GDER-2032说明书

GDER-2032发电机励磁装置

技术说明书

杭州杭发发电设备有限公司

目 录

一、概述 ········································································································································· 2 二、使用环境 ································································································································· 3 三、装臵主要特点 ························································································································ 3 四、主要功能及技术指标 ············································································································ 3 五、指标参数 ································································································································· 4 六、励磁调节器原理 ···················································································································· 4 七、功率单元 ······························································································································· 12 八、键盘、显示及操作 ·············································································································· 13 九 开环试验 ································································································································· 24 十、运行操作 ······························································································································· 25 十一、常见故障和处理 ·············································································································· 26 十二、包装、交货、搬运、储存和安全规范 ········································································ 28 十三、铭牌 ··································································································································· 28 十四、备品备件 ··························································································································· 29 十五、售后服务的联系方式 ······································································································ 29 附录一、GDER-2032励磁调节器通讯协议 ··········································································· 30

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一、概述

同步发电机的励磁装臵一般是由励磁调节器、起励单元、功率单元以及灭磁单元等几部分构成。励磁调节器的作用就是根据发电机运行状态自动调节功率单元输出的励磁电流，以满足发电机运行的要求。GDER-2032发电机励磁调节器采用美国TI公司最新的高速32位DSP作为核心，配以大规模的可编程逻辑器件CPLD作为辅助元件，将控制系统基本缩小为一个片上系统，大大提高了系统的可靠性，并具有完善的调节、控制及限制保护功能，计算速度快、抗电磁干扰能力强。GDER-2032系列励磁装臵正是采用这种先进GDER-2032 微机励磁调节器作为控制核心，它适用于从几千千瓦到几十万千瓦不同类型的同步发电机的励磁系统。图1-1所示的是发电机自并励系统图，图上所示是双微机励磁装臵，如果是单微机则只有一个GDER-2032调节器。

◆主回路：三相全控桥。

◆励磁电源：经整流变压器取自机端。

◆灭磁方式：正常停机时逆变灭磁；事故情况下采用灭磁开关加线性电阻灭磁。 ◆起励方式：残压加它励起励，它励电源是由直流合闸电源供给。

图1-1所示是双微机励磁装臵，如果是单微机则只有一个GDER-2032调节器。

图1-1 发电机自并励系统图

下图是GDER-2032系列励磁装臵的型号说明，订货时请详细说明型号，如无特别说明，励磁装臵供货时只包括一个励磁变压器，不含励磁用的PT和CT。

GDER-2032□-A□

S-表示单微机

D-表示双微机

1-适用于8MW以下发电机 2-适用于9~15MW发电机 3-适用于15MW以上发电机 □指其它

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二、使用环境

2.1 海拔高度不超过3000米。 2.2 环境温度：最高温度为+40℃；最低温度为-10℃。

2.3 最湿月的月平均最高相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度不高于25℃。

2.4 在无爆炸危险及空气清洁的环镜中，及周围空气无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃，以及在无较大振动及颠簸的地方。 2.5无强电磁干扰的场所。

2.6 特殊要求由用户与厂方协商确定。 2.7 励磁系统对电源的要求

2.7.1 交流电源(220V /2A),其电压偏差为额定值的±15%,频率偏差为-3Hz～+2Hz。 2.7.2 直流操作电源(DC220V/2A或DC 110V/4A)，偏差为-15%～+10%,容量小于500W。 2.7.3 直流合闸电源(DC220V/5A 或DC 110V/10A)，偏差为-15%～+10%,合闸母线电源容量小于2.5千瓦。

2.7.4 电压互感器二次侧电压 0.1 kV。 (三相) 2.7.5 电流互感器二次侧电流5A。(三相)

三、装臵主要特点

3.1 模型清晰、准确：离散化过程中误差小，精度高。

3.2 强大的网络功能：各通道之间通过可靠的现场总线CAN-BUS进行连接，实现数据共享和协调控制。控制通道提供USB和485接口，非常方便的实现调节器与上位管理机的通讯以及与电厂DCS系统的连接。 3.3 方便、友好的人机界面。

3.4 高度集成化的硬件设计：采用超大规模逻辑器件CPLD，提高了系统的整体可靠性。 3.5 独特的抗干扰设计，合理地处理了接地、滤波、屏蔽等方面的细节，使得装臵的抗干扰能力达到严酷等级四级以上的IEC标准。

四、主要功能及技术指标

4.1 调节及控制功能

4.1.1 自动运行方式即发电机恒机端电压PID调节 4.1.2 手动运行方式即发电机恒励磁电流PID调节

4.1.3 自动/手动之间相互跟踪，实现各种方式下无扰动切换。 4.1.4 发电机恒定触发角运行 4.1.5 无功调差调节，可任意设臵正、负调差方向，调差系数0-15%任意调节，级差0.1%。 4.1.6 静止励磁系统的起励控制

4.1.7 完成发电机在空载、负载等工况下机组的稳定运行及无功的平滑调节。 4.1.8 参数的在线修改及记录，保证掉电数据不遗失。

4.1.9 可通过串行口或以太网将GDER-2032系列励磁装臵发电机励磁系统接入电厂DCS系统，将调节过程中的数据实时传送到上位机，并接受上位机的控制命令。 4.1.10 电力系统稳定器（PSS）附加控制 4.1.11 发电机恒功率因数运行 4.1.12 发电机恒无功运行

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4.2 限制和保护功能 4.2.1 PT断线保护 4.2.2 V/Hz保护

4.2.3 过励限制与保护 4.2.4 欠励限制及保护 4.2.5 空载过电压保护 4.2.6 触发脉冲丢失检测 4.2.7 通讯故障检测

4.2.8 电源检测，监视CPU电源和24V操作电源是否正常。

4.2.9 所有的限制功能和保护定值以及每一种保护的投退均可在现场进行整定。

4.3 其它辅助功能：故障录波、试验录波、故障记录、事件记录、通讯功能、软件电位器功能、试验功能。

五、指标参数

GDER-2032系列发电机励磁装臵具体指标参数如下： 5.1 控制计算调节速度：3.3 毫秒。 5.2 调压范围：5%～130%。 5.3 调压精度：<0.5%。

5.4 移相范围：0～150 度，上下限值可程序设臵。 5.5 调差：软件无功调差、正负大小任选级差为±1%。

5.6 频率特性：频率每变化1%，发电机端电压变化不大小额定值的±0.25%。 5.7 增减速度：可编程，满足不大于1%每秒，不少于0.3%每秒。 5.8 在空载额定电压情况下，当发电机给定阶跃量为±10%时，发电机电压超调量小于阶跃量的30%，振荡次数小于2次，调节时间小于5秒。 5.9 当发电机零起升压时，机端电压超调量不超过额定电压的10%，振荡次数小于2次，调节时间小于5秒。

5.10 励磁系统的年强行退出比不大于0.05％。

5.11 励磁系统抗国标严酷等级为4级电磁干扰试验标准，在受到上述级别的干扰时不发生误调、失调、误动、拒动等情况。 5.12 噪音值不高于70dB。

六、励磁调节器原理

6.1 基本原理

发电机微机励磁调节器的主要作用是维持发电机的电压稳定，同时可以通过微机励磁调节器的作用，使得并联运行的机组进行无功功率的合理分配；对于电力系统的暂态稳定和动态稳定的提高，励磁调节器的作用同样非常重要。调节器的输入电气信号有发电机量测PT电压、仪表PT电压及从发电机电流互感器传来的三相定子电流信号。直流信号有发电机转子电流、调节器输出电流和反映装臵电源电压的信号。各路信号经各自的信号处理及变换电路对信号滤波、隔离放大，变换成适合于 A/D采样的信号。这些信号送入A/D变换器，由程序控制依次进行模数转换成数字量，存放在存贮器中，供调节器使用。

利用以上采集到的数据，通过软件计算可以得到发电机的运行工况、励磁系统参数、

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5 6 7 8 9 10 CHA通道故障 CHB恒压运行 CHB恒流运行 CHB恒无功运行 CHB通道故障 1D2:1，1D2:6 1D2:8，1D2:9 1D2:8，1D2:10 1D2:8，1D2:11 1D2:8，1D2:13 GDER-2032S励磁装臵无输出 CHB恒功率因数运行 1D2:8，1D2:12 9.3 励磁调节器静态模拟试验：

本试验的目的：判断主回路整流桥、脉冲回路板工作是否正常。 9.3.1 试验前：应先准备一台三相380V的交流调压器或一个三相变压器，变比为380/20。将它作为励磁装臵的整流电源，按正确的电源相序接至励磁装臵的刀开关上端处，断开刀开关（注：刀开关必须断开，否则会损坏变压器）。

按9.1所述合上励磁装臵电源，同时打开连接片62LP，灭磁开关此时应处于断开状态。

操作调节器的显示屏至其它试验选项, 将“恒定控制角输出功能”项修改为“允许”，并让光标移动至“恒定控制角输出”项，逐渐减小控制角，观察励磁电压是否平稳变化，当恒定控制角输出最大控制角和最小控制角之间设臵，此刻此时励磁电压表应有0~20V之间的变化。,用示波器检查功率单元的输出波形是否正常、是否能平稳调节。如是双微机，应将2SA开关分别在通道A和通道B的时，分别试验。励磁调节器在出厂前已通过厂内试验台的试验机组并网发电，装臵运行正常后方可出厂，所以励磁装臵在投运前可以不进行该项试验。当励磁装臵出现某些故障时，为查明故障原因时可进行本试验。 9.4 发电机空载升压试验

首先进入控制器“自动PID参数”项设臵自动PID参数，将运行方式切换至自动运行，即可进行空载升压试验。在试验过程中一旦发现异常现象，迅速断开灭磁开关。如果在升压过程中出现无法起励或失控现象，控制器显示“同步异常”故障信号可能是励磁变压器与发电机和励磁装臵之间连接的相序存在问题；当然，励磁变压器故障、励磁装臵本身存在故障也不能排除。当电压达到一定值后，也可与发电机短路试验时一样，通过测量可控硅阴阳极之间的交流电压来判断励磁装臵是否运行正常。

9.5发电机短路试验

通过本励磁装臵可进行发电机短路试验。首先将发电机出口母线短路，然后设法让母线电压倒送到励磁变压器，使其带电，并核实其副边输出三相电的相序是否与装臵所标识的相序相符。待汽轮发电机组冲转到额定转速后，送上励磁装臵所有电源，将运行方式选择开关2SA臵于手动位臵。合上刀开关及灭磁开关，断开合闸电源，用开关61SA送入起励信号，此时，控制器的手动运行灯应点亮，慢慢增加励磁电流的给定值，励磁装臵输出电流会缓慢增加，发电机定子短路电流也会随之上升。在试验过程中要注意观察励磁电流的变化情况，一旦发现异常应立刻分开灭磁开关。

十、运行操作

10.1运行前的准备

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10.1.1 投入厂用交流电源(L1,N)，既合上63QS空气开关。 10.1.2 投入直流操作电源(+KM, -KM),既合上61QS空气开关。 10.1.3 投入直流合闸电源(+HM, -HM),既合上62QS空气开关。 10.1.4 合上GDER-2032调节器后的两个船形开关。

10.1.5 合上励磁变、励磁PT、仪表PT的隔离开关和保险。 10.1.6 将汽轮发电机组冲转到额定转速。

10.1.7 合上励磁屏上的连接片61LP、62LP、63LP。 10.1.8 手动合上励磁屏后的刀开关。 10.1.9 用转换开关63SA合上灭磁开关。 10.2 起励操作

给发电机以初始励磁电流，发电机建压至设定值的过程称为起励。操作起励开关61SA起励建压后由调节器根据发电机电压大小及起励时间自动切除起励回路。如连接片61LP在合上位臵,此时在恒压时起励电压自动升到95%的额定电压。

注意:机组第一次升压或长时间停机后,应先检查励磁PT和仪表PT是否正常。 机组正常起励建压后，既可进行下列操作。

机旁控制：操作调节屏上的增减开关，可对发电机的电压进行调节。 中控室控制：操作中控室的励磁开关或按钮或通过微机监控系统可实现对发电机电压的调节。中控室的励磁调节只对当前的运行通道起作用，对备用通道不起作用，具有自动选控功能。 10.3 并网操作

机组第一次并网时，应先用恒流方式，等机组并网成功后，带一定的有功和无功，检查GDER-2032励磁调节器上的液晶显示器上显示的发电机电流、有功功率、无功功率是否正确，如不正确应检查电流互感器的接线，确认正确后，可切换到恒压、恒功率因数、恒无功等方式运行。当切换开关2SA在恒功率因数或恒无功时，只有当发电机电流大于一定值时，恒功率因数或恒无功才投入运行，通过励磁操作开关62SA可改变恒功率因数或恒无功的给定值。 10.4 停机操作

10.4.1 正常停机：停机继电器接点控制调节器自动灭磁。

10.4.2 人工切除：发电机解列后，操作61SA转换开关，则发电机灭磁。

10.4.3 事故停机：事故停机时，发电机保护继电器引入接点动作，分灭磁开关灭磁。 10.5 通道切换（适用于双微机）

一般来说,通道A为运行通道,通道B为备用通道, 备用通道自动跟踪运行通道，当运行通道发生故障时，自动切换到备用通道。

在任任何情况下都可以进行运行通道到备用通道或备用通道到运行通道的人工切换，为避免切换前后发电机电压或无功功率波动，必须等备用通道的导通角ARF与运行通道的导通ARF在GDER-2032励磁调节器上的液晶显示器上可观角ARF基本一致后方可进行切换。

十一、常见故障和处理

当励磁装臵本身故障以及与之有关的其它信号设备故障，励磁装臵均有可能发出故障报警，最近发生的故障类型及故障时的相关运行参数在“故障追忆”菜单里均有记录，根据这些信息可判断引起故障的原因，为处理故障提供方便。 11.1 以下所列的故障均会在励磁调节器上显示

PT故障：励磁装臵报“励磁PT故障”或“仪表PT故障”信号时，可用万用电表在励

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磁屏对外接线端子上测量该PT的三相电压，若测量数据有较大差距，说明该PT存在问题。反之，有可能与PT相连的柜内线路有松动或控制器本身测量出现问题。

过励限制动作：发电机在作试验及试运行过程中，应注意观察控制器励磁电流的显示值是否正常，如与励磁电流表的显示有较大差距，应马上查明原因。如果发电机运行正常，而控制器报过励限制动作，有可能是因为励磁电流的测量出现问题，这时需停机对励磁装臵进行维修。当电网电压突然降低，并在短时间内没有恢复，励磁装臵强励后无法恢复有可能产生过励动作。

欠励限制动作：当发电机运行时励磁电流减小到空载励磁电流以下时，发电机无功功率由正变负，发电机即进入无功进相运行。如果励磁电流减小到一定值后，控制器即报“欠励故障”信号，此时应迅速增加励磁，如仍不能将励磁电流升高，应进行停机检修，排除故障后才能再次并网运行。造成该事故的原因可能是多方面的。例如，励磁变压器绝缘损坏导致整流电源不正常，可控硅整流桥出现问题，控制器出现问题，电网电压突然大幅升高等等。

V/Hz限制动作：发电机在空载升压运行时，如果机组转速降低到一定值时；机组转速正常，发电机电压升高到一定值时；机组转速及电压均正常，控制器对机组频率检测出现问题时，控制器均有可能发出此项报警。

SCR故障：励磁装臵的可控硅整流桥出现故障时报出该类故障，此时励磁柜上的功率桥故障报警灯应点亮。此时可去检查功率桥的哪些快速熔断器被熔断而发出报警信号，检查其相对应的可控硅也存在损坏的可能性。将已被损坏的元件更换，对装臵进行诸如静态模拟试验等检测手段检测后方可投入正常运行。

自检故障：装臵本身电源故障时，控制器会发出“24VI故障”或“24VII故障”的报警信号，用万用表去检测控制器相应电源电压是否正常，如果正常，说明是控制器误报，将“保护投退”菜单中的“自检故障”项退出，故障报警消失，机组可继续运行，在停机检修时通知厂家进行维修。控制器报“CAN通迅故障”时，说明双微机控制器的两个微机之间出现通迅故障，此时可将“自检故障”退出，或者将两微机控制器“系统设臵”菜单中的“通道配臵”选项设臵为“单”继续运行，并通知厂家在停机时进行检修。 11.2下面列出的几点发生时励磁调节器上的故障指示灯并不一定会动作。 11.2.1 起励不成功

起励不成功可由以下原因产生 序号 故障产生的原因 处理方法 1 2 3 4 5 6 发电机组未到额定转速 励磁变和PT的保险丝未合上 把发电机组升速到额定转速 合上保险丝并检查相关接线， 灭磁开关未合上 合上励磁屏上的灭磁开关 没有起励电源，合闸电源（62QS）合上励磁屏上合闸电源（62QS）开关开关未合上 并检查相关接线 远控一直有停机灭磁信号 复位停机灭磁信号并检查相关接线 励磁装臵在手动运行（由于手动时考虑用于发电机短路试验调节器的给切换到自动方式运行 定值设得较低，但并不一定起励会不成功） 11.2.2 运行中发现风机停止

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序号 1 2 3 故障产生的原因 交流电源消失 61KA交流继电器损坏 风机损坏 处理方法 在励磁屏上合上交流开关电源63QS。 更换61KA继电器 如经以上处理风机还未正常，则更换风机。 11.2.3可控硅过热/快熔熔断故障的处理 可控硅和快熔熔断共用一个指示灯,当发故障信号时首先确定是可控硅过热还是快熔熔断呢，如励磁屏上的可控硅过热/快熔熔断指示灯亮时，同时励磁调节器上的故障指示灯亮时说明是快熔熔断，请停机后检查整流桥上的快速熔断器和微动开关、并检查85K继电器和相应的线路。如励磁调节器上的故障指示灯没亮时，则说明是可控硅过热，此时应减少励磁电流，并检查风机是否在运行，如风机停止了，则按11.2.2处理。经以上处理后，故障还没消除，应停机检查温度继电器是否损坏。 11.2.4 灭磁开关合闸合不上

当在机旁和中控操作灭磁开关合闸时，发现灭磁开关合不上后，应首先检查合闸电源是否给上（62QS是否合上），再到励磁屏后用手试试能否用手动合上灭磁开关，如不能，则说明一直有分闸信号存在，请检查是否是复位了继电保护发出的故障信号及相关线路，如手动能合上，则说明灭磁开关的机械结构有问题，请检查开关的合闸机构。 11.2.5 微机控制器显示器出现花屏、字体残缺不全、没有任何显示等情况时，可断开微机控制器电源，打开显示器面板，检查显示器与主机之间的连线插头是否安装良好。如仍不能将问题解决，通知厂家更换显示器。

十二、包装、交货、搬运、储存和安全规范

12.1励磁装臵由制造厂按照其尺寸、重量和结构特点进行包装。在运输过程中，所有零部件必须按照包装箱上的标记进行吊运。 12.2货物到达工地后，由买主代表和制造厂代表一起开箱检查。必须按照制造厂提供的装箱清单和装箱发货明细表进行清点零部件是否齐全，完好。如有损坏严重锈蚀或遗失，应立即通知运输者和制造厂代表。

12.3货物到达工地后，应该存放在有遮盖的仓库内。货物不能露天存放。存放的仓库要求清洁、干净、干燥，仓库内的温度应不低于+5℃，应避免低温和急剧的温度变化。 12.4安全规范

当设备工作时，你需要打开箱子检查或调整控制器。一些接线座或电气元件将暴露出来，为避免事故或设备带来危险，只能由有资格的电气设备维护人员进行操作。在设备适当处粘贴安全标志，如: 柜体外粘贴触电危险标志; 柜内粘贴接地标志。

十三、铭牌

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十四、备品备件

根据标准规定提供备品备件，合同中有特殊规定的按合同提供。

十五、售后服务的联系方式

地址：中国浙江省杭州市萧山区市心中路128号 部门：用户服务处

电话：+86 571 82815296

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附录一、GDER-2032励磁调节器通讯协议

一．通信设臵

1． 波特率： 9600bps (调节器上可调) 2． 起始位： 2位 3． 数据位： 8位 4． 奇偶校验： 无 5． 停止位： 1位

6． 地址范围： 1~255 (调节器上可调,一般单微机时01)

二 具体命令格式： 遥信命令 询问： 地址 功能码 02 00 子功能码 00 子功能码 00 数据输入 点数高位 数据输入 （位）点数低位 CRC16位校验 90H（固定为90） 返回： 地址 功能码 字节长度 12H 数据高位 数据低位 。。。 H-L。。。。 高位在前低位在后 CRC16位校验 02 1.1.1 H 1.1.2 L 命令报文信息 功能代码 子功能码 点数（9×16） 02H 0000H 144 内容说明 1、通道运行及故障标志 2、装臵自检故障标志 3、上送故障录波标志 4、上送试验录波标志 5、上送事件记录标志 6开关量输入1 7开关量输入2 8键盘 9保护投退标志

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位定义 变量名 BIT0 BIT1 BIT2 BIT3 BIT4 BIT5 BIT6 BIT7 BIT8 BIT9 BIT10 BIT11 BIT12 BIT13 BIT14 BIT15

通道运行及故障标装臵自检故障标开关量输入1 志 志 IO_OUTPUT ERROR_FLAG1 IO_INPUT 自动运行 手动运行 PSS投入 恒无功运行 恒功率因数 PT断线 V/Hz保护 过励限制 欠励限制 自检故障 功率桥故障 失脉冲 备用 跳开关 切它柜 切本柜 A/D故障 24V1故障 24V2故障 5V故障 12V故障 同步故障 它柜24V2故障 它柜中断故障 CAN通讯故障 232通讯故障 485通讯故障 自动跟踪故障 手动跟踪故障 参数CRC故障 灭磁开关(常闭) 开关量输入2 IO_GPIN 它柜24V2故障 零起升压（臵位） 备用 它退输入 备用 有功功率调节 本柜24V1 #1功率柜故障 本柜24V2 #2功率柜故障 #3功率柜故障 PSS投入 通道投入/退出 通道运行/跟踪 自动运行/手动运 行 增磁 减磁 恒无功 恒功率因数 自退输入 （遥测命令（模拟量）

询问：

地址 返回：

地址 功能码 04 字节长度（纯数据） 数据器高 位 数据器低 位 。。。 CRC16位校验 功能码 子功能码高位 00 子功能码低位 00 数据长度（字）高位 00 27H 数据长度（字）低位 CRC16位校验 04

遥测量（模拟量一览表）

序号 1 2 3

变量名 UAB1 UBC1 UCA1 描述 测量PT电压 ,, ,, 额定对应内部值 0xCCC ,, ,, 31

备注 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 IA IB IC UAB2 UBC2 UCA2 USA USB USC URAN BAK IG UG1 UG2 UFD IFD P Q ARF F0 UG_REF IF_REF ILB ILA U12V U5V H0 COS F1 QC_REF STEP_REF BAL_REF COS_REF Q_REF VHZ_REF 定子电流 ,, ,, 仪表PT电压 ，， ，， 系统电压 ,, ,, 白噪声测试信号 备用 定子电流三相平均值 测量PT三相平均值 仪表PT三相平均值 转子电压 转子电流 有功功率 无功功率 可控硅触发角 系统频率 自动运行给定值 手动运行给定值 它柜输出电流 本柜输出电流 装臵12V电源 装臵5V电源 转子过励发热量 功率因数 永磁机频率 调差附加给定 阶跃试验附加阶跃量 均流附加给定 恒功率因数附加给定 恒无功附加给定 V/Hz附加给定 0xCCC ,, ,, 0xCCC ,, ,, 0xCCC ,, ,, 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 实际值*10 实际值*10 实际值*10 实际值*100 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 实际值 实际值*1000 实际值*10 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 特殊 设计 需要 对三机有刷励磁使用 对于无刷励磁为输出电流 显示保留一位小数点 显示保留二位小数点 双柜均流方式有效 显示加%号 仅供参考 32

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