船舶电气基础—— 船舶同步发电机的自动调节装置

难点：不可控相复励恒压装置的原理；并联运行无功 功率和有功功率的性能。
计划课时：12节左右。
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§5-1 同步发电机电压的自动调节 §5-2 不可控相复励恒压原理 §5-3 晶闸管（可控硅）自动励磁装置 §5-4 可控相复励恒压原理 §5-5 无刷同步发电机励磁恒压系统（属于他励） §5-6 并联运行同步发电机无功自动分配 §5-7 调速特性与并联有功分配 §5-8 自动调频调载原理（见书） §5-9 自动分级卸载及自动增减机组
电机空载输出电压的大小；空载电压偏低、说明Iv分量偏 小。
2）Ii的相量为励磁电流的复励分量，其作用是产生电 流 补 偿 和 电 压 补 偿 ； 接 负 载 后 电 压 偏 低 、 说 明 Ii 分 量 偏 小。
3）Iv分量适当，Ii分量太强、发电机外特性上翘；Ii分 量太弱、发电机外特性严重下斜。 三、电磁叠加的相复励自励恒压装置
（控制角）。 三、可控整流主电路
利用可控整流作励磁。 四、保护和起励电路
采用阻容保护，使晶闸管不因过压、过流损 坏；
采用人工触发导通。
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§5-4 可控相复励恒压原理
性质：根据电压偏差和负载电流综合调节；在相复励 的基础上加一个按电压偏差调节的装置。
电流叠加相复励自励恒压装置
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二、电流叠加相复励自励恒压装置 1．电路（见书） 单相电路见下：
由电流互感器、电抗器（主要作用移相）、三相 桥式整流器及并联的R与C或硒堆（过压保护）、 电容（ △作用起压）和励磁绕组等组成。 2．基本原理
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4．性能 1）Iv的相量为励磁电流的空载分量，其作用是决定发
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2．比较电路 1) Uin＜Uz：Uout＝Uin （Dz相当于开路）→起励 2）Uin＞Uz： Uout＝2Uz－Uin ∵ UR＝Uin－Uz ∴Uout＝Uz－UR＝Uz-（Uin－Uz）＝2Uz－Uin Uin↑→Uout↓→（负反馈）稳压
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二、移相触发电路 根 据 Uout 大 小 和 正 负 、 控 制 可 控 硅 的 导 通 角
3．按照励磁装置的组成元件分 相复励（最多）、三次谐波、晶闸管等。
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§5-2 不可控相复励恒压原理
1．同时按负载电流和负载功率因数进行 调节，前者为复励补偿、后者为相位 补偿，合称相复励。
2．动态性能好、有好的强励能力 3．分电流叠加、电磁叠加、电势叠加三
种。
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CT
G
Nf RC
x
C1
C3
C2
D1~D6
静态和动态指标（见下）均满足《海船规范》 要求。
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1．自励起压： 同步发电机转子励磁电流，是由三相输出电压经整流
而形成，这就是自励；起励电流在二极管死区电压内不能 导通，故转子要有剩磁外，还要有起压措施。 2．静态电压调整率（见书）
要 求 ： 主 发 电 机 ： ±2.5% 以 内 ； 应 急 发 电 机 ： ±3.5%以内。 3．动态电压调整率（见书）
电容（与整流桥交流侧三角形连接）和移相电抗 器串联谐振产生大电流起压。 2．参数调整
1）调空载电压↑ 电流叠加：增加移相电抗器（三相铁心线
圈）气隙或减少其线圈匝数；
δ↑→μ↓→L↓=(μSN²)/l→Xl↓→Iv↑→E↑ 或：N↓→L↓→E↑
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电磁叠加：增加电压绕组的匝数 N1↑→E1、U1↑ =4.44fN1Ф→Iv↑→Il↑→E↑ 2）调负载电压↑
电流叠加：减少电流互感器二次绕组匝数 Ni2↓→Ii↑(电流比与匝数成反比)→Il↑→U↑
电磁叠加：增加电流绕组的匝数 İf↑≈（N1/N2）İv+（N3↑/N2）İ i
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§5-3 晶闸管（可控硅）自动励 磁装置
特点：属按 电压偏差调 节、静态性 能好。
一、测量比较电 路
1．测量电路
将发电机 端电压测量 后整流为直 流。
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PLC
3
自 动 化 设 备
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主 机 自 控
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§5-1 同步发电机电压的自动调节
保证供电品质的两个重要指标是： 电压和频率恒定。 一、自动调压装置的功能 作用：
发电机起动后转速接近额定转速时，能建立额 定空载电压；当负载大小和负载性质变化时，能 自动保持电压基本恒定。还有均匀分配无功功率 的功能。 品质要求：
1）直流励磁机他励方式 同轴直流励磁机有电刷和换向器、不宜在船上使用。
2）静止自励方式 经整流供转子励磁、主要使用方法。
3）交流励磁机他励方式 无电刷、滑环、发展方向。
2．按照自动调压的作用原理分 1）按电压偏差调节：静态性能好； 2）按负载扰动调节：动态性能好。 3）复合调节：静、动态性能都较好。
第五章 船舶同步发电机的自动调 节装置
教学目的：使学生熟悉调压器的类型、可控硅及可控 相复励恒压的原理和性能、无刷发电机的特性； 掌握不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节； 掌握并联运行无功功率和有功功率的调节及性能； 了解自动调频调载和自动分级卸载的原理和性能、 掌握其使用。
重点：不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节； 并联运行无功功率和有功功率的调节及性能。
一、变压器式（书图）
反应电压偏差的AVR（自动电压调节器）控制变压 器铁芯饱和程度恒压。
二、移相电抗器式（书图）
AVR控制移相电抗器饱和程度恒压：
U↑→UAVR↓→I↓→ 电 抗 器 x 饱 和 程 度 ↓ →XL↑→IV↓→IF↓→IL↓→U↓
在AVR和电流互感器、电压互感器之间接电流 稳定装置电阻，实现无功自动调节。
要求：突加（减）50%Ie cos＜0.4 调整率±15%以 内 Δt＜1.5s。 4．强行励磁
负载突变或短路故障消除后电压可迅速恢复。 5．合理分配发电机的无功功率 要求：（见书讲）P=20 ～100%Pe时，Q按比例分配，ΔQ ＜|10%|Qmax。
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二．自动调压装置分类 1．按直流励磁电流获得方式分
1．特点：动态性能更好。 2 ． 组 成 ： 同 上 、增 加 了一 个 三绕 组 变压 器 （N1 、 N2、N3为电压、输出、电流绕组）。 3．原理：İf≈（N1/N2）İv+（N3/N2）İ i
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四、交流侧电势叠加的相复励自励恒压装置 （见书） 五、相复励装置的起压和参数调整
1．起压 初始空载电压小、整流二极管不能导通、利用