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斯坦福發(fā)電機AVR電壓調(diào)節(jié)裝置說明書 |
摘要：康明斯柴油發(fā)電機組的AVR能調(diào)壓電壓跟頻率比。AVR是發(fā)電機自動電壓調(diào)節(jié)器的簡稱，是專門為配套基波+諧波復式勵磁或裝配有永磁發(fā)電機勵磁（PGM系統(tǒng)）的交流無刷發(fā)電機而設(shè)計。系統(tǒng)通過對發(fā)電機交流勵磁機勵磁電流的控制，實現(xiàn)對發(fā)電機輸出電壓的自動調(diào)節(jié)?？蓾M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(wěn)定度調(diào)節(jié)、F/V頻率/電壓特性設(shè)定、F/V低頻保護、F/V電壓下降設(shè)定、勵磁電流限制、并聯(lián)正交調(diào)差（下垂調(diào)節(jié)）等功能，同時可外接電壓微調(diào)電位器、功率因數(shù)調(diào)節(jié)器進行控制。
在斯坦福交流發(fā)電機上電壓調(diào)節(jié)器稱之為AVR，型號為MX321、MX341和MX342的調(diào)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輸出電源中的一個鏈接，它成為在AVR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，以便將AVR的輸出電源設(shè)備→晶閘管→連接到AVR的內(nèi)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，AVR將不會輸出到勵磁場，因此，交流發(fā) 電機將停止產(chǎn)生輸出電壓。因此，這個開路K1和K2的選項可以用來阻止交流發(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(tǒng)保護的一部分。
● 連接方法
進入K1和K2電路的任何開關(guān)觸點應(yīng)額定為240V交流10A?？紤]到一個基于K1-K2開口的安全過 流保護系統(tǒng)，必須基于對相關(guān)風險的充分理解。該方案應(yīng)被視為二次保護，而不是初級保護系統(tǒng)。
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，并且由于這個導線長度 不受發(fā)電機組斷路器的保護，因此設(shè)計這個短長度的導線系統(tǒng)必須非常仔細地考慮。它必須安裝在一個設(shè)計的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)，以確保它不會被機械損壞， 并且必須非常仔細地選擇，以免被發(fā)動機/交流發(fā)電機組件的振動損壞。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(tǒng)中安裝過流保護的第一個點。一個良好和令人滿意的設(shè)計可以說是一個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(tǒng)。導體設(shè)計得很好，導致其故障的可能性幾乎永 遠不會發(fā)生。但是，如果在非常不太可能的情況下確實發(fā)生了故障，那么下一條保護線是針對 這個短路導線運行的過電流檢測系統(tǒng)，這將導致K1-K2開路。然后，最終的保護系統(tǒng)是所有MX 型AVR的標準功能，在其“過勵”保護系統(tǒng)下約8秒后自動關(guān)閉。
B0-B1是MX321 AVR的過壓保護系統(tǒng)的一部分。如果出現(xiàn)過電壓狀態(tài)超過2秒，則AVR將在端子 B0B1處發(fā)出一個電壓脈沖。這種電壓脈沖被設(shè)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。這個斷路器有一個“分流閘”線圈安裝。當檢測到“交流發(fā)電機輸出超過電 壓”且該AVR安全電路被激活時，AVR在端子B0-B1處發(fā)出電壓脈沖。這個“電壓脈沖”激活了 激勵cb中的分流跳閘機制，然后K1-K2自動打開，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(nèi)，而在無負載條件下，大約需要0.5秒。考慮使用這個B0-B1電壓來操 作除斯坦福設(shè)計的系統(tǒng)以外的電路，可能會損壞AVR。斯坦福激勵CB的線圈電阻約為35歐姆 ，需要0.15A來操作分流跳閘，通過立即打開K1-K2，B0-B1輸出的持續(xù)時間被控制為不超過60 毫秒。超過這些值都會損壞AVR組件，并要求更換AVR。
為了確保符合EMC法規(guī)，連接到K1和K2的引線應(yīng)該被屏蔽，理想情況下，不要安裝繼電器，以 確保振動不會導致繼電器可靠性問題。如果包含該電路的原因是為了提供過載保護，并且因此是由適當?shù)倪^電流檢測監(jiān)視器驅(qū)動的， 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(tǒng)的使用必須與適當?shù)漠數(shù)胤ㄒ?guī)一起考慮，例如：英國的IEE法規(guī)、海洋的社 會分類法規(guī)等。一些遵守的法規(guī)和立法很可能認為這是一個理想的后備保護系統(tǒng)，但不是一個有效的方法，前線保護方案。我們認為，這很可能是一個識別特定應(yīng)用程序的“風險”的案例，然后決定它的適用性。
● 負載驗收和頻率滾動 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 運行速度意味著降低風扇速度，進而減少通過交流發(fā)電機的冷卻空氣。因此，必須降低勵磁電 流，以確保轉(zhuǎn)子不會過熱。這反過來又進一步降低了輸出電壓。所有的斯坦福和AvK數(shù)字和模擬AVR都有一個內(nèi)置的識別超速運行的能力，當這種情況發(fā)生時 ，AVR將自動降低交流發(fā)電機的勵磁水平，從而降低輸出電壓。這個特性被稱為低頻率滾動或簡稱為UFRO。
典型的電氣設(shè)備，通常由交流發(fā)電機供電，已被設(shè)計為以固定電壓和固定頻率工作。大多數(shù)設(shè) 備對標稱附近的V和Hz有+/-%變化的容忍度，但如果V和Hz在減少[甚至增加]時保持比例，則會 更寬容。因此，UFRO電路不僅為交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)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有一個更大的間接好處，這通常被稱為“發(fā)動機負載緩解” 。如果在向發(fā)電機組施加負載 步驟期間交流發(fā)電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)速降低，因此出現(xiàn)瞬態(tài)狀態(tài)，導致發(fā)動機不能保持轉(zhuǎn)速的短期狀 態(tài)，那么如果AVR檢測到超速運行，它將自動降低交流發(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(diào)整
所需的UFRO設(shè)置可以被編程為數(shù)字avr的功能。所有模擬AVR都有一個調(diào)整裝置，以設(shè)置UFRO 電路激活的速度[Hz]。這被稱為UFRO膝關(guān)節(jié)點，當這種情況發(fā)生時，AVR安裝的LED將點亮。 UFRO膝關(guān)節(jié)的工廠設(shè)置為50Hz操作為47.5Hz，60Hz操作為57.5Hz。這意味著，當速度下降到膝蓋點以下時，輸出電壓將開始降低。與降低的速度相比，電壓降低的速率可以通過調(diào)整DIP的“微調(diào)旋鈕”來調(diào)整。這種可調(diào)性適用于所 有MX型avr。當速度恢復到標稱值時，允許電壓上升的速率可以通過調(diào)整DIP的“旋鈕”來調(diào)整。這種可調(diào)性適用于所有MX型avr。
● AVR 調(diào)整說明
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%]，將來自于AVR控 制系統(tǒng)的最佳設(shè)置。穩(wěn)定性“微調(diào)旋鈕”將確保AVR對突然負載階躍變化的動態(tài)響應(yīng)被識別并采取行動是最快的時間?？梢栽O(shè)置STAB“pot” ，使AVR響應(yīng)過快，這導致輸出電壓在穩(wěn)態(tài)負載條件下不穩(wěn)定。
AVR的UFRO電路將認識到發(fā)動機有故障，因為速度的頻率降低，優(yōu)化UFRO電路變得活躍的點，通 過UFRO微調(diào)旋鈕的設(shè)置，然后設(shè)置特性的點和居住實現(xiàn)輸出電壓降低水平，這有助于發(fā)動機保持盡可能接近名義工作速度。必須記住，發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)速器也可能有可調(diào)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(diào)整，然后是發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制。在此練習完成之 前，很可能需要對調(diào)節(jié)器或AVR進行微妙的重新調(diào)整，以確保這兩個獨立控制系統(tǒng)之間的兼容 性。
● AVR遠程接線
本節(jié)中的信息對當將AVR安裝到交流發(fā)電機外部時的應(yīng)用程序非常有用。
○ 內(nèi)部AVR接線圖
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AVR調(diào)壓板位置圖 |
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AVR調(diào)壓板內(nèi)部接線圖 |
○ 外部AVR接線圖
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AVR電壓調(diào)節(jié)裝置功能圖 |
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AVR調(diào)壓板外部出線接線圖 |
○ 靈敏度微調(diào)
AVR型MX321的“遠程微調(diào)”的可變電阻的標準推薦值為4K7歐姆，這將使交流發(fā)電機的標稱輸 出電壓的范圍調(diào)整為12%。其想法是將遠程“微調(diào)旋鈕”設(shè)置在其中點，交流發(fā)電機的輸出電壓在標 稱水平通過使用AVR安裝的“微調(diào)旋鈕”，然后遠程“微調(diào)旋鈕”將提供±6%的標稱調(diào)整。
由于標準的“微調(diào)旋鈕”旋轉(zhuǎn)運動約為270度，這相當于交流發(fā)電機輸出電壓變化的12%，它表明，當使用線性“微調(diào)旋鈕”時，每22.5°調(diào)整，交流發(fā)電機的輸出電壓將變化1%。對于標稱的415V交流發(fā)電機：±6%=415±25V=390V~440V。這意味著每5.4度的“微調(diào)旋鈕”旋轉(zhuǎn)就會有1V的變化。
○ 注意事項
如果所目睹的情況意味著遠程“微調(diào)旋鈕”改變了交流發(fā)電機的輸出電壓約5V作為一個最小運動 ，那么這表明“微調(diào)旋鈕”被旋轉(zhuǎn)了大約27度，或其總運動的10%。這表明，“微調(diào)旋鈕”電機是由一個系統(tǒng)操作的，導致它“運行”和旋轉(zhuǎn)超過預期，這可能是一個問題，當“英寸”按鈕用于電機控 制，或電機微調(diào)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(diào)旋鈕”的 值和AVR的靈敏度可以通過將“微調(diào)旋鈕”從0度到270度并注意輸出電壓的變化來確認。MX321需要一個4k7歐姆的微調(diào)旋鈕，而MX341需要一個1k0歐姆的微調(diào)旋鈕。
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