“育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)工作原理分析及故障診斷

1、<p><b>　　大連海事大學(xué)</b></p><p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　二○一五 年 六 月</p><p>　　“育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)工作原理分析及故障診斷</p><p>　　專業(yè)班級(jí)：船電11級(jí)3班</p><p>

2、　　姓 名： 孫 金 隆 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 邸 德 輝 </p><p><b>　　輪機(jī)工程學(xué)院</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　摘要：發(fā)電機(jī)在船上有重要的作用，關(guān)乎船員及船舶的生命、財(cái)產(chǎn)安全，而調(diào)壓器對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)有

3、著重要的作用?！坝H”輪共有三臺(tái)同型號(hào)的無刷交流同步發(fā)電機(jī)，本文介紹了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行原理及帶功率組件的可控硅自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）的工作原理。其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電壓隨之波動(dòng)。根據(jù)所敘述的勵(lì)磁系統(tǒng)原理對(duì)該發(fā)電機(jī)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并查出故障根源所在。根據(jù)所查出的故障根源和實(shí)際情況，采取了適當(dāng)?shù)拇胧┙鉀Q了該故障。在文章的結(jié)尾作了總結(jié)，并給出了一些針對(duì)預(yù)防發(fā)電機(jī)故障的日常維護(hù)保養(yǎng)的建議和注意事項(xiàng)。</p&

4、gt;<p>　　關(guān)鍵詞：無刷交流同步發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁系統(tǒng) 可控硅自動(dòng)調(diào)壓器 故障分析</p><p>　　ABSTRACT:Generator plays a key role on the ship, which is important to the crew and the ship’s life and property safety, and AVR is also import

5、ant to excitation of the generator. M/V YUKUN is installed with three brushless synchronous alternative generators, the article introduces the operation principle of excitation system, and the working principle of the AV

6、R with power components. In the process of running of one generator, the voltage fluctuated when load changes. According to the principle</p><p>　　Keywords: Brushless synchronous alternative generators

7、Excitation system </p><p>　　AVR The analysis of the fault</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1“育鯤”輪發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1無刷同步發(fā)電機(jī)介紹1</p><p>　　1.2發(fā)電機(jī)技

8、術(shù)特點(diǎn)1</p><p>　　2船用發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理2</p><p>　　2.1調(diào)壓器概述2</p><p>　　2.2船舶同步發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓原理4</p><p>　　2.3可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器分析6</p><p>　　2.4并聯(lián)運(yùn)行船舶同步發(fā)電機(jī)間無功分配的自動(dòng)控制8</p><p

9、>　　2.4.1并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)間的無功分配原理8</p><p>　　2.4.2無功負(fù)荷自動(dòng)分配裝置9</p><p>　　3“育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)分析11</p><p>　　3.1“育鯤”輪發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓及相復(fù)勵(lì)分析11</p><p>　　3.2“育鯤”輪電壓校正器AVR的調(diào)節(jié)作用13</p><

10、;p>　　3.3“育鯤”輪發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的控制14</p><p>　　4發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)故障15</p><p>　　4.1發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)故障現(xiàn)象15</p><p>　　4.2發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)故障原因分析16</p><p>　　4.3發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)故障處理16</p><p><b>　　

11、5總結(jié)17</b></p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】17</b></p><p>　　“育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理分析及故障診斷</p><p>　　1“育鯤”輪發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　1.1無刷同步發(fā)電機(jī)介紹</p><p>　　圖1.1 無刷發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖&l

12、t;/p><p>　　“育鯤”輪主發(fā)電機(jī)是采用德國(guó)西門子技術(shù)由汾西機(jī)器廠制造的三相無刷交流同步發(fā)電機(jī)。如圖1.1所示，從發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上可以看出，無刷同步發(fā)電機(jī)是由同軸的兩臺(tái)交流發(fā)電機(jī)構(gòu)成。右側(cè)為直流勵(lì)磁繞組在定子上的轉(zhuǎn)樞式勵(lì)磁機(jī)，中間為勵(lì)磁繞組在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)極式主發(fā)電機(jī)，左側(cè)為機(jī)械通風(fēng)葉片。</p><p>　　主機(jī)為隱極同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子通以直流電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，使磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，在

13、定子繞組中就會(huì)感應(yīng)出三相交流電。勵(lì)磁機(jī)為凸極同步發(fā)電機(jī)，定子上安裝有主磁極線圈，該線圈中通以直流電時(shí)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子上嵌有交流電樞繞組，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組因切割磁力線而感應(yīng)出交流電勢(shì)。</p><p>　　1.2發(fā)電機(jī)技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　　起勵(lì)性能:一般情況下發(fā)電機(jī)勿需充磁即能快速建立起空載電壓。</p><p>　?、陔妷赫?發(fā)電機(jī)可利用AVR板

14、上的電壓整定電位器或外設(shè)的電壓整定電位器方便地對(duì)輸出電壓進(jìn)行整定，整定范圍不小于額定電壓的±5％。</p><p>　?、垭妷翰ㄐ纹焚|(zhì)，由于主機(jī)定子采用了斜槽設(shè)計(jì)以及定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)及繞組型式的合理搭配，使得輸出線電壓的波形有很好的正弦性，波形正弦性畸變率不大于5％。</p><p>　?、芊€(wěn)態(tài)性能：由于采用了先進(jìn)的勵(lì)磁系統(tǒng)，使電機(jī)在任意負(fù)載下輸出電壓均保證恒定，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率為&#

15、177;0.5％。</p><p>　?、輨?dòng)態(tài)性能：發(fā)電機(jī)在突加突卸負(fù)載時(shí)電壓波動(dòng)較小，在突加60％額定負(fù)載功率因數(shù)不大于0.4(滯后)時(shí)，電壓跌落不超過13％。</p><p>　　過載和過電流性能：發(fā)電機(jī)在熱態(tài)下過載110％額定負(fù)載發(fā)電機(jī)不致出現(xiàn)危險(xiǎn)的溫升過熱。發(fā)電機(jī)在150％額定電流下運(yùn)行2 分鐘不致產(chǎn)生過熱。</p><p>　　不平衡負(fù)載：發(fā)電機(jī)能承受不平

16、衡度達(dá)20％的不平衡負(fù)載，電機(jī)能長(zhǎng)期運(yùn)行。</p><p>　?、嗖⒙?lián)運(yùn)行：在滿足一定條件情況下，發(fā)電機(jī)可與同型號(hào)或不同型號(hào)的其它電機(jī)，長(zhǎng)期并聯(lián)運(yùn)行，此時(shí)各臺(tái)發(fā)電機(jī)的無功功率分配將自動(dòng)按定額比例分配。</p><p>　　線電干擾：發(fā)申機(jī)的無線電干擾符合VDE0875標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的N極，若用戶需要， 可通過調(diào)整設(shè)計(jì)使發(fā)電機(jī)的無線電干擾達(dá)到K 極。</p>

17、<p>　?、鈴?qiáng)勵(lì)性能；當(dāng)負(fù)載系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，發(fā)電機(jī)具有較強(qiáng)的強(qiáng)勵(lì)性能，使端電壓盡量維持不變，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)持續(xù)短路電流可維持在3.2IN 以上達(dá)5 秒。</p><p>　　?應(yīng)急運(yùn)行：當(dāng)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器發(fā)生故障時(shí)，發(fā)電機(jī)能應(yīng)急運(yùn)行，此時(shí)端電壓升高不超過115％UN。</p><p>　　2船用發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理</p><p><

18、;b>　　2.1調(diào)壓器概述</b></p><p>　?、僭诖半娏ο到y(tǒng)正常運(yùn)行工況下，維持發(fā)電機(jī)的端電壓在允許范圍內(nèi)。</p><p>　?、谠诖鞍l(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，合理分配各發(fā)電機(jī)承擔(dān)的無功功率。</p><p>　?、厶岣叽半娏ο到y(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性。</p><p>　　此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代船舶自

19、動(dòng)調(diào)壓器的作用有了更廣泛的意義。除上述船舶調(diào)壓器的基本作用外，還包括：</p><p>　?、僭谑鹿是闆r下，實(shí)行強(qiáng)行勵(lì)磁，以快速勵(lì)磁的方法提高發(fā)電機(jī)并聯(lián)工作的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。</p><p>　　加快短路后電壓恢復(fù)速度，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和改善電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)條件。</p><p>　?、郛?dāng)并聯(lián)運(yùn)行中一臺(tái)發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，可以使其短時(shí)間內(nèi)異步運(yùn)行。</p>&

20、lt;p>　?、苁共④嚥僮饕子谶M(jìn)行，速度加快。</p><p>　?、萏岣咴诠收蠒r(shí)具有時(shí)限的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的正確性。</p><p>　　由于船舶自動(dòng)調(diào)壓器在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中具有重要而廣泛的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義，因此根據(jù)它的作用，對(duì)它提出了一些基本的要求。</p><p>　　對(duì)船舶自動(dòng)調(diào)壓器的基本要求是：簡(jiǎn)單可靠；靈敏度高且穩(wěn)定；保證電壓為給定水平；調(diào)整迅速而且很

21、快穩(wěn)定；具有一定的強(qiáng)行勵(lì)磁能力；合理的分配無功功率等。</p><p>　?。?）船舶調(diào)壓器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性必須滿足有關(guān)規(guī)范要求</p><p>　　提高船舶自動(dòng)調(diào)壓器的可靠性、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，是研究船舶自動(dòng)調(diào)壓器的重要方面。船舶自動(dòng)調(diào)壓器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，是以調(diào)壓器的靜態(tài)電壓調(diào)整率和動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整率來表示的，它們是衡量船舶自動(dòng)調(diào)壓器的主要技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，在不同負(fù)載下，調(diào)

22、壓器應(yīng)能夠保證電壓穩(wěn)定狀態(tài)是在允許的范圍內(nèi)，這個(gè)電壓靜態(tài)指標(biāo)，用靜態(tài)電壓調(diào)整率ΔU%表示</p><p>　　式中：----在規(guī)定的負(fù)載變化范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)的最大電壓穩(wěn)定值；</p><p>　　----在規(guī)定的負(fù)載變化范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)的最小電壓穩(wěn)定值；</p><p>　　------發(fā)電機(jī)的額定電壓。</p><p>　　對(duì)靜態(tài)電壓調(diào)整率的要

23、求，我國(guó)《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》規(guī)定：交流發(fā)電機(jī)組連同其勵(lì)磁系統(tǒng)，應(yīng)能在負(fù)載自空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)，且其功率因數(shù)為額定值情況下，保持其穩(wěn)態(tài)電壓的變化值在額定電壓的±2.5%以內(nèi)。應(yīng)急發(fā)電機(jī)可允許在額定電壓的±3.5%以內(nèi)。</p><p>　　在較大負(fù)載突變時(shí)，瞬時(shí)電壓變化也很大，瞬時(shí)電壓的變化也要在規(guī)定的范圍內(nèi)，而且恢復(fù)的時(shí)間越快越好。因此對(duì)于船舶自動(dòng)調(diào)壓器還要有動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)的要求，可以用動(dòng)態(tài)電

24、壓調(diào)整率ΔUd%和電壓恢復(fù)時(shí)間th表示。動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整率按下式計(jì)算</p><p>　　式中：---------動(dòng)態(tài)過程中的最大電壓值；</p><p>　　---------動(dòng)態(tài)過程中的最小電壓值。</p><p>　　當(dāng)較大負(fù)載突變時(shí)，從電壓發(fā)生波動(dòng)開始，到船舶自動(dòng)調(diào)壓器維持發(fā)電機(jī)電壓恢復(fù)到穩(wěn)定值的一定容許差值范圍內(nèi)時(shí)，總要有一個(gè)調(diào)整過程，如圖2.1所示。當(dāng)在t0

25、時(shí)刻突加負(fù)載時(shí)，則電壓突然下降，由于自動(dòng)調(diào)壓器的及時(shí)調(diào)節(jié)，使電壓在t1時(shí)刻恢復(fù)到穩(wěn)定值的一定容許差值范圍內(nèi)，從t0到t1的時(shí)間間隔，即為電壓恢復(fù)時(shí)間th。</p><p>　　圖2.1動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整特性曲線</p><p>　　對(duì)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整率的要求，我國(guó)《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》規(guī)定：交流發(fā)電機(jī)在空載，轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，電壓接近額定值的狀態(tài)下，突加和突卸60%額定電流及功率因數(shù)不超過0.4（滯后）

26、的對(duì)稱負(fù)載時(shí)，當(dāng)電壓跌落時(shí)，其瞬態(tài)電壓值應(yīng)不低于額定電壓的85%，當(dāng)電壓上升時(shí)，其瞬態(tài)電壓值應(yīng)不超過額定電壓的120%，而電壓恢復(fù)到最后穩(wěn)定值相差±3%以內(nèi)所需的時(shí)間，則不應(yīng)超過1.5s。應(yīng)急發(fā)電機(jī)電壓恢復(fù)到與最后穩(wěn)定值相差4%以內(nèi)所需的時(shí)間，可不超過5s。</p><p>　?。?）船舶自動(dòng)調(diào)壓器應(yīng)具有一定的強(qiáng)行勵(lì)磁能力</p><p>　　船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)之一，是過渡過程非

27、?？臁．?dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載突然增大或者電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電壓會(huì)突然下降很大。這將給電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來許多問題，甚至可能使電力系統(tǒng)喪失穩(wěn)定。從提高發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定性和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性等動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的角度看，要求船舶自動(dòng)調(diào)壓器的動(dòng)作要迅速。另外，從短路保護(hù)的選擇性要求看，也要求一旦發(fā)生外部短路，發(fā)電機(jī)在短路瞬間應(yīng)能提供足夠的短路電流，以保證繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確性，確保繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘。</p><p>　　解決上述問題的有

28、效方法之一，是實(shí)行所謂強(qiáng)行勵(lì)磁。也就是要求船舶自動(dòng)調(diào)壓器應(yīng)能保證在最短的時(shí)間內(nèi)，將勵(lì)磁電流升高到超過額定狀態(tài)時(shí)的最大值，以使發(fā)電機(jī)電壓迅速得到恢復(fù)。船舶自動(dòng)調(diào)壓器的這種能力稱強(qiáng)行勵(lì)磁，一般用強(qiáng)力倍數(shù)Kq來表示，它也是船舶自動(dòng)調(diào)壓器的主要技術(shù)指標(biāo)。強(qiáng)力倍數(shù)Kq一般指在強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)勵(lì)磁電流的最大值Iq與額定勵(lì)磁電流Ie的比值，即</p><p>　　式中：-------發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)的最大勵(lì)磁電流值；</p&g

29、t;<p>　　-------發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電流值，一般=2~3。</p><p>　?。?）船舶自動(dòng)調(diào)壓器的放大倍數(shù)適當(dāng)</p><p>　　船舶自動(dòng)調(diào)壓器的放大倍數(shù)是被調(diào)量的變化量與被測(cè)量的變化量的比值。一般來說，提高放大倍數(shù)可以提高發(fā)電機(jī)電壓自動(dòng)調(diào)整器的靜態(tài)特性指標(biāo)，但放大倍數(shù)過大時(shí)，會(huì)使調(diào)整系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至?xí)绊懻麄€(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，要求全面綜合考慮，使調(diào)壓

30、器具有適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)。</p><p>　　2.2船舶同步發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓原理</p><p>　　自勵(lì)同步發(fā)電機(jī)是目前船舶上使用最多的交流同步發(fā)電機(jī)。這種同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源不是外來的直流電源，而是由同步發(fā)電機(jī)本身的定子交流電，通過適當(dāng)?shù)恼髟鞴┙o的。這類同步發(fā)電機(jī)稱為自勵(lì)同步發(fā)電機(jī)。采用自勵(lì)式不僅可以使同步發(fā)電機(jī)依靠剩磁自勵(lì)起壓，而且還可以使發(fā)電機(jī)具備自動(dòng)控制勵(lì)磁的能力，在一定范圍

31、內(nèi)維持發(fā)電機(jī)的電壓基本不變，從而改善了發(fā)電機(jī)的性能。目前自勵(lì)恒壓同步發(fā)電機(jī)在船舶上應(yīng)用十分廣泛。</p><p>　　圖2.2-1 理想的自勵(lì)起壓特性曲線</p><p>　　我們把自勵(lì)發(fā)電機(jī)利用本身的剩磁，通過磁電作用而建立電壓的過程稱為發(fā)電機(jī)的自勵(lì)起壓。圖2.2-1為理想的自勵(lì)起壓特性曲線，曲線1為同步發(fā)電機(jī)的空載特性曲線，曲線2為自勵(lì)回路的理想特性曲線又稱場(chǎng)阻線。</p>

32、<p>　　同步發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓過程如圖2.2-1所示，由于磁滯現(xiàn)象，在轉(zhuǎn)子磁極上存在剩磁。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子被原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，發(fā)電機(jī)定子繞組將感生剩磁電壓US，US加在自勵(lì)回路上，經(jīng)整流，在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生一定的勵(lì)磁電流IL1， IL1將在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的磁通，這一磁通在發(fā)電機(jī)定子繞組中感生電壓U1；U1通過自勵(lì)回路在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中又產(chǎn)生IL2，IL2又產(chǎn)生更高的電壓U2…如此循環(huán)，構(gòu)成正反饋，逐漸提高發(fā)電機(jī)的空載電壓，最后達(dá)

33、到穩(wěn)定的交點(diǎn)A，此時(shí)發(fā)電機(jī)電壓即為空載電壓U0，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流為空載勵(lì)磁電流。由此可見，自勵(lì)同步發(fā)電機(jī)要達(dá)到正常自勵(lì)起壓，必須，滿足三個(gè)條件：①發(fā)電機(jī)必須有足夠的剩磁②剩磁的磁極與勵(lì)磁繞組所要求的極性必須一致③勵(lì)磁電路的電阻要適當(dāng)。</p><p>　　圖2.2-2 實(shí)際的自勵(lì)起壓特性曲線</p><p>　　必須適當(dāng)整定自勵(lì)回路阻抗，使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁特性曲線與空載特性曲線正好交于空載額定電

34、壓處。對(duì)于自勵(lì)同步發(fā)電機(jī)，上述自勵(lì)起壓過程只是一種理想情況，實(shí)際上由于自勵(lì)回路是一個(gè)非線性電路，如圖2.2-2，起始較陡，后段較平坦。所以實(shí)際場(chǎng)阻線2與發(fā)電機(jī)空載特性曲線1之間，當(dāng)不采取任何措施時(shí)，存在有三個(gè)交點(diǎn)A、B、C，其中A點(diǎn)與C點(diǎn)都是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。起壓時(shí)，電壓達(dá)C點(diǎn)時(shí)，便穩(wěn)定下來了，這樣發(fā)電機(jī)空載電壓很低，達(dá)不到額定空載電壓，因此必須設(shè)法消除C與B兩點(diǎn)，常用的措施有：</p><p>　?。?）充磁電路保證

35、剩磁足夠，以提高發(fā)電機(jī)的剩磁電壓。即提高空載特性的起始電壓，抬高曲線1，使其變?yōu)槿鐖D(b)中的曲線3。實(shí)船上采用蓄電池臨時(shí)充磁來實(shí)現(xiàn)，許多船舶發(fā)電機(jī)設(shè)有充磁電源，當(dāng)發(fā)電機(jī)失去剩磁或剩磁不足，建壓失敗或建壓困難時(shí)，按下主配電板發(fā)電機(jī)控制屏上充磁按鈕，臨時(shí)充磁來提高剩磁電壓，而實(shí)現(xiàn)起壓。 </p><p>　?、平尤胫C振電容CQ ，使非理想勵(lì)磁特性曲線下移，降低了伏安特性，起壓順利。 利用諧振起壓的方法，使由DK和C

36、Q組成的串聯(lián)諧振回路發(fā)生串聯(lián)諧振。發(fā)生串聯(lián)諧振回路總的電阻很小，電流很大，因此諧振電容CQ上將產(chǎn)生很高的電壓，加在勵(lì)磁回路上，在較小剩磁電壓下即可獲得較大勵(lì)磁電流(相當(dāng)于減少了勵(lì)磁回路阻抗)，將圖(b)中曲線2下降為曲線4，由于曲線4的開始一段陡度小，可以順利地起壓，當(dāng)起勵(lì)電壓接近正?？蛰d電壓時(shí)，勵(lì)磁回路電阻減小，電路脫離了諧振；伏安特性由4轉(zhuǎn)為2，與空載特性交于A點(diǎn)。發(fā)電機(jī)便進(jìn)入了正常空載運(yùn)行。 </p><p&g

37、t;　　2.3可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器分析</p><p>　　“育鯤”輪采用的是可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器，所謂可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器，就是以不可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓系統(tǒng)為主體，又加上了一個(gè)按電壓偏差△Uf進(jìn)行調(diào)壓的電壓校正器AVR。因此，所謂可控，就是指有電壓偏差的校正。在此，相復(fù)勵(lì)裝置的主要作用是實(shí)現(xiàn)自勵(lì)起壓，按負(fù)載電流的變化對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)作用先于AVR，因?yàn)槠鋭?dòng)態(tài)性能很好，所以主要負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整，這樣就使校正器的負(fù)擔(dān)

38、減輕了。由于相復(fù)勵(lì)調(diào)節(jié)精度不高，出現(xiàn)的電壓偏差則由電壓校正器負(fù)責(zé)。顯然，電壓校正器的作用主要是負(fù)責(zé)靜態(tài)電壓調(diào)整，進(jìn)一步提高電壓調(diào)整精度。</p><p>　　可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器實(shí)質(zhì)上是一種按負(fù)載電流的大小，性質(zhì)與電壓偏差實(shí)施復(fù)合控制的系統(tǒng)?？梢姡煽叵鄰?fù)勵(lì)調(diào)壓器，無疑是具有不可控相復(fù)勵(lì)和可控硅調(diào)壓器兩種勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，因?yàn)槭遣豢煽叵鄰?fù)勵(lì)相復(fù)勵(lì)又加上了電壓校正器，所以可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器也就比較復(fù)雜了。按電壓校正器

39、與相復(fù)勵(lì)部分組合形式的不同，常見的幾種可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器的形式有 ：</p><p><b>　　可控移相電抗器形式</b></p><p>　　圖2.3-1 可控移向電抗器形式</p><p>　　如圖2.3-1所示，移相電抗器的電抗值可變。由AVR輸出的直流信號(hào)控制電抗器磁路的飽和程度，實(shí)現(xiàn)改變其電抗值，從而改變勵(lì)磁電流電壓分量的大小，起到校

40、正電壓的作用。 </p><p>　?。?）可控電流互感器形式</p><p>　　圖2.3-2 可控電流互感器形式</p><p>　　如圖2.3-2所示，它是三繞組交流電流互感器加上一個(gè)直流控制繞組構(gòu)成的可控電流互感器。由AVR輸出的直流信號(hào)控制互感器鐵心的磁化程度，使互感器的變比發(fā)生變化(不再等于互感器的匝數(shù)比)，從而改變副邊輸出電流即勵(lì)磁電流的大小。<

41、/p><p>　?。?）可控飽和電抗器分流形式</p><p>　　圖2.3-3 可控飽和電抗器分流形式</p><p>　　圖2.3-3所示，電流疊加相復(fù)勵(lì)輸出勵(lì)磁電流呈過勵(lì)狀態(tài)，由飽和電抗器Lsat適當(dāng)分流來控制發(fā)電機(jī)端電壓恒定。AVR輸出的直流信號(hào)控制Lsat的鐵芯磁化程度，即控制Lsat的電抗值大小，從而改變其分流大小。</p><p>

42、　?。?）可控硅分流形式</p><p>　　圖2.3-4 可控硅分流的三種形式</p><p>　　由電流疊加或電磁疊加型不可控相復(fù)勵(lì)裝置加分流可控硅，則構(gòu)成了可控硅分流的可控相復(fù)勵(lì)恒壓裝置。其AVR控制可控硅的導(dǎo)通角，從而改變勵(lì)磁電路的分流大小，以達(dá)到電壓偏差的可控調(diào)節(jié)。其形式有交流側(cè)分流、直流側(cè)分流和半波分流三種，如圖2.3-4所示。</p><p>　　交流

43、側(cè)分流類似于可控飽和電抗器分流形式，所不同的是后者連續(xù)分流且體積大、重量重，而可控硅交流側(cè)分流是斷續(xù)分流，且有三組分別觸發(fā)的三相可控硅?？煽毓璧挠|發(fā)控制需要同步電源，由于調(diào)節(jié)對(duì)象為交流側(cè)的勵(lì)磁電流，它本身的相位相對(duì)于端電壓有一定的變化范圍，因此，要求同步電源能在勵(lì)磁電流相位變化時(shí)，保證有足夠?qū)挼挠|發(fā)脈沖移相范圍。</p><p>　　直流側(cè)分流只需一組可控硅元件，因?yàn)槭侵绷鱾?cè)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，所以觸發(fā)脈沖的同步電源也

44、較簡(jiǎn)單。但它也有特別要求，可控硅一旦被觸發(fā)導(dǎo)通，自身無法關(guān)斷，必須附加輔助關(guān)斷電路。</p><p>　　半波分流型兼有上述兩種形式的優(yōu)點(diǎn)，既如直流側(cè)分流形式那樣，只需一組可控硅元件，且同步電源較簡(jiǎn)單，又如交流側(cè)分流那樣，可控硅能自然關(guān)斷，“育鯤”輪調(diào)壓器就是采用的半波分流的形式。</p><p>　　2.4并聯(lián)運(yùn)行船舶同步發(fā)電機(jī)間無功分配的自動(dòng)控制</p><p>

45、;　　2.4.1并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)間的無功分配原理</p><p>　　并車之后，需要進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移和分配。對(duì)于船舶同步發(fā)電機(jī)，不僅要進(jìn)行有功負(fù)荷的轉(zhuǎn)移和分配，尚需進(jìn)行無功負(fù)荷的轉(zhuǎn)移和分配。并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)間無功功率分配的關(guān)系，主要由電壓調(diào)整特性曲線所決定。也就是說，同步發(fā)電機(jī)間無功功率的自動(dòng)分配，實(shí)際是通過自動(dòng)電壓調(diào)整器自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁電流，以調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓的辦法來實(shí)現(xiàn)的。因此，自動(dòng)電壓調(diào)整器不僅擔(dān)負(fù)著自動(dòng)調(diào)整電壓的任

46、務(wù)，同時(shí)，還擔(dān)負(fù)著自動(dòng)調(diào)整分配無功功率的任務(wù)。</p><p>　　圖 2.4.1-1 同步發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性曲線</p><p>　　圖2.4.1-2 有差調(diào)壓特性曲線的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行</p><p>　　圖2.4.1-1為同步發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性曲線，用其來表示調(diào)整的關(guān)系，被調(diào)量為發(fā)電機(jī)電壓Uf,而影響Uf變化的因素則是無功負(fù)荷IQ。圖中，曲線1稱為無差調(diào)

47、壓特性曲線，它說明當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)時(shí)，被調(diào)量Uf等于一個(gè)恒定的數(shù)值。曲線2稱為有差調(diào)壓特性曲線，它說明當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)時(shí)，被調(diào)量Uf是隨IQ變化而變化的。被調(diào)量Uf隨IQ而變化的程度叫做電壓調(diào)差系數(shù)Kc，它是由曲線的傾斜度來表示的：</p><p>　　若Kc= 0 稱同步發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性為無差特性，由于無差調(diào)壓特性無法獲得恒定的無功分配關(guān)系，實(shí)船上一般不采用這種方式。廣泛應(yīng)用在實(shí)船發(fā)電機(jī)

48、上的調(diào)壓特性曲線是下傾的一條直線，即KC大于0，稱下傾的有差特性。通常Kc可整定在5%以內(nèi)?！坝H”輪的三臺(tái)發(fā)電機(jī)采用同種型號(hào)的發(fā)電機(jī)，要想充分發(fā)揮每臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量，則盡量使發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性曲線為有差調(diào)壓特性曲線，且斜率一致，如圖2.4.1-2所示。</p><p>　　2.4.2無功負(fù)荷自動(dòng)分配裝置</p><p>　　并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)間無功功率分配的關(guān)系，主要由電壓調(diào)整特性曲線所決定

49、。對(duì)于閉環(huán)調(diào)壓系統(tǒng)，由于其調(diào)壓精度高，調(diào)差系數(shù)Kc一般是很小的，甚至幾乎接近零。這樣，調(diào)壓器的調(diào)壓特性接近是無差的。這對(duì)于發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)是積極、有利的，但具有無差調(diào)壓特性的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行會(huì)使無功功率的分配不穩(wěn)定，造成船舶電力系統(tǒng)無法穩(wěn)定運(yùn)行。因此，這樣的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)不能并聯(lián)運(yùn)行。從無功分配、系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行角度看，對(duì)于調(diào)壓精度較高的閉環(huán)調(diào)壓系統(tǒng)，也必須在調(diào)壓器上加裝可以改變調(diào)差系數(shù)的裝置，以增大調(diào)差系數(shù)Kc，犧牲調(diào)壓精度，以換取船舶電力

50、系統(tǒng)穩(wěn)定的無功分配，保證船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這個(gè)裝置稱做電流穩(wěn)定裝置。</p><p>　　電流穩(wěn)定裝置主要應(yīng)用于可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器、可控硅調(diào)壓器等系統(tǒng)中。該環(huán)節(jié)實(shí)質(zhì)是一個(gè)無功電流檢測(cè)裝置，測(cè)得的無功電流信號(hào)按比例變換成相應(yīng)的控制信號(hào)，加到調(diào)壓器上，調(diào)壓器加裝了這種裝置后就可改變電壓調(diào)整特性曲線的傾斜度，只要調(diào)整并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的調(diào)壓調(diào)差系數(shù)基本一致，則并聯(lián)時(shí)就可穩(wěn)定地、均勻地分配無功功率，故稱做電流穩(wěn)定裝置。如圖

51、2.4.2-1所示，調(diào)壓器測(cè)量回路的測(cè)量變壓器Bc原邊接在發(fā)電機(jī)電壓UAB上，在Bc副邊回路上串入電位器Rw1。電流互感器LH原邊接C相，副邊接在Rw1兩端。這樣接線的目的，是使裝置只反映發(fā)電機(jī)的無功功率。由UAB和Ic在Rw1上產(chǎn)生的壓降，方向是相反的。</p><p>　　圖 2.4.2-1電流穩(wěn)定裝置原理圖</p><p>　　調(diào)壓器測(cè)量環(huán)節(jié)測(cè)得的電壓為</p><

52、;p>　　因Iab是電壓回路的，所以Iab很小，故IabRw1可忽略，則有</p><p>　　上式的矢量圖，如圖2.4.2-2所示，測(cè)量電壓UCL主要隨無功負(fù)荷ICQ而變化，因而通過調(diào)壓器使發(fā)電機(jī)電壓Uf也隨無功負(fù)荷ICQ而變化。由此可見，加電流穩(wěn)定裝置之后，就把無差變?yōu)橛胁钫{(diào)壓特性，所以可使無功負(fù)荷分配穩(wěn)定了。</p><p>　　由以上分析可見，當(dāng)具有電流穩(wěn)定裝置的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并

53、聯(lián)運(yùn)行時(shí)，調(diào)整電位器RW1可使兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的調(diào)壓特性曲線斜率一致，以平均分配無功負(fù)荷。在正常情況下，當(dāng)無功負(fù)荷平均分配時(shí)，則UCL1=UCL2，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流和電壓也都相等。當(dāng)無功負(fù)荷分配不均衡時(shí)，將會(huì)通過調(diào)壓器自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，直到兩臺(tái)發(fā)電機(jī)間無功負(fù)荷重新平均分配和電壓恢復(fù)正常為止。</p><p>　　圖 2.4.2-2電流穩(wěn)定裝置矢量圖</p><p>　　由以上分析可得如下結(jié)論

54、：①加電流穩(wěn)定裝置，可使調(diào)壓特性曲線變?yōu)榫哂凶銐騼A斜度的有差特性曲線，以保證并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功電流穩(wěn)定的分配②調(diào)整電位器Rw1，可改變調(diào)差系數(shù)Kc，使并聯(lián)發(fā)電機(jī)的Kc相等，以穩(wěn)定且平均分配無功負(fù)荷?！坝H”輪發(fā)電機(jī)調(diào)壓器調(diào)節(jié)的是電位器S，來改變調(diào)差系數(shù)的。</p><p>　　當(dāng)然，調(diào)壓特性曲線的傾斜度決定了系統(tǒng)的調(diào)壓精度，因此，Kc不能太大，應(yīng)使發(fā)電機(jī)電壓在允許范圍之內(nèi)。</p><p>

55、;　　3“育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)分析</p><p>　　“育鯤”輪主發(fā)電機(jī)型號(hào)為IFC6 502-6SA43，該發(fā)電機(jī)采用的是THYRIPAPT勵(lì)磁系統(tǒng)，該勵(lì)磁系統(tǒng)由兩部分組成：勵(lì)磁裝置和可控硅電壓調(diào)節(jié)器。</p><p>　　3.1“育鯤”輪發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓及相復(fù)勵(lì)分析</p><p>　　圖3.1 “育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)圖</p><p&g

56、t;<b>　?。?）自勵(lì)起壓</b></p><p>　　“育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理如圖3.1所示，當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組G3隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，由于勵(lì)磁機(jī)定子繞組G4存在剩磁，發(fā)電機(jī)被轉(zhuǎn)動(dòng)后，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組G3將感生剩磁電壓，該剩磁電壓經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器V2加在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組G2上，產(chǎn)生勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)定子繞組G1將感生出電壓，該電壓經(jīng)諧振電路L1-C 和整流變壓器T6初級(jí)繞組，

57、在T6次極繞組感應(yīng)出空載勵(lì)磁電流分量。該勵(lì)磁電流經(jīng)整流后，給勵(lì)磁機(jī)定子繞組G4供電，G4將產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場(chǎng)，如此形成正反饋，逐漸提高發(fā)電機(jī)的空載電壓，最后達(dá)到穩(wěn)定的空載電壓，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流為空載勵(lì)磁電流。</p><p>　?。?）“育鯤”輪勵(lì)磁系統(tǒng)相復(fù)勵(lì)分析</p><p>　　發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流空載分量是由諧振電路L1-C 和T6 初級(jí)繞組共同產(chǎn)生，并在T6 次極繞組感應(yīng)出空載勵(lì)磁電流分量，

58、負(fù)載勵(lì)磁電流分量由T1、T2、T3 產(chǎn)生。負(fù)載勵(lì)磁電流分量和空載勵(lì)磁電流分量在整流變壓器T6次級(jí)線圈進(jìn)行矢量迭加。迭加后輸出至AVR功率組件V102（如圖3.2所示）整流，產(chǎn)生的直流勵(lì)磁電流提供給勵(lì)磁機(jī)定子繞組G4（即復(fù)勵(lì)電流），使其磁場(chǎng)加強(qiáng)，則勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組G3產(chǎn)生三相交流電（放大），經(jīng)V2整流提供給主機(jī)勵(lì)磁繞組G2，在主機(jī)定子繞組G1上產(chǎn)生電壓，這樣的正反饋會(huì)使發(fā)電機(jī)很快建立電壓，即相復(fù)勵(lì)部分可以使發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能大大提高。<

59、/p><p>　　綜上所述，相復(fù)勵(lì)部分主要分為兩個(gè)方面，一方面由發(fā)電機(jī)本身的電壓通過自勵(lì)回路提供自勵(lì)電流即電壓分量；另一方面由發(fā)電機(jī)本身的負(fù)載電流通過復(fù)勵(lì)回路提供復(fù)勵(lì)電流即電流分量。電壓分量和電流分量在整流變壓器T6次級(jí)線圈進(jìn)行疊加，整流后形成總的直流勵(lì)磁電流，所以“育鯤”輪發(fā)電機(jī)相復(fù)勵(lì)部分屬于電流疊加的相復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓裝置。</p><p>　　在空載條件下，當(dāng)發(fā)電機(jī)空載電壓小于發(fā)電機(jī)正常空載

60、電壓時(shí)，可以減少電抗器L1的匝數(shù)或者增大L1的氣隙，以降低電抗器L1的電抗值。當(dāng)空載電壓高于正常值時(shí)，調(diào)節(jié)與上述相反。</p><p>　　當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載電壓不等于額定電壓時(shí)，應(yīng)調(diào)整電流互感器T1、T2、T3的變比，電流互感器T1、T2、T3的原副邊皆有抽頭可調(diào)，改變?cè)吚@組和副邊繞組匝數(shù)比可改變勵(lì)磁電流。</p><p>　　3.2“育鯤”輪電壓校正器AVR的調(diào)節(jié)作用</p>

61、<p>　　圖3.2 帶功率組件的可控硅自動(dòng)調(diào)壓器（AVR）</p><p>　　圖3.2為“育鯤”輪帶功率組件的可控硅自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）及功率組件的原理圖，AVR電壓調(diào)節(jié)器由電源單元（電源變壓器T1及整流濾波電路）、電壓反饋單元“1”、濾波單元“2”、調(diào)節(jié)放大單元（PI調(diào)節(jié)器）“3”、可控硅觸發(fā)脈沖單元“4”、過壓保護(hù)單元“5”、外附電壓設(shè)定調(diào)節(jié)電位器“6”、全波整流電路（功率組件）V102等

62、部分組成。</p><p>　　它的工作原理是通過控制可控硅V101的導(dǎo)通角來改變分流電阻R101分流電流的大小，使勵(lì)磁電流發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電壓恒定控制，從空載到額定負(fù)載，其穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率為±0.5%。發(fā)電機(jī)在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)整電位器S使穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率達(dá)到±0.5%～±2.5%范圍內(nèi)可調(diào)。</p><p>　　在勵(lì)磁裝置中，整流變壓器輸出交流電流經(jīng)功率組

63、件整流為直流電，它為勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流，功率組件的一個(gè)整流二極管并聯(lián)一個(gè)由可控硅控制的分流電阻R101，在沒有分流時(shí)，勵(lì)磁電流大到使發(fā)電機(jī)在空載時(shí)電壓為440V左右（磁勢(shì)飽和狀態(tài)）。通過電壓校正器AVR的調(diào)節(jié)作用，控制分流電阻R101的分流大小，調(diào)整電壓至額定值。</p><p>　　在電壓調(diào)節(jié)器AVR中，設(shè)定電壓Usoll信號(hào)與電壓反饋信號(hào)（“1”單元）在比較放大環(huán)節(jié)“3”中產(chǎn)生電壓調(diào)節(jié)信號(hào)，經(jīng)脈沖單元“4”及

64、功率放大環(huán)節(jié)控制可控硅開度，從而控制分流電流大小，使勵(lì)磁電流得到調(diào)節(jié)。當(dāng)發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓超過設(shè)定值時(shí)，可控硅V101開度加大，R101分流加大，功率組件V102輸出勵(lì)磁電流減小，發(fā)電機(jī)電壓下降到額定值。</p><p>　　反之，發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓低時(shí)會(huì)使勵(lì)磁電流加大，發(fā)電機(jī)電壓上升到額定值，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定。電壓設(shè)定調(diào)節(jié)可通過改變外附電位器“6”阻值來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　電位器K 用

65、來調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)，電位器T 用來調(diào)節(jié)積分反應(yīng)時(shí)間，電位器R47則用以向調(diào)節(jié)放大器的輸入端引入偏差信號(hào)以改善其動(dòng)態(tài)性能，將旋鈕K 朝著刻度數(shù)字減小的方向旋轉(zhuǎn)，以及將旋鈕T 朝著刻度數(shù)字增大的方向旋轉(zhuǎn)，通常是使控制系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，減弱其調(diào)節(jié)作用的強(qiáng)度，在需要時(shí)，斷開跨接線BRl 可將電位器K 所調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)器放大系數(shù)近似地減小為其四分之一，電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性亦可利用增加分流同路內(nèi)的電阻而得到改善，但此時(shí)調(diào)節(jié)器在下限的電壓整定范圍將變得減小

66、。</p><p>　　AVR 的輸入信號(hào)由電壓回路T1(X1／1，X1／3)和電流回路T4(X2／5，X2／9)向量和組成，其中電流分量只有在需要并聯(lián)運(yùn)行進(jìn)才加入，信號(hào)經(jīng)變壓器T1 降壓后，經(jīng)開關(guān)S1／1，電位器S(若不并聯(lián)運(yùn)行，S=0，若并聯(lián)運(yùn)行，則T4 次級(jí)電流在S 上產(chǎn)生的壓降則迭加在信號(hào)上)，經(jīng)V1-V4 整流，再經(jīng)過S1／2 一路經(jīng)穩(wěn)壓回路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電壓并供整塊板直流電源，另一路經(jīng)S1／3 在電位器U

67、上產(chǎn)生取樣電壓，若將開關(guān)S1／3 打開，需外接整定電位器，取樣電壓可以通過內(nèi)設(shè)或外設(shè)電壓整定電位器進(jìn)行人為調(diào)整，從而改變?nèi)又?，進(jìn)而調(diào)整發(fā)電機(jī)輸出電壓，在U 值設(shè)定后，若發(fā)電機(jī)隨著負(fù)載的增加或者轉(zhuǎn)速的變化，其輸出電壓會(huì)發(fā)生一些變化，這個(gè)變化會(huì)引起與標(biāo)準(zhǔn)電壓差值的變化，對(duì)這種微小信號(hào)進(jìn)行放大，使之能夠控制觸發(fā)可控硅的導(dǎo)通角，進(jìn)而控制勵(lì)磁電流的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的目的，在電機(jī)有正常穩(wěn)定電壓輸出的情況下，可控硅始終有分流存在，每次的調(diào)節(jié)

68、僅僅是改變導(dǎo)通角，從而控制分流電流的大小。</p><p>　　信號(hào)電壓在經(jīng)過濾波回路濾波，同反饋量迭加后一起送入放大器，其中K，T用來調(diào)節(jié)放大器參數(shù)，并經(jīng)由脈沖單元轉(zhuǎn)換成觸發(fā)脈沖，觸發(fā)可控硅V22的導(dǎo)通角，V22導(dǎo)通后觸發(fā)V10l，并通過R101對(duì)靜止整流模塊V102的部分電流進(jìn)行分流。</p><p>　　若使用外附整定電位器，必須把調(diào)節(jié)器上的開關(guān)S1／3 打開，一般情況下應(yīng)將內(nèi)部整定

69、值先調(diào)整為50(中間)，然后調(diào)整外附整定電位器使外附整定值調(diào)整范圍大于±5％額定電壓，若不夠范圍需將內(nèi)部整定電位器U仔細(xì)調(diào)整以達(dá)到目的。</p><p>　　總上所述，“育鯤”輪發(fā)電機(jī)調(diào)壓器屬于可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器，以不可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓調(diào)壓系統(tǒng)為主體，又加上了一個(gè)按電壓偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的電壓校正器AVR?？梢?，“育鯤”輪調(diào)壓器具有不可控相復(fù)勵(lì)和可控硅調(diào)壓器兩種勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。其中，不可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓系統(tǒng)屬于電流疊加

70、不可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓系統(tǒng)，可控硅分流采用的是半波分流形式，只需一組可控硅元件，而且同步電源較簡(jiǎn)單，又如交流側(cè)分流那樣，可控硅能自然關(guān)斷。</p><p>　　3.3“育鯤”輪發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的控制</p><p>　　“育鯤”輪共有三臺(tái)同型號(hào)的發(fā)電機(jī)，在一些特殊工況下，需要并聯(lián)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，有功功率的分配和無功功率的分配是非常重要的，功率在并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間均衡，能夠使發(fā)電機(jī)承載分

71、配合理，對(duì)柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)揮效率、延長(zhǎng)使用壽命有著重要的意義。</p><p>　　“育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中帶有調(diào)差裝置即電流穩(wěn)定裝置，前面2.4.2節(jié)已經(jīng)詳述。如圖3.3-1所示，調(diào)差電流互感器T4（圖3.1）檢測(cè)發(fā)電機(jī)R相電流，經(jīng)電阻R1（圖3.2）變換為電壓信號(hào)UR1并同S—T相電壓相迭加，因cosФ=0 ，Ф=90°，這個(gè)電壓信號(hào)UR1的變化就是U相無功電流的變化。</p>&l

72、t;p>　　圖3.3-1 調(diào)差裝置原理</p><p>　　圖 3.3-2電流穩(wěn)定裝置曲線圖</p><p>　　當(dāng)無功電流增加時(shí),即IR增加，UR1增加，與S—T相電壓相迭加后的電壓增加，AVR中反饋電壓增加， 使勵(lì)磁電流輸出下降（參見圖1-5），造成發(fā)電機(jī)電壓下降，既是S—T相上的電壓下降，因此無功電流變化時(shí)調(diào)差裝置才對(duì)電壓調(diào)節(jié)器起作用，即當(dāng)無功電流增加時(shí)，電壓下降，可控相復(fù)勵(lì)調(diào)

73、壓器（AVR）將增大勵(lì)磁電流以穩(wěn)壓，穩(wěn)壓的同時(shí)將承擔(dān)更多的無功，用曲線表示時(shí)，如圖3.3-2所示。因此兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)其無功功率分配差度將依靠此調(diào)差裝置來保證，調(diào)節(jié)電位器S（圖3.2）可以改變電流穩(wěn)定裝置曲線的斜率。</p><p>　　發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)因無環(huán)流，因此調(diào)差裝置不起作用。調(diào)差裝置調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)最大壓降是額定電壓、額定電流、功率因數(shù)0.8時(shí)，壓降為額定電壓的3.6%。</p><p

74、>　　4發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)故障</p><p>　　4.1發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)故障現(xiàn)象</p><p>　　“育鯤”輪一號(hào)主發(fā)電機(jī)在工作過程中，當(dāng)船舶負(fù)載變化時(shí)，電壓出現(xiàn)波動(dòng)。啟動(dòng)一臺(tái)10KW左右的風(fēng)機(jī)，燈光就會(huì)突然變暗，幾秒鐘又恢復(fù)正常；試驗(yàn)時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)37KW左右的海水泵，燈光也會(huì)突然變暗，約1min鐘后恢復(fù)正常，同時(shí)電站發(fā)生二級(jí)負(fù)荷卸載。顯然電壓恢復(fù)時(shí)間不滿足《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》要求

75、。故障發(fā)生后對(duì)一號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障排查分析，原動(dòng)機(jī)并沒有任何故障，更換了自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR，再次啟動(dòng)，該故障現(xiàn)象依舊存在。</p><p>　　4.2發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)故障原因分析</p><p>　　發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)的原因通常有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)：根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電勢(shì)公式E≈Cfφ(其中c為一常數(shù)，f為發(fā)電機(jī)頻率，Φ為發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)磁通)，當(dāng)

76、原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)時(shí)，由n=60f/p(p為磁極對(duì)數(shù))知發(fā)電機(jī)頻率也會(huì)隨之波動(dòng)，因此引起發(fā)電機(jī)輸出電勢(shì)波動(dòng)。</p><p>　　(2)調(diào)壓器中濾波單元“2”（如圖3.2所示）出現(xiàn)故障：如圖3.2所示，取樣電壓需要經(jīng)過濾波單元處理，然后送至比較放大環(huán)節(jié)，產(chǎn)生電壓調(diào)節(jié)信號(hào)。當(dāng)濾波單元出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng)。</p><p>　　(3)調(diào)壓器中的調(diào)節(jié)放大單元“3”（PI調(diào)節(jié)器，如圖3.2所

77、示）出現(xiàn)故障：電位器K 用來調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)，電位器T 用來調(diào)節(jié)積分反應(yīng)時(shí)間，電位器R47 則用以向調(diào)節(jié)放大器的輸入端引入偏差信號(hào)以改善其動(dòng)態(tài)性能，若此環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，可導(dǎo)致發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)。</p><p>　　(4)調(diào)壓器板的脈沖觸發(fā)單元“4”（如圖3.2所示）出現(xiàn)故障：通過分析AVR原理可知，發(fā)電機(jī)隨著負(fù)載的增加或者轉(zhuǎn)速的變化，其輸出電壓會(huì)發(fā)生一些變化，這個(gè)變化會(huì)引起與標(biāo)準(zhǔn)電壓差值的變化，對(duì)這種微小信號(hào)進(jìn)行

78、放大，可以在脈沖單元產(chǎn)生脈沖信號(hào)來控制可控硅導(dǎo)通角。如果該單元出現(xiàn)故障，也會(huì)導(dǎo)致調(diào)壓器故障，導(dǎo)致電壓波動(dòng)。</p><p>　　(5)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓器端可控硅V22故障或功率組件端可控硅V101故障：通過分析圖3.2 AVR原理圖可知，正常情況下，若負(fù)載發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致V22導(dǎo)通角變化，立即會(huì)改變V101導(dǎo)通角，改變分流電阻R101分流的大小，來改變勵(lì)磁電流，這個(gè)過程是迅速的，看不到電壓的波動(dòng)。當(dāng)可控硅V2

79、2發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器不能對(duì)可控硅V101發(fā)出控制信號(hào)，分流回路對(duì)調(diào)節(jié)作用不敏感，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)電壓出現(xiàn)波動(dòng)；可控硅V101發(fā)生故障時(shí)也會(huì)引起發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)，它可直接導(dǎo)致分流回路故障，引起勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組中的勵(lì)磁電流不能快速隨著負(fù)載變化，使發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)。</p><p>　　(6)整流橋V102或者旋轉(zhuǎn)整流器V2發(fā)生故障：當(dāng)發(fā)生該故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流變小，發(fā)電機(jī)端電壓也會(huì)不正常。</p><

80、;p>　　4.3發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)故障處理</p><p>　　當(dāng)故障產(chǎn)生后，突加或者突卸負(fù)載時(shí)，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并未發(fā)現(xiàn)異常，確認(rèn)原動(dòng)機(jī)調(diào)速器無故障，排除上述1故障。更換自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器電路板和功率組件并不能解決故障，發(fā)電機(jī)電壓仍然隨著負(fù)載變化而波動(dòng)，這說明調(diào)節(jié)器端與功率組件并無故障，所以可以排除2、3、4故障，也排除了可控硅V22故障。當(dāng)整流橋V102或者旋轉(zhuǎn)變壓器V2發(fā)生故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流變小，雖然也能

81、導(dǎo)致端電壓變小，但是電壓變小后不會(huì)恢復(fù)正常，與故障現(xiàn)象不一樣，可排除故障6。因此故障很可能是可控硅V101發(fā)生故障，當(dāng)有觸發(fā)脈沖控制V22導(dǎo)通角變化時(shí)，V101不能立即改變其導(dǎo)通角，所以會(huì)出現(xiàn)電壓波動(dòng)，恢復(fù)時(shí)間變長(zhǎng)。通過 測(cè)量發(fā)現(xiàn)，可控硅的陰陽極阻抗比正常值大，將V101更換，再次啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)輸出電壓正常，改變某一較大的負(fù)載，電壓沒有出現(xiàn)波動(dòng)，滿足《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》的要求，故障解決。</p>&l

82、t;p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過近四個(gè)月的海上實(shí)習(xí)，通過對(duì)“育鯤”輪發(fā)電機(jī)調(diào)壓器的研究和分析，我對(duì)該調(diào)壓器的的組成和工作原理有了更深的認(rèn)識(shí)和理解。</p><p>　　發(fā)電機(jī)調(diào)壓器不僅保證電壓穩(wěn)定，而且在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)合理分配發(fā)電機(jī)承擔(dān)的無功功率，提高發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此船舶自動(dòng)調(diào)壓器在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中具有廣泛的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。本文

83、通過對(duì)“育鯤”輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的分析，簡(jiǎn)單的剖析了電流疊加型相復(fù)勵(lì)系統(tǒng)以及可控硅半波分流的AVR調(diào)節(jié)器。在這個(gè)過程中不僅使自己的理論知識(shí)有了很大的提升，而且在實(shí)踐動(dòng)手能力上提高了很多。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　?。?］吳志良.船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng). 大連：大連海事出版社，2010.</p><p>