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课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 第 15 章 船舶电力系统频率及有功功率自动调整 本章的主要讲解内容 第一节 船舶电力系统有功功率自动调整基础知识 第二节 发电机并联运行的有功功率分配 第三节 有功功率的转移操作 第四节 自动调频调载装置基本原理 第五节 自动分级卸载 第六节 同步发电机的短路与振荡 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 第一节船舶电力系统有功功率自动调整基础知识 60 pn f ? F F T P P P ? ? ? 一、电力系统频率波动的原因及其影响 电网频率与发电机组转速有如下关系式： 设原动机输入功率为 P T ，发电机负荷功率为 P ，忽略内部损耗。当 P T = P 时输入与输出功率平衡，系统转速（即频率）不变。如果系统中 的负荷突然变化使发电机输出功率增加 ? P F ，而由于机械惯性，原动 机的输入功率还来不及变化，这时， 为了保持功率平衡，机组把转子的一部分动能转换成电功率，使机 组转速降低，系统频率下降。可见系统频率的变化，是由于发电机 的负荷功率与原动机输入功率之间失去平衡所致。 返回 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 ) ( f F P L ? 二、电力系统的负荷调节效应 当系统频率变化时，整个系统的负荷功率也随之改变，即 在电力系统中功率平衡被破坏引起频率变化时，负载吸收功 率的变化起着补偿的作用，使系统能在另一个频率值下得到 新的平衡，这种现象称为电力系统的负荷调节效应。 负荷调节效应，对于限制系统频率变化是有利的，但只依靠 这个效应，频率的变化将是很大的。为了保证系统的频率变 化在一定的允许范围内，发电机组必需配置调速器。 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 电力系统要求频率能维持在一定范围之内，因此调速器应 是一种“定速调速器”。即通过调速器调节维持原动机转 速不变。调速器种类有机械式、液压式和电子式等。但无 论哪种型式，其工作原理都是测出偏差后，根据偏差的大 小和极性去调节原动机，使原动机在负载从零到额定值范 围内变化时，维持转速在允许的范围内。 三、调速器及其调速特性 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 1 ．调速器的结构和动作原理 图 15-1 离心式调速器示意图 1 传动轴 ; 2 轴 ; 3 飞铁 ; 4 拨爪 ;5 滑 套筒 ; 6 弹簧 ; 7 杠杆 ; 8 拉杆 ;9 涡轮 涡杆 ; 10 伺服电动机 ; 11 油门控制机构 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 2 ．调速器的特性 图 15-2 静态调速特性 图 15-3 动态调速特性 图 15-4 调速器的不灵敏区 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 图 15-5 频率调节 四、单机运行时频率的调整 图 15-6 频率的再调节 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 第二节发电机并联运行的有功功率分配 返回 图 15-7 不同调速特性并联运行 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 第三节有功功率的转移操作 返回 图 15-8 负荷转移图 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 第四节自动调频调载装置基本原理 一、自动调频调载装置的原理 调整原动机转速及机组的负荷需要根据转速（频率） 和负载（功率）的信号， 来实现调节。尽管目前自 动调频调载装置的品种很多，并且还在不断的更新 换代。但基本环节都是由频率变换器、有功功率变 换器、有功功率分配器和调整器等组成。 返回 课 件 船舶电气设备与系统 2019/11/29 轮机工程学院船电系 1 ．频率变换器 它用来检测电网的实际频率 f ， 并将测量值 f 与额定频率 f e 进行比较得出偏差 ? f ，频率变换器将 ? f 变换为相应的与频 差成正比的直流电压信号，送到调整系统去进行综合比较。 图 15-9 为频率变换器及