电抗器移相电流叠加复励自励恒压装置.doc

电抗器移相电流叠加复励自励恒压装置

（1）主要零部件的作用
A．电流互感器LH
它反映发电机负载电流If的大小和相位，进行相复励调压。由于它的原、副边均有抽头，因此，调整其匝数，即可改变复励电流Ii的大小。
B．移相电抗器DK
它是一只具有空气隙的大小或改弯线圈匝数（即改变抽头），即可改变其电抗值的大小，以改变电流的大小。通过它将发电机电压产生的电流移相90度，称此电流Iu为电压分量，以进行自励起压，Iu和Ii合成进行相复励。
C．三相桥式硅整流器ZL
通过它将交流侧的合成电流Il=Iu+Ii整流为直流励磁电流I1供励磁绕组L励磁。
D．直流侧过压保护元件Rd、Cd
通过它对直流侧过电压进行吸收，以保护整流器ZL。
E．充磁按钮AN
由它和蓄电池及限流电阻组成充磁电路。当同步发电机磁极剩磁消失或太弱时，揿下此按钮，即可对磁极进行充磁，使极性铁芯剩磁恢复，以便自励起压。

（2）主要特点
这种励磁方式是直接利用发电机本身的剩磁电压进行自励起压； 直接利用发电机本身负载电流的大小及负载电流与电压的相位关系进行相复励，来调整发电机的励磁电流，以调整发电机的端电压，故称为相复励自励恒压励磁系统。由于某种原因它采用相复励，因而其电压的变化和电压调整几乎同时进行，所以调压非常迅速，动态特性很好。但是，此励磁系统只反映了随负载电流If和功率因数cos的变化而进行调压。它没有反映出其他原因，如频率变化，绕组发热、磁路饱和等造成的电压偏压，故它的静态性较差。

二、电容器移相式相复励励磁装置
整流器交流侧的电流分量Ii仍由电流互感器CH提供，而电压分量Iu则由电容器C提供超前端电压Uf90度的电流，其合成电流Il=Ii+Iu,经整流器整流后向主发电机励磁绕组提供励磁电流I1。当负载电流If或功率因数cos变化时，以改变电流分量Ii或电压分量Iu来改变励磁电流的大小，从而达到调压的目的。

三、磁耦合电抗移相式相复励自励恒压装置
该装置中，三绕组相复励变电压器，它有三套绕组，其中一个电压绕组与可调线性电抗器串联，由发电机端电压供电，构成自励回路，以上入电压分量并与这一个电压绕组配合实现相复励。另一个电流绕组，它串接在发电机定子回路中，通过的是发电机负载电流与这个电流绕组构成复励回路，以引入电流分量并与前一个电压绕组配合实现相位复励。输出绕组外接于三相桥式硅整流器，在三绕组相复励变压器内通过电磁关系，综合电压分量和电流分量，输出总的励磁电流。随着负载功率因数cos的减小，励磁装置的输出电流增大，从而提高了电压调节的灵敏度。由于发电机的主回路与励磁回路没有电的联系而只有磁的联系，因此，它适用于低励磁电压和大励磁电流的同步发电机中。

四、可控相复励恒压装置
同步发电机相复励励磁分不可控相复励和可控相复励两种。TZK型相复励自动电压调整器电路。该装置由可控变流器TK、线性电抗器、三相桥式整流器和自动电压校正器等部件组成。
（一） 不可控相复励原理
在TZK型相复励自动电压调整器电路中，若将JFD自动电压校正器去掉，即可控变流器中控制绕组不起作用。它就成为不可控相复励电路。由于线性电抗器是铁芯上带有气隙的三相电抗器，在工作范围内，其电抗值保持恒定，因此，流经线性电抗器的空载电流分量I1，其大小与发电机端电压U成正比，相位滞后Uf近90度。当发电机接上负载时，其线路中的电流I经电流互感器次及电流I2，即为电流励磁分量，与空载励磁I1复合相加得电流I3，经三相桥式整流器整流后给发电机励磁绕组提供励磁电流Ib,改变励磁电流的大小，即可控制发电机端电压的高低。当发电机空载时，负载电流I为0，I2=0，I3=I1，此时，I3仅与发电机端电压有关。当发电机带上负载后，负载电流I不等于0，所以I3=I1+I2。在相复励线路中，复合电流I3不仅与负载电流I有关，而且还与负载的功率因数cos有关。由于线性电抗器的移相作用，空载励磁电流I1与发电机端电压U相位差近似滞后90度。当发电机接上纯电感性负载时，负载电流I2与空载励磁电流I1同相，均滞后端电流与端电压U90度，其复励电流I3最大。当发电机接上纯电阻负载时，负载电流与端电压同相，其复励电流I3最小。若发电机负载介于纯电感和纯电组负载之间，其复励电流I3的大小也介于前述两者之间。由此可知，发电机复励电流I3不仅与负载电流I有关，而且随功率因数cos值的减小而增大。这是因为纯电阻负载，发电机电枢反应去磁作用小，保持发电机端电望而却步稳定所需的励磁电流也小，以于纯电感性负载，电枢反应去磁作用大，发电机负载增大时，端电压降落也大，保持端电压稳定，复励电流I3也相应增大。
（二） 可控相复励原理
可控相复励是在不可控相复励的基础上，增加自动电压校正器JFD部分，以控制主电路中可控变流器铁芯的饱和程度，从而提高发电机调压精度。
（1） 自动电压校正器的结构
自动电压校正器JFD由量测变压器BC、内反馈磁放大器FC、电源变压器By、VD5-VD10，VD11-VD14硅整流器组及频率补偿装置（包括线性电抗器DKJ，电容C2，可调电阻Rt）等组成。
（2） 自动电压校正器各部分作用原理
A、量测变压器BC
三相量测变压器BC，其初级绕组接成星形，接在发电机输出端，由发电机定子绕组直接供电，其次级绕组有两个，一个是线性绕组W1接成星形，另一个是非线性绕组W2，它按三倍频器接成开口三角形。线性绕组W1的输出经三相桥式整流器VD5-VD10整流后，给磁放大器控制绕组W1供电。非线性绕组W2的输出经整流器VD11-VD14整流后，给磁放大器控制绕组W2供电。由于输入两控制绕组电流相反，其安匝差则反映发电机电压的偏差量，以此作为磁放大器的控制安匝。
当发电机在额定电压400V正常情况下运行时，量测变压器线性绕组W1输出的电流与非线性绕组W2输出电流大小相等，方向相反，可控变流器TK控制绕组中的电流几乎不充变化，但有一定的直流励磁电流，可控变流器工作在较为饱和的区域。如果发电机负载负载增加使端电压下降时，可控变流器一次绕组电流增加，一次侧安匝磁势也增加，同时由于端电压的降低使量测变压器中的非线性绕组W2输出的电流急剧减小，此时，W1输出电流大于W2输出电流。磁放大器输出电流就减小，好可控变流器TK中的控制电流减小 ，其饱和程度降低，二次电流增大，励磁电流也相应增加，使发电机端电压上升。反之，当发电机端电压升高时，非线性绕组电流大于线性绕组的电流，磁放大器输出电流增大，使可控变流器饱和程度增加，二次测输出电流减小，励磁电流相应也减小，使端电压回降。
B．频率补偿装置
频率补偿性电抗器DKJ与频率补偿电容器C2组成的电感电容串联谐振回路，以实现频率补偿作用，保证同步发电机在频率变化时维持端电压的恒定。
C．内反馈放大器FC
内反馈放大器由两个交流绕组兼内反馈绕组、两个控制绕组W1和W2，两个外反馈绕组W3、W4，一个偏移绕组W5组成。
1） 交流绕组
在工频的每个周期内，与交流绕组串联的整流器流过脉动直流成分，因此，交流绕组又兼作供组附加直流励磁磁势的反馈绕组。
2） 线性控制绕组W1和非线控制绕组W2
它由三相变压器BC的输出信号经整流后输送到两控制绕线中，以非线性绕组和线性绕组两者之差来控制磁放大器的输出。
3） 校正器输出电流反馈绕组W3
反馈绕组的接入可以改变磁放大器输出信号特性的斜率。当反馈绕组中电流磁化力的方向与非线性绕组W2中的电流磁化力的方向相反时称为负反馈，磁化力方向相同时称为正反馈。如果工作在负反馈状态，负反馈使校正器输出特性斜率减小，增加调节器负的调差率，从而减少过滤过程的振荡，提高调节器的稳定性，但降低了调节器的电压调整率。若是正反馈，则相反。
4） 外反馈绕组W4、W5
这两个绕组是为单机或并机时，由可调电阻器Rt2 ,Rt3分出部分定子电流、通过电流互感器输入该绕组，可改变发电机的调差率。

五、可控硅自励恒压装置
（一）TZ-250型可控硅自励恒压装置
该装置由测量回路、触发控制回路、主回路、起压灭磁回路及电流稳定环节等组成，下面分别说明各部他的作用原理。
1． 测量回路
测量回路由单相桥式整流和锯齿波电压比较电路组成。其电路原理是，当柴油发电机组启动后，由于测量变压器B1的原边接主发电机输出端A、B端得电压Uab,而副边接由VD3-VD6组成的单相桥式整流电路。整流输出电压为Uf.dc对电容C1进行充电，随着充电过程，C1两端电压逐渐升高，当C1充电到Uf.dc峰值时，C1就开始对电阻R1、电位器RW2进行放电，因此，在C1及R1、RW2两端即可获得锯齿波电压Uc1.显然Uc1的大小随主发电机输出电压Uf的高低而变化。从电容C1两端电压UC1取出一部分电压U1（此电压也是锯齿波）加在比较电路的电阻R2和稳压管W1的两端，与标准稳定电压Uw1进行比较，其大小反映Uf的高低。当U1>Uw1时，稳压管W1才导通，电阻R5两端才有电压Uk输出，即Uk=Ur2=U1-Uw1，当Uf升高或降低时，Uk也随之增大 或减小，也就是说，电容器C1的变化转换为Uk的变化。当Uf升高或降低时，Uk也随之增大或减小，也就是说，电容器C1放电到达标准稳定电压Uw1的时间长或短，因此，Uk称为控制信号电压，以控制可控硅SCR1或SCR2触发电压Ucf的移相，达到自动调压的目的。
2． 可控硅触发控制电路
（1） 脉冲形成电路原理
主发电机输出电压Uf经测量变压量B1降压，在B1和第二副边得同步电源电压Ut，以二极管VD1和VD2组成的单相全波整流和电容C2波滤后加在三极管VT1和VT2的发射极和集电极上，而控制电压Uk，经并接的R3和C3给VT1提供正向偏置。当有Uk输出时，VT1导通，而Ur5，给VT2提供反向偏置，VT2截止； 当无Uk输出时，则VT1截止，而VT2导通，即得Ur6.因此，当VT2导通时，即有矩形波电压Ucf输出，通过分配电路去控制可控硅SCR1或SCR2轮流触发导通。
（2） 脉冲移相电路原理
由于控制电压Uk 随发电机Uf高低和时间而变化，去控制

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