新聞主題	發(fā)電機AVR自動(dòng)調壓板怎樣調電壓和電流

 

摘要：電壓自動(dòng)調節器又叫調壓板AVR，是專(zhuān)門(mén)為配套基波、諧波復式勵磁或裝配有永磁發(fā)電機勵磁（PGM系統）的交流無(wú)刷發(fā)電機而設計。由于發(fā)電機與柴油機的傳動(dòng)比是固定的，所以發(fā)電機的轉速將隨發(fā)動(dòng)機轉速的變化而變化。柴油發(fā)電機在運行過(guò)程中轉速變化范圍很大，發(fā)電機的端電壓也將隨發(fā)動(dòng)機的轉速變化而在很大范圍內變化。發(fā)電機對用電設備供電都要求其電壓穩定，所以為使電壓始終保持在某一數值基本不變，就必須對發(fā)電機的輸出電壓進(jìn)行調節。

 

一、調壓板AVR的原理

 

      柴油發(fā)電機組的調壓板需要通過(guò)交流采集來(lái)獲取發(fā)電機輸出的電壓值，以下是柴油發(fā)電機組調壓板交流采集的一種設計方案：

（1）將發(fā)電機輸出的交流電壓信號通過(guò)一個(gè)變壓器進(jìn)行隔離和降壓。變壓器的選擇應該根據實(shí)際應用來(lái)確定，一般來(lái)說(shuō)，需要選擇能夠滿(mǎn)足系統電壓和電流要求的變壓器。變壓器輸出的信號將被傳輸到下一個(gè)電路中。

（2）使用整流電路將變壓器輸出的交流電壓轉換為直流電壓。整流電路可以采用半波整流、全波整流等方案，具體應根據實(shí)際情況選擇。整流電路的輸出將被傳輸到下一個(gè)電路中。

（3）使用電容濾波電路對整流電路輸出的直流電壓進(jìn)行濾波處理。電容濾波器的選擇應該根據輸出電壓和輸出電流來(lái)確定，以確保能夠有效地降低電壓的紋波。濾波后的信號將被傳輸到下一個(gè)電路中。

（4）使用一個(gè)模擬信號處理器對濾波后的直流電壓信號進(jìn)行采集和處理，以獲得準確的電壓值。模擬信號處理器可以采用集成電路或者單獨設計，具體應根據系統要求來(lái)選擇。處理后的電壓值將被傳輸到調壓板的控制電路中，用于計算電位器的值。

（5）在實(shí)際設計過(guò)程中，還需要考慮到一些因素，例如噪聲、溫度、電源波動(dòng)等，以確保采集的電壓值準確可靠。此外，還需要設計適當的保護電路，以防止發(fā)生過(guò)壓、過(guò)流等故障。

      由交流發(fā)電機的工作原理我們知道，交流發(fā)電機的三相繞組產(chǎn)生的相電動(dòng)勢的有效值

Eφ==CeФn（V）

      式中，Ce為發(fā)電機的結構常數；n為轉子轉速；Ф為轉子的磁極磁通；

      因此，交流發(fā)電機所產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢與轉子轉速和磁極磁通成正比。

      當轉速升高時(shí)，Eφ增大，輸出端電壓UB升高，當轉速升高到一定值時(shí)（空載轉速以上），輸出端電壓達到極限，要想使發(fā)電機的輸出電壓UB不再隨轉速的升高而上升，只能通過(guò)減小磁通Ф來(lái)實(shí)現。又磁極磁通Ф與勵磁電流I_f成正比，減小磁通Ф也就是減小勵磁電流I_f。

      所以，交流發(fā)電機調節器的工作原理是當交流發(fā)電機的轉速升高時(shí)，調節器通過(guò)減小發(fā)電機的勵磁電流I_f來(lái)減小磁通Ф，使發(fā)電機的輸出電壓UB保持不變。觸點(diǎn)式電壓調節器通過(guò)觸點(diǎn)開(kāi)閉，接通和斷開(kāi)磁場(chǎng)電路，來(lái)改變磁場(chǎng)電流I_f大小晶體管調節器、集成電路調節器等利用大功率三極管的導通和截止，接通和斷開(kāi)磁場(chǎng)電路，來(lái)改變磁場(chǎng)電流I_f大小。

 

二、AVR調壓板結構與接線(xiàn)

      常用AVR （自動(dòng)電壓調節器）外形及結構如圖1所示，不同廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的 AVR外形、結構有差異，但其與發(fā)電機的接口與調節功能基本相同。圖2是AVR電路接線(xiàn)圖，主要接線(xiàn)口如下：

1、檢測電壓輸入

      接于發(fā)電機三相輸出端線(xiàn)電壓400V或相電壓230V上。

2、電源電壓輸入

      P1、P2，接于發(fā)電機定子主繞組U、V相中點(diǎn)抽頭200V或機端相電壓 230V上（有的AVR不分檢測輸入和電源輸入，僅設置一個(gè)電壓信號接口，接于機端相電壓或線(xiàn)電壓上）。

3、勵磁輸出

      F+、F-（有的標志為F1、F2），接于無(wú)刷發(fā)電機交流勵磁機定子主勵磁繞組線(xiàn)端E1、E2。

4、調差輸入

       K1、K2 （露出電位器旋鈕），接于W相上的調差互感器二次繞組線(xiàn)端，考慮到50kW以下發(fā)電機一般不作并列運行，有的小型AVR就不設置調差環(huán)頻率轉折（低頻保護用），已在A(yíng)VR內部接好線(xiàn)而不外接。

5、電壓調節

      露出電位器旋鈕，已在A(yíng)VR內部接好線(xiàn)而不外接；

6、電壓穩定性

     露出電位器旋鈕，已在A(yíng)VR內部接好線(xiàn)而不外接；

7、遠程控制

      有的AVR 還設置有外接電位器接口，用于需遠程外接調節電壓的發(fā)電機；有的AVR還設罝有外接常開(kāi)起勵按鈕，用于鐵心容易失磁的發(fā)電機。AVR與發(fā)電機組裝時(shí)，可裝在機座頂上的勵磁箱內，也可裝在控制箱或控制屏內，并已按AVR說(shuō)明書(shū)的規定正確接線(xiàn)。

 

圖1  發(fā)電機AVR自動(dòng)電壓調節器

圖2  交流發(fā)電機調壓板電路接線(xiàn)圖

 

三、自動(dòng)電壓板功能

      柴油發(fā)電機組AVR電壓調節器旋鈕功能示意圖如圖3所示。

1、自勵建立電壓可靠性檢查

      起動(dòng)柴油發(fā)電機至額定轉速，已投入運行的發(fā)電機，轉速接近額定轉速時(shí)都應該能自動(dòng)建立電壓，交流電壓表指示的電壓應接近額定電壓。若未有電壓指示，調節“電壓調節”電位器，順時(shí)針轉電壓應上升，若電位器已調至最大位置仍無(wú)電壓，用萬(wàn)用表直流擋檢測勵磁輸 出F+、F-，用萬(wàn)用表交流擋檢測電源電壓輸入端和檢測電壓輸入端，若輸入端有電壓，而勵磁輸出端仍無(wú)電壓，說(shuō)明該AVR已損壞，應換上同型號、規格新的AVR。

2、電壓整定范圍檢査

      國家標準規定：發(fā)電機電壓整定范圍≧1.05倍額定電壓和≦0.95倍額定電壓。檢測時(shí)， 發(fā)電機已處于空載轉速（頻率達52.5Hz）。順時(shí)針轉“電壓調節”電位器旋鈕，若電位器己調至最大位置，發(fā)電機電壓應大于1.05倍額定電壓，若小于此值，用萬(wàn)用表直流擋檢測勵磁輸出F+、F-端子，測得的勵磁電壓沒(méi)有超過(guò)銘牌規定值，說(shuō)明AVR電壓整定范圍上限不夠高。再逆時(shí)針轉“電壓調節”電位器旋鈕，發(fā)電機電壓應小于0.95倍額定電壓，若電位器已調至最小位置，發(fā)電機電壓未能小于此值，說(shuō)明AVR電壓整定范圍下限不夠低，應更換AVR。

3、低頻保護檢查

      設置有低頻保護環(huán)節的AVR，在發(fā)電機轉速升至頻率轉折拐點(diǎn)（一般為45HZ）之前， 發(fā)電機勵磁電流不允許大于銘碑規定值，否則有刷發(fā)電機轉子繞組或無(wú)刷發(fā)電機交流勵磁機定子繞組、電樞繞組將因持續的超大勵磁電流而過(guò)熱直至燒毀。在發(fā)電機升速過(guò)程，若出現勵磁電流超大，說(shuō)明AVR低頻保護失效，應更換AVR。低頻保護特性一般在A(yíng)VR生產(chǎn)廠(chǎng)已調試好，其電位器旋鈕已固封，發(fā)電機調試時(shí)無(wú)需調節，但有的廠(chǎng)家未固封，此時(shí)可用小螺絲刀調節“頻率轉折”電位器，順時(shí)針轉，低頻保護點(diǎn)頻率升高，若升至45Hz之前，還出現超大勵磁電流，說(shuō)明該AVR低頻保護功能不滿(mǎn)足要求，應更換。

4、電壓穩定性檢査

      電壓穩定性對發(fā)電機輸出電壓質(zhì)量的影響主要因素：

（1） 發(fā)電機電壓波動(dòng)率

       穩定性好電壓波動(dòng)率小。穩定性差電壓波動(dòng)率大，不適用于幾乎所有用電設備。柴油發(fā)電機組標準規定：電壓波動(dòng)率≦0.5%，穩定性越好，電壓越隱定。

（2） 穩態(tài)電壓調整率

      穩定性好，穩態(tài)電迅調整率小，即從空載到滿(mǎn)載電壓變化小。穩定性差，則穩態(tài)電壓調整率大，從空載到滿(mǎn)載電壓上升或下降大，也不適用于幾乎所有用電設備。國家標準規定：發(fā)電機穩態(tài)電壓調整率有≦±1.0%、±2.5%、±5.0%三類(lèi)指標， 依不同勵磁方式發(fā)電機而定。穩態(tài)電壓調整率越小，電壓越穩定。

（3） 瞬態(tài)電壓調整率

     穩定性好，瞬態(tài)電壓調幣率小，從空載突加負載至滿(mǎn)載，或從滿(mǎn)載突減負栽至空載瞬變的過(guò)程中，電壓變化小，電壓恢復速度快。穩定性差，則瞬態(tài)過(guò)程電壓變化大，反映速度慢。國家標準規定：發(fā)電機瞬態(tài)電壓調整率為≦ （-15%?＋20%）、 ≦ （-20%?+ 25%）、≦ （-25%?+ 30%） 3類(lèi)指標，依不同勵磁方式發(fā)電機而定。瞬態(tài)電壓調整率越小，電壓越穩定。起動(dòng)電動(dòng)機能力也越強。

● 電壓穩定性檢査方法

      測試電路如圖4所示。先找到調節“電壓穩定性”電位器，順時(shí)針轉，發(fā)電機電壓波動(dòng)率好， 但穩態(tài)、瞬態(tài)電壓調整率變差；逆時(shí)針轉調節器旋鈕，發(fā)電機電壓波動(dòng)率變差，但穩態(tài)、瞬態(tài)電壓調整率變好。發(fā)電機要求既有合格的電壓波動(dòng)率，也有合格的穩態(tài)、瞬態(tài)電壓調整率，通過(guò)調節“電壓穩定性"電位器，上述3項性能指標中任1項不合格，說(shuō)明該AVR不合格，應更換AVR。

5、并列運行調差精度檢查

      適用于兩臺或多臺發(fā)電機并列運行或并網(wǎng)運行的AVR，其內部設置有調差環(huán)節（含調節電位器），外接調差互感器，改善各臺發(fā)電機的無(wú)功功率的自動(dòng)合理分配，使各發(fā)電機穩定運行。當某臺發(fā)電機無(wú)功電流偏大時(shí)（該發(fā)電機負載功率因數滯后偏大），順時(shí)針?lè )较蚓徛{節“無(wú)功調差”電位器，無(wú)功電流偏小時(shí)（該發(fā)電機負載功率因數滯后偏?。?，逆時(shí)針 方向緩慢調節“無(wú)功調差”電位器。若順時(shí)針或逆時(shí)針?lè )较蛘{節電位器過(guò)程無(wú)功電流不改變，說(shuō)明AVR的無(wú)功調差失效，應更換AVR。

 

圖3  MX321斯坦福自動(dòng)電壓調節器功能指示圖

圖4  發(fā)電機自動(dòng)電壓調節器的測試與調整

 

總結：

      柴油發(fā)電機組的調壓板是一種用于控制發(fā)電機輸出電壓的裝置。它通常由一塊電子電路板和一個(gè)電子電路板上的電位器組成。當發(fā)電機運行時(shí)，它會(huì )產(chǎn)生電壓，然后通過(guò)調壓板中的電路進(jìn)行控制。調壓板中的電路會(huì )檢測輸出電壓的大小，并通過(guò)電位器調節電壓大小，以確保發(fā)電機輸出的電壓始終保持在預設的范圍內。具體來(lái)說(shuō)，當發(fā)電機輸出電壓高于預設值時(shí)，電路板會(huì )自動(dòng)調節電位器的電阻值，使發(fā)電機輸出電壓降低。反之，當發(fā)電機輸出電壓低于預設值時(shí)，電路板會(huì )自動(dòng)調節電位器的電阻值，使發(fā)電機輸出電壓增加。需要注意的是，調壓板的具體實(shí)現方式可能因不同的發(fā)電機組而異。在某些情況下，調壓板可能采用機械方式來(lái)控制電位器，而在其他情況下，它可能使用數字控制電路來(lái)自動(dòng)調節電位器的值。

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