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柴油发电机自励恒压无功功率分配
发布时间:2019-04-17 10:02:28  ▏阅读:

柴油发电机自励恒压无功功率分配:

一,维持康明斯发电机电压的稳定是保证供电质量的主要措施之一。电网电压是会经常变化的,备用电源电网电压波动比陆上大电网电压波动更为严重,引起电网电压波动的主要原因是负载变动。负载电流幅值变化或负载性质变化都将引起康明斯发电机的电枢反应发生变化,从而引起康明斯发电机端电压变化。

当电压波动时,通常是靠调节康明斯发电机励磁电流的大小来进行恒压控制的。一个电压自动调整装置实质上是励磁电流自动调整装置。调整励磁电流既可以对电压进行调整,当康明斯发电机并联运行时,它还在康明斯发电机组之间无功功率分配方面起作用。

对自动励磁调整装置的基本要求是:简单可靠,灵敏度高、稳定性好,保证电压为一定水平,具有一定的强行励磁能力,能合理地分配无功功率。具体指标为:

我国《钢质海船入级规范》规定,康明斯发电机从空载至满载,功率因数保持为额定值,主康明斯发电机的静态电压变化率应在±2.5%以内,应急康明斯发电机的静态电压变化率应在±3.5%以内;康明斯发电机突加或突减60% 额定电流及功率因数不超过0.4(滞后)的对称负荷时,康明斯发电机的动态电压变化率应在±15%以内,电压恢复时间不超过1.5 s;当负载突然有很大增加或发生突然短路时,电压便会突然下降很大,励磁系统应能保证最短的时间内,把励磁电流升高到超过额定状态时的最大值的强行励磁能力,以使康明斯发电机的电压迅速得到恢复;保证康明斯发电机依靠剩磁从静止起动后能迅速顺利地发出规定的电压。

 

二、 同步康明斯发电机励磁恒压装置的种类较多,一般自励恒压装置分为三大类:

(1) 按康明斯发电机电压偏差调节。康明斯发电机在运行中, 由于某种原因使得康明斯发电机输出电压与给定的电压出现偏差时,调节器将根据偏差电压的大小和极性输出校正信号,对康明斯发电机励磁电流进行调节。由于被检测量和被调量都是康明斯发电机端电压,恒压装置与康明斯发电机构成一个闭环调节系统,稳态特性比较好,静态电压调整率一般均在土1%以内。晶闸管自励恒压装置属于这种类型。

(2) 按负载电流和功率因数调节。康明斯发电机电压的波动,是由于负荷的变化和故障所引起。如果被测量是康明斯发电机的负荷电流及功率因数。再经调压器去调节励磁电流来稳定康明斯发电机电压。这时被测量和被调量不同,故构成一个开环调节系统,静态特性比较差,但动态特性较好。不可控相复励自励恒压装置属于这种类型。

(3) 复合调节。这类复合调节是将上述两种调压方式结合在一起,它是在按负载调节的基础上采用自动电压调节器(AVR)。静态和动态特性都比较好,是一种较理想的励磁调节装置。可控相复励自励恒压装置属于这种类型。

电流叠加相复励自励恒压装置原理图如图7-9所示。其主要元件及其作用是:CT为电流互感器,它反映康明斯发电机负载电流的大小和相位,以进行相复励调压。其原、副边皆有抽头可调,调整匝数可改变复励电流分量的大小,调整定康明斯发电机的带载后端电压;X为移相电抗器,是一个具有气隙的三相铁芯电抗器, 它将康明斯发电机电压产生的电流移相90°,作为电压分量,进行自励起压,线圈具有抽头,调整气隙大小或线圈匝数可改变电抗值大小,以改变电压分量的大小,整定空载电压;C1~C3为起压谐振电容。

康明斯发电机电流叠加相复励自励恒压装置.png

 

图7-9 电流叠加相复励自励恒压装置

电流叠加的相复励自励恒压装置所提供的励磁电流为两部分:一部分是由康明斯发电机本身的电压通过自励回路提供的自励电流(是励磁电流的电压分量),另一部分是由康明斯发电机本身的负载电流通过复励回路提供的复励电流(是励磁电流的电流分量),励磁电流的电压分量和励磁电流的电流分量以电流的形式在交流侧进行相量叠加成为交流侧的合成励磁电流,并经整流后形成总的直流励磁电流去对励磁绕组进行励磁。励磁电流随负载电流的变化而变化,补偿了由于负载电流的变化而引起的康明斯发电机端电压的变化,使康明斯发电机的电压得到补偿。只要在设计时适当地选择自励恒压装置各元件的参数,就可以满足由空载到额


定负载及功率因数经常变动的情况下维持电压在备用电源电气设备《钢质海船入级规范》所允许的范围内。

 

 

三、不可控相复励装置,虽然具有动态性能好, 强励能力强等特点,但其调压精度不高。调压特性的线性度差。为此在进行不可控相复励调压的基础上,又加上了一个按电压偏差进行微调的电压校正器AVR。这就是所谓可控相复励自励恒压励磁系统。该调压系统包括两大部分:相复励自励恒压装置和晶闸管分流的电压校正器。相复励装置的作用是实现自励起压,因其动态特性很好,负责动态电压调整;电压校正器AVR的作用是负责静态电压调整,进一步提高电压的调节精度。

由于可控相复励自动调压装置是带有电压校正器的相复励装置,它具有调压精度高,无功功率分配均匀,起励可靠,强励倍数高,动态性能好等特点,因而获得了广泛的应用。

 

四、晶闸管自励恒压装置是按康明斯发电机电压偏差进行自动调压,它是一个闭环的调节系统,具有很高的调压精度,具有较好的动态性能。

晶闸管自励恒压装置主要由测量移相比较环节, 触发控制环节及励磁主回路三大环节组成。

晶闸管自励恒压装置的工作运行原理是,当康明斯发电机电压低于(或高于)额定值时,测量环节采样康明斯发电机电压并经整流器变换为直流电压,在比较环节与给定的基准电压值相比较,得出偏差信号,该偏差信号经放大后,由触发控制回路,根据比较电路输出的偏差电压UK的大小和极性,移相触发电路对晶闸管发出相应控制触发角的脉冲,调整晶闸管的导通角,随电压偏差而输出相应的励磁电流,使电压保持恒定, 所以具有良好的静态电压调整特性。

采用可控硅整流的自励式同步康明斯发电机的调压装置,起励电路通常采用蓄电池向晶闸管提供触发电压的方法解决起压问题;保护电路通常采用阻容吸收、硒堆吸收或快速熔断器等。

 

五、具有同轴交流励磁机和旋转硅整流器的无刷同步康明斯发电机的主康明斯发电机和励磁机都是三相同步康明斯发电机。它们在结构上的区别在于:

主康明斯发电机是旋转磁极式的,其定子是三相交流电枢,转子是直流励磁绕组;而励磁机则是旋转电枢式同步康明斯发电机,其定子是直流励磁绕组,转子是三相交流电枢,与主康明斯发电机同轴,励磁机的励磁绕组由主康明斯发电机的电压调整器的输出供电。励磁机发出的三相交流电经三相桥式旋转硅整流器整流后供给康明斯发电机励磁绕组。旋转硅整流器安装在同步康明斯发电机转轴上。由于整流器需承受离心力,因此对其制造和安装工艺有一定的要求。无刷同步康明斯发电机原理上属于他励。


六、当两台并联运行康明斯发电机的电压不相等,而频率、相位相等时,则在两机组之间将产生一个无功性质的环流,其结果将使电压较高的康明斯发电机输出无功功率增大,而电压较低的康明斯发电机输出的无功功率减少(康明斯发电机负载电流功率因数低的, 无功功率大;功率因数高的,则无功功率小)。同步康明斯发电机并联运行时,通过改变康明斯发电机的励磁电流来调节其电势,即能调整无功输出、实现无功功率转移。具体调节方法是,必须同时调节两台康明斯发电机的励磁电流,将功率因数低的康明斯发电机励磁电流减小,与此同时将功率因数高的康明斯发电机励磁电流增大,这样就可以使两台康明斯发电机功率因数趋于一致,即无功功率相等。

通常同步康明斯发电机都配有自励恒压装置来自动调整康明斯发电机的电压,因此同步康明斯发电机有一定的电压调整规律,也称电压调整特性。同步康明斯发电机的电压调整特性是指康明斯发电机端电压随负载电流变化的规律,并联运行康明斯发电机间无功功率分配的关系主要由电压调整特性曲线决定,实际上是通过自励恒压装置自动调整励磁电流,从而调整康明斯发电机电势的办法来实现的。康明斯发电机并联运行时,调压特性曲线应呈下倾特性,欲使康明斯发电机组之间无功功率分配均匀,要求两台康明斯发电机的外特性斜率相同。在备用电源上的康明斯发电机一般采用均压线或电流稳定装置两种方法来实现无功功率的均匀分配。均压连接方法有直流均压连接和交流均压连接两种,直流均压连接法只适用于同容量同型号康明斯发电机的并联运行;对容量不同的同步康明斯发电机并联运行,    可采用交流均压线。不可控相复励自励恒压同步康明斯发电机并联运行时,一般采用均压线连接方式;可控相复励自励恒压同步康明斯发电机并联运行时,一般采用电流稳定装置(调差装置)实现无功功率的均匀分配; 无刷同步康明斯发电机一般采用设有差动电流互感器的无功补偿装置来实现无功功率的均匀分配。

 

• 判断两机之间的无功功率分配是否均匀,可以采用以下两种方法:

(1) 机组并联运行,两台康明斯发电机功率表(有功)指示基本相同而电流表指示相差太大时,说明无功分配装置存在故障;

(2) 机组并联运行,两台康明斯发电机功率表(有功)指示基本相同而功率因数表( cosφ表)指示相差较大时,说明无功分配装置存在故障。


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