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斯坦福發(fā)電機AVR電壓調節裝置說(shuō)明書(shū) |
摘要：康明斯柴油發(fā)電機組的AVR能調壓電壓跟頻率比。AVR是發(fā)電機自動(dòng)電壓調節器的簡(jiǎn)稱(chēng)，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。系統通過(guò)對發(fā)電機交流勵磁機勵磁電流的控制，實(shí)現對發(fā)電機輸出電壓的自動(dòng)調節?？蓾M(mǎn)足普通60/50Hz及中頻400Hz單機或并列運行的發(fā)電機使用。具有電壓整定、穩定度調節、F/V頻率/電壓特性設定、F/V低頻保護、F/V電壓下降設定、勵磁電流限制、并聯(lián)正交調差（下垂調節）等功能，同時(shí)可外接電壓微調電位器、功率因數調節器進(jìn)行控制。
在斯坦福交流發(fā)電機上電壓調節器稱(chēng)之為AVR，型號為MX321、MX341和MX342的調壓板都有一對標記為K1-K2的端子。這 些端子是到AVR的整流PMG輸出電源中的一個(gè)鏈接，它成為在A(yíng)VR的F1-F2輸出處施加的可用的控 制直流電壓。在正常操作條件下，這些終端必須連接起來(lái)，以便將AVR的輸出電源設備→晶閘管→連接到AVR的內部輸出電源導軌上。因此，它表明，如果K1和K2端子之間的連接被斷開(kāi)，AVR將不會(huì )輸出到勵磁場(chǎng)，因此，交流發(fā) 電機將停止產(chǎn)生輸出電壓。因此，這個(gè)開(kāi)路K1和K2的選項可以用來(lái)阻止交流發(fā)電機在任何需要 的操作情況下產(chǎn)生輸出電壓。這可以是計劃的維護安全工作程序的一部分，也可以作為交流發(fā) 電機端子和發(fā)電機組斷路器之間的系統保護的一部分。
● 連接方法
進(jìn)入K1和K2電路的任何開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)應額定為240V交流10A?？紤]到一個(gè)基于K1-K2開(kāi)口的安全過(guò) 流保護系統，必須基于對相關(guān)風(fēng)險的充分理解。該方案應被視為二次保護，而不是初級保護系統。
交流發(fā)電機輸出端子和發(fā)電機組輸出斷路器之間的連接必須盡可能短，并且由于這個(gè)導線(xiàn)長(cháng)度 不受發(fā)電機組斷路器的保護，因此設計這個(gè)短長(cháng)度的導線(xiàn)系統必須非常仔細地考慮。它必須安裝在一個(gè)設計的結構系統內，以確保它不會(huì )被機械損壞， 并且必須非常仔細地選擇，以免被發(fā)動(dòng)機/交流發(fā)電機組件的振動(dòng)損壞。在電氣方面，它必須 能夠處理交流發(fā)電機輸出端子和發(fā)電機組斷路器之間的全故障電流，因為這是在發(fā)電機組的電 力系統中安裝過(guò)流保護的第一個(gè)點(diǎn)。一個(gè)良好和令人滿(mǎn)意的設計可以說(shuō)是一個(gè)包含了上面概述的交流發(fā)電機端子和發(fā)電機組斷路器 之間的所有機械保護，這被視為主要保護系統。導體設計得很好，導致其故障的可能性幾乎永 遠不會(huì )發(fā)生。但是，如果在非常不太可能的情況下確實(shí)發(fā)生了故障，那么下一條保護線(xiàn)是針對 這個(gè)短路導線(xiàn)運行的過(guò)電流檢測系統，這將導致K1-K2開(kāi)路。然后，最終的保護系統是所有MX 型AVR的標準功能，在其“過(guò)勵”保護系統下約8秒后自動(dòng)關(guān)閉。
B0-B1是MX321 AVR的過(guò)壓保護系統的一部分。如果出現過(guò)電壓狀態(tài)超過(guò)2秒，則AVR將在端子 B0B1處發(fā)出一個(gè)電壓脈沖。這種電壓脈沖被設計成與可安裝在K1-K2上的“可用的額外”激勵 斷路器一起工作。這個(gè)斷路器有一個(gè)“分流閘”線(xiàn)圈安裝。當檢測到“交流發(fā)電機輸出超過(guò)電 壓”且該AVR安全電路被激活時(shí)，AVR在端子B0-B1處發(fā)出電壓脈沖。這個(gè)“電壓脈沖”激活了 激勵cb中的分流跳閘機制，然后K1-K2自動(dòng)打開(kāi)，因此交流發(fā)電機輸出衰減為零。在故障條件 下，衰減可能在0.1秒內，而在無(wú)負載條件下，大約需要0.5秒?？紤]使用這個(gè)B0-B1電壓來(lái)操 作除斯坦福設計的系統以外的電路，可能會(huì )損壞AVR。斯坦福激勵CB的線(xiàn)圈電阻約為35歐姆 ，需要0.15A來(lái)操作分流跳閘，通過(guò)立即打開(kāi)K1-K2，B0-B1輸出的持續時(shí)間被控制為不超過(guò)60 毫秒。超過(guò)這些值都會(huì )損壞AVR組件，并要求更換AVR。
為了確保符合EMC法規，連接到K1和K2的引線(xiàn)應該被屏蔽，理想情況下，不要安裝繼電器，以 確保振動(dòng)不會(huì )導致繼電器可靠性問(wèn)題。如果包含該電路的原因是為了提供過(guò)載保護，并且因此是由適當的過(guò)電流檢測監視器驅動(dòng)的， 那么該電路及其機電部件的可靠性絕對是至關(guān)重要的。這種保護方法/系統的使用必須與適當的當地法規一起考慮，例如：英國的IEE法規、海洋的社 會(huì )分類(lèi)法規等。一些遵守的法規和立法很可能認為這是一個(gè)理想的后備保護系統，但不是一個(gè)有效的方法，前線(xiàn)保護方案。我們認為，這很可能是一個(gè)識別特定應用程序的“風(fēng)險”的案例，然后決定它的適用性。
● 負載驗收和頻率滾動(dòng) UFRO
○ UFRO 定義
如果交流發(fā)電機以低于額定速度運行，維持額定電壓的唯一方法是增加勵磁電流。然而，降低 運行速度意味著(zhù)降低風(fēng)扇速度，進(jìn)而減少通過(guò)交流發(fā)電機的冷卻空氣。因此，必須降低勵磁電 流，以確保轉子不會(huì )過(guò)熱。這反過(guò)來(lái)又進(jìn)一步降低了輸出電壓。所有的斯坦福和AvK數字和模擬AVR都有一個(gè)內置的識別超速運行的能力，當這種情況發(fā)生時(shí) ，AVR將自動(dòng)降低交流發(fā)電機的勵磁水平，從而降低輸出電壓。這個(gè)特性被稱(chēng)為低頻率滾動(dòng)或簡(jiǎn)稱(chēng)為UFRO。
典型的電氣設備，通常由交流發(fā)電機供電，已被設計為以固定電壓和固定頻率工作。大多數設 備對標稱(chēng)附近的V和Hz有+/-%變化的容忍度，但如果V和Hz在減少[甚至增加]時(shí)保持比例，則會(huì ) 更寬容。因此，UFRO電路不僅為交流發(fā)電機的轉子繞組提供了保護；它還為任何連接的負載提 供了一些交感神經(jīng)保護。
UFRO有一個(gè)更大的間接好處，這通常被稱(chēng)為“發(fā)動(dòng)機負載緩解” 。如果在向發(fā)電機組施加負載 步驟期間交流發(fā)電機驅動(dòng)的轉速降低，因此出現瞬態(tài)狀態(tài)，導致發(fā)動(dòng)機不能保持轉速的短期狀 態(tài)，那么如果AVR檢測到超速運行，它將自動(dòng)降低交流發(fā)電機勵磁水平，從而降低輸出電壓， 這將降低輸出電流水平。
○ UFRO 調整
所需的UFRO設置可以被編程為數字avr的功能。所有模擬AVR都有一個(gè)調整裝置，以設置UFRO 電路激活的速度[Hz]。這被稱(chēng)為UFRO膝關(guān)節點(diǎn)，當這種情況發(fā)生時(shí)，AVR安裝的LED將點(diǎn)亮。 UFRO膝關(guān)節的工廠(chǎng)設置為50Hz操作為47.5Hz，60Hz操作為57.5Hz。這意味著(zhù)，當速度下降到膝蓋點(diǎn)以下時(shí)，輸出電壓將開(kāi)始降低。與降低的速度相比，電壓降低的速率可以通過(guò)調整DIP的“微調旋鈕”來(lái)調整。這種可調性適用于所 有MX型avr。當速度恢復到標稱(chēng)值時(shí)，允許電壓上升的速率可以通過(guò)調整DIP的“旋鈕”來(lái)調整。這種可調性適用于所有MX型avr。
● AVR 調整說(shuō)明
在施加塊負載后，在發(fā)電機組上達到最低可能的瞬態(tài)電壓下降百分比[TVD%]，將來(lái)自于A(yíng)VR控 制系統的最佳設置。穩定性“微調旋鈕”將確保AVR對突然負載階躍變化的動(dòng)態(tài)響應被識別并采取行動(dòng)是最快的時(shí)間?？梢栽O置STAB“pot” ，使AVR響應過(guò)快，這導致輸出電壓在穩態(tài)負載條件下不穩定。
AVR的UFRO電路將認識到發(fā)動(dòng)機有故障，因為速度的頻率降低，優(yōu)化UFRO電路變得活躍的點(diǎn)，通 過(guò)UFRO微調旋鈕的設置，然后設置特性的點(diǎn)和居住實(shí)現輸出電壓降低水平，這有助于發(fā)動(dòng)機保持盡可能接近名義工作速度。必須記住，發(fā)動(dòng)機轉速調速器也可能有可調選項，將協(xié)助在塊負荷條件下。任何優(yōu)化發(fā)電機組 的塊負載驗收性能的練習都將包括AVR的獨立調整，然后是發(fā)動(dòng)機轉速控制。在此練習完成之 前，很可能需要對調節器或AVR進(jìn)行微妙的重新調整，以確保這兩個(gè)獨立控制系統之間的兼容 性。
● AVR遠程接線(xiàn)
本節中的信息對當將AVR安裝到交流發(fā)電機外部時(shí)的應用程序非常有用。
○ 內部AVR接線(xiàn)圖
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AVR調壓板位置圖 |
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AVR調壓板內部接線(xiàn)圖 |
○ 外部AVR接線(xiàn)圖
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AVR電壓調節裝置功能圖 |
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AVR調壓板外部出線(xiàn)接線(xiàn)圖 |
○ 靈敏度微調
AVR型MX321的“遠程微調”的可變電阻的標準推薦值為4K7歐姆，這將使交流發(fā)電機的標稱(chēng)輸 出電壓的范圍調整為12%。其想法是將遠程“微調旋鈕”設置在其中點(diǎn)，交流發(fā)電機的輸出電壓在標 稱(chēng)水平通過(guò)使用AVR安裝的“微調旋鈕”，然后遠程“微調旋鈕”將提供±6%的標稱(chēng)調整。
由于標準的“微調旋鈕”旋轉運動(dòng)約為270度，這相當于交流發(fā)電機輸出電壓變化的12%，它表明，當使用線(xiàn)性“微調旋鈕”時(shí)，每22.5°調整，交流發(fā)電機的輸出電壓將變化1%。對于標稱(chēng)的415V交流發(fā)電機：±6%=415±25V=390V~440V。這意味著(zhù)每5.4度的“微調旋鈕”旋轉就會(huì )有1V的變化。
○ 注意事項
如果所目睹的情況意味著(zhù)遠程“微調旋鈕”改變了交流發(fā)電機的輸出電壓約5V作為一個(gè)最小運動(dòng) ，那么這表明“微調旋鈕”被旋轉了大約27度，或其總運動(dòng)的10%。這表明，“微調旋鈕”電機是由一個(gè)系統操作的，導致它“運行”和旋轉超過(guò)預期，這可能是一個(gè)問(wèn)題，當“英寸”按鈕用于電機控 制，或電機微調旋鈕齒輪太粗糙。所以最初認為AVR的“前端”太敏感的情況不能被支持。“微調旋鈕”的 值和AVR的靈敏度可以通過(guò)將“微調旋鈕”從0度到270度并注意輸出電壓的變化來(lái)確認。MX321需要一個(gè)4k7歐姆的微調旋鈕，而MX341需要一個(gè)1k0歐姆的微調旋鈕。
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