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斯坦福發電機AVR電壓調節裝置說明書 |
摘要：康明斯柴油發電機組的AVR能調壓電壓跟頻率比。AVR是發電機自動電壓調節器的簡稱，是專門為配套基波+諧波復式勵磁或裝配有永磁發電機勵磁（PGM系統）的交流無刷發電機而設計。系統通過對發電機交流勵磁機勵磁電流的控制，實現對發電機輸出電壓的自動調節。可滿足普通60/50Hz及中頻400Hz單機或并列運行的發電機使用。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、并聯正交調差（下垂調節）等功能，同時可外接電壓微調電位器、功率因數調節器進行控制。
在斯坦福交流發電機上電壓調節器稱之為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，AVR將不會輸出到勵磁場，因此，交流發 電機將停止產生輸出電壓。因此，這個開路K1和K2的選項可以用來阻止交流發電機在任何需要 的操作情況下產生輸出電壓。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 電機端子和發電機組斷路器之間的系統保護的一部分。
● 連接方法
進入K1和K2電路的任何開關觸點應額定為240V交流10A。考慮到一個基于K1-K2開口的安全過 流保護系統，必須基于對相關風險的充分理解。該方案應被視為二次保護，而不是初級保護系統。
交流發電機輸出端子和發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 不受發電機組斷路器的保護，因此設計這個短長度的導線系統必須非常仔細地考慮。它必須安裝在一個設計的結構系統內，以確保它不會被機械損壞， 并且必須非常仔細地選擇，以免被發動機/交流發電機組件的振動損壞。在電氣方面，它必須 能夠處理交流發電機輸出端子和發電機組斷路器之間的全故障電流，因為這是在發電機組的電 力系統中安裝過流保護的第一個點。一個良好和令人滿意的設計可以說是一個包含了上面概述的交流發電機端子和發電機組斷路器 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 遠不會發生。但是，如果在非常不太可能的情況下確實發生了故障，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，這將導致K1-K2開路。然后，最終的保護系統是所有MX 型AVR的標準功能，在其“過勵”保護系統下約8秒后自動關閉。
B0-B1是MX321 AVR的過壓保護系統的一部分。如果出現過電壓狀態超過2秒，則AVR將在端子 B0B1處發出一個電壓脈沖。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。這個斷路器有一個“分流閘”線圈安裝。當檢測到“交流發電機輸出超過電 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 作除斯坦福設計的系統以外的電路，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，連接到K1和K2的引線應該被屏蔽，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，并且因此是由適當的過電流檢測監視器驅動的， 那么該電路及其機電部件的可靠性絕對是至關重要的。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 會分類法規等。一些遵守的法規和立法很可能認為這是一個理想的后備保護系統，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電機的冷卻空氣。因此，必須降低勵磁電 流，以確保轉子不會過熱。這反過來又進一步降低了輸出電壓。所有的斯坦福和AvK數字和模擬AVR都有一個內置的識別超速運行的能力，當這種情況發生時 ，AVR將自動降低交流發電機的勵磁水平，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。
典型的電氣設備，通常由交流發電機供電，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 供了一些交感神經保護。
UFRO有一個更大的間接好處，這通常被稱為“發動機負載緩解” 。如果在向發電機組施加負載 步驟期間交流發電機驅動的轉速降低，因此出現瞬態狀態，導致發動機不能保持轉速的短期狀 態，那么如果AVR檢測到超速運行，它將自動降低交流發電機勵磁水平，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都有一個調整裝置，以設置UFRO 電路激活的速度[Hz]。這被稱為UFRO膝關節點，當這種情況發生時，AVR安裝的LED將點亮。 UFRO膝關節的工廠設置為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整DIP的“微調旋鈕”來調整。這種可調性適用于所 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整DIP的“旋鈕”來調整。這種可調性適用于所有MX型avr。
● AVR 調整說明
在施加塊負載后，在發電機組上達到最低可能的瞬態電壓下降百分比[TVD%]，將來自于AVR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態響應被識別并采取行動是最快的時間。可以設置STAB“pot” ，使AVR響應過快，這導致輸出電壓在穩態負載條件下不穩定。
AVR的UFRO電路將認識到發動機有故障，因為速度的頻率降低，優化UFRO電路變得活躍的點，通 過UFRO微調旋鈕的設置，然后設置特性的點和居住實現輸出電壓降低水平，這有助于發動機保持盡可能接近名義工作速度。必須記住，發動機轉速調速器也可能有可調選項，將協助在塊負荷條件下。任何優化發電機組 的塊負載驗收性能的練習都將包括AVR的獨立調整，然后是發動機轉速控制。在此練習完成之 前，很可能需要對調節器或AVR進行微妙的重新調整，以確保這兩個獨立控制系統之間的兼容 性。
● AVR遠程接線
本節中的信息對當將AVR安裝到交流發電機外部時的應用程序非常有用。
○ 內部AVR接線圖
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AVR調壓板位置圖 |
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AVR調壓板內部接線圖 |
○ 外部AVR接線圖
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AVR電壓調節裝置功能圖 |
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AVR調壓板外部出線接線圖 |
○ 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，這將使交流發電機的標稱輸 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，交流發電機的輸出電壓在標 稱水平通過使用AVR安裝的“微調旋鈕”，然后遠程“微調旋鈕”將提供±6%的標稱調整。
由于標準的“微調旋鈕”旋轉運動約為270度，這相當于交流發電機輸出電壓變化的12%，它表明，當使用線性“微調旋鈕”時，每22.5°調整，交流發電機的輸出電壓將變化1%。對于標稱的415V交流發電機：±6%=415±25V=390V~440V。這意味著每5.4度的“微調旋鈕”旋轉就會有1V的變化。
○ 注意事項
如果所目睹的情況意味著遠程“微調旋鈕”改變了交流發電機的輸出電壓約5V作為一個最小運動 ，那么這表明“微調旋鈕”被旋轉了大約27度，或其總運動的10%。這表明，“微調旋鈕”電機是由一個系統操作的，導致它“運行”和旋轉超過預期，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的靈敏度可以通過將“微調旋鈕”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歐姆的微調旋鈕，而MX341需要一個1k0歐姆的微調旋鈕。
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