《船舶电气电子电气员》-第3章 船舶同步发电机电压及无功功率自动调节

第1节概述1船舶同步发电机电压变化的原因和调压措施而磁通正比与发电机的励磁电流IL当负载电流If变化时，要保持Uf的恒定，必须相应地调节发电机的励磁电流IL，也就是要使IL随负载电流If的大小和功率因数Cosφ的变化而变化，以补偿电枢反应的影响。在实际运行中,If或Cosφ是经常变动的，必引起Uf也经常变动。要维持Uf恒定，必须要由自动电压调节装置来自动调节发电机励磁电流IL的大小。因此，所谓自动调压，实质就是自动调节励磁电流，能实现自动调压的装置称自动调节励磁装置，又称自动电压调节器（简称自动调压器）。2船舶自动调压器的作用⑴在船舶电力系统正常运行工况下，维持发电机的端电压在允许范围内，从而保证电能质量。⑵在船舶发电机并联运行时，合理分配各发电机之间的无功功率，保证发电机并联运行的经济性和稳定性。⑶提高船舶电力系统同步发电机并联运行的可靠性。3对船舶自动调压器的基本要求简单可靠；灵敏度高而且稳定；保证电压为给定水平；调整迅速而且很快稳定；具有一定的强行励磁能力；合理地分配无功功率等。1）船舶自动调压器的静态和动态特性要求动态电压调整率

静态电压调整率我国《钢质海船入级与建造规范》中的规定为：交流发电机组连同其励磁系统，应能在负载自空载至额定负载范围内，且其功率因数为额定值情况下，保持其稳态电压的变化值在额定电压的±2.5%以内。静态要求:应急发电机可允许在额定电压的±3.5%以内。动态要求:

我国《钢质海船入级与建造规范》规定：“交流发电机在负载为空载，转速为额定转速，电压接近额定值的状态下，突加和突卸60%额定电流及功率因数不超过0.4（滞后）的对称负载时，当电压跌落时，其瞬态电压值应不低于额定电压的85%，当电压上升时，其瞬态电压值应不超过额定电压的120%，而电压恢复到最后稳定值相差±3%以内所需的时间，则不应超过1.5秒。应急发电机电压恢复到最后稳定值相差4%以内所需时间不超过5s。合理分配发电机的无功功率《钢质海船建造及入级规范》规定：2)船舶自动调压器应具有一定的强行励磁能力。要求船舶自动调压器应能保证在最短时间内，将励磁电流升高到超过额定状态时的最大值，以使发电机电压迅速得到恢复。强行励磁强励倍数

强行励磁时励磁电流的最大值Iq与额定励磁电流Ie的比值。

一般Kq=2～3。3)船舶自动调压器的放大倍数船舶自动调压器的放大倍数是被调量的变化量与被测量的变化量的比值。一般来说，提高放大倍数可以提高发电机电压自动调整器的静态特性指标，但放大倍数过大时，会使调整系统不稳定，甚至会影响整个电力系统运行的稳定性。因此，要求全面综合考虑，使调压器具有适当的放大倍数。4船舶自动调压器的分类及基本作用原理

同步发电机励磁恒压装置的种类较多，其发展大致经历了带直流励磁机的它励励磁系统、不带励磁机的自励励磁系统等几个阶段。目前同步发电机采用自励形式，其直流励磁电流由自身输出的交流电经过整流后获得的。

船舶自动调压器按控制方式分类可分为三大类:

开环调压系统(不可控相复励自励恒压励磁装置)

闭环调压系统(可控硅自励恒压励磁装置)

复合控制调压系统(可控相复励自励恒压励磁装置)

被测量是比例于发电机负载电流If和功率因数cosφ的信号，经船舶自动调压器，去调节被调量发电机的励磁电流和发电机端电压。因为被测量和被调量不同，故构成的是一个开环调节系统，从原理上讲，它的静态特性比较差，静态电压调整率相对较大，一般在±2%左右。

1)开环调压系统开环调压系统是按发电机负载电流If的大小和功率因数cosφ进行励磁电流调整的调节装置，类属于按扰动控制的相复励调压装置，又称不可控相复励调压器。不可控相复励调压器的动态特性比较好，而且，不可控相复励调压器具有较大的强行励磁能力，强励倍数大。不可控相复励调压器还具有结构简单、可靠性高、易于调整等优点，在实船上得到了广泛的应用。不可控相复励调压器可分为电流叠加型、磁势叠加型、带电压曲折绕组的磁势叠加型等几种形式。2)闭环调压系统

闭环调压系统按负反馈原理设计，被测量是一个比例于发电机端电压的信号，闭环调压系统是按发电机输出实际电压与给定值电压(发电机额定电压)的差值即电压偏差信号的ΔU大小调整励磁电流的自动装置。被测量正比于发电机端电压，经船舶自动调压器，去调节被调量发电机的励磁电流和发电机端电压。从原理上讲，被测量和被调量都是发电机端电压，构成了一个闭环调压系统。闭环调压系统一般多采用改变可控硅的导通角，从而实现调整发电机的励磁电流，因此又称可控硅自励恒压系统，或可控硅调压器。由于该装置各环节一般都采用半导体元件构成，因此无惯性。所以，该励磁系统具有很好的静态特性和较好的动态特性，并且具有体积小，重量轻等一系列优点。实船试验，这类励磁装置的静态电压调整率可达±l％以下，反应速度不大于0.01S。可控硅自励恒压系统的不足之处是短路时强励倍数小，可靠性不高，无线电干扰较大。3)可控相复励调压器可控相复励调压器又称复合控制调压系统被测量同时引入发电机负载电流If和功率因数cosφ以及电压偏差信号ΔU，即按发电机负载电流If和功率因数cosφ的偏差值，又按电压偏差信号ΔU的偏差值综合调整励磁电流以维持发电机输出电压恒定。由二大部分构成，相复励部分和自动电压校正器AVR部分，相复励部分按负载电流和功率因数的扰动控制励磁，其作用与开环相复励调压器的调压过程一样。相复励运行在过激状态，如果相复励部分单独工作，会使发电机的端电压高于额定值，高出的电压偏差则由自动电压校正器AVR部分来校正。AVR的输出将改变发电机的励磁电流的分流大小，从而实现调整发电机的励磁电流，保证发电机端电压维持额定值的目的。可控相复励调压器的主体相复励部分负责进行动态调压，电压校正器部分负责静态调压。可控相复励调压器具有上述两种类型自动调压器的优点，在原理上可使动、静态特性都比较好。所以，目前在较先进的船舶上也得到了广泛的应用，许多无刷发电机励磁系统多采用这种装置。第2节同步发电机的起压与励磁

同步发电机转子由原动机带动而旋转，根据电磁感应原理，同步发电机三相定子绕组上将感应出三相交流电。对同步发电机励磁，必须具备供给励磁电流的直流电源。同步发电机按其励磁方式可划分为他励和自励的两大类。起自励压原理：转子存在剩磁，发电机被转动后，其定子绕组将感生剩磁电压，剩磁电压经整流器加在励磁绕组，产生励磁电流，感生更高的电压，更高的励磁电流，形成正反馈，直到电压达到额定值。3.励磁电路的电阻要适当。自励发电机的自励起压条件:1.发电机要有剩磁；2.励磁电流磁场与剩磁场方向相同；图（a)中,直线1为同步发电机的空载特性曲线,曲线2为自励回路的理想励磁特性曲线,又称场阻线理想的自励起压过程

自励回路单相原理图实际的场阻线如图(b）中曲线2所示,起始段较陡，后段较平坦。所以实际场阻线2与发电机空载特性曲线1之间，当不采取任何措施时，存在有三个交点A、B、C，其中A点与C点都是稳定运行点。起压时，电压达C点时，便稳定下来了，这样发电机空载电压很低，达不到额定空载电压，因此必须设法消除C与B两点。实际的自励起压特性曲线确保正常自励起压的措施⑴充磁电路保证剩磁足够，以提高发电机的剩磁电压。实际的自励起压特性曲线即提高空载特性的起始电压，抬高曲线1，使其变为如图(b)中的曲线3。实船上采用蓄电池临时充磁来实现，许多船舶发电机设有充磁电源，当发电机失去剩磁或剩磁不足，建压失败或建压困难时，按下主配电板发电机控制屏上充磁按钮，临时充磁来提高剩磁电压，而实现起压。⑵接入谐振电容CQ，使非理想励磁特性曲线下移，降低了伏安特性，起压顺利。

利用谐振起压的方法，使由DK和CQ组成的串联谐振回路发生串联谐振。自励回路单相原理图实际的自励起压特性曲线

发生串联谐振回路总的电阻很小，电流很大，因此谐振电容CQ上将产生很高的电压，加在励磁回路上，在较小剩磁电压下即可获得较大励磁电流(相当于减少了励磁回路阻抗)，将图(b)中曲线2下降为曲线4，由于曲线4的开始一段陡度小，可以顺利地起压，当起励电压接近正常空载电压时，励磁回路电阻减小，电路脱离了谐振；伏安特性由4转为2，与空载特性交于A点。发电机便进入了正常空载运行。

相复励自励恒压装置具有优良的动态性能，并能在恶劣的环境下可靠地工作。既反映电流的大小，也能反映电流的相位的线路称为相位复励线路，简称相复励线路。第3节不可控相复励调压器相复励装置调节特性的规律是按电流的大小及相位进行补偿的。根据这两个分量迭加方式的不同，又可分为：电流迭加型、电势迭加型和电磁迭加型三种形式。

电流迭加电势迭加电磁迭加1电流叠加不可控相复励调压器电流叠加不可控相复励调压器是典型开环励磁系统,主要元件及作用：1．1主要元件及其作用1）电流互感器CT：原副边皆有抽头可调，以改变电流分量的大小，整定发电机负载电压。2）移相电抗器DK：线圈有抽头可调，且气隙也可调，以改变电压分量的大小，整定发电机空载电压。3）三相桥式硅整流器ZL：整流作用。4）阻容保护R0C0：过压保护。5）SB—充磁按钮1．2调压基本原理：1）负载大小变化,若If

增大（端电压下降）,则IL

增大,使端电压上升，达到调压的目的；2）若cos

下降（端电压下降），同时IL

增大，使端电压上升，同样达到调压的目的。设电路为三相对称，电流互感器不饱和。1．3

等值电路分析电流叠加相复励等值电路RE:励磁回路等值电阻K:TA之变比ZL:LR之阻抗移相电抗器ZL

的电抗值XL

＞RL（LR的电阻值）,XL

＞RE,忽略RL和RE

电压分量ILu

：在数值上ILu=Uf/XL，相位上滞后于电压90

角，是励磁电流的基本分量，由它来决定发电机的输出电压的大小。电流分量ILi

：滞后于电压的角度即为功率因数角

。是用来产生电流补偿和相位补偿的,当发电机的负载发生变化引起电压变化时,复励分量起着自动调节电压的作用。发电机励磁电流IL是由发电机端电压经移相电抗器提供的电压分量ILu与由电流互感器提供的电流分量ILi所组成。1．3安装与调试1）安装①电流互感器CT原、副边同名端必须一一对应②电抗器DK及CT的对应相必须一一对应，否则达不到相复励的目的。2）调试分两个步骤进行调试（1)空载调试①在空载条件下，当发电机空载电压Uf0＜发电机正常空载电压时·减少DK匝数，以降低DK之电抗值Xk·或增大DK气隙②当空载电压高于正常空载电压时，与上述反之。

（2)负载调试：在发电机空载电压调试正常后，再进行负载调试。①当发电机负载电压低于发电机额定电压Ufe时，应调整电流互感器LH变比Kiw，电流互感器LH原副边皆有抽头可调，调整电流互感器绕组的匝数以提高励磁电流IL。调整方法是：·增加CT原边绕组匝数·减少CT副边绕组匝数

②当发电机负载电压>发电机额定电压Ufe时，调整与上述相反。值得注意的是，电流叠加不可控相复励调压器的安装与调试过程需停机调整。值得注意的是，电流叠加不可控相复励调压器的安装与调试过程需停机调整。电流叠加不可控相复励调压器结构简单，但是励磁系统与发电机电压有直接电的联系，相互影响较大，因此在使用中存在一定的局限性。2电磁迭加谐振式相复励调压器为克服这个局限性，可以在电路中加一个相复励变压器，将电的联系改为磁的联系，隔离性好。常见的形式是电磁迭加谐振式相复励调压器。BF—三绕组相复励变压器：它有三套绕组，W1绕组称电压绕组，它与移相电抗器DK串联后，接发电机端电压，构成自励回路，以引入电压分量并与W3绕组配合实现相复励。W3绕组称电流绕组，它串接在发电机主回路中，通过的是发电机负载电流If，与W2绕组构成复励回路，以引入电流分量并与W1绕组配合实现相位复励。W2绕组是输出绕组，它外接于三相桥式硅整流器ZL，在BF内通过电磁关系，综合电压和电流分量，以输出总的励磁电流。BF总的作用是对电压和电流进行变换，通过电磁迭加，综合电压和电流分量，隔离励磁回路和发电机主回路。因此，电磁迭加谐振式相复励调压器简称三绕组相复励调压器。CQ—三相谐振起励电容：作三角形联接，外接于移相电抗器DK。其作用是在起压时与DK发生串联谐振，以提高自励回路电压，使之易于起压。移相电抗器DK和三相桥式硅整流器ZL的结构及作用，与前述相同。2．2等值电路分析电磁迭加单相等值电路图

电磁迭加折算后的等值电路图

电磁迭加谐振式相复励调压器在谐振时XK=XCY

电磁迭加折算后的等值电路图

调压器输出的励磁电流IL，由两部分合成，IL是自励分量ILu和复励分量ILi的矢量和。2．3安装与调试1）安装相复励变压器BF中电压绕组W1与电流绕组W3以及输出绕组W2对应的同名端及对应相不能接错。2）调试分两个步骤进行调试。

（1)空载调试①当空载电压Uf0低于正常空载电压时，可调节DK匝数、气隙大小以及W1绕组与W2绕组匝数比K12，方法是：·减少DK匝数，以降低DK之电抗值Xk·或增大DK气隙，以减小Xk·或增加W1绕组匝数，以增加K12·或减小W2绕组匝数，以增加K12②当空载电压高于正常空载电压时，与上述反之(2)负载调试在发电机空载电压调试正常后，再进行负载调试。①当发电机负载电压＜发电机额定电压Ufe时，可调节W3绕组与W2绕组匝数比K32，方法是：·增加W3绕组匝数，以增加K32·减少W2绕组匝数，以增加K32，因为当调整W2绕组匝数时，空载还需要重调，所以一般只调W3绕组匝数，尽量不调W2绕组匝数。②当发电机负载电压>发电机额定电压Ufe时，调整与上述相反。仍然要求电磁迭加谐振式相复励调压器的安装与调试过程停机进行调整。3带电压曲折绕组的电磁迭加谐振式相复励调压器装置与前述三绕组相复励装置的区别，仅在于该装置的BF中又多了一套绕组W4。所以，该装置又称为四绕组相复励调压器。绕组W4称作电压曲折绕组。“曲折”联接的规律，就是W1绕组总是与滞后相铁芯柱上的W4绕组反接串联。电压曲折绕组W4的作用是，用以进一步加强功率因数变化时的相位补偿，以提高调压器的静态特性精度。

第4节可控硅调压器1可控硅调压器的组成可控硅调压器工作原理示意图CL为测量环节

CF为触发控制环节LC为励磁主回路

可控硅自励恒压系统，是按发电机电压偏差∆Uf来进行自动调压的。利用可控硅整流器SCR，将发电机输出的部分功率，反馈到发电机的励磁回路中，以作为发电机的励磁功率。该励磁系统，在发电机自励建压过程中，应具有正反馈特性，在发电机恒压过程中，应具有负反馈特性。可控硅调压器工作原理示意图发电机的励磁电流IL由可控硅SCR主回路整流后供给。因而，IL的大小，取决于SCR的控制角α的大小。而SCR的控制角α，又是由SCR的脉冲触发信号电压UCF的移相来控制的。UCF的移相，则由测量环节的输出控制电压Uk所控制。Uk由发电机电压Uf

经测量环节变换而得。可控硅调压器工作原理示意图若被测量发电机电压Uf↓→控制电压Uk↑→脉冲触发电压UCF前移→控制角α↓→励磁电流IL↑→被调量Uf↑，维持恒压，反之亦然。可控硅调压器工作原理示意图2可控硅调压器基本电路

１）可控硅调压器主回路2）可控硅调压器测量比较电路3）可控硅调压器移相触发回路１）可控硅调压器主回路⑴单相半波可控整流电路

⑵单相桥式半控整流电路⑶三相半波可控整流电路

⑷三相桥式半控整流电路

在船用同步发电机可控硅调压器中，常用单相半波可控和单相桥式半控整流这两种电路作主回路，因为这两种整流电路线路结构简单，调试维护方便。励磁线圈的两端均并接有二极管，称为续流二极管，其作用是使可控硅可靠关断。来调控直流励磁电压及励磁电流。当发电机端电压瞬时值下降过零时，励磁电流已处于逐渐减小过程中，在励磁绕组两端即感应一个电势，力图阻止励磁电流的减小，如果电路中无二极管D，则只要该感应电势比整流电源电压高，可控硅上因承受正向电压，就会继续导通而失控。当励磁绕组并联二极管D后，则励磁绕组的感应反电势可经D构成回路使励磁电流继续流通，因此二极管D称续流二极管。在续流期间可控硅承受反向电压而关断，因而不会出现失控现象。2）可控硅调压器测量比较电路可控硅调压器工作原理示意图测量回路一般主要是由测量变压器Bc，整流滤波电路ZL和比较电路BJ所组成。它的任务主要是检测发电机电压Uf，并经整流滤波和比较电路，将发电机电压Uf变换成比例于Uf的直流控制信号电压Uk，以通过触发控制环节，控制励磁电流，实现恒压。可控硅调压器工作原理示意图当稳压管电压Uwl=Uw2=Uw时，取电阻R1=R2=R，设R3=0，求解输出电压Uk。0≤Uf·DC≤Uw时

Uk=Uf·DC

Uw≤Uf·DC≤2Uw时Uf·DC=Uw1+UR1=Uw2+UR2=Uw+URUk=Uw2-UR1=Uw1-UR2=Uw-UR将以上两式相加，解得：

Uk=2Uw-Uf·DC上式说明Uk与Uf·DC成反比。当Uf·DC=0时，则Uk=0，当Uf·DC=Uw时，则Uk=Uw当Uf·DC=2Uw时，则Uk=0。当Uf·DC<Uw时，Uf·DC增加，Uk也随之增加，所以oa段称为正反馈段，它正符合于起压情况时的要求，当Uw≤Uf·DC≤2Uw时，Uf·DC增大，Uk则随之减小，Uf·DC减小，Uk则随之增大，所以ab段称为负反馈段，它正符合于正常工作时调压的要求。由图b可见：一般是以调整电位器R3来整定发电机端电压，使其在额定电压Ufe时，工作在G点。由上述分析可见，由测量回路输出的控制信号电压Uk，即代表Uf，或说△Uk即代表△Uf。所以，可用Uk去控制脉冲触发信号电压UCF移相。

3）可控硅调压器移相触发回路可控硅调压器移相触发回路，主要是由移相及脉冲形成电路组成。它的主要任务是形成可以由Uk控制的脉冲移相触发电压信号UCF，供触发可控硅之用。常见的移相触发电路有：交直流迭加垂直控制移相的触发电路，单结晶体管移相的触发电路，单稳态移相的触发电路等。交直流迭加垂直控制移相的触发电路由调制电阻R1（又称交直流迭加移相器）、晶体管放大器BG及脉冲变压器Bm所组成。1)交直流迭加垂直控制移相的触发电路输入电压UT为同步电源电压Uk为由测量回路输出的直流控制信号电压

输出电压UW3为可控硅SCR的触发电压UCF

当XL》R1时在调制电阻R1上的电压UR1近似滞后于同步电压UT90°，且为交流电压信号。UR1在正半波时给BG加正向偏压,在负半波时给BG加负偏压。Uk给BG加正向偏置电压。交直流迭加垂直控制移相的触发电路开关管BG是在交流电压UR1和直流控制电压Uk迭加下受控制的，其偏压为ueb=uR1+Uk当迭加之后的偏压ueb为正向偏压并且发射极和集电极间加有正向电压uec时，BG将导通。交流正弦同步电压UT和直流控制电压Uk迭加控制下，直接控制BG的导通。交直流迭加垂直控制移相的触发电路Uk的大小，控制BG导通的时刻，因而达到了移相控制的作用。当Uk可从一Uk到+Uk变化时，UCF可在O～180°内移相。

当电压ueb和uec为正时，BG导通，有触发控制电压输出。但由于ueb为一正弦波电压，uec是一个梯形波电压，所以使控制触发不能准确。交直流迭加垂直控制移相的触发电路为了获得具有一定振幅和宽度及前沿较陡且触发功率较大的触发脉冲，故又设置了脉冲变压器Bm。当BG一导通，W1绕组上就有电压信号UW1产生，在W2绕组上就有感应电压信号UW2。而UW2对BG的导通和截止控制起着正反馈作用，即BG导通时，UW2对BG的控制极加正偏电压，使其加速导通，而当BG截止时，UW2感应的极性又使BG加速截止。交直流迭加垂直控制移相的触发电路BG导通、截止如此循环振荡。此变化过程是非常快的，可达1.5KHZ。故在W3绕组中感应出一系列方波振荡脉冲。此方波振荡脉冲作为UCF去触发SCR是比较准确可靠的。交直流迭加垂直控制移相的触发电路上述移相及脉冲形成的控制原理，可简单表述如下：被测量发电机电压Uf↓→控制电压Uk↑→（uR1+Uk）↑→BG提前导通→Bm提前振荡发出脉冲→UCF振荡方波脉冲前移。反之，当被测量发电机电压Uf↑→则UCF振荡方波脉冲后移。2)单结晶体管式移相及脉冲形成触发控制回路

主要由控制移相的三极管BG和输出移相脉冲的单结晶体管BT组成输入同步电压UT控制电压Uk输出尖脉冲电压URb1为触发电压UCF单结管符号EB2B1单结管重要特点UE<UV时单结管截止；UE>UP时单结管导通。IEuEUVUPIVUV、IV--谷点电压、电流维持单结管导通的最小电压、电流。负阻区：UE>UP后，大量空穴注入基区，致使IE增加、UE反而下降，出现负阻。UP--峰点电压单结管由截止变导通所需发射极电压单结晶体管触发电路ucttugUvUp电压波形RR2R1CUucugEB1B2单结晶体管组成的弛张振荡电路uE=uC<UP时，单结管不导通，uo

0。此时R1上的电流很小，其值为：振荡过程分析IR1R1、R2是外加的，不同于内部的RB1、RB2。前者一般取几十欧～几百欧；RB1+RB2一般为2～15千欧。uOR2R1RCUucE

随电容的充电，uc逐渐升高。当

uC

UP时，单结管导通。然后电容放电，R1上便得到一个脉冲电压。R2R1RCUucEuOR2起温度补偿作用ucUpUvuoUp-UDUP、UV--峰点、谷点电压UD--PN结正向导通压降注意：R值不能选的太小，否则单结管不能关断，电路亦不能振荡。

电容放电至ucuv时，单结管重新关断，使uo0。脉冲宽度的计算：Tuoucupuvtw振荡周期的计算：UT经变压器B变压，整流器ZL整流和稳压管W稳压削波之后，变为梯形波电压UTw。UTw作为BG工作电源，通过BG对电容C进行充电。BG作为C充电时的可变电阻，其阻值大小由代表Uf的电压Uk所控制。故Uk控制了C充电的快慢，即UTw对C充电达BT峰点电压UP的时间。因而使UTw通过BT发出的尖形波触发脉冲电压UCF得以移相，UCF可在接近O～180°内被移相。UT整流后用稳压管W将正弦波削顶为梯形波，可使BT输出的脉冲UCF振幅基本变化不大。

对上述移相和脉冲形成的作用原理，可简单表述如下：控制电压Uk↑→BG等效电阻↓→C充电加速→UC达UP时间提前→BT提前发脉冲→UCF前移。反之，Uk↓→BT滞后发脉冲→UCF后移。3)可控硅调压器实例以TUR型可控硅调压器为例，分析其基本原理。

(1)测量回路(2)触发控制回路(3)主回路

(4)起压及充磁回路

(5)无功功率自动分配回路测量回路

发电机电压Uf，通过测量变压器27，接成△／△一12和△／Y一11，接到六相整流器26上。26输出直流电压，经滤波电抗器25，接到双稳压管直流测量桥24上。25是一低通滤波器，由于其感抗XL=2πfL，故将限止600赫兹和其它高频电流通过。如前所述，如当Uf下降时，则由测量桥比较电路输出的控制电压Uk将增大，反之亦是。调整电位器31和32，可整定发电机电压。触发控制回路

同步电源变压器19原边接发电机相电压UW0，副边有两个输出绕组43～45和41～42。41～42的输出电流，经移相电抗器18移相90°，在调制电阻17上产生压降U17。两U17分别给两个三极管13轮流加上交流控制的正负偏压。43～45的输出，经21单相全波整流、稳压管22稳压削波为梯形波，通过二极管14，三极管13，加在脉冲变压器11原绕组W1上。由测量回路输出的控制电压Uk，经二极管14，电阻16，17，28，给13加上直流控制的正向偏压。13在U17和Uk共同作用下加偏压Ueb。由上述可见，该装置是以U17，Uk交、直流迭加控制13的导通以进行移相，通过放大器13、脉冲变压器11发出触发脉冲。当Uk增加时，由11的W3绕组输出的振荡方波触发电压UCF将前移，反之，当Uk减小时，UCF将后移。主回路

由发电机相电压UW0，经限流及滤波电抗器5，单相桥式半控整流器1、2和1’、2’，过电流继电器4，给发电机励磁绕组供电。电抗器5的作用是限制整流回路中电流上升的陡度，高频滤波，抑制无线电波干扰。由触发控制回路输出的触发脉冲UCF，加在可控硅1、1’的控制极上，使可控硅导通。设计时使额定负载时可控硅控制角α为90°，因此，TUR型可控硅调压器的强励倍数Kq为2。

在可控硅回路中，设有过电压阻容保护37，38，过电流保护快速熔断器3，二极管2，2’同时做续流二极管。综上所述，该装置的调压动作原理可简述如下：被测量发电机电压Uf↓→测量桥输出控制电压Uk↑→交直流迭加控制电压（U17+Uk）↑→13提前导通→振荡方波脉冲电压UCF前移→可控硅控制角α↓→励磁电压Ul↑→励磁电流Il↑→Uf↑。反之，Uf↑→Uk↓→13滞后导通→UCF后移→Il↓→Uf↓。起压及充磁回路装置设有起压回路。当起压时，UW0通过5，6，7及4的常闭接点，给1和1’加触发电压，使1和1’全导通，以进行起压。当起压达一定电压，即有一定励磁电流Il时，则4动作，其常闭接点断开。以后由触发控制回路输出的UCF接续进行调压。该装置还设有充磁回路。当剩磁不足时，通过充磁按钮，由电池经限流电阻41、二极管36进行充磁。无功功率自动分配回路由电流互感器39和变压器34测得的无功功率信号，经33整流后，在电阻29上转换成直流电压U29。故U29与发电机的无功功率成正比。当发电机并联运行时，调压器的a、b点将通过主开关的辅助触点对应联接。若无功功率分配不均衡时，则其U29将不等，因而出现环流。环流通过电阻28产生压降U28。U28去控制UCF移相，调整励磁电流Il，以使并联运行发电机间无功功率分配均衡。调节电位器35可调整无功功率的分配。第5节可控相复励调压器1可控相复励调压器基本工作原理以不可控相复励调压系统为主体，又加上了一个按电压偏差△Uf进行调压的电压校正器AVR（AutomaticVoltageRegulator）

所谓可控，就是指有电压偏差的校正。相复励装置的主要作用是实现自励起压，按负载电流的变化对发电机励磁电流进行调解，其调节作用先于AVR，因其动态特性很好，所以主要负责动态电压调整，这样就使校正器的负担减轻了。

由于相复励调节精度不高，出现的电压偏差则由电压校正器负责。显然，电压校正器的作用，主要是负责静态电压调整，进一步提高电压调整精度。可控相复励调压器实质上是一种按负载电流的大小，性质与电压偏差实施复合控制的系统。可控相复励调压器，是具有前述不可控相复励和可控硅调压器两种励磁系统的优点。

按电压校正器与相复励部分组合形式的不同，常见的几种可控相复励调压器的形式有1）可控移相电抗器形式2）可控电流互感器形式3）可控饱和电抗器分流形式4）可控硅分流形式1）可控移相电抗器形式移相电抗器的电抗值可变。由AVR输出的直流信号控制电抗器磁路的饱和程度，实现改变其电抗值，从而改变励磁电流电压分量的大小，起到校正电压的作用。2）可控电流互感器形式它是三绕组交流电流互感器加上一个直流控制绕组构成的可控电流互感器。由AVR输出的直流信号控制互感器铁心的磁化程度，使互感器的变比发生变化(不再等于互感器的匝数比)，从而改变副边输出电流即励磁电流的大小。3）可控饱和电抗器分流形式电流叠加相复励输出励磁电流呈过励状态，由饱和电抗器Lsat适当分流来控制发电机端电压恒定。AVR输出的直流信号控制Lsat的铁芯磁化程度，即控制Lsat的电抗值大小，从而改变其分流大小。4）可控硅分流形式由电流叠加或电磁叠加型不可控相复励装置加分流可控硅，则构成了可控硅分流的可控相复励恒压装置。其AVR控制可控硅的导通角，从而改变励磁电路的分流大小，以达到电压偏差的可控调节。其形式有交流侧分流、直流侧分流和半波分流三种。交流侧分流类似于可控饱和电抗器分流形式，所不同的是后者是连续分流且体积大、重量重；而可控硅交流侧分流是断续分流，且有三组分别触发的三相可控硅。可控硅的触发控制需要同步电源，由于调节对象为交流侧的励磁电流，它本身的相位相对于端电压有一定的变化范围，因此，要求同步电源能在励磁电流相位变化时，保证有足够宽的触发脉冲移相范围。直流侧分流只需一组可控硅元件，因为是直流侧调节励磁电流，所以触发脉冲的同步电源也较简单。但它也有特别要求，可控硅一旦被触发导通，自身无法关断，必须附加辅助关断电路。

半波分流型兼有上述两种形式的优点，既如同直流侧分流形式那样，只需一组可控硅元件，且同步电源较简单，又如同交流侧分流那样，可控硅能自然关断。2可控相复励调压器实例1）TZ—F型可控相复励调压器相复励主体部分是带电压曲折绕组的四绕组相复励调压器，相复励主体部分运行在过励状态。

发电机励磁绕组并联有两个分流电路，一个分流电路由可控硅SCR1和电位器R构成，由电压校正器控制SCR1的分流量，形成可控硅直流侧分流的可控相复励；另一个分流电路由R0和K1触点构成，通常该电路不接通，作为前一个分流电路的后备。当AVR及SCR1的可控部分发生故障时，切断SCR1分流电路，启用这一条后备分流电路。后备分流是固定分流，不能达到可控分流的调压精度，但它保证可控分流发生故障时，发电机还能按相复励调压器的精度保证电力系统电压的恒定。当AVR及SCR1的可控部分发生故障时，切断SCR1分流电路，启用这一条后备分流电路。后备分流是固定分流，不能达到可控分流的调压精度，但它保证可控分流发生故障时，发电机还能按相复励调压器的精度保证电力系统电压的恒定。按下按钮开关SB1，继电器K1和K2得电，完成可控分流到固定分流的转换。电压校正器

测量变压器T的原边接发电机端电压。T有两组副边，分别为星形与三角形联接，接六相桥式整流器，再经阻容滤波、电阻分压。经过这样处理后，发电机端电压被变换成适当的直流电压信号。由于滤波环节的存在，使信号的变化延滞，动态性能变差，而六相整流的目的就是改善整流输出的波纹系数，从而使滤波环节的时间常数可以小一些。稳压管Z1、Z2和电阻R5组成电压比较电路，其两端的输入电压信号(即R4上电压)与R5上输出电压信号的变化关系如图所示。图中UZ表示稳压管的稳定电压值。选择工作点处于特性上升段中部，这样，在工作点附近输出变化正比于输入变化。输出信号经晶体管V1放大及倒相，去控制变阻管V2对电容C3的充电速度。从而使单结晶体管V3达到峰点电压UP1的时间受到控制。当V3达到UP1时，突然导通，经R13发出脉冲触发SCR1导通。当发电机端电压在相复励作用下仍存在电压偏差时，如电压偏高，那末UR4将比设定工作点电压偏高(反映发电机端电压变化)，UOUT也偏高。这样使C3充电速度加快，V3发脉冲时间提前，SCR1的导通角变大，分流增大而励磁电流减小，从而使发电机端电压回归到额定电压，反之亦然。这样在相复励基础上，进一步提高了调压精度。V3等组成的弛张振荡器，由SCR1两端电压经R14和稳压管Z3提供同步电源，当SCR1导通后，使触发控制回路停止工作，C3上电荷放尽。当SCR1关断后，C3从零开始充电，保证SCR1的导通角只与当时的测量电压有关。SCR1导通后需要辅助电路帮助关断。原理图的右下方就是由SCR2等组成的辅助关断电路。变压器T1的60V副绕组的电压经半波整流和稳压管削波，得到幅值20V的梯形电压。电容器C9的充电时间常数约为0.01s，在工频50Hz交流电的半波时间内，C9上的电压只能充到13V左右，小于单结晶体管V4的峰点电压(约15.7V)，因而在梯形波的平顶期间不能产生脉冲。因V4的峰点电压UP2=ηUbb+Ud，其中η为固有分压比，Ubb为基极间电压，Ud为发射结压降(约0.7V)。当电源梯形波进入后下降沿阶段时，Ubb随之减小，所以UP2减小，在交流电正半周过零前的某一时刻V4导通，发出脉冲触发SCR2导通。当SCR2导通时，电容器C6已由T1的120V副绕组经整流器充电到峰值，这样，C6经SCR2把反向电压加到SCR1上，使之关断。2）CRB型可控相复励调压器装置有两部分：一部分是电流叠加的相复励自励恒压装置；另一部分为晶体管式自动电压校正器AVR，其输出控制饱和电抗器SRT的电抗值进行交流侧励磁分流。①测量回路②移相、触发控制回路③可控硅励磁分流主回路①测量回路发电机电压Uf经R1、S1、T1接到测量变压器PT2原边，PT2接成Y／△一11。PT2副边经三根桥式整流器D1，两级阻容滤波器R1、C1、R2、C2接到双稳压管Z1和电阻R5组成的对称比较桥上。比较桥的输入一输出特性曲线

如果正常工作点选在G点，由图看出当被测量发电机电压Uf↓→U12↓→Uk↓，反之当Uf↑→U12↑→Uk↑。测量回路中De为硒堆，作为整流桥的过电压保护，防止整流桥D1反向击穿。VR为手动电压调节电阻，选择工作点G以整定发电机输出端电压。R3是负反馈电阻。发电机电压URS，由电源变压器PT，经5A、6A两点接到D8、D9组成的单相桥式整流电路上，同时接到D8、SCR组成的单相桥式半控整流电路上。②移相、触发控制回路所以，由D8、D9输出电压经稳压管Z2削波后做为触发控制回路的直流工作电源，同时也为可控硅SCR提供同步电压UT信号。由D9、SCR输出的电压，成为由发电机电压偏差信号所控制的交流励磁分流的控制电压。由测量回路输出的电压Uk首先加在射极跟随器Ql构成的直流放大器的基、射极上，将检测信号加以放大，放大器的输出电压为R7上的压降UR7。当Uk增大时，UR7也增大。移相及脉冲形成电路由单结晶体管弛张振荡器UJ、R8、C2所构成。C2充电电压UC2达到UJ峰值电压UP时间的快慢，决定了UJ发出触发脉冲的移相。C2由两个电源对其充电，一个是由同步电压UT经电位器R8对C2进行定时充电；另一个是由控制电压UR7经隔离二极管D3给定时电容C2充电。并且，UR7对C2的充电电压是做为UT对C2充电的基础起始电压。UR7高时，则充电达峰值电压UP的时间就快，反之则慢。故UR7的大小控制了触发脉冲电压UR11的移相。例如，当UR7下降，UR7对C2充电的基础初始值下降，使UT对C2充电达UP时间滞后，即UJ发出脉冲后移，反之亦然。UR10经C3、R11微分后的电压UR11突然加到功率放大器Q2上，进行功率放大。Q2的输出，通过由脉冲变压器RT构成的脉冲形成器，立即发出对SCR的触发脉冲信号电压UCF，使同步的SCR导通。当SCR导通时，触发控制回路的工作电源被短路，导通的SCR在主回路电源过零时自行截止。触发控制回路在另一半波到来时，再重新发触发脉冲，使同步的另一SCR导通。触发回路中，D3、D4为隔离二极管；D5为续流二极管，做为脉冲变压器RT原绕组的放大电路，以消除负脉冲，RT有两个并联的副绕组，保证有足够大的电流触发SCR。D7保证只有正脉冲通过。当Q2截止时，电源经D6对C4充电，Q2导通时，C4通过Q2放电，使输出的触发脉冲具有固定的脉宽。调整电位器R8，可整定SCR的移相控制角。③可控硅励磁分流主回路当SCR被触发导通时，通过SCR可控整流，给饱和电抗器加上了可控的直流励磁电流Iμ，在Iμ的控制下，SRT的电抗XBRT将发生变化。可将AVR的调整过程简述如下：

被测量发电机电压Uf↓→U12↓→测量桥输出控制电压Uk↓→UR7↓→UC2达到UJ峰值电压UP时间↑→输出脉冲UR11移后→RT发出触发脉冲UCF后移→SCR移相控制角α↑→SCR导通角θ↓→Iμ↓→电抗XSRT↑分流电流ILF↓→励磁电流IL↑→Uf↑，反之亦然。在励磁分流主回路中，D10为续流二极管，S5和R2均为可控硅或整流桥的过电压保护，调整电位器R2，可调整Iμ大小，从而调整分流电流ILF，整定发电机输出电压值。④阻尼回路为防止过调时产生的不规则振荡，CRB型可控相复励调压器设有阻尼回路由于发电机电压变化而使SCR输出发生变化时，这个变化信号同时经阻尼变压器，负反馈电阻R3反馈到移相触发电路的控制信号中，令反馈信号与原控制信号相反，减弱了控制信号，免得过调，使系统的调节过程很快稳定。调整R15可整定阻尼作用的强弱第6节船舶无刷同步发电机及其励磁系统1概述无刷励磁的设计思想是：把常规发电机定、转子间的直接电的联接改为磁的联系。船舶无刷同步发电机励磁系统无刷励磁发电机实际上就是一个带交流励磁机的同步发电机，发电机和励磁机都是同步三相发电机，基本作用原理是一样的。船舶无刷同步发电机励磁系统发电机采用旋转磁极式结构形式没有换向器和碳刷滑环，发电机的励磁电流由交流励磁机提供，若我们把励磁机看作是一个放大励磁电流的元件的话，自励方式的各种励磁调节装置仍可应用于无刷励磁方式中，最典型的就是相复励装置了。

船舶无刷同步发电机励磁系统无刷励磁要解决的关键技术之一是旋转整流元件承受离心力的问题。因此，在整流元件的制造，安装及整流电路的选择，参数计算方面带来一系列新问题。船舶无刷同步发电机励磁系统对于旋转可控硅无刷励磁，除上述问题外，还要解决触发信号从静止的触发装置向旋转的可控硅控制极传输以及从旋转的交流励磁机电枢取出触发电路工作时所需的三相交流同步电压两个问题。船舶无刷同步发电机励磁系统2船舶无刷励磁系统的分类1)旋转二极管无刷励磁系统

2)旋转可控硅无刷励磁系统具有相复励装置的旋转二极管无刷励磁装置（1）具有相复励装置的旋转二极管无刷励磁装置

发电机励磁绕组9由励磁机的旋转电枢3经旋转整流器6供给直流励磁电流。1）旋转二极管无刷励磁装置具有相复励装置的旋转二极管无刷励磁装置励磁机的定子励磁绕组2由发电机定子电枢绕组8经相复励装置7和三相桥式整流器1供电。相复励系统可采用电流叠加相复励系统，AVR控制交流侧半波分流，这种分流方式所需的可控硅功率小，通用性好。具有相复励装置的旋转二极管无刷励磁装置采用这种无刷励磁线路时，发电机不必加装副励磁机。因为相复励装置可以自励，甚至比一般自励系统更容易起励。原因是多了一级励磁机，剩磁电压经过两次放大，比普通自励系统的励磁电压上升得快。具有相复励装置的旋转二极管无刷励磁装置（2）具有可控硅励磁调节器的旋转二极管无刷励磁装置

具有可控硅励磁调节器的旋转二极管无刷励磁装置励磁机的旋转电枢绕组8经旋转二极管三相桥式整流器5，向发电机励磁绕组2供电

励磁机的励磁绕组7，由副励磁机10的定子绕组经匹配变压器9和半控整流器6供电具有可控硅励磁调节器的旋转二极管无刷励磁装置由测量电路3和移相触发电路4组成的励磁调节器是按负反馈（电压偏差）调节的可控硅励磁调节器。具有可控硅励磁调节器的旋转二极管无刷励磁装置由于可控硅励磁调节器自励困难，所以永磁式副励磁机10是不可缺少的，它提供励磁机励磁绕组的整流电源和励磁调节器触发电路4的工作电源。2）带旋转变压器的旋转可控硅无刷励磁系统在对动态响应要求很高的场合下，可用旋转可控硅代替旋转二极管，励磁机只提供恒定交流电压，励磁调节器直接控制发电机励磁回路内的可控硅控制角。带旋转变压器的旋转可控硅无刷励磁系统带旋转变压器的旋转可控硅无刷励磁系统旋转可控硅无刷励磁系统主要的技术关键是触发脉冲的传输和同步电压的传输问题，此外，它也要妥善解决可控硅元件承受离心力的问题。图中虚线方框中为发电机的旋转部分，1L为发电机的主励磁绕组，2为旋转可控整流器，3为主励磁机的三相输出绕组，4L为副励磁机的永磁转子，4为副励磁机的定子绕组，副励磁机4的定子绕组一路经整流器5对主励磁机的励磁绕组3L供电，主励磁机转子电枢3给旋转可控整流器2供电，可控硅的触发信号由旋转变压器7引入。带旋转变压器的旋转可控硅无刷励磁系统副励磁机4的定子绕组另一路给电压调整器6的触发电路供电。电压调整器6是从发电机定子绕组1的输出端和电流互感器8得到电压和负载电流信号。带旋转变压器的旋转可控硅无刷励磁系统3船舶无刷同步发电机系统的特点1)发电机为无触点结构，无炭刷和滑环，因此不需维护，运行安全，没有无线电干扰。2)励磁机是一个放大系数很大的环节，所以使调压器的容量小而且可靠。主要优点：主要不足：

1)旋转整流器承受较大的离心力，其制造、安装工艺要求高，需采用压接型硅二极管，压块既是导体，又是散热器，二极管安装在转子支架内腔。2）由于带同轴励磁机，所以使发电机轴向尺寸加大。4无刷励磁系统实例4．1VZRAB型无刷励磁系统VZRAB系统实质上是一种按复合控制的自动励磁调节系统相复励系统自动电压校正器（AVR）发电机是用旋转整流器的基本型无刷励磁发电机，可控相复励调压器主体由电流叠加相复励系统，相复励输出电流的交流侧用一只可控硅分流，可控硅的导通程度由半导体元件组成的自动电压校正器（AVR）进行控制，自动地调节励磁电流的大小。1相复励系统相复励系统为电流叠加型

由于是为励磁机提供励磁电流，功率不大，故采用的是单相相复励形式。电压分量

电流分量

电压分量与电流分量在交流侧叠加后，再经单相桥式整流器接于励磁机定子励磁绕组。由于是单相相复励，所以，交流侧分流也只需要一个可控硅元件。负载电流变化时该励磁机励磁电流随之变化，改变励磁机电枢电压，该电压又经旋转硅整流桥使主发电机励磁电流改变，实现发电机电压的调节。2自动电压校正器AVR部分（

1）测量回路（3）防振电路（4）无功功率平均分配装置（2）移相、触发控制回路、同步电源（1）测量回路发电机的电压信号经由测量变压器T1、三相整流桥整流、阻容支路R1、C1滤波后变换为与之成比例的直流电压信号，该信号经由稳压管Z1和电阻等组成的单稳压管比较桥在Z1的阴极输出与电压偏差成比例的直流控制电压信号Uk。测量变压器T1原边采用三个单相变压器组成星形联接，分别取得发电机三相电压。每个变压器各有两个副绕组，其中一个接成三角形，作三相桥式整流器电源，再经阻容滤波后接到比较桥。这里用单稳压管形式的比较桥，其原理与前述双稳压管比较桥相似，特性为折线形式。通过比较桥获得控制电压信号Uk。（2）移相、触发控制回路、同步电源触发脉冲电路的同步电源由测量变压器T1的另一个副绕组提供。控制电压信号Uk经晶体管V1

、V2放大及倒相，去控制变阻管V3对电容C4、C5的充电速度，从而改变了电容C4、C5充电至单结晶体管V4峰点电压的快慢，达到使脉冲变压器输出脉冲移相的目的。当C4、C5

达到UP时，单结晶体管V4突然导通，单结晶体管输出脉冲经脉冲变压器TP及小功率可控硅S2而得到放大，然后去触发分流可控硅SCR导通程度，控制发电机的励磁电流大小，达到校正发电机端电压的目的。（3）防振电路由于交流励磁机的放大倍数大，但其时间常数较大，因此无刷励磁系统容易发生振荡。AVR电路中设有防振环节脉冲变压器TP的另一个输出绕组在R19、R20上产生的脉冲输出电压作为防振环节的输入电压，它经1C9、2C9、R25组成的积分电路和1Cl0、2Cl0、RH2组成的微分电路负反馈到控制电压的输入端，抑制信号的急剧变化，使系统稳定运行。（4）无功功率平均分配装置差动电流互感器TA电阻RS1构成了发电机并联运行时无功功率分配稳定环节，其原理在后面CRB型可控相复励调压器无功负荷自动分配装置中描述。当发电机单机运行时，电位器RS1上未获得电压信号，因此不影响AVR的电压偏差信号的检测。当两台发电机组并联运行且无功分配不均时，无功环流在电位器RS1上产生电压信号，其值大小相等，方向相反，因此，通过自动电压调整器AVR，调整励磁电流，使一台发电机的励磁电流增加，而另一台发电机的励磁电流减小，直到无功负荷分配均衡为止。5带有RP系列自动电压校正器的无刷励磁发电系统校正器的校正方式直流侧半波分流形式。电压分量电流分量自动电压校正器测量与比较电路

移相触发脉冲电路第7节并联运行船舶同步发电机间无功分配的自动控制并车之后，需要进行负荷转移和分配。对于船舶同步发电机，不仅要进行有功负荷的转移和分配，尚需进行无功负荷的转移和分配。从船舶同步发电机的电枢反应原理可知，船舶同步发电机电压的变化，主要是由无功负荷的变化而引起的。在发电机单机运行时，调整发电机励磁以调整电压，也就是调整无功功率，使之适应无功负荷的需要。当船舶同步发电机并联运行，系统发出的总的无功功率∑Qf和总的无功负荷∑Qz平衡时，即∑Qf=∑Qz

，则系统电压保持恒定。当∑Qf<∑Qz时，电压下降；当∑Qf>∑Qz时，电压上升。因此在这种情况下，各台发电机将同时通过自动调整励磁，来调整无功功率。∑Qf为各并联发电机发出无功功率之总和例：两台同容量机组，Ue=400v，Pe=200kw,cos

e=0.8，fe=50Hz

运行时：

P1=P2=150kw，U=400v，f=50Hz

cos

1=0.6

感性，

cos

2=1

显然，2号发电机没有承担无功功率

额定电流：Ie=Pe/3Uecos

e

=361A

计算运行时：I1=P1/3Uecos

1

=361AI2=P2/3Uecos

2

=216.5A

结论：

有功负荷均分，两套机组均只达到75%Pe；

无功功率分配不均匀，全部由1号机承担。

1号机电流已达额定值，若再增大负荷，1号机将过载，说明无功功率分配严重不均，限制了发电机容量的发挥。设一号发电机为原运行发电机，运行在E01、If1的情况，带有功和无功负荷；二号发电机为新并入网的发电机，运行在E02、If2的情况，只带上了有功负荷。现在要把一号发电机上的无功负荷转移和平均分配到二号发电机上。调整发电机间无功负荷的分配，是以调整其励磁来进行的。并联运行船舶同步发电机间无功调整矢量图讨论两台并联运行发电机之间无功负荷的转移和分配无功负荷分配需在维持电网电压和频率不变，即总负荷和各台发电机的原动机的输入功率均不变的条件下进行。并联运行船舶同步发电机间无功调整矢量图系统总负荷不变，在维持系统电压和频率不变的条件下，两台发电机并联运行的无功功率调整矢量图当P、Uw

、Xt

不变时，E0sinθ也必为常数即E0在纵轴Y上的投影不变E′01和E′02

二矢量的末端必然落在AB直线上，而I′1和I′2二矢量的末端必然落在CD直线上。并联运行船舶同步发电机间无功调整矢量图结论：当只需转移和分配两台并联运行发电机间的无功负荷时，只要同时向相反方向调节两台发电机的励磁电流即可。这样就能保证无功功率多的发电机减少励磁电流，同时，无功功率少的发电机增加励磁电流，在维持电网电压不变的条件下，平均分配无功功率。并联运行船舶同步发电机间无功调整矢量图2并联运行发电机间的无功功率自动分配的基本原理同步发电机间无功功率分配保持恒定关系，是同步发电机稳定并联运行工作的必要条件之一。《钢质海船入级与建造规范》中对各机组所承担的无功负载有规定并联运行发电机间无功功率分配的关系，主要由电压调整特性曲线所决定。也就是说，同步发电机间无功功率的自动分配，实际是通过自动电压调整器自动调整励磁电流，以调整发电机电压的办法来实现的。因此，自动电压调整器不仅担负着自动调整电压的任务，同时，还担负着自动调整分配无功功率的任务。曲线1称为无差调压特性曲线，它说明当调整系统处于稳定平衡状态时，被调量Uf等于一个恒定的数值。曲线2称为有差调压特性曲线，它说明当调整系统处于稳定平衡状态时，被调量Uf是随IQ变化而变化的。同步发电机的电压调整特性曲线被调量Uf随IQ而变化的程度叫做电压调差系数Kc，它是由曲线的倾斜度来表示的：发电机空载电压相对值

同步发电机的电压调整特性曲线额定无功负荷时发电机电压相对值

发电机无功负荷IQ和电压Uf联系了起来

同步发电机的电压调整特性曲线若KC=0称同步发电机的电压调整特性为无差特性，由于无差调压特性无法获得恒定的无功分配关系，实船上一般不采用这种方式。广泛应用在实船发电机上的调压特性曲线是下倾的一条直线，即KC大于0，称下倾的有差特性。通常KC可整定在5%以内。1)具有无差调压特性曲线的两台发电机并联运行时：无差调压特性曲线的两台发电机并联运行两机是无差调压特性时，因IQ分配关系不确定，故不能并联运行。2)有差和无差调压特性曲线的两台发电机并联运行时

有差和无差调压特性曲线的两台发电机并联运行不管IQ如何变化，Uf是不变的，所以(I)的作用是保持Uf恒定。(I)、(II)的交点A是工作点。(II)所承担的无功负荷为IQ(II)，是恒定不变的，余下的无功负荷由(I)担负，所以(II)起分配无功负荷的作用，使无功负荷有一定的分配关系。有差和无差调压特性曲线的两台发电机并联运行要想改变Uf，只要平移(I)就可，若平移(II)，可以改变无功负荷的分配。因为(I)、(II)两机间的无功负荷分配关系是恒定的，所以两机可以并联运行。船舶电站一般不采用具有有差和无差调压特性的发电机并联运行。3)具有有差调压特性曲线的两台发电机并联运行时具有有差调压特性曲线的两台发电机并联运行设因外界之无功负荷IQ增加，使发电机电压Uf由Uf1下降为Uf2，则此时有无功负荷的分配和Kc成反比。当Kc一定时，无功负荷分配关系也是一定的。所以，(I)、(II)为有差特性曲线时两台发电机是可以并联运行的。推广上式，若有n台发电机并联运行时，则有总的IQ的增量为求第K台发电机分配的无功功率增量△IQ(K)

时并联机组间，第K台发电机的无功功率的增量△IQ(K)，与总的无功功率增量∑△IQ成正比，和第K台发电机的调差系数Kck成反比，所以各台发电机的无功功率分配与其Kc有关，并都具有恒定的关系。在船舶电站中，一般都是以相同容量的两台发电机直接在公共汇流排上进行并联工作。为了充分发挥每台发电机的容量，要求无功负荷平均分配。具有有差调压特性曲线的两台发电机并联运行当两台发电机的电压调整特性曲线都是有差特性，且其调差系数Kc大小相同时，才能使两台发电机的无功功率的IQ分配关系是恒定的，并平均分配。由于Kc1=Kc2，因此始终保持，IQ(I)=IQ(II)的关系。具有有差调压特性曲线的两台发电机并联运行3无功负荷自动分配装置3.1对于相复励开环调压器一般采用均压线法不可控相复自励恒压装置在低功率因数下运行时欠补偿，所以它具有有差调压特性。但是，当两台发电机并联运行时，其调压特性曲线的斜率并不见得是一致的，而且不可控相复励调压装置的调压特性曲线的调差系数是不可改变的。而为了保证其调压特性曲线斜率的一致，保证并联运行机组间无功功率分配均匀，通常采用联接均压线的办法来解决。均压线可联接在励磁硅整流器的直流侧或交流侧

1)直流均压线直流均压线原理图对相同型号、相同容量的发电机的并联运行，可采用直流均压线法，它是使用最为广泛的方法。直流均压线将并联机组的激磁绕组并联，迫使各机组的励磁电压一致，来使各发电机的励磁电流在任何时候都接近一致，以保证各发电机的无功负荷在任何时候都平均分配。当两台发电机励磁绕组的励磁电压不同时，均压线上将出现平衡电流，使两台发电机的励磁电流保持相等。直流均压线的优点在于能排除并联运行发电机组间调压器特性的差异，无功分配仅与发电机本身励磁特性(励磁电流与发电机电势关系)有关。所以无功分配令人满意，并联运行时稳定性好。直流均压线原理图均压线的电缆截面较大，均压接触器触头的容量也较大，无功功率的转移不可控。2)交流均压线对不同容量的发电机的并联运行，可采用交流均压线按比例分配无功功率。交流均压线原理图采用均压线在励磁电路中的交流侧进行连接，来达到强制励磁电流使无功合理分配的目的，将两台发电机调压装置的移相电抗器通过均压线并联。当两台发电机出现电压差时，通过均压线使发电机输出电压均衡，以保持无功负荷分配均衡。交流均压线对无功负荷分配较好，均压电流小，但并车时冲击电流较大。直流均压线和交流均压线原理图的电路中，均压线接触器KM与主开关设有联动关系，这是为了使单台发电机运行时不负担两台发电机的励磁电流，否则将使运行发电机的端电压大大下降；并且使均压线在主开关闭合时接通，可以减小因电势差引起的冲击电流。因为先接通均压线时，待并发电机的电势往往比运行发电机的电压高很多。采用均压线并联运行的发电机组，一旦均压连接中断，将会导致无功分配严重不等。发电机组并联运行中，当出现两台功率表指示基本相同而电流表指示相差太大；或两台功率表指示基本相同而功率因数表指示相差较大，则说明均压连接发生中断，此时应检查均压接触器，看均压接触器是否通电动作等来排除故障。3.2对于闭环调压系统采用下倾调压特性稳定无功分配并联运行发电机