第二章 船舶同步发电机的电压自动调整.docVIP

PAGE 80 - PAGE 81 第二章 船舶同步发电机的电压自动调整 学习目标 知识目标 能简单叙述船舶同步发电机的起压原理； 能正确理解和掌握不可控相复励恒压装置的结构特点； 能正确地描述可控硅相复励装置的组成、特点及装置的工作原理； 能简单叙述无刷励磁装置的类型及工作特点。 能力目标 会进行船舶同步发电机自动励磁装置的分类； 会进行船舶主电站不可控相复励恒压装置的安装调试和维护； 会进行可控硅相复励装置的安装调试和维护； 会进行简单的船舶同步发电机自动励磁装置的设计和选型。 同步发电机的工作原理 同步发电机与直流发电机一样，也是根据电磁感应原理，将机械能转变为电能的装置。不过它所输出的电能是一种交流电能，故又称交流发电机。交流电在输送方面，可以通过变压器变压后进行高压输电，低压用电，减少线路上的电能损失；在用电方面，可以使电动机的结构简化，控制电路简单，降低了用电设备的造价。因此，交流电优于直流电，目前船上大多采用交流发电机。 同步发电机的起压原理 （一）同步发电机结构 同步发电机由定子和转子两部分组成。按三相对称分布，在定子铁芯上绕有三相对称绕组；转子上也有铁心，在铁心上绕有一对或数对绕组，一般借助两个滑环引入直流电流，以获得固定磁极极性的磁场。 （二）同步发电机的起压与励磁 转子由原动机带动而旋转，这样转子的磁场就变成旋转磁场。当它切割定子上的三相绕组以后，根据电磁感应原理，则感应出三相交流电。 对同步发电机励磁，必须具备供给励磁电流的直流电源。这个电源可以是直流发电机，或是带整流器的交流发电机；也可以在同步发电机定子输出的交流电压上加装整流装置作为直流电源。作为励磁电源用的直流或交流发电机称为励磁机，由励磁机进行励磁的方式称为他励式，如图２.１.１（ａ）所示，依靠发电机定子绕组中产生的交流电势，经整流后进行励磁的方式称为自励式，如图２.１.１（ｂ）所示。 Ｇ　 Ｇ　 Ｇ　 Ｇ　 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ） G-发电机；Wf-励磁线圈；D-整流器 图２.１.１　同步发电机励磁原理图 Wf Wf Wf 　　　　　　　　　　　　　　　　　 D 　　　　　　 采用励磁机不仅会增加同步发电机总的造价，而且维护、检修工作量大，时间常数也大。对于中小型同步发电机，额定励磁容量仅是发电机额定容量的3%左右，发电机本身完全有能力供给这点功率，因此，船舶同步发电机、移动式电站的同步发电机大多采用自励式的励磁方式。这样可省去励磁机，既能提高运行的可靠性，又可增加经济效益。如果采用恰当的措施，采用自励式不仅可以使同步发电机依靠剩磁自励起压，而且还可以使发电机具备有自动控制励磁的能力，在一定范围内维持发电机的电压基本不变，从而改善了发电机性能。这种具有自动控制励磁能力的自励式同步发电机，一般称为自励恒压同步发电机。 （三）同步发电机的自励起压 同步发电机自励系统的线路示于图２.１.２（以单线图表示）。 Wf— Wf—励磁线圈；X—线流电抗器；D—整流管；E—蓄电池；QF—开关CQ—谐振电容。 图2.1.2 自励系统的单线图 Wf 量。在发电机的磁极上存在剩磁的GUXD G U X D CQ E QF EoEoO Eo Eo O O Eor Eor Eo1 A E=（R/βi）i1 Eo=f(i1) (2) (1) io1 ior i1 (3) (2) (1) (4) i1 A B C (a) (b) 图2.1.3 自励起压特性曲线 （a）理想的自励起压过程 （b）实际的自励起压过程