1、第五章 船舶同步發(fā)電機(jī)頻率及有功功率自動(dòng)調(diào)整o 第一節(jié) 概述o 第二節(jié) 調(diào)速器作用原理和特性o 第三節(jié) 并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)之間有功功率的分配 o 第四節(jié) 自動(dòng)頻載調(diào)節(jié)裝置原理第一節(jié) 概述 n 船舶電站負(fù)載發(fā)生變化，使原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率與發(fā)電機(jī)組負(fù)載功率的平衡關(guān)系被破壞，引起發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化，而使電網(wǎng)頻率發(fā)生變化（f=Pn/60）。n 當(dāng)電網(wǎng)頻率降低時(shí)，由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，軸上輸出功率和效率降低。在電動(dòng)機(jī)電壓不變的情況下，磁化電流增加會(huì)引起鐵芯和繞組發(fā)熱；當(dāng)頻率高于額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，其輸出功率增加，使電動(dòng)機(jī)過載。國標(biāo)規(guī)定-1o 鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范第3篇9.7.3.1條n 帶動(dòng)

2、發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)(包括柴油機(jī)和汽輪機(jī))須裝有調(diào)速器，其調(diào)速特性應(yīng)符合下列規(guī)定:當(dāng)突然卸去額定負(fù)荷時(shí)，其瞬時(shí)調(diào)速率不大于額定轉(zhuǎn)速的10%,穩(wěn)定調(diào)速率不大于額定轉(zhuǎn)速的5%，穩(wěn)定時(shí)間(即轉(zhuǎn)速恢復(fù)到波動(dòng)率為1%范圍的時(shí)間)不超過5s。動(dòng)態(tài)調(diào)速特性國標(biāo)規(guī)定-2o 鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范第4篇第4.1.7.6條n 并聯(lián)運(yùn)行的各交流發(fā)電機(jī)組均應(yīng)能穩(wěn)定運(yùn)行，且當(dāng)負(fù)載在總額定負(fù)載的20%100%范圍內(nèi)變化時(shí)，各機(jī)組所承擔(dān)的有功負(fù)載與總負(fù)載按機(jī)組定額比例分配值之差，應(yīng)不超過下列數(shù)值中的較小者:n (1)最大機(jī)組額定有功功率的15%。n (2)各個(gè)機(jī)組額定有功功率的25%。一次調(diào)節(jié)與二次調(diào)節(jié)o 頻率的一次調(diào)節(jié)頻率的一

3、次調(diào)節(jié)n 當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組輸出功率變化時(shí),依靠柴油機(jī)調(diào)速器的固有特性自動(dòng)改變油門的開度，實(shí)現(xiàn)頻率與機(jī)組間功率的分配及平衡的過程。o 頻率的二次調(diào)節(jié)頻率的二次調(diào)節(jié)n 通過手動(dòng)或自動(dòng)頻載調(diào)節(jié)器，控制伺服電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，改變調(diào)速器彈簧的壓力，使調(diào)速特性上下平移.實(shí)現(xiàn)頻率和機(jī)組功率的分配的調(diào)節(jié)過程。第二節(jié) 調(diào)速器作用原理和特性 o1-豎軸o2-離心飛錘o3-聯(lián)接器o4-套筒 o5-彈簧 o6-油壓缸o(hù)7-燃油泵o8-配壓閥 o9-柴油機(jī)o10-蝸輪蝸桿o11-伺服馬達(dá)柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖電子調(diào)速器框圖調(diào)速特性調(diào)速特性o 有差調(diào)速特性n 在新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)下，柴油機(jī)承擔(dān)負(fù)荷增大，進(jìn)油量也增加，但轉(zhuǎn)速卻下降

4、。o 無差調(diào)速特性n 轉(zhuǎn)速(或頻率)與輸出功率大小無關(guān)。調(diào)差系數(shù)Kc式中： -調(diào)速特性斜率 n,p -標(biāo)么值0NCNnnnfKtgppp tg二、單機(jī)運(yùn)行時(shí)頻率的調(diào)整 o 轉(zhuǎn)速(頻率)的一次調(diào)節(jié)n 當(dāng)柴油機(jī)輸出功率變化時(shí)，依靠調(diào)速器的固有調(diào)速特性自動(dòng)改變油門的開度.實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與功率平衡的調(diào)節(jié)過程。o 對(duì)有差調(diào)速特性的調(diào)速器來說， 必須進(jìn)行二次調(diào)節(jié)。調(diào)速器二次調(diào)節(jié)單機(jī)手動(dòng)調(diào)頻第三節(jié) 并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)之間有功功率的分配 o 當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，各機(jī)組的頻率都是相同的。有功功率的分配取決于各機(jī)組的調(diào)速特性。o 1號(hào)機(jī)組的功率增量為o 2號(hào)機(jī)組的功率增量為式中: Kc1，Kc2 -1號(hào)、2號(hào)機(jī)

5、的調(diào)差系數(shù)；f-頻率變化量。111CfPK22CfPK這種方法在船舶上應(yīng)用最多有差調(diào)節(jié)法o 各機(jī)組的功率增量為稱為并聯(lián)系統(tǒng)的平均調(diào)差系數(shù)。12111PCCKKK121212()111CCPCCffffPPPKKKKK 1212PPCCKKPPPPKK 功率均勻分配o 船舶上多采用同容量、同型號(hào)的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，調(diào)速器的型號(hào)亦相同，即應(yīng)使各機(jī)組的調(diào)差系數(shù)相同， Kc1 = Kc2=Kcn。o 實(shí)際上，當(dāng)調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)不可調(diào)時(shí)，很難滿足Kc完全一致。o 另外，由于調(diào)速器結(jié)構(gòu)中的間隙，使調(diào)速器有失靈區(qū)，其調(diào)速特性并不是一條理想的直線而是一條寬帶。調(diào)速器的失靈區(qū)第四節(jié) 自動(dòng)頻載調(diào)節(jié)裝置原理o 頻率及有

6、功功率自動(dòng)調(diào)整裝置n 協(xié)助原動(dòng)機(jī)調(diào)速器自動(dòng)地維持電網(wǎng)頻率為額定值，以及并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)之間的有功功率均衡分配的一種自動(dòng)調(diào)整裝置。o 可以與自動(dòng)并車裝置配合，完成待并發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)節(jié)，創(chuàng)造同步合閘的條件，在同步并聯(lián)后使運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷自動(dòng)轉(zhuǎn)移。o 有機(jī)組需解列時(shí)，也能自動(dòng)進(jìn)行負(fù)荷的轉(zhuǎn)移。-稱為自動(dòng)并聯(lián)運(yùn)行控制器自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載的基本組成o 1.頻率變換器 頻率變換器是用來測量電網(wǎng)的頻率，并把頻率與額定值之差，變換為一直流電壓信號(hào)送給調(diào)整器。o 式中: -頻率變換器輸出直流電壓V；o -頻率變換系數(shù)V/Hz；o -電網(wǎng)實(shí)際頻率Hz；o -電網(wǎng)額定頻率Hz。 ()fffshNUKfKff fUfKshfNf諧

7、振式頻率變換器 頻率變換器輸出特性基于波形變換的頻率變換器基于波形變換的頻率變換器o 當(dāng)f=fN時(shí)，方波的正、負(fù)半波幅值寬度相等，平均值為零，即Usc=0；o 當(dāng)f0；o 當(dāng)ffN時(shí)，Usc0。01122NNTTf式中:fN-額定頻率; TN-額定頻率對(duì)應(yīng)的周期。o 設(shè)輸入信號(hào)的頻率為f,則取平均值電路的輸出為從上式可看出，輸出只與電網(wǎng)電壓的頻率差成正比，而與電壓的大小無關(guān)。0000111SCUE TETff00SCNNNEEUfffff 將 代入上式，經(jīng)整理后得：NfT210 2.功率變換器（測功器）o 功率變換器：用來測量發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，并將測得的有功功率值變換成與之成正比的直流電壓信號(hào)，即式中: Up-功率變換器輸出直流電壓V; Kp-功率變換系數(shù)V/kW; P-發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出的有功功率，kW.PPUKP根據(jù)相敏原理構(gòu)成的功率變換器1()bcBCiIIIK功率變換