1FC5系列发电机励磁系统简介

1、1FC5系列发电机励磁系统简介一1FC5系列发电机励磁系统简介.无锡电机厂塑桌斛,I摘要-l本文介绍了船用无崩威破同步发电机威礁系统的原理及各主要部件的设计考虑,简舟了无刷威礁系统的调试与运行结果.关键词:,此硒现代船舶对同步发电机的性能(如动态,多中小型同步发电机为自励恒压发电机,因量的大小,用户对恒压精度要求的不同以及证明,可控相复励装置的稳态性能,动态性能,短路性能及满足恒压精度要求等都是较好的一种.因此+在船用同步发电机上普遍被采用.同步发电机采用无刷励磁的优越性是众磁结台起来,这是目前中小型恒压同步发电由主发电机,交流励磁机和旋转整流桥,自励恒压装置三大部分组成一个闭环电路.与有刷励

2、磁相比:无昂励磁取消了滑环和碳刷,增加了同轴旋转的整流桥和交流励转枢式交流发电机,它是一个功率放大环节.它把原动机的机械能转换成电能供主发电机励磁.这样励磁装置的容量就大大地减少了,便于调节和控制,也便于在较大的容量范国内实现励磁装置中部件,元件的高度通用化.11FC5系列发电机励磁系统简介20从电气原理图可以看出,1FC5系列发电机的恒压励磁装置是可控谐振式相复励,与发电机输出端通过励磁装置,输出与主发电机的电压,负载电流和功率因数有关的励磁旁路跨接在静止整流桥的交直流两侧,R1为与整定电压值的偏差,自动地调节旁路的分电机在调差不起作用,coS中:0.81.0时,稳态电压调整率为<0.

3、5,相当于工业电子稳压器的精度.AVR接成旁路分流的好处是:第一,它只通过调节所需的补偿电流,而这补偿电流是不大的.因此,即使AVR损坏.(可控硅开路,在电抗器气隙和整流变压器上的接头位置不变情况下)空载电压不超过114UN,额定负载时电压不超过1】OUN第二,这种相复励加AVR可控分流的发电机可以在低转速下长期运转而励磁装置不会过载,适台于柴油机启动时需要低速运转的要求.1.2.1电抗器根据空载励磁电流的要求+计算出电抗器的电流,电抗和容量,然后进行电抗器的设计.这与国内的设计相同.发电机的相复励装置多数是把电流(复励)绕图l1FC5系列发电机电气原理圈(耀时针转时)A1一调节器cl一电容器

4、c2一抑制干扰电容器Gt-*电机Ge-gLL1-电抗器Rl一串联(限流)电阻R2一同轴电位器R3一静止的压教电阻R4一旋转的压跛电阻(块J组绕在整流变压器的铁心上,成为三绕组变发电机的整流变压器则是两绕组变压器,电流互感器做成单相,并且副边输出均为5A.这样做的目的是便于调节复励分量,并可使调差装置和整流变压器获得最大的通用性电流互感器的设计要考虑到在稳态短路时铁心不致过于饱和,便实现系统的选择性保护.边有抽头,可用来调节复励的强弱,十分方时不致过于饱和,便实现系统的选择?陛保护.在电流互感器和整流变压器设计时,同时要考虑电压5%可调范圈的因素复鼬可调范围要达20上.图l中r4,r5和R2组成

5、调羞装置.T4,T5的原副边电流之比为5:l,r7,r8测量变压器的原副边电压为425V和24V,有关调羞方面的资料详见1.2交流勋磁机2,l动态性能无刷励磁的发电机由于励磁系统中增加了交流励磁机这个惯性环节,如不解决好,将会使了提高动态性能,通常有以下几种措施:一2】一(1)适当增加交流劢磁机的极对数,提高频率,在相同的励磁电压下可减小匝数,从而减小时间常数;(2)采用全渡整流桥;(3)主发电机采用隐极转子;(4)励磁机采用迭片磁路,取低的酏(2),(3),(4),动态性能即能满足规范要求.由于无刷励磁的发电机在自调闭环中有两个放大环节,即交流励磁机和主发电机,由于有剩磁(剩磁电压约510U

6、N),只要相复励装置的设计合理,无刷励磁同步发电机的起励建压是稷快的,不必再用永磁磁极即使发电机较长时间不运转也无需充磁仍能可靠地起励.交流励磁机的磁极为凸板迭片式,磁轭是实心的,这样既增加了剩磁,又便于加工,运行稳定.电抠的每极每相槽数l或q=2均有.磁授线圈只在与磁极铁心及磁轭接触部在磁极上再经绝缘处理,使电气和机械强度都很好.3元件的选择和保护3.1谐振电容选用低介质损耗能击穿自愈,防爆结构的电容器,AC450V,4.7,uF.反向耐压1600V,35A的模块式桥组,不再采用其它保护措施.3.3旋转整流元件采用高反向耐压1200V,95A的压接式整流模块,在直流侧加压敏电阻保护.3.4压

7、敏电阻的参数为:最高允许工作交流电压450V,压敏电阻电压75(3土lO(在I=一22一lmA时),按方波2mS时的最高允许冲击电流70A.最高允许的吸收能量17oJ.1o,容量为50W的同轴线绕电位器3.6整定电位器30W,1.5Kn-i-_10.4自动电压调节器一AVR1FC5系列发电机的AVR包括二个组件:调节组件和带有可控硅补偿旁路的触发组件.其功能方框图见图2:图2自动电压调节器AVR的方框图(L)三相整流轿(2)给定值/实际值比较器(3)电源(4)调节放大器(5)触发脉冲控翩器(6)补偿回路的可控硅(7)过电压保护装置从图1可知发电机的三相电压由测量变压器T7,T8(V形接法)降到

8、24V后加到定电压时,从整流桥输出端得到约为30V的直流电压,这电压既为调节器中的运算放大器提供实测值的脉动信号,同时又为调节器提供电源.调节组件给输出端l5提供约为110V的控制电压,这个电压正比于被调节电压的偏差值在触发组件的控制回路中,端子15的控制电压和一个锯齿电压相比较,产生导补偿旁路的补偿电流与被调节电压的偏差值成比例,因而使相复励装置输给交流莉磁机的励磁电流得到调节,从而发电机电压达到自动调节的效果.当端子l和5之间的电压高于600V时,过压保护发出信号,使可控硅触发导通.AVR还设有内部电压整定电位器colI,放大器灵敏度调节电位器尺和时间常数调节电位器TN,可以实现给定电压整

9、定,灵敏度调节和时间常数调节,出厂时已调整到最佳状态了此外,还可在端子20,2l上5%范国内平滑地整定IFC5系列发电机的AVR可使单机运行时的稳态电压调整率<士0.5,发电机外特性的线性度非常好.5调试与运行IFC5系列发电机勋磁系统的调试与一般谐振式相复励调试原理基本相同,但是由如下:励磁系统的调整应在发电机热态时进行.先粗凋.热态后再精凋.(新翩造的发电机要先充磁,用直流6至24伏,F1为+,F2为一.)第一步,不带AVR,调差为零,调节电抗器的气醵,使发电机空载电压在小,即调整单相电流互感器输出至T6整流三二压器上的接头位置,(三相接头位置尽可能对称)使额定负载时的电压在106%

10、至llI)%调结束这是由于AVR的精度高,外特性的直线性好,只要空载和满载这两点在规定范步,做带AVR,调差为零时的空载,满载据是否正常.第三步,傲带AVR,调差为零时I.05UN和0.95UN时的空载,满载调试第四步,(对有并联运行要求的发电机)带AVR.调整调差电位器,使IIN.COS4=0时电压下降6%UN,或cOS=0,8时电压用外接电压整定电位器检查电压调节范围是.否满足,-4-5UN可调的要求.在上述粗调中不带AVR对要求外特性高于最大整定电压范围,这是为了使发电机并联运行时,不致因欠励而出现功率倒灌,同时保证可控硅调节器经常处于工作靛态在最终调整后,还要检查空载自励过程.一是自励

11、过程的频率响应,要求起励频率至励时间应不大于5秒u相电流和ulU2,VIV2,WlW2之间的电压降,相电流不超过设计值的1O,要进一步检查原因并排除超差的故障原因可能是电抗器线圈,T6原边,或谐振电容器有问题.还应指出的是由于无刷励磁,实际上起励的对问很短,即起励很快,因此特别要注意安全.综上所述,不带AVR时空载电压靠调节电抗器气隙来达到,负载电压调节由调整整流变压器上复励接头的位置来达到用AVR中的电位器Usoll使电压在95UN到105U范围内连续可调,也可用外部电压整定电位器使电压在95UN至105%UN范围内连续可调.调节调差电位器,可使发电机的电压璇着负载电流的增加或COS的降低而

12、下垂这样就可以使并联运行的各台发电机的电压特性一致,运行时不需联接均压线,无功分配差度很小5,2运行一23出厂的发电机均按用户要求或标准调整电机可以在低于额定转速下长期运行,励磁磁端子(F1和F2)不允许短路,否则将会产生过电压如果需要灭磁,则必须先将发电机行,需要稳态调压率<士O.5时,只要调节R2将T4,T5的副边短路即可.(调节后,必须将R2上的锁紧螺母锁紧.)不论调节调差(改变外特性斜率),还是整定工作电压(使外特性上下平移)都必须单机进行.在型号相同情况下,整套威磁装置或其中的单个部件均可互换,但是必须按照接线图和出厂调试记录上原来的变压器接头位置联接.如果几台发电机中点联接,

13、刚要测量在各种负载情况下的中线电流,为了防止过热,必须用电抗器或其它设备加以限制,使中线负载为整流输出后带有源负载,发电机的电压和电流有摄荡时,可将AVR中的VR旋钮朝小的方向调,将TN旋钮朝大的方向调,使调节回路的调节作用减弱,电压电流趋向稳定;或者将自动电压调节器AVR切除,改为不可控相复励(此时需重新调整电抗器气瞰,使外特性降到UN附近).IFC5系列发电机在不可控运行时外特性比有刷相夏励发电机的直线性好,此时稳态电压调整率仍可达2.5以内.6励磁系统中部件,元件的通用化IFC5系列发电机由于是无刷励磁以及西门子的先进设计,使该系列励磁系统中部件元件的通用化程度达到国内未曾见过的水平.图l中,T4,T5,丁7,T8,AI,VI,CI,R2及外部电压整定电位器全系列通用Ll为同一种铁心三种电抗值,R1为四种阻值,V2对IFC5352至IFC5506为模块式元件,对IFC5562至1FC5636为圆盘式元件,T6全系列只有五种规格.TI,T2,T3只要原边电流相同即可通用.IFC5系列发电机励磁系统部件,元件通用化程度这么高,不仅给生产带来极大的方便,而且也为用户带来很多好处例如(1)由于备