1、船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第第1414章船舶同步發電機電壓及無功功率自動調整章船舶同步發電機電壓及無功功率自動調整本章的主要講解內容本章的主要講解內容第一節第一節 概述概述第二節第二節 不可控相復勵自勵恒壓勵磁系統不可控相復勵自勵恒壓勵磁系統第三節第三節 電流疊加相復勵自勵恒壓裝置電流疊加相復勵自勵恒壓裝置第四節第四節 電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置第五節第五節 帶電壓曲折繞組的相復勵系統帶電壓曲折繞組的相復勵系統第六節第六節 晶閘管自勵恒壓勵磁系統晶閘管自勵恒壓勵磁系統第七節第七節 可控相復勵自勵恒壓勵磁系統可控相

2、復勵自勵恒壓勵磁系統第八節第八節 無刷發電機勵磁系統無刷發電機勵磁系統第九節第九節 船舶同步發電機組間無功功率自動分配船舶同步發電機組間無功功率自動分配船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第一節第一節 概述概述 o維持供電電壓的穩定是保證供電質量的主要措施之一。然而，電維持供電電壓的穩定是保證供電質量的主要措施之一。然而，電網電壓是會經常變化的，船舶電網電壓波動比陸上大電網電壓波網電壓是會經常變化的，船舶電網電壓波動比陸上大電網電壓波動更為嚴重，其電壓是否穩定取決于發電機的自動勵磁調整裝置動更為嚴重，其電壓是否穩定取決于發電機的自動勵磁調整裝置（自動電

3、壓調節器）性能。（自動電壓調節器）性能。o勵磁控制系統是發電機的重要組成部分，它的主要任務是根據發勵磁控制系統是發電機的重要組成部分，它的主要任務是根據發電機的各種運行狀態，向發電機的勵磁系統提供一個可調的直流電機的各種運行狀態，向發電機的勵磁系統提供一個可調的直流電流，以穩定發電機的輸出電壓。性能優良、可靠性高的勵磁系電流，以穩定發電機的輸出電壓。性能優良、可靠性高的勵磁系統是保證發電機安全發電，提高電力系統穩定性所必須的。統是保證發電機安全發電，提高電力系統穩定性所必須的。o引起電網電壓波動的主要原因是負載變動。負載電流幅值變化或引起電網電壓波動的主要原因是負載變動。負載電流幅值變化或負載

4、性質變化都將引起發電機的電樞反應發生變化，從而引起發負載性質變化都將引起發電機的電樞反應發生變化，從而引起發電機端電壓的變化。船舶負載多是感性的，且變化無規律。電機端電壓的變化。船舶負載多是感性的，且變化無規律。 返回船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8可見，當可見，當 不變，而不變，而 變化，即電流幅值變化或變化，即電流幅值變化或 與與 的夾角的夾角變化時，都將引起電壓變化時，都將引起電壓 的幅值變化。的幅值變化。 0SUEjIX當忽略發電機電樞電阻，用同步電抗來表征發電機電樞反應的程度當忽略發電機電樞電阻，用同步電抗來表征發電機電樞反應的程度時，電

5、壓平衡方程式為：時，電壓平衡方程式為：0E0EIUIU船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8o基于船舶工作環境的特殊性，對自動勵磁調整裝置的基本要求是：簡基于船舶工作環境的特殊性，對自動勵磁調整裝置的基本要求是：簡單可靠；靈敏度高而穩定；保證電壓為給定水平；具有一定的強行勵單可靠；靈敏度高而穩定；保證電壓為給定水平；具有一定的強行勵磁能力；合理地分配無功功率以及充分地考慮經濟等方面的因素。在磁能力；合理地分配無功功率以及充分地考慮經濟等方面的因素。在一般穩定調整的情況下，船舶電力系統電壓的暫態調整過程如一般穩定調整的情況下，船舶電力系統電壓的暫態調整過程

6、如圖圖14-1所示。所示。 一、對船用自動勵磁裝置的要求一、對船用自動勵磁裝置的要求船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-81.1.靜態和動態特性的要求靜態和動態特性的要求 當負載在一定范圍內變化時，在不同的負載下，調壓器應保證穩定當負載在一定范圍內變化時，在不同的負載下，調壓器應保證穩定 狀態時的電壓在允許的范圍內。這個靜態指標，用靜態電壓調整率狀態時的電壓在允許的范圍內。這個靜態指標，用靜態電壓調整率 UW 來衡量。來衡量。%100NNWWUUUU當較大負載突變時，瞬時電壓變化很大，此瞬時電壓也要在規定當較大負載突變時，瞬時電壓變化很大，此瞬時電壓也要

7、在規定的允許范圍之內，而且恢復的時間越快越好。這個動態指標，用的允許范圍之內，而且恢復的時間越快越好。這個動態指標，用瞬態電壓調整率瞬態電壓調整率 和電壓恢復時間和電壓恢復時間 來衡量。來衡量。%100)(maxminNNSUUUUUSUWt船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-82.2.強行勵磁強行勵磁 由提高發電機并聯工作穩定性和電動機運行穩定性以及繼電保護裝由提高發電機并聯工作穩定性和電動機運行穩定性以及繼電保護裝 置動作的準確性等動態穩定性的觀點出發，要求調壓器的動作要迅置動作的準確性等動態穩定性的觀點出發，要求調壓器的動作要迅 速。解決這個問題的

8、方法之一就是實行強行勵磁。也就是要求勵磁速。解決這個問題的方法之一就是實行強行勵磁。也就是要求勵磁 系統應能保證最短的時間內，把勵磁電流升高到超過額定狀態時的系統應能保證最短的時間內，把勵磁電流升高到超過額定狀態時的 最大值。最大值。3.3.電磁兼容性電磁兼容性 這是描述電氣設備在規定的電磁環境中有效工作的能力。對勵磁裝這是描述電氣設備在規定的電磁環境中有效工作的能力。對勵磁裝 置的電磁兼容性要求主要體現在不干擾其它設備的正常工作這一方置的電磁兼容性要求主要體現在不干擾其它設備的正常工作這一方 面。面。4.4.自勵起壓性能自勵起壓性能 這是對自勵類型的勵磁裝置的要求。保證發電機依靠剩磁從靜止起

9、這是對自勵類型的勵磁裝置的要求。保證發電機依靠剩磁從靜止起 動后能迅速順利地發出規定的電壓。自勵類型的勵磁裝置應用最為動后能迅速順利地發出規定的電壓。自勵類型的勵磁裝置應用最為 普遍。普遍。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8二、自勵恒壓裝置的分類及調壓原理二、自勵恒壓裝置的分類及調壓原理1.1.按發電機電壓偏差按發電機電壓偏差 調節調節 發電機在運行中發電機在運行中, , 由于某種原因使得發電機輸出由于某種原因使得發電機輸出 電壓與給定的電壓出現偏差電壓與給定的電壓出現偏差 時時, , 調節器將調節器將 根據偏差電壓的大小和極性輸出校正信號根據偏差電

10、壓的大小和極性輸出校正信號, , 對發對發 電機勵磁電流進行調節。由于被檢測量和被調量電機勵磁電流進行調節。由于被檢測量和被調量 都是發電機端電壓，恒壓裝置與發電機構成一個都是發電機端電壓，恒壓裝置與發電機構成一個 閉環調節系統，穩態特性比較好，靜態電壓調整閉環調節系統，穩態特性比較好，靜態電壓調整 率一般均在土率一般均在土1 1以內。晶閘管自勵恒壓裝置屬于以內。晶閘管自勵恒壓裝置屬于 這種類型。這種類型。UU船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-82.2.按負載電流按負載電流 I I 和功率因數和功率因數 調節調節 發電機電壓的波動發電機電壓的波動, ,

11、 是由于負荷的變化和故障所引是由于負荷的變化和故障所引 起。如果被測量是發電機的負載電流起。如果被測量是發電機的負載電流 I I 及功率因及功率因 數數 。再經調壓器去調節勵磁電流來穩定發電。再經調壓器去調節勵磁電流來穩定發電 機電壓。這時被測量和被調量不同，故構成一個開機電壓。這時被測量和被調量不同，故構成一個開 環調節系統，靜態特性比較差，但動態特性較好。環調節系統，靜態特性比較差，但動態特性較好。 不可控相復勵自不可控相復勵自 勵恒壓裝置屬于這種類型。勵恒壓裝置屬于這種類型。coscos船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8船舶電氣設備與系統 課

12、件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第二節第二節 不可控相復勵自勵恒壓勵磁系統不可控相復勵自勵恒壓勵磁系統 返回一、自勵同步發電機自勵起壓基本原理一、自勵同步發電機自勵起壓基本原理同步發電機按其勵磁方式可分為他勵和自勵的兩大類。同步發電機按其勵磁方式可分為他勵和自勵的兩大類。他勵同步發電機的勵磁電流是由同步發電機本身之外他勵同步發電機的勵磁電流是由同步發電機本身之外的單獨電源供電，通常是由一小容量的同軸勵磁機供的單獨電源供電，通常是由一小容量的同軸勵磁機供電。目前在船舶中普遍使用的是帶交流勵磁機，經過電。目前在船舶中普遍使用的是帶交流勵磁機，經過旋轉整流橋的他勵發電機勵磁系統

13、，稱為無刷同步發旋轉整流橋的他勵發電機勵磁系統，稱為無刷同步發電機勵磁系統，如圖電機勵磁系統，如圖14-214-2所示。所示。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8 自勵同步發電機的勵磁電流，是由同步發電機本身的定子交流電，自勵同步發電機的勵磁電流，是由同步發電機本身的定子交流電，通過靜止的整流元件供給自勵同步發電機自勵回路的單相原理通過靜止的整流元件供給自勵同步發電機自勵回路的單相原理圖，如圖圖，如圖14-314-3所示。自勵同步發電機的自勵起壓特性曲線，如圖所示。自勵同步發電機的自勵起壓特性曲線，如圖14-414-4所示。所示。 )(0lIfU)(U

14、fIl其中曲其中曲線線1 1為同步發電機為同步發電機的空載特性曲線的空載特性曲線曲線曲線2 2為自勵回路的理想勵磁特性曲線為自勵回路的理想勵磁特性曲線 船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8同步發電機建立正常空載電壓同步發電機建立正常空載電壓 后，在船舶主開關合閘帶負載后，在船舶主開關合閘帶負載時，由于電樞反應的去磁作用和內部阻抗壓降，其端電壓時，由于電樞反應的去磁作用和內部阻抗壓降，其端電壓 必然必然要降低，如圖要降低，如圖14-514-5發電機外特性中曲線發電機外特性中曲線1所示。因此，必須采用所示。因此，必須采用恒壓措施。既然是負載電流恒壓措施。既

15、然是負載電流 變化引起了發電機端電壓變化引起了發電機端電壓 的變化的變化，因而也就可以利用，因而也就可以利用 進行復式勵磁的方法，以附加勵磁電流來進行復式勵磁的方法，以附加勵磁電流來調整調整 。UNU0IUIU二、不可控相復勵恒壓的基本原理二、不可控相復勵恒壓的基本原理圖圖14-614-6復式勵磁復式勵磁 圖圖14-7 14-7 電流疊加相復勵調壓電流疊加相復勵調壓 圖圖14-8 14-8 相復勵矢量圖相復勵矢量圖圖圖14-9 14-9 電磁迭加相復勵電磁迭加相復勵 圖圖14-10 14-10 電勢迭加相復勵電勢迭加相復勵船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-

16、5-8第三節第三節 電流疊加相復勵自勵恒壓裝置電流疊加相復勵自勵恒壓裝置 返回IkjxkUIsL11假設發電機磁路不飽和，發電機轉速恒定，則相復勵的假設發電機磁路不飽和，發電機轉速恒定，則相復勵的控制規律就可用下式表示控制規律就可用下式表示圖圖14-1114-11是電流疊加相復勵裝置原理圖。是電流疊加相復勵裝置原理圖。圖圖14-12 14-12 為單相電流疊加相復勵等值電路圖為單相電流疊加相復勵等值電路圖船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8 船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8圖圖14-1314-13是勵磁電流

17、的相量圖。是勵磁電流的相量圖。圖圖14-13 勵磁電流的相量圖勵磁電流的相量圖船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第四節第四節 電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置 圖圖14-1414-14所示為電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置。該裝置所示為電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置。該裝置共有三套繞組，又稱為三繞組相復勵變壓器。共有三套繞組，又稱為三繞組相復勵變壓器。返回相復勵裝置的調試相復勵裝置的調試: : 發電機空載電壓發電機空載電壓, , 可通過調節電壓分量來調整；可通過調節電壓分量來調整；發電機帶負載后電壓發電機帶負載后電壓, , 可通過調

18、節電流分量來調整。可通過調節電流分量來調整。 船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第五節第五節 帶電壓曲折繞組的相復勵系統帶電壓曲折繞組的相復勵系統 o有電壓曲折繞組相復勵自勵恒壓裝置的原理接線圖，如圖有電壓曲折繞組相復勵自勵恒壓裝置的原理接線圖，如圖14-15所所示，該裝置與前述三繞組相復勵裝置相比，該裝置的示，該裝置與前述三繞組相復勵裝置相比，該裝置的TE 中又多了中又多了一套繞組一套繞組N4，因此該裝置又稱為四繞組相復勵變壓器。，因此該裝置又稱為四繞組相復勵變壓器。o繞組繞組N4稱為電壓曲折繞組。稱為電壓曲折繞組。N4與與N1在同一個三相鐵芯柱在

19、同一個三相鐵芯柱A、B、C上，上，N1的三相的三相A, B, C 分別與分別與N4的三相的三相B、C、A反接串聯。它的反接串聯。它的聯接規律是聯接規律是N1總是與滯后相鐵芯柱上的總是與滯后相鐵芯柱上的N4反接串聯。電壓曲折繞反接串聯。電壓曲折繞組組N4的作用是進一步加強功率因數變化時的相位補償的作用是進一步加強功率因數變化時的相位補償, 以提高調壓以提高調壓器的靜態調整特性。器的靜態調整特性。 返回船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第六節第六節 晶閘管自勵恒壓勵磁系統晶閘管自勵恒壓勵磁系統 晶閘管自勵恒壓裝置原理，如圖晶閘管自勵恒壓裝置原理，如圖14

20、-1614-16所示。所示。返回晶閘管自勵恒壓裝置原理主要由測量移相比較環節晶閘管自勵恒壓裝置原理主要由測量移相比較環節, 觸發控觸發控制環節及勵磁主回路三大環節組成。制環節及勵磁主回路三大環節組成。 1. 測量比較環節測量比較環節測量比較環節中包括測量濾波及比較兩個回路，其作用是測量比較環節中包括測量濾波及比較兩個回路，其作用是采樣發電機電壓并經整流器變換為直流電壓，與給定的基采樣發電機電壓并經整流器變換為直流電壓，與給定的基準電壓值相比較，得出偏差信號，該偏差信號經放大后去準電壓值相比較，得出偏差信號，該偏差信號經放大后去控制發電機的勵磁。所以，測量比較環節的性能控制發電機的勵磁。所以，測

21、量比較環節的性能, 直接影響直接影響勵磁系統的動態和靜態特性。通常要求測量比較電路具有勵磁系統的動態和靜態特性。通常要求測量比較電路具有較好的穩定性、線性度，足夠的靈敏度，以及優良的動態較好的穩定性、線性度，足夠的靈敏度，以及優良的動態性能。性能。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8（1 1）測量回路）測量回路 o 該系統測量回路主要由測量變壓器該系統測量回路主要由測量變壓器TC, TC, 和整流濾波電路和整流濾波電路VDVD組成組成. . 測量回路通常采用單相全波橋式整流、三相全測量回路通常采用單相全波橋式整流、三相全波橋式整流、六相全波橋式整流，整

22、流相數越多，則輸波橋式整流、六相全波橋式整流，整流相數越多，則輸出電壓越平穩。圖出電壓越平穩。圖14-1714-17為單相全波橋式整流、三相全為單相全波橋式整流、三相全波橋式整流、六相全波橋式整流電路圖。為了得到平穩波橋式整流、六相全波橋式整流電路圖。為了得到平穩的直流電壓需要濾波電路，濾波電路通常有的直流電壓需要濾波電路，濾波電路通常有T T型濾波、型濾波、雙雙T T型濾波和橋式濾波等幾種。型濾波和橋式濾波等幾種。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8（2 2）比較電路）比較電路o 比較電路大多采用橋式比較電路比較電路大多采用橋式比較電路, , 其作用

23、是把測量整其作用是把測量整流電路輸出的電壓與基準電壓相比較，得到一個反映流電路輸出的電壓與基準電壓相比較，得到一個反映發電機電壓偏差的直流電壓信號。由于穩壓管具有恒發電機電壓偏差的直流電壓信號。由于穩壓管具有恒壓特性，它常被用作比較電路的基準電壓元件。圖壓特性，它常被用作比較電路的基準電壓元件。圖14-1814-18為雙穩壓管橋式比較電路及特性。為雙穩壓管橋式比較電路及特性。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-82. 移相觸發環節及勵磁主回路移相觸發環節及勵磁主回路o（1）移相觸發環節）移相觸發環節o觸發控制回路觸發控制回路, 主要由移相及脈沖形成電路組

24、成。根據比較電主要由移相及脈沖形成電路組成。根據比較電路輸出的偏差電壓路輸出的偏差電壓UK的大小和極性，移相電路對晶閘管發出的大小和極性，移相電路對晶閘管發出相應控制觸發角的脈沖，調整晶閘管的導通角。由于三相橋相應控制觸發角的脈沖，調整晶閘管的導通角。由于三相橋式可控整流器能隨電壓偏差而輸出相應的勵磁電流，使電壓式可控整流器能隨電壓偏差而輸出相應的勵磁電流，使電壓保持恒定，所以具有良好的靜態電壓調整特性。保持恒定，所以具有良好的靜態電壓調整特性。 o（2）勵磁主電路）勵磁主電路o勵磁裝置中的可控整流電路與一般的可控整流電路相同，如勵磁裝置中的可控整流電路與一般的可控整流電路相同，如圖圖14-1

25、9所示有單相半波、單相橋式、三相橋式可控整流電路所示有單相半波、單相橋式、三相橋式可控整流電路等幾種。等幾種。 船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第七節第七節 可控相復勵自勵恒壓勵磁系統可控相復勵自勵恒壓勵磁系統 返回U前述的相復勵裝置前述的相復勵裝置, 雖然具有動態性能好雖然具有動態性能好, 強勵能力強強勵能力強等特點，但其調壓精度不高。調壓特性的線性度差。等特點，但其調壓精度不高。調壓特性的線性度差。為此在按進行不可控相復勵調壓的基礎上，又加上了為此在按進行不可控相復勵調壓的基礎上，又加上了一個按一個按 進行微調的自動電壓調節器進行微調的自動電壓

26、調節器AVR（Automatic Voltage Regulator）。這就是所謂可控相）。這就是所謂可控相復勵自勵恒壓勵磁系統，其原理圖如圖復勵自勵恒壓勵磁系統，其原理圖如圖 14-20所示。所示。U船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8o 可控相復勵自勵恒壓裝置，采用在電磁迭加相復勵可控相復勵自勵恒壓裝置，采用在電磁迭加相復勵裝置的三繞組變壓器中加一個直流磁化繞組的方法。裝置的三繞組變壓器中加一個直流磁化繞組的方法。自動電壓調節器自動電壓調節器AVRAVR通過改變直流磁化繞組中的電通過改變直流磁化繞組中的電流來改變變壓器鐵芯的磁化程度，從而控制相復勵

27、流來改變變壓器鐵芯的磁化程度，從而控制相復勵變壓器的各交流勵磁線圈的電抗，以控制相復勵變變壓器的各交流勵磁線圈的電抗，以控制相復勵變壓器的輸出電流，如圖壓器的輸出電流，如圖14-2114-21所示。所示。一、可控相復勵變壓器式可控相復勵裝置一、可控相復勵變壓器式可控相復勵裝置船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8二、可控移相電抗器式可控相復勵裝置二、可控移相電抗器式可控相復勵裝置 可控移相電抗器式調壓器原理圖如圖可控移相電抗器式調壓器原理圖如圖14-22所示。這種裝置所示。這種裝置的基本勵磁裝置為電流相加的相復勵裝置，不同的是移相電的基本勵磁裝置為電流相

28、加的相復勵裝置，不同的是移相電抗器用飽和電抗器取代固定電抗器。抗器用飽和電抗器取代固定電抗器。AVR按電壓偏差輸出相按電壓偏差輸出相應的直流來控制飽和電抗器的飽和程度，以調節相復勵裝置應的直流來控制飽和電抗器的飽和程度，以調節相復勵裝置交流側電流交流側電流, 從而消除電壓的偏差。從而消除電壓的偏差。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8圖圖14-2314-23所示為可控電抗器分流的調壓器的單相原理圖。所示為可控電抗器分流的調壓器的單相原理圖。它在整流器的交流側并聯一個三相飽和電抗器，進行它在整流器的交流側并聯一個三相飽和電抗器，進行交流側的分流控制。當出

29、現電壓偏差時，交流側的分流控制。當出現電壓偏差時，AVRAVR的電流的電流I IT T控制飽和電抗器的飽和程度，從而改變分流，以達到調控制飽和電抗器的飽和程度，從而改變分流，以達到調壓的目的。壓的目的。 返回三、可控電抗器分流的調壓器三、可控電抗器分流的調壓器船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8o 圖圖14-2414-24所示為交流側晶閘管分流的調壓器單線原所示為交流側晶閘管分流的調壓器單線原理圖。晶閘管并聯在相復勵裝置的交流側實現交流理圖。晶閘管并聯在相復勵裝置的交流側實現交流側的分流。當電壓出現偏差時，側的分流。當電壓出現偏差時，AVRAVR輸出與

30、電壓偏輸出與電壓偏差相應的觸發電流差相應的觸發電流, , 改變晶閘管的導通角進行分流。改變晶閘管的導通角進行分流。通常在晶閘管電路中串聯一適當的阻抗，以限制晶通常在晶閘管電路中串聯一適當的阻抗，以限制晶閘管導通時的分流電流閘管導通時的分流電流, ,。與飽和電抗器交流側分。與飽和電抗器交流側分流的電路相比流的電路相比, , 晶閘管分流是斷續的晶閘管分流是斷續的, , 而飽和電抗而飽和電抗器交流側分流是連續的。器交流側分流是連續的。返回四、交流側晶閘管分流的調壓器四、交流側晶閘管分流的調壓器船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8o 直流側晶閘管分流的調壓器單

31、線原理圖如圖直流側晶閘管分流的調壓器單線原理圖如圖14-2514-25所示。它與交流側晶閘管分流的可控相復勵裝置不所示。它與交流側晶閘管分流的可控相復勵裝置不同的是晶閘管并聯在直流側，工作原理大致相同。同的是晶閘管并聯在直流側，工作原理大致相同。返回五、直流側晶閘管分流的調壓器五、直流側晶閘管分流的調壓器 船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第八節第八節 無刷發電機勵磁系統無刷發電機勵磁系統 同步發電機轉子的勵磁電流，是通過電刷和滑環引進同步發電機轉子的勵磁電流，是通過電刷和滑環引進 發電機勵磁繞組。由于電刷的磨損，增加了維護和保發電機勵磁繞組。由于電

32、刷的磨損，增加了維護和保 養工作，磨損產生的碳粉又會導致發電機絕緣下降，養工作，磨損產生的碳粉又會導致發電機絕緣下降， 產生的電火花不僅會影響無線電通訊，在油輪上使用產生的電火花不僅會影響無線電通訊，在油輪上使用 極為危險。為從根本上解決這一問題，采用了具有同極為危險。為從根本上解決這一問題，采用了具有同 軸交流勵磁機和旋轉硅整流器的無刷同步發電機。軸交流勵磁機和旋轉硅整流器的無刷同步發電機。 圖圖14-26為無刷同步發電機勵磁系統為無刷同步發電機勵磁系統返回船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8第九節第九節 船舶同步發電機組間無功功率自動分配船舶同步發

33、電機組間無功功率自動分配 當兩臺并聯運行發電機的電壓不相等當兩臺并聯運行發電機的電壓不相等, , 而頻率、而頻率、 相位相等時相位相等時, , 則則在兩機組之間將產生一個無功性質的環流在兩機組之間將產生一個無功性質的環流, , 其結果將使電壓較高其結果將使電壓較高的發電機輸出無功功率增大的發電機輸出無功功率增大, , 而電壓較低的發電機輸出的無功功而電壓較低的發電機輸出的無功功率減少率減少（發電機負載電流功率因數低的（發電機負載電流功率因數低的, , 無功功率大；功率因數無功功率大；功率因數高的高的, , 則無功功率小）則無功功率小）。由此可見。由此可見, , 當同步發電機并聯運行時當同步發電

34、機并聯運行時, , 通過改變發電機的通過改變發電機的勵磁電流勵磁電流來調節其電勢來調節其電勢, , 即能調整無功輸出、即能調整無功輸出、實現無功功率轉移。實現無功功率轉移。 通常同步發電機都配有自勵恒壓裝置來自動調整發電機的電壓，通常同步發電機都配有自勵恒壓裝置來自動調整發電機的電壓， 因此同步發電機有一定的電壓調整規律，也稱電壓調整特性。因此同步發電機有一定的電壓調整規律，也稱電壓調整特性。 圖圖14-27為電壓調整曲線（電機端電壓為電壓調整曲線（電機端電壓UG隨無功電流隨無功電流IQ變化的規律）變化的規律） 圖圖14-28為并聯運行無功功率分配為并聯運行無功功率分配返回船舶電氣設備與系統

35、課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8 1直流均壓線直流均壓線o圖圖14-2914-29是直流均壓連接線路圖。直流均壓連接法又稱轉子均是直流均壓連接線路圖。直流均壓連接法又稱轉子均壓連接法。它只適用于同容量同型號發電機的并聯運行。它壓連接法。它只適用于同容量同型號發電機的并聯運行。它是將并聯運行發電機的勵磁繞組用兩根均壓線并聯起來。均是將并聯運行發電機的勵磁繞組用兩根均壓線并聯起來。均壓線的接通和斷開與發電機主開關相互連鎖。圖中壓線的接通和斷開與發電機主開關相互連鎖。圖中KA1KA1和和KA2KA2為均壓線連接接觸器，分別由主開關常開副觸頭控制。有了為均壓線連接接觸器，分別

36、由主開關常開副觸頭控制。有了直流均壓線后，就能使勵磁電流隨無功負載的變化而相應變直流均壓線后，就能使勵磁電流隨無功負載的變化而相應變化，以保證無功負載分配均勻。例如：當一臺發電機勵磁電化，以保證無功負載分配均勻。例如：當一臺發電機勵磁電流大于另一臺的勵磁電流時，均壓線上產生均衡電流，均衡流大于另一臺的勵磁電流時，均壓線上產生均衡電流，均衡電流是從勵磁電流較大的發電機流向勵磁電流較小的發電機，電流是從勵磁電流較大的發電機流向勵磁電流較小的發電機，使前者勵磁電流減少，后者勵磁電流增加，直至兩臺發電機使前者勵磁電流減少，后者勵磁電流增加，直至兩臺發電機勵磁電流接近相等時為止。圖勵磁電流接近相等時為止

37、。圖14-2914-29中也有的加入電阻中也有的加入電阻R0R0，其，其作用是減小并車時產生的沖擊電流。作用是減小并車時產生的沖擊電流。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-82 2交流均壓線交流均壓線o對容量不同的同步發電機并聯運行對容量不同的同步發電機并聯運行, , 可采用交流均壓線可采用交流均壓線, , 如如圖圖14-3014-30所示。圖中，兩臺發電機調壓裝置的移相電抗器通過所示。圖中，兩臺發電機調壓裝置的移相電抗器通過均壓線并聯均壓線并聯, ,該連接處在三相整流器之前的交流側。當兩臺發該連接處在三相整流器之前的交流側。當兩臺發電機電勢不相等時電機

38、電勢不相等時, , 通過交流均壓線的聯接可使發電機輸出通過交流均壓線的聯接可使發電機輸出電壓均衡電壓均衡, , 以保持無功功率均勻分配。以保持無功功率均勻分配。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-83 3、電流穩定裝置、電流穩定裝置o在按電壓偏差進行調壓的勵磁系統中，調差系數在按電壓偏差進行調壓的勵磁系統中，調差系數KCKC一般是很一般是很小的，甚至幾乎接近是無差的。小的，甚至幾乎接近是無差的。o這樣，在發電機并聯運行時，就會使無功功率的分配不穩定。這樣，在發電機并聯運行時，就會使無功功率的分配不穩定。為了使調壓特性曲線為具有足夠傾斜度的有差調整特性，且

39、為了使調壓特性曲線為具有足夠傾斜度的有差調整特性，且KCKC相同，穩定平均的分配無功功率，所以在調壓器上加裝了相同，穩定平均的分配無功功率，所以在調壓器上加裝了可以改變調差系數的裝置，因其作用就是利用電流信號，通可以改變調差系數的裝置，因其作用就是利用電流信號，通過調壓器作用，以使無功電流的分配穩定，故稱做電流穩定過調壓器作用，以使無功電流的分配穩定，故稱做電流穩定裝置。圖裝置。圖14-3114-31是電流穩定裝置原理圖。圖是電流穩定裝置原理圖。圖14-3214-32是某船兩臺是某船兩臺發電機無功分配連接圖。發電機無功分配連接圖。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2

40、022-5-8判斷兩機之間的無功功率分配是否均勻，可以采用判斷兩機之間的無功功率分配是否均勻，可以采用以下兩種方法：以下兩種方法：（1）機組并聯運行，兩臺發電機功率表（有功）指）機組并聯運行，兩臺發電機功率表（有功）指示基本相同而電流表指示相差太大時，說明無功分示基本相同而電流表指示相差太大時，說明無功分配裝置存在故障；配裝置存在故障；（2）機組并聯運行，兩臺發電機功率表（有功）指）機組并聯運行，兩臺發電機功率表（有功）指示基本相同而功率因數表示基本相同而功率因數表(cos表表)指示相差較大時指示相差較大時, 說明無功分配裝置存在故障。說明無功分配裝置存在故障。在發電機并聯運行時，其無功功率的

41、分配是由自動在發電機并聯運行時，其無功功率的分配是由自動電壓調整器來自動完成的。但是如果電器元件出現電壓調整器來自動完成的。但是如果電器元件出現故障，也會使無功分配裝置出現故障。故障，也會使無功分配裝置出現故障。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8下面以均壓線連接為例來分析故障排除的方法，重點檢下面以均壓線連接為例來分析故障排除的方法，重點檢查均壓接觸器：查均壓接觸器：（1）檢查接觸器是否通電動作，檢查線圈本身、發電）檢查接觸器是否通電動作，檢查線圈本身、發電機主開關常開輔觸點、熔斷器、導線及相應接線柱等，機主開關常開輔觸點、熔斷器、導線及相應接線柱等

42、，或修復或更新；或修復或更新；（2）檢查接觸器觸點是否可靠閉合，或打磨修理或更）檢查接觸器觸點是否可靠閉合，或打磨修理或更新。如果觸頭接觸不良，會使均壓線斷路，并車時不易新。如果觸頭接觸不良，會使均壓線斷路，并車時不易并上，即使空氣開關能合閘，發電機也不能穩定地并聯并上，即使空氣開關能合閘，發電機也不能穩定地并聯運行，兩臺發電機的電流可能同時急劇上升，直至發電運行，兩臺發電機的電流可能同時急劇上升，直至發電機的主開關保護動作而跳閘。機的主開關保護動作而跳閘。船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8返回圖圖14-1 船舶電力系統電壓暫態調整特性曲線船舶電力系

43、統電壓暫態調整特性曲線船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8返回圖圖14-2 無刷勵磁控制系統原理圖無刷勵磁控制系統原理圖船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8返回圖圖14-3 自勵同步發電機自勵回路的單相原理圖自勵同步發電機自勵回路的單相原理圖 圖圖14-4 自勵起壓特性曲線自勵起壓特性曲線船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8返回圖圖14-5 外特性曲線外特性曲線 圖圖14-6 復式勵磁復式勵磁 船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8返回圖圖14-7 電流疊加相復勵調壓電流疊加相復勵調壓 圖圖14-8 相復勵矢量圖相復勵矢量圖船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8返回圖圖14-9 電磁迭加相復勵電磁迭加相復勵 圖圖14-10 電勢迭加相復勵電勢迭加相復勵船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8返回圖圖14-11 電流疊加相復勵裝置原理圖電流疊加相復勵裝置原理圖船舶電氣設備與系統 課 件輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2022-5-8返回圖圖14-12 單相電流疊加相復勵等值電路圖單相電流疊加相復勵等值電路圖船舶電氣設備