柴油發(fā)電機(jī)組相復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓裝置的工作原理
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交流同步發(fā)電機(jī)過去采用直流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng),由于維護(hù)管理較為麻煩,現(xiàn)在已很少采用了。后來發(fā)展了不帶勵(lì)磁機(jī)的相復(fù)勵(lì)機(jī)自勵(lì)恒壓勵(lì)磁系統(tǒng)。近代的同步發(fā)電機(jī)采用帶交流勵(lì)磁機(jī),經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流的他勵(lì)式同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng),稱為無刷同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。對(duì)于小型同步發(fā)電機(jī)一般采用電抗移相式相復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓裝置。它是一種不可控的相位復(fù)式勵(lì)磁方式。為了弄清其基本原理,先來討論自勵(lì)起壓和電流疊加原理。
柴油發(fā)電機(jī)組復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓裝置的工作原理
磁合成的自勵(lì)恒壓線路,中DK為三相線性電抗器,又稱移相電抗器;BF為三相三繞組變壓器,W1為BF的電壓繞組,W2為輸出繞組,W3為其電流繞組;ZL為三相橋式整流器,忌為調(diào)整變阻器,LQ為發(fā)馬達(dá)的勵(lì)磁繞組。發(fā)電組在柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組體積縮小溫度迅速升高,達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃,混合氣體劇烈燃燒,體積迅速膨脹,推動(dòng)活塞下行,稱為"作功"。
可以看出,復(fù)勵(lì)變壓器W2繞組的電流I2經(jīng)過整流后就是發(fā)馬達(dá)的勵(lì)磁電流IL,對(duì)于三相橋式整流電路IL=1.23I2;因此討論I2的變化規(guī)律也就是討論發(fā)馬達(dá)勵(lì)磁電流的變化規(guī)律。I2的大小顯然與W1及W2繞組中的電流有關(guān),根據(jù)變壓(氣壓變量)器的磁勢(shì)平衡條件,可見,發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流由兩部分疊加而成:一部分為Iu=K12I1,它基本上是由發(fā)電機(jī)端電壓經(jīng)移相電抗器提供的,叫做勵(lì)磁電流的自勵(lì)分量或電壓分量;一部分為Ii= K32I3,是由發(fā)電機(jī)負(fù)載電流提供的,叫做勵(lì)磁的電流分量或復(fù)勵(lì)分量。
由于Iu流過感抗很大的移相電抗器,因此在相位上對(duì)發(fā)電機(jī)端電壓約滯后90°,而I1則和發(fā)電機(jī)負(fù)載電流同相位。注意到這兩點(diǎn),就容易畫出I2的矢量。還表明了當(dāng)功率因數(shù)角φ變化時(shí),勵(lì)磁電流I2的變化規(guī)律。
現(xiàn)在把勵(lì)磁電流I2的矢量和發(fā)電機(jī)的電勢(shì)矢量做一個(gè)比較。是發(fā)電機(jī)電壓不變的條件下,不同負(fù)載電流和功率因數(shù)時(shí)的發(fā)電機(jī)電勢(shì)簡化矢量,比較兩可以看出,發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流I2和發(fā)電機(jī)電勢(shì)它的變化規(guī)律是完全一致的。這就說明,由于勵(lì)磁的復(fù)勵(lì)分量和電壓分量進(jìn)行矢量疊加的結(jié)果,勵(lì)磁電流能夠在原理上滿足發(fā)電機(jī)電勢(shì)變化的要求,使發(fā)電機(jī)電壓保持恒定,相復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓的名稱也即由此而來。
一方面,自勵(lì)恒壓裝置具有可靠、簡單、反應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn),因此得到了廣泛的應(yīng)用。另一方面,當(dāng)溫升、磁路的非線性、轉(zhuǎn)速波動(dòng)等因素引起發(fā)電機(jī)電壓偏差時(shí),這類電路并沒有消除這種偏差的能力,因此很難維持較高的調(diào)壓精度(精確度)。在一般情況下,其靜態(tài)電壓變化率為±1%,有的甚至達(dá)±5%。由于這類線路通常都是按無差調(diào)壓特性設(shè)計(jì)的,因此并聯(lián)運(yùn)行時(shí)無功負(fù)載的均衡分配也有一定困難:特別對(duì)于不同型號(hào)的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)更是如此。
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