03船船同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行

1、第三章 船船同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1 能正確敘述和理解船舶同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行條件；2 能正確理解和掌握船舶同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行方法；3 能簡(jiǎn)單敘述同步發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率的調(diào)整的基本原理；4 能正確理解和掌握同步發(fā)電機(jī)的頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)整原理及工作特點(diǎn)。能力目標(biāo)1 會(huì)進(jìn)行船舶同步發(fā)電機(jī)的手動(dòng)和自動(dòng)并車；2 會(huì)進(jìn)行船舶同步發(fā)電機(jī)的同步調(diào)整；3 會(huì)進(jìn)行船舶同步發(fā)電機(jī)的功率、頻率調(diào)整。第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的條件 一、概述 兩臺(tái)以上的發(fā)電機(jī)同時(shí)工作，通過(guò)共同的公共母線供電給全船的電力負(fù)荷稱為并聯(lián)運(yùn)行。 (一)并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn) 因?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行有如下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所以船舶電站的發(fā)電機(jī)都采用

2、并聯(lián)運(yùn)行的方式。 1船舶電力負(fù)荷隨船舶工況的變動(dòng)而經(jīng)常變動(dòng)，例如航行工況與停泊無(wú)裝卸工況的負(fù)荷差別很大，我們知道，對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，一般都設(shè)計(jì)成在接近滿負(fù)荷使用時(shí)具有最高的效率，因此，船舶電站總是設(shè)計(jì)成兩臺(tái)以上的發(fā)電機(jī)組成，在小負(fù)荷時(shí)，適宜于單機(jī)運(yùn)行，而負(fù)荷大時(shí)，則采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，這樣能保證在各種不同工況下，運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)都能在高效率下工作。 2為了保證供電的可靠性和連續(xù)性，船舶電站總設(shè)置有備用發(fā)電機(jī)組，當(dāng)要檢修運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組時(shí)，先將備用機(jī)組起動(dòng)并與電網(wǎng)并聯(lián)后，再轉(zhuǎn)移負(fù)載，將所檢修的運(yùn)行機(jī)組的負(fù)載轉(zhuǎn)移在備用機(jī)組上后，再?gòu)碾娋W(wǎng)解列，這樣可以保證不停電的檢修運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組。 (二

3、)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的條件 為了使并聯(lián)運(yùn)行的交流同步發(fā)電機(jī)保持穩(wěn)定地工作，每臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)必須滿足如下的電氣方面的條件: 1各發(fā)電機(jī)電壓的相序應(yīng)該一致 。 2各發(fā)電機(jī)的電壓大小(有效值)應(yīng)該相等。 3各發(fā)電機(jī)電壓的相位應(yīng)該一致。 4各發(fā)電機(jī)電壓的頻率應(yīng)該一致。 由于船舶電站在建造時(shí)，三相相序已正確接好，各機(jī)組的三相相序已分別通過(guò)主開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)或匯流排的三相相序分別對(duì)應(yīng)接好，只要不是人為的錯(cuò)誤換接，那么船舶發(fā)電機(jī)并聯(lián)時(shí)要求相序相同的條件，事實(shí)上已經(jīng)得到滿足，因此三相發(fā)電機(jī)的三相電流相序一旦接好后，不得改動(dòng)。 下面對(duì)以上四個(gè)條件進(jìn)行詳細(xì)分析。 二、三相相序條件的分析A1B1C1A2B2C2BCV

4、VAVB1ACB2圖 相序條件分析圖A如果待并發(fā)電機(jī)的頻率、相位、電壓三個(gè)條件均已滿足運(yùn)行發(fā)電機(jī)的要求，只有相序條件不滿足，是絕對(duì)不能并聯(lián)的。因?yàn)殄e(cuò)相序后，相當(dāng)于直流發(fā)電機(jī)并聯(lián)時(shí)正負(fù)極性錯(cuò)位一樣，變成兩電源電壓迭加，形成嚴(yán)重的短路現(xiàn)象。這時(shí)，兩發(fā)電機(jī)間的短路負(fù)載為其各發(fā)電機(jī)的內(nèi)部阻抗，此阻抗值極小，因此強(qiáng)行并聯(lián)后，必將產(chǎn)生嚴(yán)重短路電流，在此電流的沖擊下，電網(wǎng)電壓迅速下降，主開(kāi)關(guān)立即跳閘，造成全船電網(wǎng)失電。在測(cè)量相序時(shí)，可采取如下方法:三相相序相同時(shí)，各機(jī)間三相的對(duì)應(yīng)電壓為零伏。否則將產(chǎn)生400伏的線電壓，因此，可以用萬(wàn)用表或交流電壓表檢測(cè)三相相序是否相同。圖表示待并機(jī)的、兩相與匯流排相序不同的

5、情況。由圖3.1.1可見(jiàn)，用電壓表“”應(yīng)能測(cè)出與的電壓均為400伏，而的電壓為0伏。說(shuō)明相極性相同，但、兩相反相，故不得并聯(lián)合閘。 三、三相電壓條件的分析如果待并機(jī)的相序、頻率、相位均滿足電網(wǎng)的要求，只有待并機(jī)的三相電壓值與電網(wǎng)三相電壓值不相等，也不能并聯(lián)。為分析方便，設(shè)>。ACB1ACB1ACB2ACB22IPHUU1II1UU1U圖 電壓條件分析圖(a)(b)(c)IPH-IPH 在兩臺(tái)發(fā)電機(jī)存在電壓差時(shí)合上待并發(fā)電機(jī)的主開(kāi)關(guān)ACB，此時(shí)在ACB兩端將產(chǎn)生一差值電壓,此電壓差將在兩機(jī)組間產(chǎn)生一環(huán)流。如圖(b)所示，因?yàn)榄h(huán)流流經(jīng)的回路主要是感抗，故滯后約為90°，矢量圖如3.

6、1.2(c)所示，這一環(huán)流對(duì)二臺(tái)發(fā)電機(jī)均產(chǎn)生均壓作用，由于與的方向一致，對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)講，相當(dāng)于是輸出一個(gè)滯后的無(wú)功電流，它產(chǎn)生的電樞反應(yīng)是去磁的，將使的端電壓比并聯(lián)前有所下降，但對(duì)運(yùn)行機(jī)來(lái)講，與反方向，因而相當(dāng)于是減少輸出的滯后無(wú)功電流，其電樞反應(yīng)的結(jié)果是減少了原來(lái)的去磁作用，這樣將使的端電壓比并車前的有所升高，結(jié)果使二臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行于同一電壓上。這是對(duì)并車有利的方面。由于發(fā)電機(jī)并車時(shí)，等值電抗很小，在電壓差較大的情況下進(jìn)行并車時(shí)，回路中阻抗主要為發(fā)電機(jī)的超瞬變電抗,它比穩(wěn)定時(shí)發(fā)電機(jī)電抗小得多。這樣，即便比較小的電壓差都將在機(jī)組間產(chǎn)生很大的沖擊電流。在并車時(shí)應(yīng)予避免，因此一般要求，在并車操作中

7、，電壓差不得超過(guò)10%.四、三相相位條件的分析 如果待并機(jī)的相序，頻率、電壓均滿足電網(wǎng)的要求，只有待并機(jī)的三相相位與電網(wǎng)不相同，也不能并聯(lián)，設(shè)000。 如圖所示，盡管二電壓的有效值相等，頻率相同，但由于初相位不一致，合閘瞬間ACB2的動(dòng)靜觸頭之間仍然存在有電壓差=-,其大小為: sin(0/2)當(dāng)=180°時(shí)，則,此時(shí)電壓差最大，由于的存在，產(chǎn)生平衡電流，它滯后于為90°，滯后于為/,而超前為0/2. 對(duì)發(fā)電機(jī)而言是與其輸出電流的正方向相同，可分解為與同相的有功分量及與垂直的無(wú)功分量,對(duì)發(fā)電機(jī)而言，環(huán)流的負(fù)值與的輸出電流的正方向相同，如圖所示，它也可分解為二個(gè)分量，即與反相

8、的有功分量是及與垂直的無(wú)功分量。由于與同相，對(duì)發(fā)電機(jī)將增加有功負(fù)荷，在軸上產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)力矩，但對(duì)來(lái)說(shuō)，與反相位，吸收有功功率，運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)，在軸上產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)力矩，兩者作用的結(jié)果均有利于使二臺(tái)機(jī)組拉入同步，即相位一致，同步發(fā)電機(jī)內(nèi)部的這樣作用稱為“自整步”作用。U1U2UIPH0U2UU1IPH-IPHIPHPIPHqIPHP1IPHq1圖圖 在相位差很大的情況下進(jìn)行并車時(shí)，過(guò)大的將產(chǎn)生很大的沖擊電流，在發(fā)電機(jī)軸上將產(chǎn)生很大的沖擊轉(zhuǎn)矩?？赡芤饳C(jī)組轉(zhuǎn)子的振蕩或失步而逆功率跳閘，甚至損壞機(jī)組。因此，一般要求并車瞬間，相位差不得超過(guò)15°。 五、頻率條件的分析 如果待并機(jī)的相序、電壓、

9、相位均滿足電網(wǎng)的要求，只有待并機(jī)的頻率與電網(wǎng)不相等，也不能并聯(lián)。設(shè)>。 由圖可知，在合閘瞬間()兩發(fā)電機(jī)組電壓向量重合，但由于>,經(jīng)過(guò)后，將超前一個(gè)角度2(-)，同樣會(huì)產(chǎn)生電壓差，其結(jié)果與前面分析相同，即也將產(chǎn)生環(huán)流。若在并車瞬間，兩機(jī)組的頻率相差較小，依靠自整步作用可自行拉入同步；若頻率差太大，因自整步作用不足以拉入同步，將造成機(jī)組失步而跳閘，嚴(yán)重時(shí)將造成全船失電。所以在并車時(shí)，希望頻率差在±05z以內(nèi)。從上面分析可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)間并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，必須同時(shí)滿足上述四個(gè)條件。其中任何一個(gè)U2 f1 f2 U1 U2 U f2 f1 =2(f1-f2) t (a)(b)圖 頻率條

10、件分析圖條件不滿足時(shí)，將產(chǎn)生電壓差，形成環(huán)流。這個(gè)環(huán)流可能是短路環(huán)流，可能是無(wú)功環(huán)流，也可能是無(wú)功和有功環(huán)流，并包括動(dòng)能。如果根據(jù)發(fā)電機(jī)的承受能力，限制環(huán)流變化范圍，則能自動(dòng)將各并聯(lián)機(jī)組拉入同步運(yùn)行。如果并聯(lián)條件超過(guò)允許范圍后(即>e;>15°；>e),過(guò)大的沖擊電流和能量，可能導(dǎo)致并聯(lián)失敗或使電網(wǎng)電壓突然下降而跳閘及損壞機(jī)組等事故，這都應(yīng)該設(shè)法避免，以保證并聯(lián)供電安全。第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)方法 一、概述 為了使待并機(jī)正確無(wú)誤的并聯(lián)成功，必須采取科學(xué)的方法進(jìn)行并聯(lián)操作。目前，船舶同步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的方法可分為三類:準(zhǔn)同步法、粗同步法和自同步法。 (一)準(zhǔn)確同步

11、法 準(zhǔn)確同步法是將待并發(fā)電機(jī)組及運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的電壓，頻率及相位都調(diào)得十分接近，再合上待并發(fā)電機(jī)組的主開(kāi)關(guān)。此法在并車時(shí)引起的沖擊電流、沖擊轉(zhuǎn)矩和母線電壓的下降都很小，對(duì)系統(tǒng)的影響較小，是目前船舶上普遍采用的并車方法，但采用此法并車時(shí)，對(duì)操作者的素質(zhì)要求較高，若因某種原因造成非同步并聯(lián)時(shí)，將造成很大的沖擊電流，最嚴(yán)重時(shí)其沖擊電流與機(jī)端三相短路電流相同。目前，船舶上通常采用的手動(dòng)并車、半自動(dòng)并車及自動(dòng)并車均屬準(zhǔn)同步并車法。(二)粗同步法粗同步法是指待并機(jī)基本滿足電網(wǎng)所需的并聯(lián)條件后，即可先行串聯(lián)一個(gè)電抗器與電網(wǎng)并聯(lián)，然后再合主開(kāi)關(guān)的方法。 (三)自同期法 自同期法是將未經(jīng)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速加速到接

12、近同步轉(zhuǎn)速，再將主開(kāi)關(guān)合閘，并立即給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，依靠機(jī)組間自整步作用而拉入同步，使發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行。 自同期原理與前述并聯(lián)條件的分析相同，當(dāng)待并機(jī)上網(wǎng)后再起壓時(shí)，定子的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)必相互作用，產(chǎn)生同步力矩，如果待并機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)，產(chǎn)生阻力矩，相當(dāng)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，如果待并機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)，產(chǎn)生加速力矩，相當(dāng)于工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。結(jié)果將待并機(jī)拉入同步運(yùn)行。 這種并聯(lián)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，上網(wǎng)迅速，但由于定子在無(wú)壓下并聯(lián)，實(shí)際上是一個(gè)感性負(fù)載，因此合閘時(shí)的沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩較大，電壓下降過(guò)度，一般船舶電站的容量無(wú)法滿足其要求，因此在船上極少采用。 二、同

13、步發(fā)電機(jī)組的手動(dòng)并聯(lián)運(yùn)行 通過(guò)人工操作來(lái)調(diào)整待并發(fā)電機(jī)的電壓和頻率，使之滿足并聯(lián)運(yùn)行的三大條件而進(jìn)行合閘操作的過(guò)程稱之為手動(dòng)準(zhǔn)同步并車。目前船上常用的手動(dòng)準(zhǔn)同步并車方法有:同步指手燈并車法和整步表并車法。(一) 同步指示燈并車法用指示燈檢測(cè)并車時(shí)是否符合并車條件有兩種接線方式，一種叫做燈光明暗法，一種叫燈光旋轉(zhuǎn)法。HLHL2HL3圖 燈光明暗法接線圖 1燈光明暗法圖畫出了燈光明暗法的接線，實(shí)際上電網(wǎng)與待并機(jī)的電壓都是經(jīng)互感器降壓后再與指示燈相連，這里為簡(jiǎn)化而將互感器省略了。將三個(gè)(也可以只用兩個(gè))指示燈1、的兩端分別接在待并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電壓的對(duì)應(yīng)相上，這樣，每個(gè)指示燈兩端的電壓就是其對(duì)應(yīng)相的電

14、壓差，在并車條件的討論中已說(shuō)明過(guò)當(dāng)電壓、頻率和相位不一致時(shí)，在待并機(jī)與電網(wǎng)之間都會(huì)出現(xiàn)電壓差，指示燈就會(huì)發(fā)亮。因?yàn)闊襞萆纤与妷旱拇笮∈请S相位差的不同而變化的，所以三個(gè)指示燈隨相位差的變化而同時(shí)忽亮忽暗，并且頻差越大，燈泡的亮、暗變化越快，當(dāng)指示燈亮、暗變化較慢時(shí)(頻差越小時(shí))，并在指示燈完全熄滅的那一瞬間(相位差為零)就是我們?cè)诓④嚥僮髦幸蹲降暮祥l時(shí)刻。一般燈泡當(dāng)電壓降到3050%額定電壓時(shí)已經(jīng)熄滅，因此在觀察過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)燈泡在熄滅的狀態(tài)下要逗留一段時(shí)間。操作者要仔細(xì)地觀察指示燈，以求掌握其亮、暗的規(guī)律，準(zhǔn)確地捕捉住燈光熄滅過(guò)程中正中間的一瞬使待并機(jī)主開(kāi)并恰好合上閘。 2燈光旋轉(zhuǎn)法圖畫出

15、了燈光旋轉(zhuǎn)法的接線圖和矢量圖圖 燈光旋轉(zhuǎn)法接線圖及矢量圖HL1HL2HL3ACBA1B1C1UA1UB1UC1UAUBUCUHL1UHL2UHL3（）（）接在待并機(jī)與電網(wǎng)的對(duì)應(yīng)相相上，接在間，接在間，采用交叉接法。當(dāng)待并機(jī)頻率高于電網(wǎng)頻率時(shí)，則兩個(gè)電壓相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角速度為2（）參看圖.2.3(b)，若以電網(wǎng)電壓為參考。則待并機(jī)電壓矢量以2（）的角速度反時(shí)針?lè)较颍?gt;）或順時(shí)針?lè)较颍?lt;）旋轉(zhuǎn)，待并機(jī)與電網(wǎng)電壓矢量的夾角周期性地變化，加在三個(gè)指示燈上的電壓也如表3.2.1所列的那樣不斷地變化。由此可以看出，當(dāng)>時(shí)，三個(gè)燈泡將輪流熄滅，次序是；反之，當(dāng)頻差改變方向時(shí)（<）三個(gè)燈泡

16、輪流熄滅的次序?qū)⒆優(yōu)?。?dāng)頻差越大，燈光旋轉(zhuǎn)的越快，當(dāng)頻差改變方向時(shí)，燈光旋轉(zhuǎn)的方向也改變。因此可以根據(jù)燈光旋轉(zhuǎn)的方向和快慢，辯別頻差的正負(fù)和大小，從而進(jìn)行正確的頻率預(yù)調(diào)，以便選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行并車。兩機(jī)進(jìn)入整步的標(biāo)志是燈光停止旋轉(zhuǎn)，完全熄滅，、具有相同的亮度。表3.2.1當(dāng)>時(shí)，燈光旋轉(zhuǎn)各燈泡上電壓變化燈泡兩端電壓的相位差角燈泡上的電壓燈泡上的電壓燈泡上的電壓60120180240300360 采用指示燈檢測(cè)并車條件盡管簡(jiǎn)便易行，所有的交流船全都設(shè)置，但因觀察燈泡亮暗變化及旋轉(zhuǎn)易使人眼花繚亂，而不易準(zhǔn)確掌握，所以幾乎所有的交流船都采用整步表來(lái)檢測(cè)并車條件，同步指示燈只是做為一種輔助并車指

17、示。 (二)整步表并車法整步表是通過(guò)指針的轉(zhuǎn)動(dòng)情況,檢測(cè)待并機(jī)與電網(wǎng)間的相位差和頻率差。它又叫同步表，其結(jié)構(gòu)及原理示意圖如圖所示，它的定子上繞有三相繞組，中間是轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈，固定在底盤上，最中央是轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上下各有一塊同樣大小的扇形鐵片組成的形鐵芯，轉(zhuǎn)軸的上端有指針，轉(zhuǎn)軸上無(wú)線圈，它的兩頭是通過(guò)寶石軸承加以固定，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。整步表無(wú)游絲和導(dǎo)電片，因此，無(wú)反作用力矩，指針可以在360°自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在工作時(shí)，定子繞組接在待并發(fā)電機(jī)的A、B、C三相電壓上，產(chǎn)生一個(gè)徑向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其大小是固定的，為2，而為一相磁通的最大值，其方向是隨著時(shí)間的推移按逆時(shí)針?lè)较蜃餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子鐵芯的勵(lì)磁線圈接在電

18、網(wǎng)的相上。這樣在鐵芯勵(lì)磁線圈中就通過(guò)由電網(wǎng)電壓所產(chǎn)生的單相交流電，從而產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)。其脈動(dòng)頻率由電網(wǎng)頻率決定的，脈動(dòng)磁場(chǎng)的方向，原是沿著轉(zhuǎn)軸的軸間磁場(chǎng)，但因扇形鐵片的導(dǎo)磁系數(shù)很高，絕大部分磁力線都被改變?yōu)閺较蛎}動(dòng)磁場(chǎng)，如圖所示，這樣，在整步表的空間就有一個(gè)鐵芯勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的徑向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)F，它們的頻率分別為電網(wǎng)頻率和待并發(fā)電機(jī)的頻率f，此兩磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)吸引著扇形鐵片，使扇形鐵片停留在合成磁場(chǎng)的最大位置上，決定著指針的位置，實(shí)際上整步表是一種電磁式儀表，與功率因數(shù)表相似。接發(fā)電機(jī)端轉(zhuǎn)子繞組定子繞組接電網(wǎng)快慢轉(zhuǎn)子扇形鐵片轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈定子三相繞組圖 整步表結(jié)構(gòu)原理圖（）（）指針UA1B1UAUA

19、1UC1UB1UBUC指針扇形鐵片徑向磁通方向勵(lì)磁線圈軸向磁通方向圖3.2.4 整步表轉(zhuǎn)子磁通圖圖3.2. 整步表的矢量圖wF 當(dāng)待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)的頻率相等，相位也相同時(shí)，則最大值合成磁場(chǎng)的位置總是固定在某一空間位置上，這一位置即為A1B1的向量位置，如圖所示，由圖可知，這一位置在相繞組軸線前30°處，也即滯后為90°。因?yàn)槊慨?dāng)F旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)至此位置時(shí)，w脈動(dòng)磁場(chǎng)出現(xiàn)最大值，合成磁場(chǎng)最強(qiáng)，扇形鐵片及指針也就停留在此位置，刻度上指示為零。 當(dāng)頻率相同，但待并機(jī)電壓的相位滯后時(shí)，設(shè)待并機(jī)的電壓AB在相位上滯后電網(wǎng)電壓AB的角度為，作用于形鐵片的交變磁場(chǎng)出現(xiàn)最大值與旋轉(zhuǎn)場(chǎng)相遇

20、的時(shí)間將提前，這時(shí)指針的位置與同步點(diǎn)時(shí)相比，向逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)了角度，也即慢了角度。 同理，當(dāng)頻率相同，但待并機(jī)電壓的相位超前時(shí)，設(shè)超前角為，則此時(shí)指針的位置與同步點(diǎn)時(shí)相比，將向順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)角度，也即快了角度。 當(dāng)待并機(jī)的頻率F低于電網(wǎng)頻率w時(shí)，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度低于脈動(dòng)磁場(chǎng)的變化速度。所以脈動(dòng)磁場(chǎng)達(dá)到最大時(shí)，鐵片與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相遇的地點(diǎn)將不斷沿著逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)，即整步表指針將不斷地向“慢”的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 同理，當(dāng)?shù)炔C(jī)的頻率F高于電網(wǎng)頻率W時(shí)，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度高于脈振磁場(chǎng)的變化速度，因而電網(wǎng)的脈動(dòng)磁場(chǎng)達(dá)到最大值時(shí)，鐵片與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相遇的位置將不斷沿順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)，即整步表指針將不斷地向

21、“快”的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 在整步表接線中，其轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈一定要接電網(wǎng)的相，如果接錯(cuò)，整步表的指示將不正確。即使fw=fF，且相位一致，指針也不指示零點(diǎn)，而是固定偏轉(zhuǎn)某一角度。 由于整步表為指示儀表，按理說(shuō)頻差越大，指針的轉(zhuǎn)動(dòng)速度也越快，但頻差過(guò)大時(shí)，由于可動(dòng)部分的慣性影響，指針將不旋轉(zhuǎn)，或只作一定幅度的擺動(dòng)；而當(dāng)頻差過(guò)小時(shí)，由于可動(dòng)部分摩擦力矩的影響，指針將停止轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)要求頻差在0.125Hz時(shí)，指針應(yīng)能不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。 (三)手動(dòng)準(zhǔn)同步并車操作 并車操作就是要測(cè)量和調(diào)整待并發(fā)電機(jī)的電壓大小，相位與頻率，使其與電網(wǎng)上已運(yùn)行的機(jī)組基本相同，合上主開(kāi)關(guān)，使發(fā)電機(jī)拉入同步。 主配電板上的電壓表、頻率表、同

22、步指示器就是檢測(cè)并車條件的工具，電壓表的數(shù)值可以指示待并發(fā)電機(jī)電壓是否與電網(wǎng)電壓一致。目前船用自勵(lì)恒壓發(fā)電機(jī)一般均能滿足電壓在允許偏差之內(nèi)。如各發(fā)電機(jī)電壓相差太大，則要根據(jù)具體情況或排除故障，或?qū)﹄妷盒Ｕ鞯膮?shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以使電壓差滿足要求。頻率是否一致，可以通過(guò)頻率表進(jìn)行檢測(cè)，若相差太大，則可通過(guò)伺服馬達(dá)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組中原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器，從而改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，即調(diào)整了頻率。同步指示器和同步指示燈則用來(lái)測(cè)量相位的頻差的大小，若頻差太大，同樣要調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使頻差減小到允許范圍之內(nèi)。當(dāng)電壓差與頻率差基本調(diào)整完畢后，就應(yīng)合整步表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，將其轉(zhuǎn)換到待并發(fā)電機(jī)位置。見(jiàn)圖所示，若整步表的指針沿著“快

23、”的方向旋轉(zhuǎn)，則說(shuō)明待并發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（頻率）快了。則要通過(guò)伺服馬達(dá)控制柴油機(jī)的調(diào)速器，使待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，等調(diào)節(jié)到指針旋轉(zhuǎn)比較緩慢時(shí)(一般總是使指針沿快的方向旋轉(zhuǎn)，這樣并車后就可分擔(dān)少量負(fù)載，對(duì)并車成功有利)，當(dāng)指針快到中點(diǎn)即相位差為零時(shí)立即合閘。(考慮到主開(kāi)關(guān)有一定的動(dòng)作時(shí)間，故要適當(dāng)提前一個(gè)角度)，待并發(fā)電機(jī)依靠自整步作用被拉入同步，觀察整步表將固定在“整步”位置不再轉(zhuǎn)動(dòng)，然后再進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)移。并車完畢后，應(yīng)立即通過(guò)整步表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將整步表從電路中切除。 三、船舶同步發(fā)電機(jī)組的粗同步并聯(lián)運(yùn)行 粗同步并車又叫電抗并車，它放寬了對(duì)準(zhǔn)同步并車的條件，提高了并車的成功率，因而深受船員歡迎。圖畫出了粗

24、同步原理接線。當(dāng)待并發(fā)電機(jī)G1起動(dòng)后，大致調(diào)節(jié)一下頻率，觀察一下電壓差別不大，至于相位甚至可以不考慮,就可以接通接觸器JC，使發(fā)電機(jī)通過(guò)電抗器DK與電網(wǎng)并聯(lián)。這時(shí)盡管電壓差、頻率差和相位差比起準(zhǔn)同步的三個(gè)條件都要寬得多，但由于DK的阻抗很大，它限制了并車時(shí)由于三個(gè)條件不滿足所產(chǎn)生的沖擊電流，使這個(gè)電流數(shù)值不會(huì)超過(guò)發(fā)電機(jī)額定電流的1.8倍，所以電機(jī)不會(huì)損壞。當(dāng)發(fā)電機(jī)G1通過(guò)電抗器DK與電網(wǎng)并聯(lián)后，由于機(jī)組間的自整步作用，很快就會(huì)被拉入同步。觀察整步表，當(dāng)指針固定在“整步”標(biāo)記的位置時(shí)，就可以合上SYNHLHLCSE6774(LW95-15E6774/6)45°0°45

25、6;90°1號(hào)發(fā)電機(jī) 電 壓2號(hào)發(fā)電機(jī) 電 壓3號(hào)發(fā)電機(jī) 電 壓匯流排 電 壓整步號(hào)發(fā)電機(jī)號(hào)發(fā)電機(jī)號(hào)發(fā)電機(jī)零11 1213 1415 1617 1819 2021 2223 24圖 三臺(tái)發(fā)電機(jī)并車用整步表接線原理圖G1JCZKDK電網(wǎng)圖 粗同步原理圖主開(kāi)關(guān)，將電抗器短路，使發(fā)電機(jī)不再通過(guò)電抗器，而是直接與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，因?yàn)闄C(jī)組此時(shí)已經(jīng)與電網(wǎng)同步，所以合主開(kāi)關(guān)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，然后再斷開(kāi)接觸器將電抗器切除，粗同步并車就完成了。因?yàn)榇滞讲④囉秒娍蛊魇前炊虝r(shí)工作制設(shè)計(jì)的，只在并車時(shí)使用，并車完畢后，一定要從電網(wǎng)上將其切除，否則電抗器就可能被燒毀。 圖是目前廣泛采用的自動(dòng)切除電抗器的粗

26、同步并車線路。其工作過(guò)程如下: 調(diào)整待并發(fā)電機(jī)G1的伺服馬達(dá)調(diào)速旋鈕，使其電壓和頻率都接近運(yùn)行發(fā)電機(jī)G2，合上整步表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)G1并車位置，觀察整步表指針旋轉(zhuǎn)較慢并在指針轉(zhuǎn)到“整步”位置前一個(gè)角度時(shí)按SB1按鈕，JC1通電，JC1的副觸頭自保持，主觸頭閉合，G1通過(guò)DK與G2并聯(lián)，同時(shí)SJ1開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)一定延時(shí)(68秒)這段時(shí)間應(yīng)保證G1已被拉入同步，SJ1延時(shí)閉合， JC3有電，接通G1的主開(kāi)關(guān)ZK1的合閘線圈，ZK1立即合閘，合閘后ZK1常閉輔助觸頭斷開(kāi)，JC1失電，電抗器自動(dòng)切除，SJ1也失電復(fù)拉。然后再切除整步表及轉(zhuǎn)移負(fù)載。ZK1ZK2DKSB1SB2JC1JC1JC2JC2ZK1ZK2

27、SJ1SJ2SJ2SJ1JC3JC3JC1JC2JC4JC4ZK1ZK2G1G2圖 粗同步并車裝置原理圖 并車用電抗器是根據(jù)限制發(fā)電機(jī)沖擊電流并保證能拉入同步的要求而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。為了減小鐵芯損耗及防止短路時(shí)因鐵芯的飽和而使感抗降低，并車用電抗器均采用空芯式結(jié)構(gòu)。 四、船舶同步發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)并聯(lián)運(yùn)行 能夠完成手動(dòng)準(zhǔn)同步并車操作的全部邏輯程序的自動(dòng)裝置就叫自動(dòng)并車裝置。 自動(dòng)并車裝置具有下列功能: (一)檢測(cè)待并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電壓的電壓差、頻率差和相位差，當(dāng)任何一個(gè)條件不符合并車要求時(shí)，實(shí)現(xiàn)閉鎖，不允許發(fā)出合閘指令； (二)檢測(cè)待并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的頻率差，并根據(jù)頻差的大小與方向自動(dòng)地對(duì)待并機(jī)組發(fā)出調(diào)頻

28、信號(hào)，進(jìn)行頻率預(yù)調(diào)，減小頻差，創(chuàng)造合閘條件； (三)當(dāng)電壓差、頻率差在允許范圍內(nèi)時(shí)，要能計(jì)及發(fā)電機(jī)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的固有動(dòng)作時(shí)間，相應(yīng)地提前發(fā)出合閘指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)同步。自動(dòng)并車裝置通常由三部分組成，即調(diào)壓、調(diào)頻和合閘三部分，其原理框圖如圖所示。因?yàn)榇米詣?lì)恒壓發(fā)電機(jī)的電壓都能保證在并車的允許范圍內(nèi)，故一般均省去調(diào)壓部分，只剩電壓閉鎖環(huán)節(jié)，由于篇幅所限,在此不詳細(xì)介紹。運(yùn)行機(jī)電壓待并機(jī)電壓差額電壓電壓差檢測(cè)相位檢測(cè)與超前時(shí)間整定和閘條件整定合閘部分頻差閉鎖電壓閉鎖調(diào)壓部分調(diào)速部分電壓上升信號(hào)電壓下降信號(hào)升速減速合閘指令圖 自動(dòng)并車裝置原理圖第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)間無(wú)功功率調(diào)整 前已敘述待并發(fā)電機(jī)滿足并

29、聯(lián)運(yùn)行條件以后，即可合閘進(jìn)入并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)。但此時(shí)操作過(guò)程尚未結(jié)束，還要進(jìn)行無(wú)功功率的調(diào)整。并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，除各機(jī)組所承擔(dān)的有功功率應(yīng)按機(jī)組額定容量成比例分配以外，它們所承擔(dān)的無(wú)功功率也應(yīng)按機(jī)組容量成比例分配。這一要求是基于下述理由而提出來(lái)的。第一，無(wú)功電流不按比例分配，會(huì)造成部分機(jī)組電流偏大，部分機(jī)組電流偏小。這樣會(huì)使總的定子銅損加大，使效率降低。第二，并聯(lián)機(jī)組所承擔(dān)的無(wú)功電流不按比例分配，會(huì)造成某些機(jī)組電流過(guò)載，另一些機(jī)組可能轉(zhuǎn)化為輸入滯后無(wú)功電流的運(yùn)行狀態(tài)。電流過(guò)載將導(dǎo)致保護(hù)電器動(dòng)作，發(fā)生不應(yīng)有的停電事故。為此，海船規(guī)范對(duì)并聯(lián)機(jī)組的無(wú)功分配提出了一定的要求。我國(guó)鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定:

30、“并聯(lián)運(yùn)行的交流發(fā)電機(jī)組，當(dāng)負(fù)載在總額定功率的范圍內(nèi)變化時(shí)，應(yīng)能穩(wěn)定運(yùn)行，其功率與按發(fā)電機(jī)額定功率分配比例的計(jì)算值之差，應(yīng)不超過(guò)最大發(fā)電機(jī)額定無(wú)功功率的±”。 一、無(wú)功功率分配的基本原理 (一)無(wú)功功率分配原理并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)組無(wú)功電流的分配與各發(fā)電機(jī)的電勢(shì)及同步電抗的數(shù)值有關(guān)也與有功功率的分配有關(guān)。這里我們假設(shè)兩機(jī)的容量相等，型號(hào)一樣，總的輸出電流、電壓、功率因數(shù)、有功功率和無(wú)功功率在調(diào)整前后均不發(fā)生變化。兩機(jī)的有功功率已均勻分配，機(jī)組的同步電抗相同，其等值電路如圖(a)所示。若，其它參數(shù)相等。由圖(b)可知，由于有功功率相等，即。當(dāng)不相等時(shí)，將導(dǎo)致兩機(jī)組間無(wú)功電流也大。由上分

31、析可見(jiàn)，要使同步發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率均勻分配，可以調(diào)整同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)即調(diào)整同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。在調(diào)整時(shí)應(yīng)注意，在增加電勢(shì)小的機(jī)組的勵(lì)磁電流的同時(shí)，要減小電勢(shì)大的機(jī)組的勵(lì)磁電流。如果我們只改變一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，另一臺(tái)的勵(lì)磁電流不變，這樣將使發(fā)電機(jī)總的無(wú)功功率與負(fù)載的無(wú)功功率失去平衡，結(jié)果引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。Xd1Xd2G1G2ZEEI1EI2EIEI1EI2EE1EE2EUEI1rEI2rE1212（）（）圖 并聯(lián)機(jī)組無(wú)功功率分配原理圖 (二)無(wú)功功率的分配 由于發(fā)電機(jī)間的無(wú)功功率的分配可以通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，通過(guò)發(fā)電機(jī)的自動(dòng)電壓調(diào)整器來(lái)調(diào)整勵(lì)磁電流，進(jìn)行相位補(bǔ)償，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功

32、功率的合理分配。這樣一來(lái)，自動(dòng)電壓調(diào)整器不僅擔(dān)負(fù)著自動(dòng)調(diào)整電壓的任務(wù)，而且還擔(dān)負(fù)著自動(dòng)合理分配無(wú)功功率的任務(wù)。 無(wú)功功率的分配情況通?？捎猛桨l(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性來(lái)說(shuō)明，如圖所示，它有兩種形式:有差調(diào)節(jié)特性(曲線1、2)及無(wú)差調(diào)節(jié)特性(曲線3)，當(dāng)發(fā)電機(jī)無(wú)功電流增加時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓隨無(wú)功電流的增加而降低，發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)特性曲線是一條向下傾斜的直線。通常用調(diào)差系數(shù)定量地表示電壓調(diào)節(jié)特性曲線的斜率，并且習(xí)慣上規(guī)定向下傾斜的特性曲線的調(diào)差系數(shù)為正，調(diào)差系數(shù)的計(jì)算以發(fā)電機(jī)額定電壓為準(zhǔn)，即:（） 式中:負(fù)載電流變化值與額定值之比，即電流變化的相對(duì)值； 被調(diào)由壓的差值與額定電壓之比，即電壓變化的相對(duì)值。

33、UUe0I圖 發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)特性 圖中曲線1，向下傾斜，為正；曲線2向上傾斜，為負(fù)；，曲線3的調(diào)差系數(shù)為零(即無(wú)差特性)。幾臺(tái)具有無(wú)差特性的機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)行的，因?yàn)樗鼈冎g的無(wú)功功率分配不穩(wěn)定。一臺(tái)具有無(wú)差特性的機(jī)組與幾臺(tái)具有有差特性的機(jī)組，雖然可以并聯(lián)運(yùn)行并有確定的無(wú)功分配，但是電網(wǎng)的無(wú)功變量?jī)H由這臺(tái)具有無(wú)差特性的機(jī)組承擔(dān)，這是不符合"海規(guī)"規(guī)定的。在實(shí)際中采用的是幾臺(tái)具有有差特性的機(jī)組并聯(lián)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率在各機(jī)組間穩(wěn)定合理的分配。圖表示兩臺(tái)發(fā)電機(jī)間無(wú)功負(fù)載的分配曲線。設(shè)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量相同。UUUeUe00IQ1IQ1IQ2IQ212231IQIQabc121（）（

34、）圖 有差調(diào)節(jié)特性的無(wú)功負(fù)載分配c 圖中(a)表示兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整器調(diào)差系數(shù)K1K2，因此，曲線1(設(shè)為1號(hào)發(fā)電機(jī))與曲線2(設(shè)為2號(hào)發(fā)電機(jī))相互平行。為什么不重合呢?這是由于待并機(jī)并網(wǎng)以后，兩機(jī)的電動(dòng)勢(shì)不相 等造成的。所以它們各自承擔(dān)的無(wú)功負(fù)載IQ1IQ2。為了使兩機(jī)的無(wú)功負(fù)載平均分配，可以用人工操作的方法，首先增加2號(hào)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使曲線2平移上升至曲線3位置時(shí)為止，則可增加無(wú)功負(fù)載的承擔(dān)量；同時(shí)，應(yīng)減小1號(hào)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使曲線1也平移至曲線3位置時(shí)止，讓兩曲線自行重合，結(jié)果它們與e均交于C點(diǎn)，達(dá)到平均分配無(wú)功負(fù)載的目的。這樣一來(lái)，無(wú)論用電設(shè)備的無(wú)功負(fù)載如何變化，兩發(fā)電機(jī)的無(wú)功

35、負(fù)載始終均分。 如果只調(diào)節(jié)曲線2至曲線3位置，而曲線1不調(diào)節(jié)，則兩機(jī)的無(wú)功負(fù)載之和超過(guò)用電設(shè)備的無(wú)功負(fù)載，必將引起電網(wǎng)電壓的上升，電網(wǎng)電壓上升后，將使輸出的無(wú)功負(fù)載略有增加，直至達(dá)到平衡為止。 圖中(b)表示兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)K1K2時(shí)情況，由于電壓調(diào)整器的特性也不可能絕對(duì)一樣。因此實(shí)際上各機(jī)的調(diào)差系數(shù)不可能相等。即使兩機(jī)并聯(lián)后，電動(dòng)勢(shì)相等，即空載電壓相等，由于12，故它們承擔(dān)的無(wú)功負(fù)載不可能相等。如果要求它們平均分配無(wú)功負(fù)載，則也應(yīng)采用人工操作方法進(jìn)行調(diào)整。由圖可知，需增加2號(hào)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，平移曲線2使其與e的交點(diǎn)也為C點(diǎn)，這樣，它們即可達(dá)到平均分配無(wú)功負(fù)載的目的。但是，當(dāng)外界無(wú)功負(fù)載

36、發(fā)生變化后，兩機(jī)的無(wú)功負(fù)載又會(huì)失去平衡，造成不能均分的局面。因此，這樣發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性曲線只能進(jìn)行無(wú)功負(fù)載的自動(dòng)分配，而自動(dòng)均分必須經(jīng)常通過(guò)人工操作來(lái)完成。因此在實(shí)際使用中，尚存在一定困難。 船用發(fā)電機(jī)的調(diào)壓器為有差調(diào)節(jié)，由于各調(diào)壓器存在一定差異，因此它們的調(diào)差系數(shù)不相等，難于實(shí)現(xiàn)無(wú)功負(fù)載自動(dòng)均分。下面介紹幾種無(wú)功分配裝置。 二、均壓連接裝置 按擾動(dòng)控制原理的自勵(lì)恒壓同步發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)比較大，穩(wěn)定運(yùn)行是不成問(wèn)題的，但為保證并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率分配均勻，發(fā)電機(jī)應(yīng)有大致相同的勵(lì)磁特性，以保證其調(diào)差系數(shù)相等，其主要措施有以下幾個(gè)方面: 1在設(shè)計(jì)相復(fù)勵(lì)裝置時(shí)，應(yīng)采用相同的線路和相同的部件結(jié)構(gòu)，

37、包括移相電抗器和相復(fù)勵(lì)變壓器。并盡量使各部件的參數(shù)一致。 2適當(dāng)調(diào)整復(fù)勵(lì)強(qiáng)度，使單機(jī)運(yùn)行時(shí)具有下垂的調(diào)壓特性。上翅的調(diào)壓特性(過(guò)復(fù)勵(lì))將導(dǎo)致并聯(lián)運(yùn)行不穩(wěn)定。 3在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，隨著主電路，將勵(lì)磁裝置的理論等位點(diǎn)作適當(dāng)?shù)木鶋哼B接，以減小或消除由于設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整時(shí)未能克服的特性差異。 下面只討論均壓連接裝置。均壓連接分直流側(cè)均壓連接和交流側(cè)均壓連接兩種。 (一)直流側(cè)均壓連接直流側(cè)均壓連接法如圖所示。當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，隨著主開(kāi)關(guān)的閉合，其輔助觸點(diǎn)也閉合，將并聯(lián)繼電器接通，并聯(lián)繼電器觸點(diǎn)將相復(fù)勵(lì)裝置的輸出端(即兩臺(tái)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組）也投入并聯(lián)，從而保證兩機(jī)勵(lì)磁電壓相等。由于同步發(fā)電機(jī)的制造工藝比

38、較嚴(yán)格和完善，標(biāo)么值特性的一致性容易保證，所以當(dāng)勵(lì)磁電壓相等時(shí)，可以認(rèn)為勵(lì)磁電流和定子電勢(shì)基本相等。等容量機(jī)組的直流側(cè)均壓線簡(jiǎn)單易行，均壓效果較好，所以在實(shí)際中應(yīng)用較多。對(duì)于不等容量機(jī)組，可以采用加接分壓電阻的連接方法。適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻的分壓比，即可保證兩機(jī)無(wú)功電流按機(jī)組容量成比例分配。(二)交流側(cè)均壓連接 交流側(cè)均壓線一般接在電抗器和電壓繞組的連接點(diǎn)之間，如圖所示。在主開(kāi)關(guān)閉合，電機(jī)定子并聯(lián)的同時(shí)，并聯(lián)繼電器吸合，將交流均壓線也接通。對(duì)于不同容量的發(fā)電機(jī)組，可采用加接均壓變壓器的方法進(jìn)行均壓。從并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定性來(lái)講，均壓線電阻值越小，效果越好。但從轉(zhuǎn)移無(wú)功負(fù)載的角度來(lái)看，均壓電阻應(yīng)較大為好，因此在

39、轉(zhuǎn)移負(fù)載時(shí)，可將均壓線中接入一電阻R。，在正常運(yùn)行時(shí)再將其切除。相復(fù)勵(lì)變壓器相復(fù)勵(lì)變壓器由主開(kāi)關(guān)輔助觸電控制G1G2R1R1R2R21122圖 交流側(cè)均壓R0相復(fù)勵(lì)變壓器相復(fù)勵(lì)變壓器由主開(kāi)關(guān)輔助觸電控制G1G2R1R1R2R2R01122圖 直流側(cè)均壓 三、調(diào)差裝置為了并聯(lián)，要求發(fā)電機(jī)的外特性是有差的，負(fù)載電流升高時(shí)，端電壓有所下降。按電壓偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的勵(lì)磁裝置，只要電壓偏離給定值，就自動(dòng)地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使端電壓保持不便，這種勵(lì)磁裝置實(shí)際上使發(fā)電機(jī)的外特性接近于無(wú)差特性。調(diào)差系數(shù)調(diào)整裝置的基本原理是在發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)的電壓測(cè)量回路中，附加一個(gè)與發(fā)電機(jī)電流成比例的電壓，

40、使其測(cè)量比較環(huán)節(jié)的輸入電壓隨發(fā)電機(jī)無(wú)功電流而變化。當(dāng)無(wú)功電流增加時(shí)，輸入測(cè)量比較環(huán)節(jié)的電壓也增加，通過(guò)AVR去減少發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，這樣就增大了發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)。這個(gè)附加的電壓是由發(fā)電機(jī)電流互感器回路所取得的電流在串聯(lián)于電壓檢測(cè)回路的調(diào)差電阻上產(chǎn)生壓降。改變調(diào)差電阻的大小，可整定調(diào)差系數(shù)。按電壓偏差與復(fù)合控制的自勵(lì)恒壓裝置，因其靜態(tài)電壓調(diào)整率在±以下，近似于無(wú)差特性，不利于穩(wěn)定運(yùn)行，加之為了使無(wú)功分配均勻，盡量使并聯(lián)機(jī)組調(diào)差系數(shù)相等，所以很多都裝設(shè)了調(diào)差系數(shù)調(diào)整裝置，在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，適當(dāng)?shù)卦龃笳{(diào)差系數(shù)，使無(wú)功負(fù)載的總的增量按機(jī)組容量穩(wěn)定地分配給各臺(tái)發(fā)電機(jī)組。AABBCCIBCIaR1RUP

41、RRt2W6IP自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)整器的測(cè)量環(huán)節(jié)磁放大器圖 加在電壓測(cè)量回路中的調(diào)差電路圖3.37 加在可控相復(fù)勵(lì)A(yù)UR中的調(diào)差電路 圖中的調(diào)差電路是在電壓自動(dòng)調(diào)整器的電壓測(cè)量回路中加入一個(gè)電流信號(hào)環(huán)節(jié)，使無(wú)功負(fù)載增加時(shí)，電壓測(cè)量環(huán)節(jié)輸出電壓也相應(yīng)增加，則電壓校正器便送出減弱勵(lì)磁的信號(hào)，使發(fā)電機(jī)端電壓有所下降，從而得到有差特性。調(diào)節(jié)電阻值的大小，可使發(fā)電機(jī)的調(diào)差度在范圍內(nèi)變化，以保證并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)間無(wú)功功率的均勻分配。圖是可控相復(fù)勵(lì)電壓自動(dòng)調(diào)整器中加入調(diào)差電路的實(shí)例。它是將一相電流經(jīng)電流互感器和整流器送至磁放大器的控制繞組，其極性應(yīng)滿足當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，磁放大器的電流也增加，相復(fù)勵(lì)變壓器輸出的勵(lì)磁電流

42、相應(yīng)減少，使發(fā)電機(jī)端電壓下降，調(diào)節(jié)值的大小，可以調(diào)節(jié)調(diào)差度的大小。 四、無(wú)功功率自動(dòng)分配裝置按電壓偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的勵(lì)磁系統(tǒng)，當(dāng)控制回路具有足夠的放大系數(shù)時(shí)，則可以達(dá)到很高的調(diào)節(jié)精度，可以近似認(rèn)為是無(wú)差特性，從發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行角度來(lái)看，這種調(diào)壓精度是十分理想的；但是，從并聯(lián)運(yùn)行的角度來(lái)看確是不理想的。如前所述，為了獲得穩(wěn)定的并聯(lián)運(yùn)行，必須采用調(diào)差電路，以使發(fā)電機(jī)外特性為有差的。因此，在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，降低了這種系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定度?？梢?jiàn)，提高電壓的穩(wěn)定度和并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性是矛盾的。通常的做法是采用調(diào)差電路，將調(diào)差度控制在合適的范圍內(nèi)，使電壓的穩(wěn)定度和并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到兼顧，經(jīng)驗(yàn)表明，調(diào)差度取3.5左右比較

43、合適。像圖和圖3.3.7那樣采用發(fā)電機(jī)負(fù)載電流作為控制信號(hào)對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)整的調(diào)差電路，不管并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)間無(wú)功功率是否均勻，只要負(fù)載電流存在，發(fā)電機(jī)端電壓就會(huì)下降，顯然是不理想的。目前采用的如圖3.3.8所示的無(wú)功功率自動(dòng)分配線路可以解決上述不足。該線路是按電壓偏差和無(wú)功功率偏差兩個(gè)信號(hào)同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，既提高了并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的調(diào)壓精度（可接近無(wú)差特性），又能提高并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，達(dá)到無(wú)功功率自動(dòng)分配的目的。此時(shí)發(fā)電機(jī)外特性如圖3.3.9所示。該線路在運(yùn)行過(guò)程中只需將發(fā)電機(jī)空載電壓整定為額定值即可，而不需要對(duì)勵(lì)磁進(jìn)行人工調(diào)整，有利于船舶電站自動(dòng)化。AABBCCPT1PT2DCT

44、1DCT2DW1DW2G1G2CT1CT2w1w1W2W2RS1RS2UP1p1UP2p1ap1ap1bp1bp1cp1cp1整流與濾波p1整流與濾波p1至勵(lì)磁控制回路p1至勵(lì)磁控制回路p1圖3.3. 無(wú)功功率自動(dòng)分配線路原理圖p1UUoabca單機(jī)運(yùn)行的外特性b采用無(wú)功功率分配線路的外特性c采用一般調(diào)差電路的外特性圖 發(fā)電機(jī)外特性的比較第四節(jié) 船舶電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)整 一、概述 由于交流電路中的功率包含有功功率和無(wú)功功率兩個(gè)部分，因此同步發(fā)電機(jī)在并聯(lián)運(yùn)行中功率的分配和調(diào)整也分為有功功率和無(wú)功功率兩部分。 通過(guò)上節(jié)內(nèi)容分析可知同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，無(wú)功功率分配與電壓(電勢(shì))直接關(guān)聯(lián)

45、故可以用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的方法來(lái)解決。由于調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流引起的發(fā)電機(jī)間電勢(shì)差變化，形成的環(huán)流滯后電壓90°，因此為無(wú)功負(fù)載環(huán)流。故調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，可以調(diào)整發(fā)電機(jī)間的無(wú)功功率但不能調(diào)整有功功率。 發(fā)電機(jī)輸出的有功功率是由原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)化來(lái)的，交流發(fā)電機(jī)要求原動(dòng)機(jī)有幾乎不變的轉(zhuǎn)速，以保證頻率恒定。 改變并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)有功功率的分配，是通過(guò)改變各臺(tái)發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)油門的大小，以改變單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入氣缸的燃油量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于柴油機(jī)噴油量的大小，既關(guān)系到柴油機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下輸出功率，也關(guān)系到在一定負(fù)荷下轉(zhuǎn)速的高低，因而也關(guān)系到電力系統(tǒng)頻率的變化，所以，并聯(lián)機(jī)組間有功功率的分配與電力系統(tǒng)的頻率相關(guān)聯(lián)。

46、船舶主電站通常都是由幾臺(tái)容量不太大，同容量、同型號(hào)的同步發(fā)電機(jī)組成的。當(dāng)采用多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)供電時(shí)，幾乎都是將系統(tǒng)的總負(fù)荷(包括有功功率和無(wú)功功率)平均地分配給參與并聯(lián)運(yùn)行的各機(jī)組；當(dāng)不同容量的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，則是將系統(tǒng)的總負(fù)荷依照各臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量按同一百分比來(lái)進(jìn)行分配，這樣有利于發(fā)揮并聯(lián)運(yùn)行各機(jī)組的容量。否則，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組的功率接近額定值，另一臺(tái)機(jī)組的功率甚小時(shí)，若系統(tǒng)的負(fù)荷再增加，兩機(jī)的負(fù)荷功率都將增加，這就可能使一臺(tái)機(jī)組離滿載還較遠(yuǎn)，顯然是不利的。另外，負(fù)荷分配不均勻也使運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。 希望無(wú)功功率按比例分配，是為了充分利用并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。二、柴油機(jī)調(diào)速器的基本工作原理及其特性123

47、45687 910圖 離心式調(diào)速器由上面介紹可知，同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的頻率及并聯(lián)同步發(fā)電機(jī)組間有功功率的均勻分配都取決于噴油量大小(即取決于原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器)。下面以柴油機(jī)常用的離心式調(diào)速器為例來(lái)說(shuō)明其工作原理及特性。 (一)離心式調(diào)速器的結(jié)構(gòu)船用發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)調(diào)速器均為離心式調(diào)速器。它是根據(jù)飛鐵的離心力與彈簧的壓力相平衡的原理去控制油門開(kāi)度的自動(dòng)控制裝置。如圖所示。它是一種“定速調(diào)速器”。圖中為操作手輪，也可改由伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行遙控。它的主要作用是調(diào)節(jié)彈簧的予緊力，使調(diào)速器的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在某一給定值。 圖中為飛鐵，它繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生離心力，由此而定名為離心式調(diào)速器。為滑套，它承受彈簧的壓力和

48、飛鐵的離心力而處于相對(duì)平衡的位置，同時(shí)通過(guò)杠桿輸出控制油門開(kāi)度的位移力。和為斜齒輪，用來(lái)改變主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)方位。為油門桿位置，受杠桿控制，當(dāng)油門桿向上提時(shí)，表示增大油門開(kāi)度，油門桿向下時(shí)，表示減小油門開(kāi)度。(二)離心式調(diào)速器的工作原理柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速時(shí),發(fā)電機(jī)的頻率為額定頻率,對(duì)外輸出一定的有功功率,此有功功率對(duì)應(yīng)一定的柴油機(jī)油門開(kāi)度.此時(shí)整個(gè)電力系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。如果發(fā)電機(jī)輸出的有功功率突然減少，由于柴油機(jī)的機(jī)械功率此時(shí)大于實(shí)際有功功率，故柴油機(jī)加速，電網(wǎng)頻率上升。此時(shí)主軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸一起加速，飛鐵在離心力的作用下進(jìn)一步向外張開(kāi)，將滑套向上推動(dòng)，通過(guò)杠桿使油門桿向下移動(dòng)，而減小油門開(kāi)度，減

49、小機(jī)械功率輸出，阻止柴油機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步上升。當(dāng)滑套向上推動(dòng)時(shí)，壓縮彈簧，同時(shí)也使彈簧的反作用力增加，至飛鐵的離心力與彈簧壓力重新平衡時(shí)，則滑塊處于某一新的平衡位置，而對(duì)應(yīng)了柴油機(jī)一定的油門開(kāi)度和噴油量，使柴油機(jī)在一個(gè)新的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。必須指出，這個(gè)新的轉(zhuǎn)速應(yīng)略高于原額定轉(zhuǎn)速。因?yàn)樵瓉?lái)的油門開(kāi)度同時(shí)對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速和一定的有功功率?，F(xiàn)輸出的有功功率突然減少，則對(duì)應(yīng)的油門開(kāi)度必然減少才能實(shí)現(xiàn)新的功率平衡。由圖可看出，當(dāng)油門桿向下移動(dòng)減少噴油量時(shí)，則滑套的位置必須比原額定轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的位置要高一點(diǎn)，因此飛鐵的轉(zhuǎn)速必然比原額定轉(zhuǎn)速要高一些。否則不能實(shí)現(xiàn)新的平衡。實(shí)質(zhì)上這種離心式調(diào)速器也是一種比例調(diào)節(jié)器。反之，

50、如果發(fā)電機(jī)輸出的有功功率突然增加，則通過(guò)此調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)后，油門開(kāi)度將增加，加大噴油量，以阻止轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，最后穩(wěn)定在略低于額定轉(zhuǎn)速的新轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。如果要改變給定值的大小時(shí)，可以通過(guò)手輪來(lái)改變彈簧的予緊力。彈簧越向下壓緊時(shí)，表示予緊力越大，通過(guò)滑套作用使油門開(kāi)度增加，因此，如果要求頻率不變時(shí)，則可增加有功功率的輸出，如果要求有功功率不變時(shí)，則可增加轉(zhuǎn)速，即電網(wǎng)頻率上升。反之，減小予緊力后，可以減少有功功率輸出或減少電網(wǎng)頻率。這種人工操作方法，在正常運(yùn)行時(shí)不宜進(jìn)行經(jīng)常調(diào)節(jié)。(f)0eeP圖3.4.2 調(diào)速特性 (三)調(diào)速器的特性調(diào)速特性是指柴油機(jī)轉(zhuǎn)速(或頻率)與柴油機(jī)輸出功率的關(guān)系。如圖

51、所示。如果轉(zhuǎn)速(或頻率)與輸出功率大小無(wú)關(guān)，則稱為無(wú)差調(diào)速特性圖3.4.2曲線（）。具有離心式調(diào)速器的柴油機(jī)其轉(zhuǎn)速隨柴油機(jī)輸出功率增加而降低，故稱為有差調(diào)速特性圖3.4.2曲線（）。調(diào)速特性一般用調(diào)差系數(shù)來(lái)表示：（）（） （01）etg式中: tg為調(diào)速特性斜率；與均用標(biāo)么值。 三、單機(jī)運(yùn)行時(shí)頻率的調(diào)整 當(dāng)柴油機(jī)輸出功率(其所連接的發(fā)電機(jī)所帶有功負(fù)荷)變化時(shí)，依靠調(diào)速器的固有調(diào)速特性自動(dòng)改變油門的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與功率平衡的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)速(或頻率)的一次調(diào)節(jié)。 對(duì)有差調(diào)速特性的調(diào)速器來(lái)說(shuō)，僅靠調(diào)速器的一次調(diào)節(jié)，并不能維持功率變化時(shí)頻率保持不變，為此必須進(jìn)行二次調(diào)節(jié)。 所謂調(diào)速器的二次調(diào)節(jié)是經(jīng)由圖中套筒通過(guò)蝸輪蝸桿由伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的。轉(zhuǎn)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，便可以改變套筒的上下位置，亦即改變彈簧對(duì)聯(lián)接器壓力的大小，就可實(shí)現(xiàn)調(diào)速特性上下平移如圖3.4.3的曲線（）、（）、（）。n(f)PP10n1n2n3123圖 彈簧壓力改變使調(diào)速特性平移如果柴油機(jī)負(fù)荷保持不變，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為調(diào)速特性（），若需要提高轉(zhuǎn)速時(shí)，可接通伺服