02：AVR-自動電壓調(diào)節(jié)器

1、AVR-自動電壓調(diào)節(jié)器授課人：張紹斌1教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)目的：了解柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)的組成，發(fā)電機勵磁方式，勵磁系統(tǒng)的性能評價，掌握AVR調(diào)壓原理和斯坦福發(fā)電機的AVR使用。1. 柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)的組成2AVR調(diào)壓原理3斯坦福發(fā)電機的AVR使用授課提要2教學(xué)難點：教學(xué)重點：課 時：要 求：3課時。 1. 認(rèn)真聽課，做好筆記，遇到問題及時提問；2嚴(yán)格遵守課堂紀(jì)律。3課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)。 AVR系統(tǒng)組成與調(diào)壓過程，斯坦福AVR使用調(diào)壓過程。授課提要3一、柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)的組成4一、控制系統(tǒng)的組成5一、控制系統(tǒng)的組成6一、控制系統(tǒng)的組成7一、控制系統(tǒng)的組成8一、控制系統(tǒng)的組成調(diào)速器柴油發(fā)電機組

2、控制系統(tǒng)調(diào)壓器遠(yuǎn)程控制（自動控制）9一、控制系統(tǒng)的組成調(diào)速器柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)調(diào)壓器遠(yuǎn)程控制（自動控制）調(diào)速器是一種自動調(diào)節(jié)裝置，它根據(jù)柴油機負(fù)荷的變化，自動增減噴油泵的供油量，使柴油機能夠以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運行。10一、控制系統(tǒng)的組成調(diào)速器柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)調(diào)壓器遠(yuǎn)程控制（自動控制）現(xiàn)場操作發(fā)電機組：啟動、調(diào)速、停機對柴油機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性、啟動能力、超速、怠速、高水溫、低油壓等進行參數(shù)設(shè)置與保護11一、控制系統(tǒng)的組成調(diào)速器柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)調(diào)壓器遠(yuǎn)程控制（自動控制）進行勵磁電流的調(diào)節(jié)，滿足發(fā)電機的輸出電壓達(dá)到負(fù)載要求。12一、控制系統(tǒng)的組成調(diào)速器柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)調(diào)壓器遠(yuǎn)程控制（自動控制）對

3、發(fā)電機的輸出電壓進行調(diào)整、穩(wěn)定并對勵磁系統(tǒng)進行保護。13一、控制系統(tǒng)的組成調(diào)速器柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)調(diào)壓器遠(yuǎn)程控制（自動控制）遠(yuǎn)程對柴油發(fā)電機組進行啟動、調(diào)速、調(diào)速、合閘、分閘、停機等操作，對機組逆功率進行保護、對機組的運行參數(shù)進行監(jiān)測，對機房內(nèi)的輔機也實施集中控制。14一、控制系統(tǒng)的組成調(diào)速器柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)調(diào)壓器遠(yuǎn)程控制（自動控制）停電時機組自啟動、自動調(diào)壓、自動調(diào)頻、調(diào)載、自動并車、按負(fù)荷大小自動增減機組、自動處理故障、自動記錄打印。15二、AVR調(diào)速原理161. 提供勵磁電流；2.強行減磁- 短路、甩負(fù)荷時 強行勵磁- 突加負(fù)荷 提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性；3.滅磁-發(fā)電機內(nèi)部短

4、路。勵磁系統(tǒng)的作用是：二、AVR調(diào)速原理171.勵磁系統(tǒng)的性能指標(biāo)（1） 勵磁控制系統(tǒng)精度 在規(guī)定條件下，被控量與給定值之間的偏差程度稱為控制系統(tǒng)精度。二、AVR調(diào)速原理18（2） 勵磁控制系統(tǒng)靜差率 勵磁控制系統(tǒng)的靜差率等同于發(fā)電機負(fù)載變化時勵磁系統(tǒng)控制精度。1.勵磁系統(tǒng)的性能指標(biāo)二、AVR調(diào)速原理19（3）電壓調(diào)差率（無功電流補償率） 發(fā)電機在功率因數(shù)為零的情況下，無功負(fù)載從零變化到額定值時發(fā)電機端電壓的變化率，叫做電壓調(diào)差率（無功電流補償率）。1.勵磁系統(tǒng)的性能指標(biāo)二、AVR調(diào)速原理20（4） 并聯(lián)運行機組間的無功功率分配1.勵磁系統(tǒng)的性能指標(biāo)正調(diào)差特性-端電壓隨無功負(fù)載電流的增加而下降

5、的調(diào)差特性。負(fù)調(diào)差特性-端電壓隨無功負(fù)載電流的增加而上升的調(diào)差特性。 二、AVR調(diào)速原理21直流勵磁機半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)靜止式自勵式旋轉(zhuǎn)式它勵式2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理22自勵式勵磁機勵磁系統(tǒng)電流互感器電壓互感器同步發(fā)電機直流勵磁機直流勵磁機的勵磁線圈可調(diào)電阻同步發(fā)電機的勵磁線圈2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理23它勵式勵磁機勵磁系統(tǒng)2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理24具有獨立的不受外系統(tǒng)干擾的勵磁電源，調(diào)節(jié)方便。 運行時整流子與電刷之間火花嚴(yán)重， 事故多，性能差，運行維護困難。 缺點：優(yōu)點：直流勵磁機勵磁系統(tǒng)2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理25自勵式半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機同步發(fā)電機的勵磁線圈電

6、流互感器電壓互感器整流變壓器可控硅元件2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理26它勵式半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機同步發(fā)電機的勵磁線圈電流互感器電壓互感器主勵磁機的勵磁線圈副勵磁機的勵磁線圈可控硅元件主勵磁機副勵磁機2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理27旋轉(zhuǎn)式半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng) 同步發(fā)電機同步發(fā)電機的勵磁線圈電流互感器電壓互感器主勵磁機的勵磁線圈主勵磁機副勵磁機旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理28發(fā)電機 主勵磁機 副勵磁機 旋轉(zhuǎn)式半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng) 2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理29旋轉(zhuǎn)式半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng) 2.勵磁方式二、AVR調(diào)速原理30三種勵磁方式比較 勵磁方式優(yōu)點缺點直流勵磁機勵磁1.過載、過壓能力較強2

7、.并網(wǎng)、并車較易3.并網(wǎng)運行,當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時,不會影響勵磁系統(tǒng)的正常運行1.起動能力較差2.負(fù)載變化時,電壓瞬時變化大,電壓穩(wěn)定所需時間較長3.電刷、換向器等故障較多,維護保養(yǎng)較麻煩4.體積較大,投資較高靜止半導(dǎo)體勵磁1.反應(yīng)速度快,突然加、卸負(fù)載時電壓瞬時變化小，穩(wěn)態(tài)調(diào)壓率可達(dá)1左右2.體積小，重量輕1、線路較復(fù)雜，調(diào)整、試驗、維修需有較高技術(shù)水平2.電刷、換向器等故障較多,維護保養(yǎng)較麻煩3易受電網(wǎng)影響旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵磁1調(diào)節(jié)性能好，反應(yīng)速度快，動態(tài)品質(zhì)好，具有較高的強勵能力2成本較低3操作維護較晶閘管自勵恒壓勵磁方便1線路較復(fù)雜2易受電網(wǎng)影響31（1）按電壓偏差的比例調(diào)節(jié) 發(fā)電機電壓Uc給定

8、電壓Ur電壓比較器電壓差U控制量增量KU以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)，即被調(diào)量與給定值的偏差愈大，調(diào)節(jié)作用也愈強。3.勵磁調(diào)節(jié)方式 二、AVR調(diào)速原理32（1）按電壓偏差的比例調(diào)節(jié) 3.勵磁調(diào)節(jié)方式 二、AVR調(diào)速原理33（2）按定子電流、功率因數(shù)的補償調(diào)節(jié) 勵磁電流不變滯后功率因數(shù)端電壓下降定子電流增大3.勵磁調(diào)節(jié)方式 二、AVR調(diào)速原理34（2）按定子電流、功率因數(shù)的補償調(diào)節(jié) 勵磁電流不變滯后功率因數(shù)端電壓下降定子電流增大3.勵磁調(diào)節(jié)方式 整流勵磁繞組端電壓上升二、AVR調(diào)速原理35a.AVR概述AVR是的英文（automatic voltage regulator）縮寫。 什么是AVR

9、？4.AVR工作過程自動電壓調(diào)節(jié)器現(xiàn)代發(fā)電機不可少的核心部件二、AVR調(diào)速原理36 有輔助繞組，不需要并聯(lián)運行 有輔助繞組，需要并聯(lián)運行a.AVR概述無輔助繞組，不需要并聯(lián)運行無輔助繞組，需要并聯(lián)運行 AVR2A： AVR2B： AVR2C： AVR2D：二、AVR調(diào)速原理37AVR原理圖 二、AVR調(diào)速原理38b.AVR工作原理脈寬調(diào)制穩(wěn)壓器 調(diào)制管VT UA UCC永磁發(fā)電機EA、EB、EC 三相橋式整流 脈沖UB主勵磁機勵磁線圈 發(fā)電機輸出電壓 電壓測量比較單元 設(shè)定電壓如380V 電壓微調(diào)電位器 UC 脈寬調(diào)制單元PWM低頻保護單元 主勵磁機輸出電壓三相橋式整流 發(fā)電機勵磁線圈發(fā)電機定

10、子線圈Ud39b.AVR工作原理發(fā)電機輸出電壓的調(diào)節(jié)過程： 主發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場負(fù)荷發(fā)電機電樞電壓負(fù)反饋調(diào)理(控制)主勵磁機磁場主勵磁機轉(zhuǎn)子電樞輸出電壓旋轉(zhuǎn)整流器輸出電流主發(fā)電機電樞電壓主勵磁機定子電流主勵磁機定子電流占寬比二、AVR調(diào)速原理40（3）AVR工作過程穩(wěn)定工作狀態(tài)端電壓升高降低勵磁電流端電壓降低增大勵磁電流b.AVR工作原理二、AVR調(diào)速原理41三、斯坦福發(fā)電機的AVR使用42斯坦福發(fā)電機勵磁方式及選用AVR三、AVR使用43（1）技術(shù)參數(shù)三、AVR使用44AVR控制 - 電壓調(diào)整MX321- MX341-409V415V電壓 0%1.5% 0.5%1.0%0%50%100%負(fù)載的百

11、分?jǐn)?shù)0.5% 電壓調(diào)整率 1的電壓調(diào)整率三、AVR使用45 所有 AVR的回復(fù)至 97% 的額定電壓需要 300毫秒0.3 秒下降過調(diào)量AVR 輸出 D.C電壓 典型滿載電壓 40 50 V直流.80 - 120 V典型空載電壓 11 14 V415V電壓零負(fù)載負(fù)載負(fù)載應(yīng)用AVR 控制 - 穩(wěn)定性調(diào)節(jié)三、AVR使用46（2）接線47接線48（2）接線接線49（二）接線K2 K1 P2 P37 8 1 2P1 XX X 6E0 E1 B0 B1S1 S2 S1 S2 S1 S2 A1 A2C B A3 2 1接線50MX321的接線端子端子組名稱功能K1、K2勵磁斷路器閉合連接，安裝調(diào)試時使用，

12、平時短接P2、P3、P1接P1 P2 P3永磁發(fā)電機三相電力輸入 XX、X接主勵磁機的勵磁線圈6、7、8三相方均根反饋電壓輸入（220V） 1、2接電壓微調(diào)電位器C、B、A發(fā)電機功率（穩(wěn)定性）選擇：90KW以下C、A短接，90-550KW C、B短接，550KW以上B、A短接1、2、3頻率選擇：1、3短接為4極/60HZ，2、3短接為4極/50HZ，1、2短接為6極/60HZ，不接為6極/50HZ51MX321的接線端子接線52接線53接線54接線55接線MX341的接線端子端子組名稱功能K1、K2勵磁斷路器閉合連接，安裝調(diào)試時使用，平時短接P2、P3、P4接P1 P2 P3永磁發(fā)電機三相電力

13、輸入 XX、X接主勵磁機的勵磁線圈3、2發(fā)電機反饋采樣電壓2、1接電壓微調(diào)電位器C、B、A發(fā)電機功率（穩(wěn)定性）選擇：90KW以下C、A短接，90-550KWC、B短接，550KW以上B、A短接56MX341的接線端子端子組名稱功能1、2、3頻率選擇：1、3短接為4極/60HZ，2、3短接為4極/50HZ，1、2短接為6極/60HZ，不接為6極/50HZ1、2、3、4、5、6、7、8感應(yīng)選擇端子：連接2-3,連接4-5,連接6-7 S1、S2并機電流感應(yīng)輸入 A1、A2接電流互感器輸出接線57MX321、MX341微調(diào)旋鈕58MX321、MX341微調(diào)旋鈕59調(diào)節(jié)發(fā)電機的工作電壓。電壓調(diào)節(jié)MX3

14、21、MX341微調(diào)旋鈕60調(diào)整頻率過低引起的電壓下降，頻率低于設(shè)定值（一般為47HZ）發(fā)電機電壓降低。頻率過低引起電壓下降( U.F.R.O)61 工廠在 95%處 設(shè)置了膝點20 40 60 80 100 120% 轉(zhuǎn)速 (Hz)20406080100% 電壓頻率過低引起電壓下降( U.F.R.O)L.E.D62頻率過低引起電壓下降( U.F.R.O)% 轉(zhuǎn)速 (Hz)20406080100% 電壓20 40 60 80 100 120 順時針旋轉(zhuǎn)減小膝點值L.E.D63頻率過低引起電壓下降( U.F.R.O)% 轉(zhuǎn)速 (Hz)20406080100% 電壓20 40 60 80 100

15、120L.E.D 逆時針旋轉(zhuǎn)增加膝點值64 發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降至額定轉(zhuǎn)速的 95%以下% 轉(zhuǎn)速 (Hz)20406080100% 電壓頻率過低引起電壓下降( U.F.R.O)20 40 60 80 100 120發(fā)動機轉(zhuǎn)速LED ON65% 轉(zhuǎn) 速 (Hz)20406080100% VOLTS頻率過低引起電壓下降( U.F.R.O)20 40 60 80 100 120 發(fā) 動 機 轉(zhuǎn) 速LED OFF 發(fā)動機的轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速的 95%以上66勵磁脫扣高勵磁保護線路67AVR 控制 -高勵磁保護線路發(fā)光二極管 (LED)勵磁跳閘 控制調(diào)節(jié)工廠是密封的,在沒有工廠的建議情況下，不要擅自改變68

16、發(fā)光二極管 (LED)勵磁跳閘 自動的過載保護, 低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速, 低電壓, 高溫, 勵磁系統(tǒng)故障 這種線路的保護將導(dǎo)致發(fā)電機輸出電壓為零 LED 在電路合上時燈一直亮著 發(fā)動機停轉(zhuǎn)時,勵磁跳閘開關(guān)斷開,發(fā)動機停轉(zhuǎn)后，該線路重新自調(diào)整工廠密封AVR 控制- 高勵磁跳閘69AVR 控制 - 高勵磁跳閘 1. 過載電流 ( 負(fù)載電流在三相都太高)。 2. 輸出電壓過高 (不正確的調(diào)節(jié), 儀表故障, 或 AVR檢測故障)。 3. 發(fā)動機轉(zhuǎn)速低 ( 可能是過載使轉(zhuǎn)速下降, 在 UFRO 膝點之上), 或發(fā)動機故障。 4. 繞組的溫度太高 (隨著溫度的升高繞組的電阻將增大, 勵磁電壓也必須增加用于補償)

17、。 5. 勵磁系統(tǒng)故障 (任何不至于影響發(fā)電機運行的故障，都將引起勵磁的增加)。高勵磁電壓跳閘的主要原因 ?70AVR 控制高勵磁跳閘發(fā)光二極管 (LED)勵磁跳閘 保護線路有一個時間延遲 以避免瞬態(tài)高勵磁引起誤跳閘 時間延遲可以是10 秒至 30 分鐘, 這將取決于過勵電壓是否超過 70 VDC工廠密封 電路將持續(xù)合上直至發(fā)動機停轉(zhuǎn) LED 在電路合上時，始終亮著 應(yīng)該在發(fā)電機再次使用前進行判斷，判斷可能引起保護的情況 71AVR 控制 - 下降控制 電壓相對于頻率 (轉(zhuǎn)速)的比率, 可增加至原來UFRO傾斜的 300%UFRO 發(fā)光二極管 (L.E.D)下降調(diào)節(jié) 下降控制同UFRO一起使用

18、 (當(dāng) UFRO 線路合上時) 當(dāng) UFRO 電路接通時，順時針旋轉(zhuǎn)增大下降的電壓/頻率傾斜的效果72 膝點設(shè)置在95%的額定轉(zhuǎn)速20 40 60 80 100 120%轉(zhuǎn)速 (Hz)20406080100% 電壓一般的頻率過低引起電壓下降 ( U.F.R.O)L.E.D 燈亮UFROAVR 控制 - 下降控制73 順時針旋轉(zhuǎn)可增大電壓的下降 (HZ)20 40 60 80 100 120% 轉(zhuǎn)速 (Hz)20406080100% 電壓下降控制在 UFRO上的效果DIPAVR 控制 - 下降控制L.E.D 燈亮74AVR 控制 - 恢復(fù)時間延遲控制UFRO 發(fā)光二極管 (L.E.D)時間延遲調(diào)

19、節(jié)75AVR 控制 - 恢復(fù)時間延遲控制UFRO 發(fā)光二極管 (L.E.D)時間延遲調(diào)節(jié) 恢復(fù)時間延遲是同頻率過低導(dǎo)致電壓下降一起使用的, (當(dāng) UFRO 線路閉合時） 順時針旋轉(zhuǎn)增大電壓恢復(fù)時間, 伴隨著速度已經(jīng)減小到膝點之下的瞬態(tài)負(fù)載情況 該特性已在 AVR MX321, MA325, 和MA327上所具有 76 工廠將膝點設(shè)置在額定轉(zhuǎn)速的9520 40 60 80 100 120%速度(Hz)20406080100% 電壓正常的頻率過低導(dǎo)致電壓下降 ( U.F.R.O)L.E.D 燈亮UFROAVR 控制 - 恢復(fù)時間延遲控制77 順時針旋轉(zhuǎn)將延長電壓恢復(fù)時間20 40 60 80 100 120% 轉(zhuǎn)速 (Hz)20406080100% 電壓恢復(fù)時間延遲對 UFRO的影響時間延遲AVR 控制 - 恢復(fù)時間延遲控制L.E.D 燈亮78AVR 控制 - 恢復(fù)時間延遲控制 在瞬態(tài)負(fù)載情況下，通過延長電壓恢復(fù)時間幫助發(fā)動機恢復(fù)到常態(tài) 對于增壓發(fā)動機組特別有用 同恢復(fù)時間延遲一起使用，可以使發(fā)動機有一個很好的特性 注意：電壓過度下降會影響電網(wǎng)上其它用電器794.使用注意事項AVR可控硅勵磁調(diào)壓器全部采用電子元件，使用中要特別注意以下事項：1.調(diào)節(jié)器切忌受潮，存放時，必須保存在干燥的地方。2.無論在存放或運行中，必須盡量避免塵垢飛水滴、金屬屑等雜物侵入。3.調(diào)節(jié)器應(yīng)保持清潔，注