调节特性非线性,相复静态精度较差(由于同步发电机的调节特性非线性,相复励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。相复励尤其相复励尤其是不可控相复励线路的静态精度较
10、差)。是不可控相复励线路的静态精度较差)。类型:类型:较多,通常可归纳为三种方式:较多,通常可归纳为三种方式:.按电流按电流叠加;叠加;.电磁叠加;电磁叠加;.按电势叠加。按电势叠加。7.对称三相电对称三相电流叠加相复励线流叠加相复励线路是最典型的线路是最典型的线路,其等效电路、路,其等效电路、励磁电流解析式励磁电流解析式和相量图等分析和相量图等分析结果也适合其它结果也适合其它线路。线路。电流叠加相复励线路电流叠加相复励线路等效电路等效电路 等效电路等效电路:单线图单线图电容电容C1C2C3起压用,谐振电容。起压用,谐振电容。其它线路都省略。其它线路都省略。8.组成原理:组成原理:图图12-2
11、-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。将励磁回路直流电阻等效到交流侧(用三相电阻代替实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(图际直流电阻),可得一相等效电路(图12-2-312-2-3)。由电路定)。由电路定律,且律,且RxRx,励磁电流表达式(励磁电流表达式(12
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。9.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
13、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。10.移相电抗器的作用:移相电抗器的作用:是使电压移相是使电压移相9090。否则,。否则,电压和电流相位关系就不是复励时的关系,不能满足电压和电流相位关系就不是复励时的关系,不能满足励磁电流既随负载电流变化、又随负载电流相位变化励磁电流既随负载电流变化、又随负载电流相位变化而变化(只随电流大小变化,失去相位补偿作用),而变化(只随电流大小变化,失去相位补偿作用),也就不能满足相复励要求。(有复励补偿,无相位补也就不能满足相复励要求。
14、(有复励补偿,无相位补偿)。偿)。移相电抗器的结构:移相电抗器的结构:带气隙的铁心线圈。带气隙的铁心线圈。铁铁心线圈才有足够的电感值;带气隙才能保证磁路不饱心线圈才有足够的电感值;带气隙才能保证磁路不饱和,才能得到线性的电感元件,而只有线性元件才能和,才能得到线性的电感元件,而只有线性元件才能有足够的控制精度。有足够的控制精度。移相电抗器移相电抗器11.根据变压器的磁势关系,根据变压器的磁势关系,可得到平衡方程式:可得到平衡方程式:即:即:。调节由变压器的匝数,可调节由变压器的匝数,可获得比电流叠加相复励更好的获得比电流叠加相复励更好的复励恒压特性。复励恒压特性。电磁叠加是在磁路中的叠电磁叠加
15、是在磁路中的叠加,但其大小和相量关系与在加,但其大小和相量关系与在电路中叠加是一样的。电路中叠加是一样的。12.电势叠电势叠加,电流互加,电流互感器与电抗感器与电抗并联,则合并联,则合成电势移相成电势移相9090。移相后的电流互感器电势信号再与电压移相后的电流互感器电势信号再与电压检测信号串联(叠加)。检测信号串联(叠加)。13.起压:起压:自励靠很小剩磁电压,为了克自励靠很小剩磁电压,为了克服二极管死区,采用谐振电容。服二极管死区,采用谐振电容。调整:调整:1.1.空载偏差空载偏差:调节移相电抗器的气隙:调节移相电抗器的气隙或匝数;或匝数;2.2.满载偏差满载偏差:调节电流互感器匝数或:调节
16、电流互感器匝数或三绕组变压器电流线圈匝数。三绕组变压器电流线圈匝数。第二节要点第二节要点:不可控相复励种类和原理;自励:不可控相复励种类和原理;自励起压方法;参数调节。起压方法;参数调节。14.12-3.晶闸管(可控硅)晶闸管(可控硅)自动励磁装置自动励磁装置本节主要内容有四个部分本节主要内容有四个部分 1.1.测量比较电路;测量比较电路;2.2.移相触发电路;移相触发电路;3.3.可控整流主电路;可控整流主电路;4.4.保护和起励电路。保护和起励电路。主要掌握晶闸管自励恒压装置的组成、原主要掌握晶闸管自励恒压装置的组成、原理和特点。理和特点。15.特点:特点:1.1.优点:优点:动态性能好动
17、态性能好(惯性小、体小重轻、成惯性小、体小重轻、成本低、易系列本低、易系列);2.2.缺点:缺点:产生干扰,强励能力差,元件产生干扰,强励能力差,元件抗抗“过流、压过流、压”能力差。能力差。组成:组成:测量比较、移相触发、可控整流、保护测量比较、移相触发、可控整流、保护起励起励 四部分电路。四部分电路。原理:原理:测量偏差,控制晶闸管导通角和励磁电测量偏差,控制晶闸管导通角和励磁电流,控制主发电机电压。流,控制主发电机电压。晶闸管自励恒压装置概述晶闸管自励恒压装置概述16.测量电路测量电路 作用:作用:测量发电机电压,测量发电机电压,要求有较高的灵敏度、稳定性要求有较高的灵敏度、稳定性和线性度
18、、动态性能。和线性度、动态性能。电路:电路:单相、三相测量整单相、三相测量整流和三相测量六相整流。流和三相测量六相整流。视具体要求定。视具体要求定。单相性能较差:单相性能较差:若要求准若要求准确,则需要较强滤波,从而影确,则需要较强滤波,从而影响动态性能。三相测量六相整流性能最好,但用元件响动态性能。三相测量六相整流性能最好,但用元件多。多。17.比较电路比较电路 作用:作用:把测量整流电路输出电压与基准把测量整流电路输出电压与基准电压比较,得到一个反映发电机电压偏差的电压比较,得到一个反映发电机电压偏差的直流电压信号。直流电压信号。比较比较电路的特电路的特性:性:先正先正反馈,后反馈,后负反
19、馈。负反馈。(图图12-3-2 12-3-2)18.与一般可控整流同,有:单相半波、桥式,三相桥式等。与一般可控整流同,有:单相半波、桥式,三相桥式等。保护电路:保护电路:对元件保护,通常有阻容保对元件保护,通常有阻容保护、快熔保护等。护、快熔保护等。起励电路:起励电路:剩磁电压低不能触发,用图剩磁电压低不能触发,用图12-3-312-3-3触发。若无剩磁则还有触发。若无剩磁则还有“充磁充磁”电路。电路。第三节要点第三节要点:晶闸管自动励磁装置:晶闸管自动励磁装置(组成,特点);各电路的作用。(组成,特点);各电路的作用。在各种励磁调节装置中,触发器形式多样,主要有:单结在各种励磁调节装置中,
20、触发器形式多样,主要有:单结晶体管、单稳态、三极管、阻塞振荡器等触发器。晶体管、单稳态、三极管、阻塞振荡器等触发器。19.12-4.可控相复励恒压原理可控相复励恒压原理本节主要内容有五个部分本节主要内容有五个部分 1.1.可控相复励变压器式可控相复励装置;可控相复励变压器式可控相复励装置;2.2.可控移相电抗器式可控相复励装置;可控移相电抗器式可控相复励装置;3.3.可控电抗器分流的可控相复励装置;可控电抗器分流的可控相复励装置;4.4.交流侧晶闸管分流的可控相复励装置;交流侧晶闸管分流的可控相复励装置;5.5.直流侧晶闸管分流的可控相复励装置。直流侧晶闸管分流的可控相复励装置。本节主要掌握各
21、种可控相复励装置的本节主要掌握各种可控相复励装置的“可控可控原理原理”,即通过什么实现,即通过什么实现“可控可控”。20.不可控相复励精度不高,采用复合式励磁装置即为可控不可控相复励精度不高,采用复合式励磁装置即为可控相复励。相复励。基本励磁:基本励磁:相复励,相复励,辅助励磁:辅助励磁:可控。可控。组成:组成:基本励磁:基本励磁:“电磁叠加电磁叠加”;可控:;可控:AVRAVR控制控制“直流直流磁化绕组磁化绕组”。可改变输出绕组。可改变输出绕组。直流磁化绕组直流电流可改变磁直流磁化绕组直流电流可改变磁路磁导率,使交流绕组电抗改变,从路磁导率,使交流绕组电抗改变,从而改变相复励变压器输出电流。
22、(磁而改变相复励变压器输出电流。(磁放大器原理)放大器原理)单线原理图单线原理图磁放大器磁放大器等效电路图等效电路图21.第四节要点第四节要点:可控相复励装置的组成、原:可控相复励装置的组成、原理和特点;实现方法(几种)。理和特点;实现方法(几种)。其它可控相复励装置其它可控相复励装置 电流叠加;电流叠加;AVRAVR控制移相电抗器饱和程度,改变控制移相电抗器饱和程度,改变电抗值。用调节相复励空载分量消除偏差。电抗值。用调节相复励空载分量消除偏差。电流叠加;电流叠加;AVRAVR控制分流,也是调节空载分量。控制分流,也是调节空载分量。电流叠加;电流叠加;AVRAVR控制分流,也是调节空载分量。
23、控制分流,也是调节空载分量。可控电抗器分流的可控相复励装置:可控电抗器分流的可控相复励装置:可控移相电抗器式可控相复励装置:可控移相电抗器式可控相复励装置:直流侧晶闸管分流的可控相复励装置:直流侧晶闸管分流的可控相复励装置:交流侧晶闸管分流的可控相复励装置:交流侧晶闸管分流的可控相复励装置:电流叠加;电流叠加;AVRAVR控制直流侧分流,直接调节励磁。控制直流侧分流,直接调节励磁。22.12-5.无刷同步发电机恒压系统无刷同步发电机恒压系统本节主要内容有两个部分本节主要内容有两个部分 1.1.恒压原理;恒压原理;2.2.无功功率的自动调整。无功功率的自动调整。无刷同步发电机的结构:两台同步发电
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