课题三 同步发电机的励磁方式和并联运行

同步发电机励磁调节及励磁系统实验

一、实验目的

1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；

2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；

3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；

4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；

5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；

6．了解几种常用励磁限制器的作用；

7．掌握励磁调节器的基本使用方法。

二、原理与说明

同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。

实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。

微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UF（保持机端电压稳定）、恒IL（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。

同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。 图1 励磁控制系统示意图 发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。

电力系统稳定器――PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。

第三章 船船同步发电机的并联运行

学习目标

知识目标

1． 能正确叙述和理解船舶同步发电机的并联运行条件；

2． 能正确理解和掌握船舶同步发电机的并联运行方法；

3． 能简单叙述同步发电机的无功功率的调整的基本原理；

4． 能正确理解和掌握同步发电机的频率及有功功率的自动调整原理及工作特点。

能力目标

1． 会进行船舶同步发电机的手动和自动并车；

2． 会进行船舶同步发电机的同步调整；

3． 会进行船舶同步发电机的功率、频率调整。

第一节 同步发电机并联运行的条件

一、概述

两台以上的发电机同时工作，通过共同的公共母线供电给全船的电力负荷称为并联运行。

(一)并联运行的优点

因为并联运行有如下两个优点，所以船舶电站的发电机都采用并联运行的方式。

1．船舶电力负荷随船舶工况的变动而经常变动，例如航行工况与停泊无装卸工况的负荷差别很大，我们知道，对发电机来说，一般都设计成在接近满负荷使用时具有最高的效率，因此，船舶电站总是设计成两台以上的发电机组成，在小负荷时，适宜于单机运行，而负荷大时，则采用两台或两台以上发电机并联运行，这样能保证在各种不同工况下，运行中的发电机都能在高效率下工作。

2．为了保证供电的可靠性和连续性，船舶电站总设置有备用发电机组，当要检修运行中的发电机组时，

先将备用机组起动并与电网并联后，再转移负载，将所检修的运行机组的负载转移在备用机组上后，再从电网解列，这样可以保证不停电的检修运行中的发电机组。

(二)同步发电机并联运行的条件

为了使并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台并联运行的发电机必须满足如下的电气方面的条件:

1．各发电机电压的相序应该一致 。

2．各发电机的电压大小(有效值)应该相等。

3．各发电机电压的相位应该一致。

4．各发电机电压的频率应该一致。

由于船舶电站在建造时，三相相序已正确接好，各机组的三相相序已分别通过主开关与电网或汇流排的三相相序分别对应接好，只要不是人为的错误换接，那么船舶发电机并联时要求相序相同的条件，事实上已经得到满足，因此三相发电机的三相电流相序一旦接好后，不得改动。

常 州 冶 金 技 师 学 院 教 育 标 准

中级工业电气维修技术专业

《电机变压器》模块教学实施大纲（高级工中级鉴定）

C YJ 03. 03（2）—2009

一 说明

1 模块的性质和内容

本模块是维修电工专业的专业基础模块。

本模块的主要内容是：直流电机、变压器、交流异步电动机、同步电机与特种电机、单相电机。

2 模块的任务和要求

通过本模块的学习，使学生

（1）掌握直流电机、交流异步电动机、变压器的结构、工作原理、主要特性、使用和维护的知识；

（2）了解同步电机与特种电机的结构特点，主要性能和用途；

（3）培养对电机、变压器的一般试验和一般故障的分析、判断和处理的能力。

（4）了解与本课程有关设备的新技术和新工艺，初步具有查阅电机、变压器有关资料和手册的能力。

3 教学中应注意的问题

本模块是一门理论性较强、实践性很丰富的课程。针对培养中级技术

工人的目标，在教学中必须切实注意理论与实践相结合；必须注意运用直观教学、现场教学、电化教学和实验教学等手段和方法，从而培养学生分析和解决生产中的技术问题的能力和实际动手能力。

4教学设备

电机实验、实习设备一套.

_______________________________________________________________________

常州冶金技师学院2006-07-01批准 2006-09-01实施 C YJ 03. 03（2）—2009

二 电机变压器模块表(见附表) 第三学期 （ 共28天） 详见附表1—3

附表一 WD-05.1变压器

专业基础课程 专业课程 二级 三级 备注

《课程名称》章节 课时 《课程名称》章节课时 《课程名称》章节课时 《课程名称》章节 课时

《电工仪表与测量》

§2-4钳形电流表（2课时）

§5-4兆欧表（2课时）

同步发电机与电⽹的并联运⾏

重庆⼤学电⽓⼯程学院，《电机学》课程，4.5学分，上课72学时，实验18学时，韩⼒，?2005，hanli@，6511

1229同步发电机与电⽹的并联运⾏电⽓⼯程学院韩⼒本节内容并联运⾏的⽬的意义投⼊并联运

⾏的条件投⼊并联运⾏的⽅法功

⾓特性有功功率的调节⽆功功率的调节发电机并⽹运⾏的意义减少发电⼚的储备容量：发电⼚

可以根据负荷的发展，相应地逐步增加发电

机的台数。提⾼发电⼚运⾏的经济性：发电⼚可按照负荷变化倩况，确定投⼊并联运⾏的发电

机台数。提⾼供⽤电的质量和可靠性：由多台

发电机组成⼀个发电⼚，由许多发电⼚构成电⼒系统，容量⼤，负荷变化时对系统的电压和频

率的影响就⼩。同步发电机投⼊并联运⾏的条件

同步发电机与电⽹的相序必须⼀致；同步发电机与电⽹的频率应相同；同步发电机的激磁电动

势E0与电⽹电压U的幅值、相位、波形应相同。

同步发电机投⼊并联运⾏的条件相序⼀致：多相系统相容的基本要求。波形、频率、幅值、相

位相同：交流电磁量相等的基本条件。同步

发电机投⼊并联运⾏的⽅法准确整步法直接接法交叉接法⾃整步法直接接法（灯光熄灭法）交

叉接法（灯光旋转法）⾃整步法前

提：相序⼀致。将励磁绕组通过限流电阻短接；拖动到接近同步速（相差2~5％），在⽆励磁电

流的情况下，将发电机接⼊电⽹；再接通励

磁并调节励磁，依靠定⼦磁场和转⼦磁场之间的电磁转矩，将发电机牵⼊同步转速。注意事

项：励磁绕组必须通过⼀个限流电阻短接，因为直接开

路，将在其中感应出危险的⾼压；直接短路，将在定、转⼦绕组间产⽣很⼤的冲击电流。同步

发电机并⽹⽅法的⽐较同步发电机的功⾓特性前

提：E0、U、f保持不变；忽略电枢电阻，Ra=0。不计饱和寻求：Pe＝f(δ)同步发电机的功⾓特

性同步发电机的功

⾓特性同步发电机的功⾓特性隐极与凸极同步发电机功⾓特性的⽐较隐极与凸极同步发电机功

⾓特性的⽐较功率⾓的双重含义同步发

电机有功功率的调节“⽆穷⼤”电⽹的概念有功功率的调节静态稳定“⽆穷⼤”电⽹的概念电⽹视在