同步发电机励磁自动调节.doc

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1、第四章 ：同步发电机励磁自动调节较、综合放大单元因发生故障，而退出工作，所以属于一种非正常工作方式。当稳压电源出故障时，工作在“手控闭环”运行方式；当稳压电源无故障时，工作在“手控开环”运行方式。感应调压器交流主励磁机发电机的运行方式，由于需要由运行人员手动调节感应调压器，改变发电机的励磁，所以是一种“手动”运行方式。此时，发电机励磁系统无自动调节的功能。所以，只有在励磁系统进行切换或副励磁机、自动调节器故障以及进行发电机升压试验时才使用。备用励磁机发电机的运行方式是在发电机的主副励磁机、励磁调节器以及励磁整流柜因故都退出运行，由备用励磁机直接供给发电机励磁的一种运行方式，此时，备用励磁机的调

2、节由运行人员手动进行。第九节 微机型励磁调节器本节的内容包括微机型励磁调节器的构成和主要性能特点。本节的学习路线：借助本章第四节学过的模拟型半导体励磁调节器的构成和工作原理，计算机控制系统的构成，理解微机型励磁调节器的硬件电路和软件框图及性能特点。学习微机型励磁调节器硬件电路构成时，根据计算机控制系统主要是由模拟量输入回路、开关量输入/输出回路、主机、人机接口四部分构成，可知微机型励磁调节器的硬件电路也应该包括这四部分，但考虑到对于执行原件是大功率的晶闸管整流电路，微机型励磁调节器的输出应该是触发脉冲，所以微机型励磁调节器的硬件还包括脉冲输出通道，图4-37示出了微机型励磁调节器框图。学习微机

3、型励磁调节器硬件电路各部分作用时，结合励磁调节器的作用和调节过程去考虑，如：模拟量输入通道需要输入的模拟量有：发电机的端电压、负荷电流和励磁电流；开关量输入/输出通道需要输入的开关量有：发电机的主开关（保证发电机只有与系统并联运行时，励磁调节器才能实现强励作用）、灭磁开关（确保发电机故障时实现自动灭磁），需要输出的开关量主要有：灯光、音响等信号。根据励磁调节器的工作原理和计算机控制系统的特点，容易理解微机型励磁调节器的软件框图主要由两大部分组成，即主程序和中断服务程序，如图4-38所示。其中主程序中数据采集及信号处理模块、控制调节模块、限制及保护模块、移相及触发脉冲模块相当于模拟型励磁调节器中

4、测量单元、比较单元、限制单元、移相触发单元的作用。微机型励磁调节器的主要性能特点从微机型励磁调节器的硬件构成及相关的软件模块得知，微机型励磁调节器完成了模拟型励磁调节器的基本功能外，同时也具有了计算机控制系统的特点：具有强大的计算功能，易于实现复杂的控制方式；显示直观；通信方便等特点。【同步练习】名词解释1. 励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备。2. 发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。3. 励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。4. 无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触原件的励

5、磁系统。5. 励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。6. 复式励磁 答：将发电机定子电流整流后供给发电机励磁，以补偿定子电流对端电压的影响。7. 相位复式励磁 答：将发电机端电压和定子电流的相量和整流后供给发电机励磁，以补偿定子电流和功率因数（无功电流）对端电压的影响。8. 自复励励磁方式 答：励磁电源由发电机机端经过励磁变压器TE和励磁变流器UE供给的励磁方式。9. 自并励励磁方式 答：励磁电源直取于发电机端电压的励磁方式。10. 励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流与发电机端电压之间的相对变比。11. 发电机的调整特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流I

6、e与无功负荷Ig.q的关系特性。12. 调差系数 答：表示无功负荷从零变至额定值时，发电机端电压的相对变比。13. 正调差特性 答：Kadj0 ，发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。 14.负调差特性 答：Kadj0 ，发电机外特性上倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。 15.无差特性 答：Kadj=0 ，发电机外特性呈水平，当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。16.强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。17.强励倍数 答：强励时，实际能达到的励磁最高电压Ue.max与额

7、定励磁电压Ue.n的比值。18.励磁电压相应比 答：励磁电压在最初0.5s（或0.1s）内上升的平均速度。 19.灭磁 答：使发电机励磁绕组的磁场尽快的消失。二、 单项选择题1. 对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是 AA. 保持机端电压恒定B. 调节发电机发出的无功功率C. 保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率D. 调节发电机发出的有功电流2. 对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是 CA. 保持机端电压恒定B. 调节发电机发出的无功功率C. 调节机端电压和发电机发出的无功功率D. 调节发电机发出的有功电流3. 当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功PG

8、=EGUG/SIN为常数，则调节励磁电流时，有（B）等于常熟。A.B.C.D.4. 同步发电机励磁自动调节的作用不包括（A）A. 电力系统正常运行时，维持发电机或系统平衡的某点电压水平。B. 合理分配机组间的无功负荷。C. 合理分配机组间的有功负荷。D. 提高系统的动态稳定5. 并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组的是A. 无功负荷B. 有功负荷C. 负荷D. 负荷的变化量6. 电力系统发生短路故障时，自动励磁调节器能使短路电流 AA. 增大B. 不一定C. 减小D. 不变7. 电力系统发生短路故障时，强行励磁装置（B）带时限继电保护装置的灵敏度。A. 不影响B. 提高C. 降

9、低D. 不一定影响8. 同步发电机励磁自动调节不包括 CA. 自动励磁调节器B. 继电器强行励磁装置C. 自动准同期装置D. 自动灭磁装置9. 比例型励磁调节器可以看成一个以电压为被调量的（C）控制系统A. 正反馈B. 闭环C. 负反馈D. 开环10. 三相全控桥式整流电路的工作状态 CA. 只有整流状态B. 只有逆变状态C. 可以有整流和逆变状态D. 只有灭磁状态11. 三相全控桥式整流电路，在0 a 180时，工作在（A）状态。A. 逆变B. 整流C. 交流変直流D. 为发电机提供励磁电流12. 三相全控桥式整流电路，在0 a 90时，工作在（B）状态A. 逆变B. 整流C. 直流变交流D

10、. 对发电机进行灭磁13. 三相全控桥式整流电路，输出电压平均值随控制角 a 增大而（A）A. 减小B. 增大C. 不变D. 不确定14. 要实现逆变灭磁，三相全控桥式整流电路的控制角a 的合适角度是（A）A. 90 a 150 B. 90 a 180C. 0 a 15015. 在半导体励磁调节器的测量比较单元中，设置正序电压滤过器的作用是（A）A. 提高调节器的灵敏性B.提高调节器的可靠性C.提高调节器的速动性D.提高调节器的灵敏性和速动性16. 与六相桥式整流电路配合的滤波电路应滤掉（B）Hz为主的谐波分量。A.300B.600C.1200D.5017. 励磁调节器接入正调差单元后，发电机

11、的外特性呈（C）特性A. 水平B. 上翘C. 下倾D. 水平或上翘18.励磁调节器接入负调差单元后，发电机的外特性呈（D）特性A.水平B.上翘C.下倾D.水平或上翘19. 调差单元的输出主要反映电机的（B）变化量A. 有功电流B. 无功电流C. 负荷电流D. 机端电压20. 增大励磁调节器的基准电压值，同步发电机的外特性（A）A. 平行上移B. 调差系数增大C. 不动D. 平行下移21. 将发电机的外特性向上平移，发电机承担的无功负荷（A）A. 增大B. 减小C. 不变D. 不一定22. 机端直接并联运行的发电机外特性一定不是（C）A. 无差特性B. 正调差特性C. 负调差特性D. 正调差特性

12、和负调差特性23. 两台正调差特性的发电机直接并联运行时，调差系数大的机组承担的无功电流变化量（B）A. 多B. 少C. 与调差系数小的机组一样多D. 不确定24. 机端直接并联运行的发电机，无差特性的发电机组（A）A. 不得多于一台B. 不能参与并联运行C. 可以有多台参与并联运行D. 只可以有两台参与并联运行25. 负调差特性的发电机可以（C）A. 与负调差特性的发电机直接并联运行B. 与无差特性的发电机直接并联运行C. 经升压变压器后并联运行D. 与正调差特性的发电机直接并联运行26. 两台正调差特性发电机并联运行，可维持（B）的稳定分配。A. 负荷B. 无功负荷C. 有功负荷D. 机端

13、电压27. 机端直接并联运行的几台发电机组的调差系数（B）A. 都应该为零B. 都应该为正值C. 都应该为负值D. 无特殊要求28. 在励磁系统中，励磁电压响应比反映（C）A. 强励时间B. 励磁系统的额定电压C. 励磁系统能达到的最高电压D. 励磁响应速度的大小29. 在励磁系统中，强力倍数越大，强励效果（D）A. 越差B. 基本不变C. 越好D. 不一定好30. 发电机在启动时，强励装置（B）动作A. 应该B. 不应该C. 视具体情况D. 不一定31. 采用（C）方法，不能提高强励装置的灵敏度A. 复合电压启动B. 各机组强励装置中的低电压继电器应分别接入不同名的相间电压上C. 采用两个低

14、电压继电器的触电想串联启动D. 强励接线时，应优先考虑自动调节装置不能反映的故障类型32. 对同步发电机灭磁时，不能采用（A）A. 直接断开发电机的励磁绕组B. 励磁绕组对常数电阻的放电C. 励磁绕组对非线性电阻放电D. 逆变灭磁三、 填空题1. 同步发电机的励磁系统主要是由 励磁电源 和 励磁自动调节 两大部分构成。2. 与同步发电机励磁回路电压建立、调整 及必要时是其电压 消失 的有关设备和电路总称为 励磁系统3. 同步发电机与无穷大系统并联运行时，调节励磁电流，可以改变 发电机无功功率数值4. 对同步发电机，当励磁电流保持不变时，造成端电压下降的主要原因是 无功电流 增大5. 同步发电机

15、的外特性是指 发电机端电压 与 无功电流 之间的关系特性6. 自动励磁调节器在正常运行时，能按 机端电压 的变化自动改变 励磁电流 维持机端或系统某点水平。7. 电力系统发生事故，导致电压降低时，励磁系统应有很快的 响应速度 和 足够大的强励顶值电压 ，以实现 强行励磁 作用8. 继电强励装置用于 电力系统发生故障，母线电压降低 时，使励磁电压升到最大值，保证电力系统的稳定运行。9. 自动灭磁装置用于 发电机或发电机变压器组中变压器发生故障 时，为防止继续向故障点供给短路电流，使转子回路的励磁电流尽快降到 零 的一种装置10. 同步励磁方式是指 供给发电机励磁电源的方式11. 同步发电机的励磁

16、方式有 直流励磁机供电；交流励磁机经半导体整流器供电；静止电源供电12. 直流励磁机供电的励磁方式可以分为 自励 和 他励 两种励磁方式13. 交流励磁机经半导体整流供电的可以分为 交流励磁机静止二极管；交流励磁机经静止晶闸管；交流励磁机经旋转二极管；交流励磁机经旋转晶闸管 四种励磁方式14. 静止电源供电的励磁方式采用较多的是 自并励 和 自复励 两种励磁方式15. 自并励励磁方式的励磁电源通常取自于 发电机端。16. 自复励励磁方式的励磁电源通常由 励磁变压器 和 励磁变流器 供给。17. 励磁调节器按照原理区分，有 按电压比例的偏差调节 和 按定子电流、功率因数的补偿型调节 两种调节器。

17、18. 励磁调节器按控制量的类型可分为 模拟式 和 数字式 两种调节器。19. 按电压偏差的比例型励磁系统可以看成是一个以 电压 为被调量的 负反馈 控制系统。20. 比例型励磁调节器主要由 变换机构；测量机构；放大机构；执行机构 四部分构成。21. 复试励磁调节器是将发电机定子电流整流后供给 发电机励磁，可以补偿 定子电流 对端电压的影响。22. 相位复式励磁调节器是将发电机 端电压 和 定子电流 的向量和整流后供给发电机励磁，可以补偿 定子电流 和 功率因数 对端电压的影响。23. 半导体型励磁系统中可控整流电路的作用是将 交流电压 变换为 可调的直流电压 作为发电机或励磁机的 励磁电流。

18、24. 三相控桥式整流电路是由三个 晶闸管 和三个 二极管 组成。25. 在三相半控整流桥正常工作时，触发脉冲的间隔为 120的电角度。26. 三相全控桥式整流电路，当控制角为 0 a 90时，工作在 逆变 状态，对发电机进 行 灭磁 27. 三相全控桥式整流电路，当控制角为90 a 180时，工作在 状态，对发电机进行28. 在三相全控整流桥正常工作时，触发脉冲的间隔为 60的电角度29. 三相可控桥式整流电路的触发脉冲应与晶闸管的 交流侧电源 保持同步30. 三相半控桥式整流电路输出电压的平均值与控制角 a 的关系是 ；三相全控桥式整流电路输出电压的平均值与控制角a 的关系是31. 三相全

19、控桥式整流电路工作在逆变状态时，其负载必须是 电感性 负载，且原先储存有能量，即原来工作在 整流状态32. 半导体励磁调节器的基本控制部分主要包括 调差单元；综合放大单元；移相触发单元；可控整流单元 五个单元，主要实现电压调节 和 无功功率分配功能33. 测量比较单元的作用是测量 发电机电压 并变换为 直流电压，再与给定的 基准电压 相比较，得出发电机电压偏差信号。34. 在电力系统发生不对称短路故障时，为了提高励磁调节器的强励灵敏度，通常在测量比较单元设置 正序电压滤过器35. 综合放大单元是将电压偏差信号和其他辅助信号进行综合放大，提高调节器的 灵敏度，以满足励磁调节的要求。36. 移相触

20、发单元的作用是将控制电压转化为一定区间发出的 移相触发脉冲，使 控制角 随控制电压的大小而改变，并触发晶闸管原件，从而达到调节励磁电流的目的。37. 移相触发单元一般由 同步 和 移相；脉冲形成；脉冲放大 等环节组成38. 移相触发单元中的同步环节的作用是：保证 触发脉冲 与 交流主电源 同步39. 励磁调节器的静态工作特性是指 发电机端电压 与 励磁调节器输出的励磁电流 的关系曲线。40. 在励磁调节器的静态工作区内，发电机端电压升高， 励磁电流 就急剧 下降；发电机端电压降低， 励磁电流 就急剧 升高41. 发电机的外特性不仅与 励磁调节器的静态工作特性 有关，而且还与 发电机的调整特性有

21、关42. 发电机的调整特性是指发电机在不同电压值时，其 励磁电流 与 调整特性 的关系曲线43. 调差系数表示 从零变到额定数值时，发电机 无功负荷电流 电压 的相对变化，所以调差系数表示了 励磁系统维持机端电压 的能力44. 在励磁调节器中，设置 调差单元 进行发电机外特性的调差系数的调整45. 改变自动励磁调节器的 发电机基准电压值，可以平移发电机的外特性46. 励磁调节器静特性的调整包括 调差系数的调整 和 外特性的平移47. 励磁调节器接入正调差单元后，使发电机外特性 下倾 ，发电机端电压随 无功电流增大而降低48. 励磁调节器接入负调差单元后，使发电机外特性呈 水平 和 上翘 两种特

22、性49. 调差系数等于零，对应的外特性称为 无差特性 ，即随着无功电流增加，发电机的端电压 不变50. 外特性平移可以改变某台发电机所承担的 无功负荷，用于将发电机平稳地 投入 系统，不至于造成对系统的 无功功率 的冲击51. 正调差特性的发电机 机端直接用于 并联运行；负调差特性的发电机用于 经升压变压器 并联运行；负调差特性的发电机不能参与 直接 并联运行52. 电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，应迅速将 发电机励磁增加到最大值 ，称为强励磁53. 强励的基本作用是：有利于 电力系统稳定运行；有利于 继电保护的正确动作 有助于 电动机的自启动过程；缩短电力系统短路故障

23、切除后母线电压的恢复时间。54. 在强励磁装置接线中，串入发电机主开关的辅助触点，用以保证发电机 在启动时 ，强励装置不发生勿动。55. 并列运行各机组的继电强行励磁装置，应分别接入 不同名 相间，以保证发生 任何类型 的相间故障，均有一定数量的机组能进行强行励磁。56. 强励包括 强励倍数 和 励磁电压相应比 57. 强励时，实际能达到的 励磁最高电压 与 额定励磁电压 的比值，称为强励倍数。58. 当发电机或发电机变压器组发生故障时，在继电保护动作将 发电机断路器 跳开的同时，还应 迅速灭磁59. 灭磁就是使发电机励磁绕组的磁场能量尽快消失60. 对灭磁的基本要求是 时间短 励磁电压不应超

24、过允许值61. 常用的灭磁方法有 励磁绕组对常数电阻放电 励磁绕组对非线性电阻放电 全控整流桥逆变灭磁 62. 发电机的灭磁实际上是将 励磁绕组储存的能量 消耗掉。采用常熟电阻灭磁时，将储能转变为 热能，消耗在 电阻上；采用非线性电阻灭磁时，储能转变为 电弧，消耗在 灭弧栅；采用整流桥逆变灭磁时，储能 馈送给励磁机63. 微机行励磁调节器的主要性能是 硬件简单、可靠性高便于实现复杂的控制方式、硬件易实施标准化 、显示直观和 便于产品更新换代；通信方便四、 问答题1. 同步发电机励磁自动调节的作用是什么？答：1.电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平；2。在并列运行发电机之间，合理分配

25、机组间的无功负荷；3.提高发电机静态稳定极限；4.提高系统的动态稳定，加快系统电压的恢复，改善电动机的自启动条件；5.发电机故障或发电机变压器组单元接线的变压器故障时，对发电机实行快速灭磁，以降低故障的损坏程度。2. 同步发电机的励磁系统通常包含那两部分？答：同步发电机的励磁系统主要是由励磁电源和励磁自动调节两大部分组成。3. 对同步发电机励磁自动调节的基本要求是什么？答：有足够的调整容量；有很快的响应速度和足够大的强励顶值电压；有很高的运行可靠性。4. 同步发电机励磁方式有哪几种？各有何特点？答：直流励磁机供电、交流励磁机经半导体整流器供电和静止电源供电三种励磁方式。1.直流励磁机供电励磁方

26、式的特点：系统简单；运行维护复杂，可靠性低；容量不能过大，不能应用于大型同步发电机组上。2.交流励磁机经静止二极管整流励磁方式的特点：不受电力系统的干扰、可靠性高，响应速度慢，造价高，需要一定的维护量，交流励磁机经静止晶闸管整流励磁方式的特点：有较快的励磁响应速度；需要较大的励磁容量；可以实现对大型发电机的逆变灭磁。交流励磁机经旋转二极管整流励磁方式的特点：制造，使用和维护简单，工作可靠，电机绝缘的寿命较长，适用于较恶劣的环境。交流励磁机经旋转晶闸管整流供电励磁方式的特点：励磁响应速度快，具有无刷励磁的特点，存在励磁电流，励磁电压难以检测的问题。3.静止电源供电励磁方式的特点：接线简单，无转动

27、部分，维护少，可靠性高，不需要同轴励磁机，节省基建投资，维护简单；有很快的励磁响应速度；在发电机甩负荷时，机组的过电压相对较低。5. 何谓起励？通常有哪几种起励方式？答：供给发电机初始励磁，使其逐步建立起其电压，称为起励。起励一般有两种方式：他励起励和残压起励。6. 同步发电机有哪几种励磁调节方式？有何根本区别？7. 何谓复式励磁和相位复式励磁？有何区别？8. 励磁系统中可控整流电路的作用是什么？9. 在三相半控桥式整流电路中，对晶闸管的触发脉冲有何要求？10. 在三相全控桥式整流电路中，对晶闸管的触发脉冲有何要求？11. 三相全控桥式整流电路，可以工作在那几个工作状态？各对控制角有何要求？各

28、起何作用？12. 何谓三相全控整流桥的逆变？实现逆变的条件是什么？13. 何谓逆变角？逆变角过小时有何现象发生？14. 半导体励磁调节器有那些主要单元？各单元有何作用？15. 在半导体励磁调节器中，对测量比较单元有何要求？相应的测量比较单元主要由几个环节构成？16. 移相触发单元中同步环节的主要作用是什么？能产生哪些电压，有何作用？17. 根据励磁调节器的静态工作特性，分析励磁调节器是如何具有维持机端电压保持不变的能力？18. 对励磁调节器静态特性调整的基本要求是什么？19. 何谓自然调差系数？有何特点？20. 励磁调节器静特性调整的内容有那些，如何实现？21. 在励磁调节器中为何要设置调差单

29、元？22. 平移发电机的外特性有何作用？23. 励磁调节器引入调差单元后，是不是器其维持机端电压水平的能力差了？为什么？24. 为何负调差特性的发电机在机端不能直接并联运行而经变压器后允许并联呢？25. 何谓强励？说明比例型励磁调节器和补偿型励磁调节器如何实现强励作用？各自的强励效果如何？26. 强励的基本作用是什么？衡量强励性能的指标是什么？27. 继电强行励磁装置在实施接线时应注意哪些原则？28. 发电机内部故障时，继电强励装置是否动作？如何实现？29. 对继电强行励磁中的低电压继电器的接线应考虑哪些原则？30. 何谓灭磁？常见的三种灭磁方式是什么？并作比较31. 微机型励磁调节器主要由哪

30、些部分构成？各部分有何作用？32. 微机型励磁调节器的主程序主要包括哪些功能模块？五、 综合分析题1、 分析励磁调节器对同步发电机运行的影响？2、 画出同步发电机励磁自动调节的基本框图，并说明各装置的主要作用。3、 画出交流励磁机经静止晶闸管供电的励磁方式原理接图，并简要说明这种励磁方式的特点。4、 画出同步发电机自并励励磁方式的原理接线图，并简要说明这种励磁方式的优点。5、 如图4-39所示的两种同步发电机的励磁方式，说明（1）各是什么励磁方式？（2）对励磁机的容量有和要求？（3）励磁影响速度有什么不同？（4）各属于何种整流方式？6、 画出比例型励磁调节器的基本原理框图，并说明各部分的作用。

31、7、 画出三相半控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的输出平均电压值和控制角a 的关系曲线。8、 画出半导体励磁调节器的基本原理框图，并分析机端电压因某种原因突然下降时，框图中各环节的输出变化情况。9、 分析图4-40对比较及整定电路的工作原理10、 画出半导体励磁调节器各单元的工作特性，并合成出励磁调节器的静态工作特性。11、 已知某半导体励磁调节器的调差单元的原理接线如图4-41所示，试通过向量图分析该调差单元是正差接线还是负调差接线。12、 定性分析励磁调节器接入正调差单元或负调差单元后，发电机外特性的变化情况。13、 分析为何两台正调差特性的发电机在机端可以直接并联运行，稳定无功功率的分配。14、 分析为何负调差的发电机在机端不可以直接并联运行，不能稳定无功功率的分配。15、 分析为何机端直接并联运行的发电机不得 多于一台。16、 继电强励的原理接线如图4-42所示，分析当电力系统发生故障，Ug下降时，继电强励装置的工作原理。17、 某励磁系统的励磁电压的上升曲线如图4-43所示，已知：Sabd=Sabc=A ，发电机的额定励磁电压为Ue.n，求励磁电压响应比。18、 DM型快速灭磁开关原理示意图如图4-44所示，说明发电机在正常运行和发电机发生故障时，灭磁开关的工作原理。19、 试对微机型（数值型）励磁调节器和模拟型励磁调节器的性能特点作以简单比较。