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1、第五章 船舶同步发电机 频率及有功功率自动调整 第一节 概述 第二节 调速器作用原理和特性 第三节 并联运行的同步发电机之间 有功功率的分配 第四节 自动频载调节装置原理 第一节 概述 船舶电站负载发生变化，使原动机的驱动功率与发电 机组负载功率的平衡关系被破坏，引起发电机组转速 的变化，而使电网频率发生变化（ f=Pn/60）。 当电网频率降低时，由于异步电动机的转速下降，轴 上输出功率和效率降低。 在电动机电压不变的情况下 ，磁化电流增加会引起铁芯和绕组发热；当频率高于 额定值时，电动机转速升高，其输出功率增加，使电 动机过载。 国标规定 -1 钢质海船入级与建造规范 第 3篇 9.7.3
2、.1条 带动发电机的原动机 (包括柴油机和汽轮机 )须 装有调速器，其调速特性应符合下列规定 :当突 然卸去额定负荷时，其瞬时调速率不大于额定 转速的 10%,稳定调速率不大于额定转速的 5% ，稳定时间 (即转速恢复到波动率为 1%范围 的时间 )不超过 5s。 动态调速特性 国标规定 -2 钢质海船入级与建造规范第 4篇第 4.1.7.6条 并联运行的各交流发电机组均应能稳定运行， 且当负载在总额定负载的 20%100%范围内 变化时，各机组所承担的有功负载与总负载按 机组定额比例分配值之差，应不超过下列数值 中的较小者 : (1)最大机组额定有功功率的 15%。 (2)各个机组额定有功功
3、率的 25%。 一次调节与二次调节 频率的一次调节 当柴油发电机组输出功率变化时 ,依靠柴油机调 速器的固有特性自动改变油门的开度，实现频 率与机组间功率的分配及平衡的过程。 频率的二次调节 通过手动或自动频载调节器，控制伺服电动机 的正反转，改变调速器弹簧的压力，使调速特 性上下平移 .实现频率和机组功率的分配的调节 过程。 第二节 调速器作用原理和特性 1-竖轴 2-离心飞锤 3-联接器 4-套筒 5-弹簧 6-油压缸 7-燃油泵 8-配压阀 9-柴油机 10-蜗轮蜗杆 11-伺服马达 柴油机调速系统原理图 电子调速器框图 调速特性 调速特性 有差调速特性 在新的稳定平衡状态下，柴油机承担
4、负荷增 大，进油量也增加，但转速却下降。 无差调速特性 转速 (或频率 )与输出功率大小无关。 调差系数 Kc 式中： -调速特性斜率 n,p -标么值 0 N C N nnnfK tg p p p tg 二、单机运行时频率的调整 转速 (频率 )的一次调节 当柴油机输出功率变化时，依靠调速器的固有 调速特性自动改变油门的开度 .实现转速与功率 平衡的凋节过程 对有差调速特性的调速器来说 ， 必须迸行 二次调节。 调速器二次调节 单机手动调频 第三节 并联运行的同步发电机 之间有功功率的分配 当两台发电机组并联运行时，各机组的频率都是相同的 。有功功率的分配取决于各机组的调速特性。 1号机组的
5、功率增量为 2号机组的功率增量为 式中 : Kc1， Kc2 -1号 、 2号机的调差系数； f-频率变化量。 1 1 1C fP K 2 2C fP K 这种方法在船 舶上应用最多 有差调节法 各机组的功率增量为 称为并联系统的平均调差系数。 12 1 11P CC K KK 12 12 12 () 1 11 C C P CC f f f f P P P K K K KK 12 12 PP CC KKP P P P 功率均匀分配 船舶上多采用同容量、同型号的机组并联运行，调速器 的型号亦相同，即应使各机组的调差系数相同， Kc1 = Kc2=Kcn。 实际上，当调速器的调差系数不可调时，很难
6、满足 Kc 完全一致。 另外，由于调速器结构中的间隙，使调速器有失灵区， 其调速特性并不是一条理想的直线而是一条宽带。 功率均匀分配很难！ 调速器的失灵区 第四节 自动频载调节装置原理 频率及有功功率自动调整装置 协助原动机调速器自动地维持电网频率为额 定值，以及并联运行发电机之间的有功功率 均衡分配的一种自动调整装置。 可以与自动并车装置配合，完成待并发电机的 频率调节，创造同步合闸的条件，在同步并联 后使运行机组负荷自动转移。 有机组需解列时，也能自动进行负荷的转移。 -称为自动并联运行控制器 自动调频调载的基本组成 1.频率变换器 频率变换器是用来测量电网的频率，并把频率与额定值 之差，
7、变换为一直流电压信号送给调整器。 式中 : -频率变换器输出直流电压 V； -频率变换系数 V/Hz； -电网实际频率 Hz； -电网额定频率 Hz。 ()f f f s h NU K f K f f fU fK shf Nf 谐振式频率变换器 频率变换器输出特性 基于波形变换的频率变换器 基于波形变换的频率变换器 当 f=fN时，方波的正、负半波幅值宽度相等，平 均值为零，即 Usc=0； 当 f0； 当 ffN时， usc0。 0 11 22 NN TT f 式中 :fN-额定频率 ; TN-额定频率对应的周期。 设输入信号的频率为 f,则取平均值电路的输出为 从上式可看出，输出只与电网电
8、压的频率差成正比，而与电压 的大小无关。 0 0 0 0 11 1SCU E T E Tf f 0 1 2 NT f将 代 入 上 式 ， 经 整 理 后 得 ： 00SC N NN EEU f f f ff 2.功率变换器（测功器） 功率变换器：用来测量发电机输出的有功功率，并将测 得的有功功率值变换成与之成正比的直流电压信号，即 式中 : Up-功率变换器输出直流电压 V; Kp-功率变换系数 V/kW; P-发电机实际输出的有功功率， kW. PPU K P 根 据 相 敏 原 理 构 成 的 功 率 变 换 器 1 () bc B C i I I I K 功率变换器矢量图 U 2 U 1 U l U 3 U 4 U l 根据相敏原理构成的功率变换器 3.调整器 调整器又称执行元件，它是根据功率差与频率差综合信 号，或运算环节送入信号的极性和大小，变换成相应的 脉冲调整信号，作用到调速器的伺服电动机进行二次调 节，实现频率和有功功率的自动调节。
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