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船舶电气设备及系统,*,课 件,轮机学院电气及自动化教研室,第13,章 同步发电机的并车运行,13.1,并车的条件及分析,12.2,同步发电机的手动并车,12.3,同步发电机自动并车装置的基本原理,讨论了同步发电机机准同步并车的四大条件：,相序相同、电压相等、频率相等、相位相同。,本章重点,并联运行的条件为：,1.,待并发电机的电压与电网,(,或运行机,),电压的相序一致；,2.,待并发电机的电压与电网电压的有效值相同,;,(,U,2,=U,1,),3.,待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同,;,(,f,2,=f,1,),4.,待并发电机的电压相位,(,或初相位,),与电网电压的相位一致。,(,2,=,1,),13.1,并车的条件及分析,两台发电机并联运行,实际接线图,单相等效电路图,并车瞬间发动机等值电抗,下面将对三种条件逐一分析,假设电网电压低于待并发电机电压，即,U,1,U,2,。,在这种情况下投入,G,2,时，主开关,DW,2,两端存在电压差,U。,1),频率和初相位相同，电压有效值不相同,环流,I,PH,滞后,U,2,对,G2,去磁效应，环流,I,PH,超前,U,1,对,G1,增磁效应，最终使两机并联运行于同一电压。,频率和初相位相同,电压有效值不相同,并车操作时两台发电机组之间的电压差不能超过额定电压的,10,。,两台发电机的电压不等所产生的无功性质环流，对两台发动机起均压作用，因此，,I,PH,称为平衡电流，由于发电机并车瞬间呈现出的等值电抗很小，因此在电压差较大情况下进行并车，合闸瞬间会差生很大的冲击电流。,2),频率和电压相同，相位不相同,假设待并发电机电压,U,1,的相位超前于电网电压,U,2,的角度为,。,两发电机间仍存在电压差,U。,合闸后在两机组之间产生环流。,并车时要求相位差一般应在,15,之内。,2,号机，输出有功功率，对原动机为阻力矩，减速。,1,号机，吸收有功功率，对原动机驱动力矩，加速。,自整步力矩,拉入同步。,去磁效应一致，电压仍相等,电压和相位相同,频率不相同,合闸瞬间两台发电机电压和相位相同，只是频率不同，如果,f,2,f,1,，,则将超前,角。,3),并车时电压和相位相同，但频率不相同,并车时一般要求将两台发电机的频差控制在,0.5,Hz,之内。,若在,t=0,时,合闸，将不会产生环流；在,t0,时合闸，将出现相位差，产生环流，若频差不大，最终通过自整步力矩拉入同步。若频差较大，难以拉入同步，且随着相位差的变化，产生较大环流和较大的冲击力矩，对发电机和船舶电力系统均不利。,同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法,并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、初相位，在满足并车的条件时合闸，这种方法称为准同步并车。如果由手工完成这个过程，称为手动准同步并车操作；若由自动装置来完成，则称为自动并车操作。,手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法来检测并车条件。,13.2.1,同步指示灯法,12.2,同步发电机的手动并车,合闸时刻,:,使灯光向“快”（顺时针）的方向旋转，当调节到,35,秒旋转一周后，当指示灯,L,1,最暗而,L,2,、L,3,同样亮时。,1),灯光旋转法,f,2,f,1,时，灯泡轮流熄灭的顺序为,:,L,1,L,2,L,3,L,1,f,2,f,1,时，灯泡轮流熄灭的顺序为,:,L,1,L,3,L,2,L,1,L,1,L,2,L,3,u,L1,u,L2,u,L3,u,L,合闸时刻：,当灯泡,35,秒明暗一次时,约在接近灯暗区间的中心时。,2),灯光明暗法,(,灯光熄灭法,),灯泡明暗的快慢取决于频差的大小,指示灯明暗一次所需的时间,T,S,1/,f,称为频差周期。,同步表是一种用来检测待并发电机与电网（汇流排）电压的频率和相位差大小及其方向的仪表，又称整步表。,13.2.2,同步表法,指针旋转一圈所需要的时间为,T,S,1/,f。,同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于,15,min，,间隔时间为,30,min，,所以，并车操作过程不宜太长，并车成功后应及时切除。,合闸的时刻,:,同步表向“快”的方向,35,秒旋转一周，在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。,图13-7,船舶电站,3,台发电机同步表接线图,电抗器粗同步并车原理,电流通常被限制在额定电流的,1.21.4,倍。并车的条件为：电压差,U10Un,频差,f（11.5）Hz,相位差,0,),到达最大值时间较 提前，而待并机频率低于电网频率,(,即,f0,),到达最大值时间较 提前,利用两个鉴幅器即可检测出频差方向。,&,鉴幅器,&,鉴幅器,加速,减速,频率高,频率低,(3),合闸控制电路,合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件，频差允许鉴别条件与恒定提前时间,(,主开关合闸时间,),捕获脉冲通过一个合闸与门,送出合闸控制信号，使主开关合闸操作。,采用模块式的船舶电站自动整步器的实例,13.3.2,船舶电站自动整步器,船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。,钢质海船建造及入级规范,规定：,客船及,1000,总吨以上的货船在一般情况下均应设有应急电源。,(1),应急电源,船舶应急发电机组,小应急电源,(,蓄电池）的容量应能保证连续供电,30,分钟。,一般位于防撞舱壁以后、舱壁甲板以上和机舱以外的艇甲板上。要求带动应急发电机的原动机应具有较好的独立性和机动性。,(2),应急发电机组,应急发电机必须设有自动起动装置，以保证在主电源不能供电的情况下能自动起动，并自动合闸向应急电网供电，而一旦主电网恢复供电，则应急发电机立即自动停止工作。应急柴油发电机组的起动方式一般采用起动电动机带动，起动电动机的电源由应急蓄电池组提供。,(3),应急发电机的自动起动控制装置,按时间原则和速度原则进行程序控制的。,当船舶主电网因故失电时，该自动控制装置经,060,秒（时间可调）延时后自动投入工作，对应急柴油发电机组实现自动起动。,ZK-135,控制装置的功能,
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