第十一章 船舶电站

1、第 十 一 章 船 舶 电 站 111111.船舶电力系统概述 112112.电站容量与发电机组数量 113113.主机轴带发电机装置 114114.船舶配电板 115115.万能式空气断路器 116116.发电机的保护 117117.发电机的并联运行条件与分析 118118.手动并车整步原理与方法 119119.自动准同步并车原理 11101110.船舶应急发电机组 11111111.船舶蓄电池装置 11121112.船舶接用岸电装置 学习第十一章应该注意的点 第十一章学习应注意的几个问题第十一章学习应注意的几个问题： 1.船舶电力系统如何组成？有什么特点？船舶电力系统如何组成？有什么特点？

2、 2.船舶电站容量与发电机组数量是根据什么原则确定的？轴带船舶电站容量与发电机组数量是根据什么原则确定的？轴带 发电机装置有什么特点和类型？发电机装置有什么特点和类型？ 3.船舶配电板由什么组成？有哪些作用和特点？船舶配电板由什么组成？有哪些作用和特点？ 4.万能式空气断路器组成原理是什么？对发电机采取什么保护万能式空气断路器组成原理是什么？对发电机采取什么保护 ？保护原则是什么？保护原则是什么？ 5.船舶同步发电机并联运行条件是什么？若不满足有什么后果船舶同步发电机并联运行条件是什么？若不满足有什么后果 ？ 6.手动与自动并车的方法与整步原理如何？手动与自动并车的方法与整步原理如何？ 7.船

3、舶应急电源有哪几种？应急发电机组起动控制系统应具有船舶应急电源有哪几种？应急发电机组起动控制系统应具有 什么功能？船舶蓄电池装置的作用是什么？如何进行维护保养？什么功能？船舶蓄电池装置的作用是什么？如何进行维护保养？ 8.接岸电应满足什么条件？检测保护装置应具有什么功能？接岸电应满足什么条件？检测保护装置应具有什么功能？ 本章本章要点多、分布广要点多、分布广，是重点章是重点章。 侧重：组成、原理、侧重：组成、原理、 原则、规定、方法和特点。原则、规定、方法和特点。 111111.船舶电力系统概述 本章主要内容两点：电力系统组成特点，系统基本参数。本章主要内容两点：电力系统组成特点，系统基本参数

4、。 l系统的组成及特点： 组成：组成：船舶电力系统由电源、配电装置、电力网和负载组成。船舶电力系统由电源、配电装置、电力网和负载组成。 电源电源：发电机组和蓄电池。发：发电机组和蓄电池。发 电机组（柴油机，基本电源），电机组（柴油机，基本电源）， 蓄电池作为小应急电源。蓄电池作为小应急电源。 配电装置配电装置： 作用：分配、保护监测控制。作用：分配、保护监测控制。 组成：开关、母线、保护电器、组成：开关、母线、保护电器、 自动化装置、测量装置等。自动化装置、测量装置等。 船舶电力网船舶电力网：电缆、电线总称。：电缆、电线总称。 分类：动力、照明、应急、低压和弱电等分类：动力、照明、应急、低压和

5、弱电等5种电网。种电网。 负载负载：船舶电力系统的负载就是用电设备，可分为：船舶电力系统的负载就是用电设备，可分为4类：类： 电力拖动负载：包括甲板机械、舱室机械等；电力拖动负载：包括甲板机械、舱室机械等； 照明负载：照明负载： 照明灯具，信号灯（重要设备）；照明灯具，信号灯（重要设备）； 通讯导航设备：无线电、车钟、电罗经、雷达等（重要设备）；通讯导航设备：无线电、车钟、电罗经、雷达等（重要设备）； 其他设备：其他设备： 生活用电设备。生活用电设备。 特点：特点：主要主要3个：个：1.独立系统，相对容量较小，易受影响；独立系统，相对容量较小，易受影响；2.输输 电距离短，短路破坏大；电距离短

6、，短路破坏大；3.船舶环境恶劣。船舶环境恶劣。 l系统基本参数： 基本参数基本参数3个：个：1.电流种类；电流种类；2.电压；电压；3. 频率。频率。 电流种类：电流种类： 电制，指交流或是直流。电制，指交流或是直流。 额定电压：额定电压： 电压等级，电力、照明等，电压等级，电力、照明等，注意注意：电源与负载不：电源与负载不 同。同。 我国：电力：我国：电力：400/380V；照明：；照明：230/220V。 额定频率：额定频率： 我国我国50Hz， 工频（工业用电频率）。工频（工业用电频率）。 第一节要点第一节要点：电力系统组成（定义）；特点；基本参数（三个）。：电力系统组成（定义）；特点；

7、基本参数（三个）。 112112.电站容量与发电机组数 量 l确定电站容量和选择发电机组数量的基本原则： 总原则总原则 ： 基本原则基本原则 ： 船舶航行工况与用电量：船舶航行工况与用电量： 满足需求，确保安全，注意经济。满足需求，确保安全，注意经济。 电站总容量不能等于全船用电设备的总容量电站总容量不能等于全船用电设备的总容量！因为，所有设备并不是！因为，所有设备并不是 同时使用，同时使用的设备也不一定会同时达到额定容量。同时使用，同时使用的设备也不一定会同时达到额定容量。 电站总容量确定电站总容量确定：以用电最大工况为基础；有适当裕量以用电最大工况为基础；有适当裕量。 单机容量和机组数由电

8、站总容量决定；单机容量和机组数由电站总容量决定；电站总容量电站总容量：由各工况的用电：由各工况的用电 量以及相对周期决定。量以及相对周期决定。 确定与裕量下面介绍。确定与裕量下面介绍。 机组数确定注意机组数确定注意：1.单机容量以单机容量以80%计；计；2.考虑备用至少两台；考虑备用至少两台；3.应应 与主机寿命相当；与主机寿命相当；4.维护管理方便（不能太多、一般最多维护管理方便（不能太多、一般最多4台）。台）。 航行、进出港、装卸货、停泊、应急等。航行、进出港、装卸货、停泊、应急等。 用电量最大的工况是进出港（过狭窄水道）工况，或称用电量最大的工况是进出港（过狭窄水道）工况，或称“机动工况

9、机动工况”。 l电站容量的计算： 主要知道主要知道电站容量确定时电站容量确定时考虑的因素考虑的因素，同时了解方法和手段。，同时了解方法和手段。 前面基本原则说明前面基本原则说明“以用电最大工况为基础；有适当裕量以用电最大工况为基础；有适当裕量”。而。而 用设备的用电容量并不是同时使用，也不一定会同时达到额定容量。用设备的用电容量并不是同时使用，也不一定会同时达到额定容量。 因此，就必须计算出因此，就必须计算出“用电最大工况用电最大工况”时设备的时设备的“真实用电需求量真实用电需求量”。 考虑到设备实际使用时的种种因素，电设备容量计算时间必须乘考虑到设备实际使用时的种种因素，电设备容量计算时间必

10、须乘 于相应的于相应的“系数系数”才能得出才能得出“真实用电需求量真实用电需求量” 。这些系数包括。这些系数包括“利利 用系数用系数” 、“机械负荷系数机械负荷系数”、“电动机负荷系数电动机负荷系数”和和“同时系同时系 数数” 。 “利用系数利用系数”：实际需要功率与配置功率的差别；：实际需要功率与配置功率的差别；“机械负荷系机械负荷系 数数”： 实际轴功率与最大轴功率的差别（有机械惯性等的差别、有余实际轴功率与最大轴功率的差别（有机械惯性等的差别、有余 量）；量）；“电动机负荷系数电动机负荷系数”：实际操作时可能部分时间工作在半载或：实际操作时可能部分时间工作在半载或 轻载；轻载； “同时系

11、数同时系数”：不一定同时工作。：不一定同时工作。 这些系数通常是这些系数通常是“经经 验系数验系数”。 实际确定用电量的方法有实际确定用电量的方法有 “三类负荷法三类负荷法”，“需要系数法需要系数法”等。等。 注意：注意：连续负荷为连续负荷为I类负荷，短时、重复短时为类负荷，短时、重复短时为II类负荷，偶然短类负荷，偶然短 时为时为III类负荷。在负荷计算中，类负荷。在负荷计算中，III类负荷一般不考虑类负荷一般不考虑。 第二节要点第二节要点：选择原则（容量、机组数）；计算方法（常见：选择原则（容量、机组数）；计算方法（常见2种）。种）。 113113.主机轴带发电机装置 l主机轴带发电机装置

12、： 优点：优点：1.经济高效；经济高效；2.改善环境；改善环境；3.减小维修。减小维修。 缺点：缺点：1.只能定速航行时工作；只能定速航行时工作；2.控制较复杂；控制较复杂；3.初投资大。初投资大。 1.直流轴带发电机：目前少用，直流轴带发电机：目前少用，交流船多，稳压、逆变麻烦。交流船多，稳压、逆变麻烦。 2.交流轴带发电机：控制较复杂。交流轴带发电机：控制较复杂。 轴带发电机的特点轴带发电机的特点 ： 主要类型主要类型 ： 主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机SC发电。可充分利发电。可充分利 用主机的用主机的“储备余量储备余量”（一般主机额定功率

13、（一般主机额定功率+余量余量=主机可长期运主机可长期运 行功率）。行功率）。 组成组成 ： l变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机： 变距桨系统特点变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。：转速不变，改变螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。 控制控制：需要两方面的控制：需要两方面的控制 1.主机油门控制；主机油门控制；2.螺旋桨螺距控制。螺旋桨螺距控制。 而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。 组成原理组成原理 ： 存在的问题存在的问题 ： 1.风浪对转速的波动有影响；风浪对转速的波动有影响；2.需要解决主机低速问题（

14、传动机构）。需要解决主机低速问题（传动机构）。 l定螺距桨的主机轴带发电机： 系统特点系统特点 ： 主机主机转速转速和和转向转向是是可变的可变的。 只有在船舶只有在船舶定速航行定速航行时才是时才是不变不变的。的。 因此，要求船舶定速航行时才能让轴带发电机并网投入工作。同时必因此，要求船舶定速航行时才能让轴带发电机并网投入工作。同时必 须采取措施稳定转速，从而稳定频率。须采取措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施：总体措施：1.转速补偿；转速补偿；2.频率补偿。频率补偿。具体措施下面分别讨论：具体措施下面分别讨论： 转速补偿转速补偿 ： 转速补偿：从转速方面入手，采取稳定转速的措施。转速补偿：从

15、转速方面入手，采取稳定转速的措施。 方法：方法：1.用变流机组稳定供电频率；用变流机组稳定供电频率； 变流机组稳定转速。变流机组稳定转速。 2.用行星齿轮传动系统；用行星齿轮传动系统； 液压控制行星齿轮稳定转速液压控制行星齿轮稳定转速 3.轴带异步发电机；轴带异步发电机； 与变流机组相似由直流电动机稳定与变流机组相似由直流电动机稳定n。 4.电磁滑差离合器恒速轴带发电机系统。电磁滑差离合器恒速轴带发电机系统。 转速自动稳定。转速自动稳定。 变流机组：控制器控制可控硅变流机组：控制器控制可控硅 的导通角稳定直流电压，从而的导通角稳定直流电压，从而 稳定电动机和发电机转速。稳定电动机和发电机转速。

16、 行星齿轮：由液压控制系统控行星齿轮：由液压控制系统控 制提供附加传动，从而稳定发制提供附加传动，从而稳定发 电机的转速。电机的转速。 异步发电机：实际与并流机组异步发电机：实际与并流机组 相似，也是稳定电动机和发电相似，也是稳定电动机和发电 机转速。机转速。 滑差离合器的励磁电流大小可滑差离合器的励磁电流大小可 控制电磁转矩从而稳定转速。控制电磁转矩从而稳定转速。 频率补偿频率补偿 ： 主要方法：采用整流主要方法：采用整流 逆变作中间环节的系统。逆变作中间环节的系统。 频率补偿：从转速方面入手，采取稳定频率的措施。频率补偿：从转速方面入手，采取稳定频率的措施。 第三节要点第三节要点：特点；类

17、型（直、交流）；变距桨系统（特点）；定：特点；类型（直、交流）；变距桨系统（特点）；定 距桨系统（恒频方法）。距桨系统（恒频方法）。 非恒定频率交流电经非恒定频率交流电经 整流后，供给整流后，供给晶闸管晶闸管三相三相 逆变器变换为恒定频率三逆变器变换为恒定频率三 相交流电，三相逆变器提相交流电，三相逆变器提 供有功功率，而无功功率供有功功率，而无功功率 由同步补偿机来提供。由同步补偿机来提供。 同步补偿机励磁电流同步补偿机励磁电流 根据负载变化进行控制，根据负载变化进行控制， 具有自动电压调整器具有自动电压调整器功能。功能。 同步补偿机可专设（由异步机拖入同步）。通常采用辅助发电机同步补偿机可

18、专设（由异步机拖入同步）。通常采用辅助发电机 替代，通过柴油机拖入同步后，用离合器脱开。替代，通过柴油机拖入同步后，用离合器脱开。 114114.船舶配电板 由发电机控制屏，并车屏，负载屏，母线四部分组成。由发电机控制屏，并车屏，负载屏，母线四部分组成。 船舶配电板船舶配电板是对电源发出的电能进行集中控制并分配给各用电设是对电源发出的电能进行集中控制并分配给各用电设 备的一种装置备的一种装置。 按用途分为：按用途分为：主配电板主配电板、应急配电板应急配电板、充放电板充放电板、 区配电板区配电板、分配电板分配电板和和岸电箱岸电箱。 6种。种。 l主配电板： 用来控制、调节、监视和保护发电机组。用

19、来控制、调节、监视和保护发电机组。 发电机控制屏：发电机控制屏： 分配电能并进行控制、监视、保护分配电能并进行控制、监视、保护。包括：电力、照明屏。包括：电力、照明屏。负载屏：负载屏： 上部上部：各种测量仪表，：各种测量仪表，中部中部：主开关、调速开关，：主开关、调速开关，下部下部：自动装置。：自动装置。 用来对交流同步发电机进行并车、整步操作用来对交流同步发电机进行并车、整步操作。并车屏：并车屏： 有：同步表、同步灯、转换开关、操纵按钮、开关、自动并车装置有：同步表、同步灯、转换开关、操纵按钮、开关、自动并车装置。 注意排列顺序和颜色。注意排列顺序和颜色。顺序顺序：上中下、左中右、前中后。：

20、上中下、左中右、前中后。母线：母线： 有：空气开关、电压电流表、绝缘指示灯、兆欧表、岸电开关等有：空气开关、电压电流表、绝缘指示灯、兆欧表、岸电开关等。 颜色颜色：交流交流：绿黄红、中线浅蓝；：绿黄红、中线浅蓝；直流直流：红蓝、中线：绿黄相间。：红蓝、中线：绿黄相间。 应急配电板用来控制、监视应急发电机组，并向应急电设备供电，应急配电板用来控制、监视应急发电机组，并向应急电设备供电， 它有控制屏和负载屏，没有并车屏和逆功继电器（因为单机运行）。它有控制屏和负载屏，没有并车屏和逆功继电器（因为单机运行）。 通过联络开关与主配电板连接。正常时，应急配电板由主配电板通过联络开关与主配电板连接。正常时

21、，应急配电板由主配电板 供电，主电网失电后联络开关自动断开，由应急发电机供电。供电，主电网失电后联络开关自动断开，由应急发电机供电。 功能功能：1.对蓄电池进行充放电对蓄电池进行充放电；2.控制、监视充电工作控制、监视充电工作；3.分配低压分配低压 用电设备用电设备；4.主、应急失电后，能自动向小应急供电主、应急失电后，能自动向小应急供电。 l其它电板： 功能功能：向成组用电设备进行供电，分配电板向成组用电设备进行供电，分配电板16A 。 应急配电板：应急配电板： 充放电板：充放电板： 区配电板、分配电板：区配电板、分配电板： 岸电箱岸电箱 ： 功能功能：主要是：主要是坞修时通过岸电箱接至船舶

22、主配电板或应急配电板。坞修时通过岸电箱接至船舶主配电板或应急配电板。 第四节要点第四节要点：配电板的种类、作用、组成与特点：配电板的种类、作用、组成与特点 。 115115.万能式空气断路器 l触头系统： 定义定义：是是一种带有保护装置的一种带有保护装置的 开关电器开关电器。 绝缘介质：绝缘介质： 空气。空气。 组成组成：1.触头系统；触头系统；2.灭弧装灭弧装 置；置；3.自由脱扣机构；自由脱扣机构；4.操作传动操作传动 装置；装置；5.保护元件。保护元件。 5部分部分。 组成组成：主要有主触头、副触头和弧触头，：主要有主触头、副触头和弧触头， 一相触头由三对并联。一相触头由三对并联。 主触

23、头主触头：承担工作电流；弧触头：承受机械冲击和电弧；副触头：过渡。：承担工作电流；弧触头：承受机械冲击和电弧；副触头：过渡。 通断顺序通断顺序： 通通：弧触头：弧触头副触头副触头主触头；主触头； 断断：主触头：主触头副触头副触头弧触头。弧触头。 说明说明： 1.主触头、副触头和弧触头动作时间有所区别，但大部分时间主触头、副触头和弧触头动作时间有所区别，但大部分时间 内状态是相同的。内状态是相同的。 2.除了主触头、副触头和弧触头外，还有小容量的辅助触头，除了主触头、副触头和弧触头外，还有小容量的辅助触头， 用于控制其它电路。用于控制其它电路。 大多采用大多采用“灭弧栅灭弧栅”进行灭弧。栅片为进

24、行灭弧。栅片为“人字形缺口人字形缺口”，使用时注意防，使用时注意防 潮。潮。 作用：作用： 使触头保持使触头保持 闭合或迅速断开。闭合或迅速断开。 结构：结构： 图图11-5-2。 工作原理：工作原理： l灭弧装置： l自由脱扣机构： 闭和状态闭和状态 脱扣状态脱扣状态 再扣状态再扣状态 当保护动作时，顶杆使四连杆刚性结构破坏，脱扣。再扣时即可合闸。当保护动作时，顶杆使四连杆刚性结构破坏，脱扣。再扣时即可合闸。 l操作传动装置： 作用作用：通过自由脱扣机构使触头闭合或断开。：通过自由脱扣机构使触头闭合或断开。 分类分类：手柄式、连杆式、电磁式、电动式。：手柄式、连杆式、电磁式、电动式。 原理原

25、理：.合闸前：储能，自由脱扣机构在合闸前：储能，自由脱扣机构在“再扣再扣”位置；位置； .合闸时：储能弹簧释放能量合闸时：储能弹簧释放能量 。 目的目的：合闸时不让主触头抖动，否则主触头将熔粘。：合闸时不让主触头抖动，否则主触头将熔粘。 主要考虑。主要考虑。 各种型号都有手动操作。各种型号都有手动操作。 基本形式：基本形式：1.转动（转动（DW系列）；系列）；2.上下扳动（上下扳动（AH系列）。系列）。 手动操作：手动操作： 电磁：电磁：DW-95/98；电动：；电动：DW-94；电磁铁直推：；电磁铁直推：AH。电磁或电动操作：电磁或电动操作： 1.DW-94； 2.DW-98； 3.AH型型

26、 l保护元件： 一般具有：短路、过载、失压、欠压等保护，都是一般具有：短路、过载、失压、欠压等保护，都是 通过自由脱扣器使开关跳闸。通过自由脱扣器使开关跳闸。 过流脱扣器：过流脱扣器： 可实现短路、过可实现短路、过 载保护。有反时载保护。有反时 限、定时限、和限、定时限、和 瞬时三种动作特瞬时三种动作特 性。性。 反时限和定反时限和定 时限都需要延时，时限都需要延时， 延时元件有：机延时元件有：机 械式（钟表机械式（钟表机 构）、构）、RC充放充放 电回路等。电回路等。 失压脱扣器：由瞬时动作的电压继电器组成，为避失压脱扣器：由瞬时动作的电压继电器组成，为避 免误动作，也可延时（免误动作，也可

27、延时（13s）。）。 分励脱扣器：用于远距离控制自动开关跳开。分励脱扣器：用于远距离控制自动开关跳开。 有些空气断路器还具有其它保护功能，如：漏电、逆功率等。有些空气断路器还具有其它保护功能，如：漏电、逆功率等。 第五节要点第五节要点：组成（五部分）；各部分（具体组成、功能和原理）。：组成（五部分）；各部分（具体组成、功能和原理）。 116116.发电机的保护 目的目的： 是重要设备，是船舶安全航行的保障。是重要设备，是船舶安全航行的保障。 一般设有一般设有： 外部短路外部短路保护、保护、过载过载保护、保护、欠压欠压保护和保护和逆功率逆功率保护。保护。 l外部短路保护： 原因：原因：.维护保养

28、不周；维护保养不周；.绝缘老化；绝缘老化；.机械损伤；机械损伤；.误操作等。误操作等。 保护原则：保护原则： .总体：总体：“既要保护发电机，又要保证供电既要保护发电机，又要保证供电”（指导思想）。（指导思想）。 .具体：具体： “时间原则时间原则”和和“电流原则电流原则”相结合。相结合。 措施：措施： 大、小电流不同（两套过流保护）。大、小电流不同（两套过流保护）。 .小电流，延时；小电流，延时； 远端，避免大面积停电（延时）。远端，避免大面积停电（延时）。 小电流：小电流： 相对近端较小的短路电流，不是过载。相对近端较小的短路电流，不是过载。 .大电流，瞬时；大电流，瞬时； 近端，保护发电

29、机立即跳闸（无其它保护）。近端，保护发电机立即跳闸（无其它保护）。 整定值：整定值： .小电流：小电流：25倍的额定电流，倍的额定电流，0.20.6s。 .大电流：大电流：5 10倍的额定电流，瞬时动作。倍的额定电流，瞬时动作。 定义定义：发电机输出的功率或电流发电机输出的功率或电流超过了其额定值。超过了其额定值。 l过载保护： 保护原则保护原则：保护发电机不受损坏，尽量不中断供电，且应避开短暂过载。：保护发电机不受损坏，尽量不中断供电，且应避开短暂过载。 措施措施：“过电流脱扣器过电流脱扣器”或或“热脱扣器热脱扣器”等等由空气断路器实现。由空气断路器实现。 自动分级卸载装置自动分级卸载装置：

30、（也属过载保护也属过载保护）卸次要负载、延时动作。）卸次要负载、延时动作。 钢质海船建造规范钢质海船建造规范规定规定： 无自动分级卸载时无自动分级卸载时：1.251.251.351.35倍额定电流时，延时倍额定电流时，延时151520s20s跳闸；跳闸； 有自动分级卸载时有自动分级卸载时：1.51.5倍额定电流时，延时倍额定电流时，延时101020s20s跳闸。跳闸。 危害：危害： 不能正常工作，电动机过电流。不能正常工作，电动机过电流。 保护：保护： 已经并网的发电机：脱开；未并网的发电机：不能并网。已经并网的发电机：脱开；未并网的发电机：不能并网。 钢质海船建造规范钢质海船建造规范规定规定

31、： 分段不同。分段不同。 电压为额定值的电压为额定值的70% 70% 80%80%时：延时时：延时1.5 1.5 3s3s动作；动作； 电压为额定值的电压为额定值的40% 40% 70%70%时：瞬时动作。时：瞬时动作。 保护元件：保护元件： 空气断路器的失压脱扣器或综合保护装置中的晶体管低压继电器。空气断路器的失压脱扣器或综合保护装置中的晶体管低压继电器。 l欠压保护： 类型：感应式、整流式等。类型：感应式、整流式等。反映有功功率大小和方向。反映有功功率大小和方向。 整定值：整定值： 额定功率的额定功率的5%5%15%15%，延时，延时1 110s10s动作。动作。 实现：实现： 通常采用通

32、常采用“逆功率继电器逆功率继电器”作为保护元件。作为保护元件。 保护要求：保护要求： 危害：增加电网负担，可能损坏原动机。危害：增加电网负担，可能损坏原动机。 发发 电机变成电动机。电机变成电动机。 原因：主要是操作不当。原因：主要是操作不当。 l逆功率保护： 逆功率继电器：逆功率继电器： 感应式原理图感应式原理图 感应式接线图感应式接线图整流式装置原理图整流式装置原理图(参照参照P.141图图9-5-3) 第六节要点第六节要点：保护的种类；保护原则；具体实现措施。：保护的种类；保护原则；具体实现措施。 117117.发电机的并联运行条 件与分析 条件：条件： .相序；相序；.电压；电压；.频

33、率；频率；.相位等相同。相位等相同。 四个条件。四个条件。 满足程度：满足程度：相序绝对必须满足，其它条件允许有小的差别。相序绝对必须满足，其它条件允许有小的差别。 保障：保障： 航行期间一般相序能够自动满足，其它条件则通过调控满足。航行期间一般相序能够自动满足，其它条件则通过调控满足。 不满足的危害：不满足的危害：相序不同：并联时至少两相短路。相序不同：并联时至少两相短路。 电压不等：会引起无功环流，此环流可使电压相等（通过电枢反应）。电压不等：会引起无功环流，此环流可使电压相等（通过电枢反应）。 频率不等：会引起有功环流，此环流可使频率相等。频率不等：会引起有功环流，此环流可使频率相等。

34、但可能引起过载或逆功率。但可能引起过载或逆功率。 相位不等：会引起有功环流，此环流可使相位相等。相位不等：会引起有功环流，此环流可使相位相等。 频率和相位不等都会造成有功环流（通过转矩调节相等）。频率和相位不等都会造成有功环流（通过转矩调节相等）。 第七节要点第七节要点：并联运行四条件实际要求，不满足的结果，调节方法。：并联运行四条件实际要求，不满足的结果，调节方法。 118118.手动并车整步原理与方 法 准同步并车准同步并车：在满足并车条件下合闸为准同步（由自动：在满足并车条件下合闸为准同步（由自动 装置完成准同步并车则称为自动准同步并车）。装置完成准同步并车则称为自动准同步并车）。 并车

35、操作并车操作：一般只调节转速满足频差和相位要求，电压：一般只调节转速满足频差和相位要求，电压 条件由自动调压装置完成。条件由自动调压装置完成。 整步过程整步过程：调整待并机的频率，使其满足频差和相位条：调整待并机的频率，使其满足频差和相位条 件的操作过程。件的操作过程。 手动准同步并车方法手动准同步并车方法：一般有：一般有“灯光法灯光法”和和“同步表同步表 法法”。 灯光法灯光法：又分为：又分为“灯光明暗法灯光明暗法”和和“灯光旋转法灯光旋转法”。 是根据指示灯的亮、暗变化情况进行并车操作的方法。是根据指示灯的亮、暗变化情况进行并车操作的方法。 概念：概念： 接线接线：如图：如图11-8-1（

36、a）。）。 原理原理：从相量图可知，相：从相量图可知，相 位条件满足时，指示灯两端位条件满足时，指示灯两端 电压为零，即熄灭。电压为零，即熄灭。 端电压为零，即熄灭。端电压为零，即熄灭。 特点特点： 3个灯轮流亮、灭，顺序可反映频差方向。个灯轮流亮、灭，顺序可反映频差方向。 灯光明暗法：灯光明暗法： 特点特点：3个灯同时亮、灭，亮灭周期反映频差大小，个灯同时亮、灭，亮灭周期反映频差大小， 但不反映频差方向。但不反映频差方向。 灯光旋转法：灯光旋转法： 接线接线：如图：如图11-8-2（a）。）。 1个个“同名相灯同名相灯”，2个异个异 “名相灯名相灯”。 原理原理：从相量图可知，相：从相量图可

37、知，相 位条件满足时，同名相灯两位条件满足时，同名相灯两 同步表同步表：指针位置反映相位差，指针转动快慢指针位置反映相位差，指针转动快慢 和转向反映待并机与电网的频差大小和方向。和转向反映待并机与电网的频差大小和方向。 接线与操作接线与操作：接线如图：接线如图11-8-4， 接通同步表，调节待并机油门，接通同步表，调节待并机油门， 使指针朝着使指针朝着“快快”的方向以的方向以 35s转的速度旋转，在转的速度旋转，在“11 点点”处合闸。处合闸。 注意注意：短时工作制：短时工作制(15分钟分钟)。 同步表法：同步表法： 电抗器粗同步并车电抗器粗同步并车： 粗同步粗同步：并车条件适当放宽。：并车条

38、件适当放宽。 原理原理：合闸时先通过三相空心电：合闸时先通过三相空心电 抗器连接，延时（拉入同步）后抗器连接，延时（拉入同步）后 合闸。合闸。注意注意：电抗器：电抗器X是是短时制短时制。 第八节要点第八节要点：准同步并车方法，原理；粗同步原理，（短时制元件）。：准同步并车方法，原理；粗同步原理，（短时制元件）。 119119.自动准同步并车原理 基本功能：基本功能：1.检测待并机和电网之间的频差和频差符号（方向），检测待并机和电网之间的频差和频差符号（方向）， 并向待并机发出相应的转速调节信号；并向待并机发出相应的转速调节信号；2.检测频差、相位差和电压差，检测频差、相位差和电压差， 满足合闸

39、条件时发出合闸指令。满足合闸条件时发出合闸指令。 l自动准同步并车原理： 作用：代替人工并车操作又称自动整作用：代替人工并车操作又称自动整 步器。是船舶电站自动化装置一部分。步器。是船舶电站自动化装置一部分。 频差电压：频差电压： 待并机电压和电网电压差值电压的包迹待并机电压和电网电压差值电压的包迹( (包络线包络线) )， 是脉动正弦模拟信号，为了得到线性关系，可转换成三角波信号。是脉动正弦模拟信号，为了得到线性关系，可转换成三角波信号。 作用：用来判断频差大小和相位差等于零的时刻。作用：用来判断频差大小和相位差等于零的时刻。 频差电压信号的获频差电压信号的获 得：将电网电压和待并得：将电网

40、电压和待并 发电机的电压相减，获发电机的电压相减，获 得幅值大小随时间变化得幅值大小随时间变化 的信号，幅值的包络线的信号，幅值的包络线 （包迹）是正弦波，可（包迹）是正弦波，可 通过滤波装置获得包络通过滤波装置获得包络 线信号，然后进行全波线信号，然后进行全波 整流，得到频差电压信整流，得到频差电压信 号号U Us s。 发电机与电网的频发电机与电网的频 差减小，差减小，U Us s的周期变长，的周期变长， U Us s信号的过零点，发电信号的过零点，发电 机与电网的相位差为零。机与电网的相位差为零。 由于正弦波由于正弦波U Us s幅值大小与相位差不成线性关系，且幅值受电网和发幅值大小与相

41、位差不成线性关系，且幅值受电网和发 电机电压变化影响，因此可将电机电压变化影响，因此可将正弦波变成三角波。正弦波变成三角波。 用触发器获得用触发器获得 电网电压和待并发电机的电压的矩形波，再通过积分电路获得三角波。电网电压和待并发电机的电压的矩形波，再通过积分电路获得三角波。 l频差电压信号的获得： l自动整步器： 船上实际设备船上实际设备 实例（图实例（图11-9-4）。）。 原理原理：待并发电机组起动完成后，当：待并发电机组起动完成后，当EIH-215EIH-215接到并车指令时，首先向接到并车指令时，首先向 EIH-212EIH-212发出整步控制信号，由发出整步控制信号，由EIH-21

42、2EIH-212向向EIH-221EIH-221和和EIH-222EIH-222发出工作指发出工作指 令，令，EIH-222EIH-222检测频差的大小和符号（方向），向检测频差的大小和符号（方向），向EIH-212EIH-212发出使待并发发出使待并发 电机组加速或减速信号，并由电机组加速或减速信号，并由EIH-212EIH-212控制待并发电机组的调速器马达控制待并发电机组的调速器马达 执行相应的调节。执行相应的调节。 EIH-221EIH-221也是对电网和待并发电机进行检测，并判断合闸的时刻。也是对电网和待并发电机进行检测，并判断合闸的时刻。 当满足合闸条件时刻到来时向当满足合闸条件时

43、刻到来时向EIH-215EIH-215发出信号，使主开关合闸。发出信号，使主开关合闸。 如果频差太大，如果频差太大，EIH-212EIH-212自动向自动向EIH-215EIH-215发出禁止合闸信号；如果频发出禁止合闸信号；如果频 差太小，则通过差太小，则通过EIH-212EIH-212发出发出“呆滞扰动呆滞扰动”信号（加速），增大频差，信号（加速），增大频差， 使合闸条件能够较快到来。使合闸条件能够较快到来。 组成组成： 两部分：两部分： .检测、调整（测检测、调整（测 控）部分；控）部分； .合闸合闸 操作部分。操作部分。 功能功能：根据频差信号：根据频差信号 的大小和方向，通过的大小和

44、方向，通过 伺服电机使待并机增伺服电机使待并机增 减速。减速。 第九节要点第九节要点：系统的组成原理；工作过程。：系统的组成原理；工作过程。 11101110.船舶应急发电机组 l应急电源： 海规海规规定：规定：1000总吨及以上货船应设应急电源。总吨及以上货船应设应急电源。 种类：船舶应急电种类：船舶应急电 源可采用应急发电源可采用应急发电 机（大应急）和蓄机（大应急）和蓄 电池组（小应急），电池组（小应急）， 或者两者都采用。或者两者都采用。 小应急电源（在下一节介绍）：应能保证连续供电小应急电源（在下一节介绍）：应能保证连续供电30mm。 l应急发电机组： 应急发电机又称为：大应急电源。

45、应急发电机又称为：大应急电源。 要求：一般采用柴油或汽油发电机组。确保在应急状态下能迅速要求：一般采用柴油或汽油发电机组。确保在应急状态下能迅速 投入运行。原动机应有独立性和机动性。投入运行。原动机应有独立性和机动性。 位置：防撞舱后、舱壁甲板以上、机舱以外。位置：防撞舱后、舱壁甲板以上、机舱以外。 l应急发电机的自动起动控制装置： ZK-135型线路型线路 主电网失电后经延主电网失电后经延 时确认，自动进入起动时确认，自动进入起动 应急发电机组的程序。应急发电机组的程序。 起动失败有起动失败有3 3次重次重 复起动的功能。复起动的功能。 起动成功自动投入起动成功自动投入 工作并进入自动监控。

46、工作并进入自动监控。 功能：功能： ZK-135线路：线路： ZK-135是应急发电机组自动起动控制装置的实船线路之一，属于是应急发电机组自动起动控制装置的实船线路之一，属于 继电继电接触器控制系统。目前，已有各种各样的接触器控制系统。目前，已有各种各样的PLC、单片机控制系、单片机控制系 统在船上应用，起动程序基本一样，功能一般更多。统在船上应用，起动程序基本一样，功能一般更多。 总要求：主电网失电后自动起动，并自动合闸向应急电网（设备）总要求：主电网失电后自动起动，并自动合闸向应急电网（设备） 供电，而一旦主电网恢复供电，则应急发电机立即自动停止工作。供电，而一旦主电网恢复供电，则应急发电

47、机立即自动停止工作。 起动过程分析：起动准备、加速过程、起动失败、起动过程分析：起动准备、加速过程、起动失败、 正常运行。正常运行。 YD：执行电动机用于控制油门杆的位置，它通过蜗轮蜗杆带动一：执行电动机用于控制油门杆的位置，它通过蜗轮蜗杆带动一 组凸轮组凸轮KZ，控制，控制A、B、C、D四触头的闭合与断开。四触头的闭合与断开。 SDJSDJ：速度继电器，：速度继电器，n250 r/min n250 r/min 常闭触点断开常闭触点断开；n600 r/min n600 r/min 常常 开触点闭合开触点闭合。 WJWJ：检测冷却水温，正常：常开触点断开，高温：常开触点闭合。：检测冷却水温，正常

48、：常开触点断开，高温：常开触点闭合。 YJYJ：检测油压，低压：检测油压，低压：常闭闭合常闭闭合，高压高压：常闭断开。常闭断开。 开关开关： NK1：消声开关；：消声开关；NK2：效用试验开关。：效用试验开关。 时间继电器时间继电器： SJ1：主电网失电到本装置投入工作的延时主电网失电到本装置投入工作的延时 ；SJ2 ：三次起动失败三次起动失败 后报警时间和油门杆复位延时后报警时间和油门杆复位延时 ，大，大SJ3延时；延时；SJ3 ：三次起动失败后断三次起动失败后断 开起动环节、接通报警电路时间，大于三次连续起动时间开起动环节、接通报警电路时间，大于三次连续起动时间；SJ4 ：两轮两轮 起动的

49、时间间隔起动的时间间隔；SJ5 ：每次起动运行时间每次起动运行时间 。 中间继电器中间继电器 ： J J1 1：起动程序控制；：起动程序控制；J2：YD正转，拉大油门；正转，拉大油门；J3：YD反转，关小反转，关小 油门；油门；J4：油门加速控制；：油门加速控制；J5：声光报警控制；：声光报警控制；J6：起动控制；：起动控制；J7：YD 励磁和油门复位控制；励磁和油门复位控制；J8：YD反转油门复位时的励磁控制。反转油门复位时的励磁控制。 线路元件：线路元件： 线路分析：线路分析： 起动准备起动准备：ZKZK一般保持闭合，一般保持闭合，DWDWJ J1 1SJSJ1 1J J7 7凸轮组凸轮组

50、KZKZ的的A A通，通， J J2 2YDYD正转，带动油门杆和正转，带动油门杆和KZKZ动动，到，到“低速（低速（DSDS）”位置时，位置时，A A断开（同断开（同 时时B B、C C、D D闭合）闭合）J J2 2YDYD能耗制动能耗制动，油门杆在油门杆在“低速低速”位，准备起动。位，准备起动。 加速过程加速过程：SJ1SJ4J6QC接通起动；接通起动；4秒后秒后SJ5 SJ4， J6QC停止起动，同时停止起动，同时SJ5准备下一次起动。准备下一次起动。 起动失败起动失败：SJSJ3 3J5报警报警 ，常闭断，常闭断，SJ5、J6、SJ4全部断开。当全部断开。当SJ2 J3 J8励磁，同

51、时励磁，同时 YD反转，柴油机停机。反转，柴油机停机。 正常运行正常运行：SDJSDJ接通接通J J4 4，J J5 5监控油压、水温，同时断开起动控制回路。监控油压、水温，同时断开起动控制回路。 第十节要点第十节要点：应急电源的种类；应急发电机起动控制系统的功能。：应急电源的种类；应急发电机起动控制系统的功能。 11111111.船舶蓄电池装置 蓄电池蓄电池：可反复充电使用的电池，又称为二次电池，电能：可反复充电使用的电池，又称为二次电池，电能机械能。机械能。 作用作用：低压直流电源：低压直流电源通信、助航、信号等设备；负责小应急照明。通信、助航、信号等设备；负责小应急照明。 l酸性蓄电池基

52、本结构和工作原理： 用途用途：起动、牵引车辆、固定型、其他：起动、牵引车辆、固定型、其他四个系列，便宜、民用广。四个系列，便宜、民用广。 结构结构：主要有：主要有容器、极板、隔板等组成。容器、极板、隔板等组成。 极板极板：铅：铅锑合金加压活性物质（正极锑合金加压活性物质（正极PbO2，负极，负极Pb纯铅）。纯铅）。 电解液电解液：27%37%稀硫酸溶液，比重为稀硫酸溶液，比重为1.281.31。 注意注意： 电解液参与电解液参与反应，前后比重发生变化反应，前后比重发生变化。 工作原理工作原理：利用铅、二氧化铅和硫酸化学反应来储存电能和释放电能：利用铅、二氧化铅和硫酸化学反应来储存电能和释放电能

53、。 化学化学方程式方程式：PbO22H2SO4PbPbSO42H2OPb2SO4； 判断充放电状态的方法判断充放电状态的方法： 两个。两个。 . .测量电动势测量电动势；。测量比重测量比重：比重：比重d d与电动势关系：与电动势关系：E=0.84E=0.84d d。 l碱性蓄电池基本结构和工作原理： 特点特点：体小，机械强度高，电压平稳，寿命长，易携带。体小，机械强度高，电压平稳，寿命长，易携带。 多军用。多军用。 品种品种：CdNiCdNi、FeNiFeNi、ZnAgZnAg、CdAgCdAg等，船用：镉等，船用：镉镍，铁镍，铁镍。镍。 结构结构：由容器、极板和活性物质构成。由容器、极板和活

54、性物质构成。 外壳带电。外壳带电。 电解液电解液：20%20%的氧化钾水溶液或纯氢氧化钠溶液，比重为的氧化钾水溶液或纯氢氧化钠溶液，比重为1.21.21.271.27。 注意注意： 电解液只起导电作用，不参与化学反应电解液只起导电作用，不参与化学反应。 化学化学方程式方程式：Cd2Ni(OH)3 Cd(OH)22Ni(OH)2（充电后）；（充电后）； 判别充电结果判别充电结果：只有测量电势只有测量电势：1.25V1.25V；放完放完1 11.2V1.2V；充好充好1.41.41.8V1.8V。 l蓄电池的容量： 容量单位：安时（容量单位：安时（Ah）；容量）；容量Q=电流电流I时间时间t。 其

55、中：电流为标准放电电流。时间：酸性：固定为其中：电流为标准放电电流。时间：酸性：固定为1010小时（小时（在在2525CC 下）；碱性：通常为下）；碱性：通常为8 8小时。小时。 标准放电电流：标准放电电流：经过经过10小时使蓄电池放完电的电流。小时使蓄电池放完电的电流。 注意：注意： 超过标准放电电流则蓄电池会：超过标准放电电流则蓄电池会： .容量大大减小；容量大大减小；.寿命严重受影响。寿命严重受影响。 l蓄电池的维护保养： 酸性蓄电池：酸性蓄电池： 维护保养维护保养：9大内容：大内容：. .过充电，过充电，. .电解液的补充，调整，电解液的补充，调整， . .保持清洁，保持清洁，. .每

56、每15152020检查电解液的高度，检查电解液的高度，. .按时过充，定期全按时过充，定期全 容量放电，不常用，每月充、放一次，容量放电，不常用，每月充、放一次，. .充电时，温度不超过额定值，充电时，温度不超过额定值， . .通风，严禁烟火，通风，严禁烟火，. .定期检仪表，用具，定期检仪表，用具，. .每年化验一次电解液。每年化验一次电解液。 过充电的方法过充电的方法： 正常充电后再用正常充电后再用1010小时放电率的小时放电率的1/21/2或或3/43/4小小 电流进行反复充电流进行反复充/ /停电停电1 1小时，直到刚一接通电源就发生强烈气泡为止。小时，直到刚一接通电源就发生强烈气泡为

57、止。 过充电的过充电的6 6种情况种情况： 过放电、大电流放电超限、未及时充电、过放电、大电流放电超限、未及时充电、 抽出极板检查后、电解液有杂质、极板硫化充电比重不易上升。抽出极板检查后、电解液有杂质、极板硫化充电比重不易上升。 碱性蓄电池：碱性蓄电池： 维护保养维护保养：6大内容：大内容：.充电前加水，用充电前加水，用1015次后查液面高次后查液面高 度；度；.50100次后换液，应在放电状态下更换，可用水清洗，及时加次后换液，应在放电状态下更换，可用水清洗，及时加 液；液；.在液中加少量氢氧化锂可增容量；在液中加少量氢氧化锂可增容量；.保持透气，防空气进入；保持透气，防空气进入； .防正、负极直接短路；防正、负极直接短路；.1012次后过充电，正常充电电流充次后过充电，正常充电电流充6小小 时后以一半的正常充电电流再充时后以一半的正常充电电流再充