同步发电机在其额外负载范围内答应带各种用电负荷。这些负荷的输入特性会直接影响发电机的输出电压;当负载为纯电阻性时,因为同步发电机价格的定子端电压--电枢端电压与负载电流是同相的,所以使得转子磁场的前一半被定子磁场削弱,然后一半又被定子磁场加强,一周内组成磁场平均值不变,发电机输出电压不变。


负载呈现为纯电理性时,则因负载电流滞后电枢端电压90°而使得定子磁场削弱了转子磁场,组成磁场降低,构成发电机输出电压降低。若负载是纯电容性的,负载电流就会超前电枢端电压90°,然后使定子磁场加强了转子磁场,组成磁场增大,发电机输出电压上升。


可见;组成磁场是使发电机功用改变的一个重要因素。而组成磁场中起首要效果的是转子磁场即主磁场,因而,调控转子磁场就可以调度同步发电机的输出电压改进其带负载才能,然后到达在额外负荷范围内稳住发电机输出电压的意图。


(1)同步发电机转子的励磁所谓励磁便是向同步发电机转子供应直流电使其发生直流电磁场的进程。同步发电机转子凹槽内的线圈即是由称做励磁机的一个专门的设备为其供以直流电构成直流磁场的。

早期的发电机是选用独自的励磁机给转子线圈供应直流电的,体系无穷而杂乱。跟着技能的前进,现代同步发电机都是将发电机与励磁机拼装在一起构成一个完好的发电机。



励磁机其实即是个小发电机,它的作业原理与同步发电机相同。所不一样的是它的定子线圈和转子线圈所起的效果与同步发电机--主发电机正巧相反;固定在主发电机定子旁的励磁机的定子线圈通以直流电构成直流磁场,而设备在主发电机转子轴上的励磁机的转子线圈成为输出电动势的电枢。

励磁机的转子与定子内壁之间也是坚持着小而均匀的空隙。

这也称为旋转电枢式布局的无刷同步发电机。设备在主发电机定子旁的励磁机定子线圈的直流电,是由主发电机定子线圈即电枢的有些输出电压经整流后而得到的。与主发电机转子同轴设备的励磁机转子线圈在其定子线圈发生的磁场内旋转、切开磁力线所发生的感应电动势,

经同轴设备在它周围的整流器也即是旋转整流器成为直流电流,输到主发电机的转子线圈使其发生直流转子磁场。然后到达了对主发电机转子线圈励磁的需求。


(2)同步发电机输出电压的调控调控的意图即是实如今同步发电机额外负荷范围内稳住输出电压。调控技能的理念是实时地从主发电机电枢获得电压和电流,经整流和负反应调度后供应励磁机的定子线圈,

使其发生改变规则与主发电机输出电压改变规则相反的直流电磁场,这个磁场也必定使励磁机转子电枢的输出电压及旋转整流器供应主发电机转子线圈的直流电流按相同的规则而改变。

然后起到实时调度主发电机转子磁场巨细,使主发电机在额外负荷范围内坚持杰出输出特性的效果。



对发电机输出电压的调度进程,可以用以下的流程表明;因为负荷添加使主发电机电枢电压↓(降) →经负反应调度后励磁机定子电流及磁场↑→励磁机转子电枢输出电压↑→旋转整流器输出电流↑→主发电机转子磁场↑→使主发电机电枢电压↑



若主发电机电压升高,则其反应调控使以上各环节效果降低,致使电压回到额外值。可见通过励磁机实时调控主发电机转子磁场的巨细,就可以稳住输出电压。这其间起重要效果的是负反应调度单元,一般称其为恒压励磁设备和主动电压调度器。



(3)主动电压调度器现代沟通同步发电机常用主动电压调度器AVR这种电子部件调度励磁机定子磁场的强弱。尽管AVR的品种许多,但功用迥然不同;都是实时采样主发电机的输出电压值与预先设定的值相比拟,用比拟的成果去调度脉冲宽度调制器PWM;输出电压值高则调制器输出脉冲宽度窄,反之则宽。

然后再用这些脉冲去调控大功率开关器材即三极管或场效应管操控送入励磁机定子线圈的电流的时刻。然后使它的磁场强弱跟着主发电机输出电压的改变而相反改变;即输出电压升高则励磁机定子磁场减小,输出电压降低励磁机定子磁场增强。然后到达负反应调控的意图。



有这样常用的一种AVR类型。取样自主发电机输出电压的信号从8、9两头输入到电压丈量比拟单元,与内部预先设定的电压值(例如380V)相比拟。

比拟成果以输出电压UA送入脉冲宽度调制单元PWM,输出电压UC送入低频维护单元。电压丈量比拟单元的L、S、H是衔接主发电机输出电压幅值调度电位器的三个端子。


脉冲宽度调制器由稳压器输出的直流电压UCC作为作业电源,以保证其功用安稳。它的输出电压UB操控调制管VT3。若由电压丈量比拟单元送来的UA大,表明主发电机输出电压升高,

则大的UA就会使脉冲宽度调制器输出的脉冲UB的宽度变窄。窄的脉冲就会使VT3导通时刻短,通过的电流少。反之,主发电机电压降低UA变小,脉冲宽度调制器输出的脉冲UB的宽度随之变宽,然后使VT3导通时刻变长,通过的电流增多。


励磁机定子线圈一端接在端子X1上,另一端接在XX1端子上。由主发电机电枢送来的EA、EB、Ec三相电压,通过三个二极管VD10、VD11、VD12整流后,电流从X1端流入励磁机的定子线圈,由XX1流出,再通过调制管VT3和XN端子流回主发电机电枢,构成励磁机定子线圈的励磁电流通路。

VT3是这个通路上的开关,它导通时刻长,则定子线圈流过电流时刻长,定子磁场强度大;VT3导通时刻短,定子线圈电流少,定子磁场强度小。


AVR即是这样调控主发电机的电压的;主发电机因为负荷缘由输出电压升高,电压丈量比拟单元输出的UA跟着升高,受UA操控的脉宽调制器输出脉冲UB宽度变窄,开关管VT3导通时刻短,励磁机定子磁场削弱,转子电枢电压及旋转整流器输出电流随之减小,致使供应主发电机转子的励磁电流变小,

则主发电机因其转子磁场的减小而使输出电压降低。反之,AVR的负反应调控功用就会使主发电机的输出电压升高。


在主发电机因负荷超出额外值而输出极大电流时,柴油也需随之输出无穷的动力致使致使其转速低于额外值。低频维护单元的效果即是在这种情况下约束励磁机定子线圈里电流的超量增大。它以电阻和电容构成的充放电支路预先设定一个低频维护点,当主发电机负荷正常时,

从电压丈量单元来的UC小于低频维护点,则低频维护单元输出的电压Ud高,二极管VD8被截止,Ud到不了脉宽调制器,起不了效果。若主发电机超载则Ud变低,VD8导通,Ud和UA就可一起效果于脉宽调制器,使其输出的脉冲UB随Ud的降低而变窄,

调制管VT3导通时刻随之变短,励磁电流减小励磁机定子磁场变弱,然后致使主发电机转子磁场减小。发电机输出电压降低、电流减小。低频维护单元起到了维护励磁机和主发电机的效果。