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斯坦福发电机AVR电压调节装置说明书 |
摘要：康明斯柴油发电机组的AVR能调压电压跟频率比。AVR是发电机自动电压调节器的简称，是专门为配套基波+谐波复式励磁或装配有永磁发电机励磁（PGM系统）的交流无刷发电机而设计。系统通过对发电机交流励磁机励磁电流的控制，实现对发电机输出电压的自动调节。可满足普通60/50Hz及中频400Hz单机或并列运行的发电机使用。具有电压整定、稳定度调节、F/V频率/电压特性设定、F/V低频保护、F/V电压下降设定、励磁电流限制、并联正交调差（下垂调节）等功能，同时可外接电压微调电位器、功率因数调节器进行控制。
在斯坦福交流发电机上电压调节器称之为AVR，型号为MX321、MX341和MX342的调压板都有一对标记为K1-K2的端子。这 些端子是到AVR的整流PMG输出电源中的一个链接，它成为在AVR的F1-F2输出处施加的可用的控 制直流电压。在正常操作条件下，这些终端必须连接起来，以便将AVR的输出电源设备→晶闸管→连接到AVR的内部输出电源导轨上。因此，它表明，如果K1和K2端子之间的连接被断开，AVR将不会输出到励磁场，因此，交流发 电机将停止产生输出电压。因此，这个开路K1和K2的选项可以用来阻止交流发电机在任何需要 的操作情况下产生输出电压。这可以是计划的维护安全工作程序的一部分，也可以作为交流发 电机端子和发电机组断路器之间的系统保护的一部分。
● 连接方法
进入K1和K2电路的任何开关触点应额定为240V交流10A。考虑到一个基于K1-K2开口的安全过 流保护系统，必须基于对相关风险的充分理解。该方案应被视为二次保护，而不是初级保护系统。
交流发电机输出端子和发电机组输出断路器之间的连接必须尽可能短，并且由于这个导线长度 不受发电机组断路器的保护，因此设计这个短长度的导线系统必须非常仔细地考虑。它必须安装在一个设计的结构系统内，以确保它不会被机械损坏， 并且必须非常仔细地选择，以免被发动机/交流发电机组件的振动损坏。在电气方面，它必须 能够处理交流发电机输出端子和发电机组断路器之间的全故障电流，因为这是在发电机组的电 力系统中安装过流保护的第一个点。一个良好和令人满意的设计可以说是一个包含了上面概述的交流发电机端子和发电机组断路器 之间的所有机械保护，这被视为主要保护系统。导体设计得很好，导致其故障的可能性几乎永 远不会发生。但是，如果在非常不太可能的情况下确实发生了故障，那么下一条保护线是针对 这个短路导线运行的过电流检测系统，这将导致K1-K2开路。然后，最终的保护系统是所有MX 型AVR的标准功能，在其“过励”保护系统下约8秒后自动关闭。
B0-B1是MX321 AVR的过压保护系统的一部分。如果出现过电压状态超过2秒，则AVR将在端子 B0B1处发出一个电压脉冲。这种电压脉冲被设计成与可安装在K1-K2上的“可用的额外”激励 断路器一起工作。这个断路器有一个“分流闸”线圈安装。当检测到“交流发电机输出超过电 压”且该AVR安全电路被激活时，AVR在端子B0-B1处发出电压脉冲。这个“电压脉冲”激活了 激励cb中的分流跳闸机制，然后K1-K2自动打开，因此交流发电机输出衰减为零。在故障条件 下，衰减可能在0.1秒内，而在无负载条件下，大约需要0.5秒。考虑使用这个B0-B1电压来操 作除斯坦福设计的系统以外的电路，可能会损坏AVR。斯坦福激励CB的线圈电阻约为35欧姆 ，需要0.15A来操作分流跳闸，通过立即打开K1-K2，B0-B1输出的持续时间被控制为不超过60 毫秒。超过这些值都会损坏AVR组件，并要求更换AVR。
为了确保符合EMC法规，连接到K1和K2的引线应该被屏蔽，理想情况下，不要安装继电器，以 确保振动不会导致继电器可靠性问题。如果包含该电路的原因是为了提供过载保护，并且因此是由适当的过电流检测监视器驱动的， 那么该电路及其机电部件的可靠性绝对是至关重要的。这种保护方法/系统的使用必须与适当的当地法规一起考虑，例如：英国的IEE法规、海洋的社 会分类法规等。一些遵守的法规和立法很可能认为这是一个理想的后备保护系统，但不是一个有效的方法，前线保护方案。我们认为，这很可能是一个识别特定应用程序的“风险”的案例，然后决定它的适用性。
● 负载验收和频率滚动 UFRO
○ UFRO 定义
如果交流发电机以低于额定速度运行，维持额定电压的唯一方法是增加励磁电流。然而，降低 运行速度意味着降低风扇速度，进而减少通过交流发电机的冷却空气。因此，必须降低励磁电 流，以确保转子不会过热。这反过来又进一步降低了输出电压。所有的斯坦福和AvK数字和模拟AVR都有一个内置的识别超速运行的能力，当这种情况发生时 ，AVR将自动降低交流发电机的励磁水平，从而降低输出电压。这个特性被称为低频率滚动或简称为UFRO。
典型的电气设备，通常由交流发电机供电，已被设计为以固定电压和固定频率工作。大多数设 备对标称附近的V和Hz有+/-%变化的容忍度，但如果V和Hz在减少[甚至增加]时保持比例，则会 更宽容。因此，UFRO电路不仅为交流发电机的转子绕组提供了保护；它还为任何连接的负载提 供了一些交感神经保护。
UFRO有一个更大的间接好处，这通常被称为“发动机负载缓解” 。如果在向发电机组施加负载 步骤期间交流发电机驱动的转速降低，因此出现瞬态状态，导致发动机不能保持转速的短期状 态，那么如果AVR检测到超速运行，它将自动降低交流发电机励磁水平，从而降低输出电压， 这将降低输出电流水平。
○ UFRO 调整
所需的UFRO设置可以被编程为数字avr的功能。所有模拟AVR都有一个调整装置，以设置UFRO 电路激活的速度[Hz]。这被称为UFRO膝关节点，当这种情况发生时，AVR安装的LED将点亮。 UFRO膝关节的工厂设置为50Hz操作为47.5Hz，60Hz操作为57.5Hz。这意味着，当速度下降到膝盖点以下时，输出电压将开始降低。与降低的速度相比，电压降低的速率可以通过调整DIP的“微调旋钮”来调整。这种可调性适用于所 有MX型avr。当速度恢复到标称值时，允许电压上升的速率可以通过调整DIP的“旋钮”来调整。这种可调性适用于所有MX型avr。
● AVR 调整说明
在施加块负载后，在发电机组上达到最低可能的瞬态电压下降百分比[TVD%]，将来自于AVR控 制系统的最佳设置。稳定性“微调旋钮”将确保AVR对突然负载阶跃变化的动态响应被识别并采取行动是最快的时间。可以设置STAB“pot” ，使AVR响应过快，这导致输出电压在稳态负载条件下不稳定。
AVR的UFRO电路将认识到发动机有故障，因为速度的频率降低，优化UFRO电路变得活跃的点，通 过UFRO微调旋钮的设置，然后设置特性的点和居住实现输出电压降低水平，这有助于发动机保持尽可能接近名义工作速度。必须记住，发动机转速调速器也可能有可调选项，将协助在块负荷条件下。任何优化发电机组 的块负载验收性能的练习都将包括AVR的独立调整，然后是发动机转速控制。在此练习完成之 前，很可能需要对调节器或AVR进行微妙的重新调整，以确保这两个独立控制系统之间的兼容 性。
● AVR远程接线
本节中的信息对当将AVR安装到交流发电机外部时的应用程序非常有用。
○ 内部AVR接线图
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AVR调压板位置图 |
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AVR调压板内部接线图 |
○ 外部AVR接线图
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AVR电压调节装置功能图 |
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AVR调压板外部出线接线图 |
○ 灵敏度微调
AVR型MX321的“远程微调”的可变电阻的标准推荐值为4K7欧姆，这将使交流发电机的标称输 出电压的范围调整为12%。其想法是将远程“微调旋钮”设置在其中点，交流发电机的输出电压在标 称水平通过使用AVR安装的“微调旋钮”，然后远程“微调旋钮”将提供±6%的标称调整。
由于标准的“微调旋钮”旋转运动约为270度，这相当于交流发电机输出电压变化的12%，它表明，当使用线性“微调旋钮”时，每22.5°调整，交流发电机的输出电压将变化1%。对于标称的415V交流发电机：±6%=415±25V=390V~440V。这意味着每5.4度的“微调旋钮”旋转就会有1V的变化。
○ 注意事项
如果所目睹的情况意味着远程“微调旋钮”改变了交流发电机的输出电压约5V作为一个最小运动 ，那么这表明“微调旋钮”被旋转了大约27度，或其总运动的10%。这表明，“微调旋钮”电机是由一个系统操作的，导致它“运行”和旋转超过预期，这可能是一个问题，当“英寸”按钮用于电机控 制，或电机微调旋钮齿轮太粗糙。所以最初认为AVR的“前端”太敏感的情况不能被支持。“微调旋钮”的 值和AVR的灵敏度可以通过将“微调旋钮”从0度到270度并注意输出电压的变化来确认。MX321需要一个4k7欧姆的微调旋钮，而MX341需要一个1k0欧姆的微调旋钮。
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