电动—液压舵机装置(远洋船)

1、第八章 船舶电气v第一节第一节 甲板机械电力拖动控制原理甲板机械电力拖动控制原理v第二节第二节 船舶舵机的电力拖动与控制船舶舵机的电力拖动与控制v第三节第三节 船舶电站船舶电站v第四节第四节 船舶同步发电机的自动调节装置船舶同步发电机的自动调节装置v第五节第五节 船舶电网船舶电网v第六节第六节 船舶照明系统船舶照明系统v第七节第七节 电工仪表（附：报警系统）电工仪表（附：报警系统）v第八节第八节 船舶电气安全和安全用电船舶电气安全和安全用电v习题v教学目的：教学目的：使学生掌握锚机、起货机控制电路使学生掌握锚机、起货机控制电路的性能、特点，理解锚机、起货机控制电路的的性能、特点，理解锚机、起货

2、机控制电路的原理、了解其分析方法。原理、了解其分析方法。v重点：重点：锚机、起货机控制电路的性能。锚机、起货机控制电路的性能。v难点：难点：锚机，交直流起货机控制电路的原理分锚机，交直流起货机控制电路的原理分析。析。v计划课时：计划课时：10节左右。节左右。第一节第一节 甲板机械电力拖动控制甲板机械电力拖动控制原理原理v1-1 锚机的电力拖动与控制 v1-2 锚机控制线路v1-3 船舶起货机的电力拖动与控制v1-4 直流电动起货机 v1-5 交流电动起货机 v1-6 电动液压起货机（机动略）v1-7 电力拖动系统故障检测与维护甲板机械电力拖动控制原理甲板机械电力拖动控制原理返回1-1 锚机的电

3、力拖动与控制v性能：性能：一般锚机与绞缆机构成联动机v一、锚机运行工作特点v 阶段一：收起躺在海底的锚链力矩不变；v 阶段二：收紧锚链力矩增加；v 阶段三：拨锚出土力矩大；v 阶段四：收起悬于水中的锚及锚链力矩减少；v 阶段五：拉锚入锚链孔中力矩回增。v二、对电力拖动及控制的要求v（一）对电力拖动的要求v要点：要点：堵转1分钟、软或下坠的机械特性、30分钟短时工作制、防水式。v（二）对电动锚机控制线路的基本要求v要点：要点：主令直接从0到高速、线路逐级加速、防电流冲击；抛锚为再生或能耗制动、回零为电气和机械制动，有短路、失压、过载、断相保护。返回1-2 锚机控制线路v一、交流三速电动机v1双速

4、绕组 n=(1-s)60f1/P v2电机绕组v两套：一套为4 4极极v（高速n0=1500r/minn0=1500r/min）；v另一套含8 8极极（YY中速n0=750r/minn0=750r/min）、1616极极（低速n0=375r/minn0=375r/minv二、控制线路原理v1.准备v合上QS、SAHL1亮（表示电源有电）vSA（主令控制器）0SA通KA2KA2（零压继电器）通电KA2KA2（7 7）闭）闭接通控制线路（零位、欠失压保护）KT1通电KT1（14）瞬时断KT2通电KT2（4）瞬时闭 KT3通电KT3（22）瞬时闭 v2起锚一挡 SA起1 v SA2通KM1通电KM1

5、（2）主触点闭a v KM1（9）断对KM2互锁v KM1（17）闭b v SA4通KM3通电KM3（1）主触点闭cv KM3（11）断对KM4-1 、KM4-2互锁v KM3（13）断对KM5互锁vSA7通KM6通电KM6（20）断KT3 断电d v b KM6（21）闭 YB通电抱闸松（R4、V2为续流电路）evaM接成低速M低速运转（YB电路极性：上电路极性：上+、下、下-）v c e vdKT3（22）延时断经济电阻经济电阻R3接入接入（减少线圈发热：延长使用寿命、省电延长使用寿命、省电） v（YB不接经济电阻为强励松闸）不接经济电阻为强励松闸）v3. 起锚二挡 SA起2 v SA4断

6、KM3断电KM3（1）主触点断a v KM3（11）闭bv KM3（13）闭vSA5通KM4-2通电KM4-2（1）主触点闭cv b KM4-2（10）断对KM3互锁v KM4-2（11）闭KM4-1通电KM4-1（2）主触点闭dv KM4-1（10）断对KM3互锁v KM4-1（18）断evavcM由低速换成中速运转vdveKT1断电KT1（14）延时闭使低速直接到高速有中速运行的间隙（0.52s）v4起锚三挡 SA起3 vSA6通KM5通电KM5（3）主触点闭aav KM5（10）断对KM3互锁 主触点断M换成 高速运转v KM4-1 、KM4-2断电辅触点复原 v KM5（13）闭自锁v

7、 KM5（19）断KT2断电KT2（4）延时断KA1 接入v5抛锚v同起锚、KM2通电、M 反转；深水抛锚深水抛锚M为再生制动为再生制动（也有能耗制动）、变加速为等速（也有能耗制动）、变加速为等速。 v6停止停止 SA0 SA7断KM6断电YB断电为机械制动为机械制动；v SA321为为再生电气制动电气制动0。v7保护高速运行的过载保护（其余保护略）v高速过载高速过载KA1达动作值KA1（16）闭KA3 通电KA3（16）闭自锁 v KA3（13）断KM5断电a v a KM5（3）主触点断b b v KM5（10）闭KM4-1 、KM4-2通电主触点闭M转转入中速入中速v KM5（13）断、

8、KM5（19）闭KT 2瞬时闭短接KA1v过载消失过载消失、KA1达释放值KA1（16）断、但KA3自锁仍通电；v故要由3挡挡（回）2挡3挡（进）才能重新进入高速。 返回1-3 船舶起货机的电力拖动与控制v一、起货机运行工作的特点v 分吊杆式（又分单吊和双吊）、旋转式v二、对电力拖动及控制的要求v要点要点：过载能力强；起动转矩大；机械特性过载能力强；起动转矩大；机械特性软（重载低速、轻载高速）；调速范围广软（重载低速、轻载高速）；调速范围广nmax/nminnmax/nmin=710；转动惯量小；能防水和；转动惯量小；能防水和重复短期工作。重复短期工作。v三、对控制线路的要求v要点：要点：v

9、1）采用主令控制器操作，其操作手柄的正、反和调速各档具有明显的空间位置差异；起动、加速与操作速度无关。v 2）手柄从零位快速扳到高速档，应能使转速由零自动逐级加速到高速，不发生由静止起动直接到中速或高速；v 3）采用电气制动与电磁机械制动相配合的制动；不发生中速、高速反接制动，以避免电流的冲击和损耗；高速超载时自动返回中速，采用再生或能耗或倒拉制动等速下放重物，控制线路设有防止重载高速提升和超速下落的保护环节。v 4）不发生自由落体，电机绕组先通电后松闸，应先接通高（低）档绕组后断开低（高）档绕组的交替电路环节。v 5）设强制低速下放重物的应急按纽；具有零位保护；设短路、过载、欠失压和起/落货

10、互锁等保护。返回1-4 直流电动起货机v一、双输出GM系统起货机v1GM系统的工作原理v2双输出直流发电机v（1）两个独立的励磁电路控制两个独立的电两个独立的励磁电路控制两个独立的电枢绕组输出电路枢绕组输出电路；v（2）系统具有电机台数少、体积小、重量轻系统具有电机台数少、体积小、重量轻和装机容量小等优点和装机容量小等优点。v3控制线路原理v（1）变流机组M（交）-G（直）- GE（直）的起动v 起动过程：合上QS KM2通电主触点闭av 按下SB2KM1通电自锁常开辅触点闭KT1通电bv 常闭辅触点断对KM2互锁v 主触点闭M（交）从自耦变压器分压降压起动v a v bKT1触点延时闭KA1

11、通电常闭触点断KM1、KM2、KT1依次断电触点复原v 常开触点闭KM3通电cv c主触点闭M（交）加全压运转GE、G带动转动v KM4通电触点闭GE发电HL亮v（2）SA（主令控制器）0v SA1通KA2（零压继电器）触点闭零位保护和欠失压保护 v KT2通电触点瞬时闭短接RE（经济电阻）v（3）SA上升1v SA1断v SA2通KMH通电常闭触点断对KML互锁 v 上方两个常开触点闭av 下方常开触点闭bv aG励磁绕组得直流（方向：上下）G（先转动）发电M电枢获电产生转矩（先有励磁）c cvSA4通KMB通电常开触点闭YB通电抱闸松M起动 v b 常闭触点断KT2断电触点延时断RE接入v

12、（5）SA 上升各位0（停车）v a. SA2、SA4断KMH 、KMB断电触点复原G励磁电流0的时间t1很小G发电0M因惯性处于再生制动状态；v b. YB电流经RBF、V3放电减少磁力=弹力的时间为t2在时 间t1t2内M电源无电在惯性下产生能耗制动；v c. YB电流磁力弹力电路除能耗制动外增加抱闸制 动。v (6) SA下降各位：类似下降，但重物下降为再生制动。v(7) SA上升各位下降5（或相反）v KMH由通电变断电、KML由断电变通电电机为反接制动冲击电流（力矩）大FA（过流继电器）达动作值（整定2.53Ie）触点断KA2断电KML断电G无励磁不发电M不能变向运转避免冲击电流。v

13、二、晶闸管直流电动起货机返回1-5 交流电动起货机v一、交流三速起货机v（一）变极调速起货机简介v 电机采用三套绕组：P=2、4、14，n0=1500、750、214r/minv 控制线路性能v（二）控制线路各挡位工作情况的分析v1SA0（准备）v 合上QS、SKM5通电主触点闭1M（风机）启动v SA0 SA1通KA1通电触点闭接通控制线路（零位、欠失压保护）av 合上SC SA4通KM1通电KT5通电vaKT3、KT4通电 av2SA起货1v SA1断v SA2通KMH通电主触点闭2M有低速正转转矩 v KM1通电主触点闭 v SA5通KMB通电触点（26）闭YB通电抱闸松M低速运转v K

14、T5（15）闭 v KMB通电触点（16）闭KT1通电触点延时闭KM4通电触点（27）断经济电阻R3接入 v3. SA起货2 v （1） SA4断、SA7通KM1断电、KM2通电换成中速v （2）KM2（12）断KM2先通电、KM1才断电，电机低速中速供电不中 断v （3） SA9闭KT2通电触点（10）瞬时闭KMH（9）、KML（11）串联构成“逆转矩控制电路”。v4SA起货3v 轻载KI为释放值触点（20）断KA2无电触点（21）闭v SA8通KM3通电主触点闭M高速v 重载KI达动作值触点闭KA2通电触点（21）断KM3无电M不能进入高速v特点：中速过载不能进入高速中速过载不能进入高速（

15、锚机：高速过载退回中速）v5SA：0起货3v 0位：KA1、KT3、KT4通电，KM1、KT5依次通电，KM5通电。v 过1位： KMH通电，虽KMB通电但开始励磁不够、YB未松（YB松闸固有时间大于手柄过1位时间），为低速堵转（KMH、KM1通电）。v 过2位：KM2通电开始YB仍未松，中速堵转；随后YB松闸进入中速。v 到3位：轻载：KM2（25）断KT3断电经0.5s延时KM3通电进入高速。v重载： KA2通电不能进入高速。v 过程：低速堵转中速堵转中速高速（轻载）v 不能进高速（重载）v6. SA：起货2、30v SA7（SA8）断KM2（KM3）断电v SA4通KM1通电M进行反馈制

16、动到低速v SA5断KMB、YB断电YB经经V、R4放电（释放放电（释放磁能）抱闸仍松磁能）抱闸仍松；v 电机进入低速后叫能耗制动（速度低，反馈电能不够变成热能消耗的电能故叫能耗制动）。v YB放电到磁力弹力开始机械制动；v SA2断v SA9断KT2（10）延时断KMH断电能耗制动毕、剩机械制动。v 制动过程为：反馈（高速）制动过程为：反馈（高速）能耗能耗+机械（降机械（降速后）速后）机械（速度接近零）机械（速度接近零）v7落货：同起货（由KML控制）v 重载落货重载落货时为反馈制动为反馈制动，但电流小、KI失去作用，可高速可高速。v8起货3落货3（或相反） 如起货3落货3v 经0位：KT2

17、断电触点（10）延时断KMH断电，先完成起30反馈制动，再进行0落3起动过程。v 逆转矩控制：先制动停车、再反向起动，防止反接制动逆转矩控制：先制动停车、再反向起动，防止反接制动产生电流冲击。产生电流冲击。v9保护：BT为温度继电器、电机T13010%动作；SB为紧急 运行按纽。v 其它保护略。v10负载继电器的连接 IF决定于IB和功率因素返回1-6 电动液压起货机（v特点特点：可实现无级调速和微动转动，可频繁起停和换 向、对电网冲击小，但价格贵、管理麻烦。v组成组成：电机和油泵构成油泵机组（发电机），油马达（电动机），管路（导线），电磁阀（开关）等。v一、液压系统工作原理（辅机学）v1主油

18、泵和油马达v 主油泵为斜盘式双向变量泵，改变倾斜盘倾斜角的方向，改变油马达的吸排油的流动方向，从而改变油马达的旋转方向；改变倾斜盘倾斜角的排量大小，从而改变油马达的转速。v2液压系统工作原理v1) 组成 v M1：主油泵电动机 v M2：辅油泵电动机（提供液压刹车压力油，补充主油泵系统油液）v 1M、2M吊杆电动机：控制起货机前后（吊杆上下）、左右移动。v2) 1M（2M）控制v 用按纽和机械联锁点动控制正反转，SQ为上升限位开关。v 抱闸YB1经V三相整流通直流，1M通电、YB1通电（Rf短接）抱闸松，1M断电、YB1断电抱闸制动，同时Rf接入加快放电（=L/R）。v3) M1、M2控制v

19、起货机在零位SA1、SA2（零位开关）常开触点复原断控制油马达的双刹车YV1、YV2断电制动；v 按下SB4KM1通电M2起动；v SA1、SA2零位时常闭触点闭按下SB6（要求M2起动1分钟后再起动M1）KM2通电自锁（SA1、SA2实现零位联锁）M1通过KT、KM3、KM4实现Y降压起动。v 起落货SA1、SA2常开触点闭YV1、YV2刹车松油马达带动起货机（SA1、SA2常闭触点断M1仍自锁运行）。v 返回1-7电力拖动系统故障检测与维护返回第二节第二节 船舶舵机的电力拖动与控制船舶舵机的电力拖动与控制v教学目的：教学目的：使学生掌握舵机电力拖动的特点；使学生掌握舵机电力拖动的特点；操舵

20、方式及原理、性能；自动舵的类型及特点。操舵方式及原理、性能；自动舵的类型及特点。v重点：重点：各种操舵的性能，自动舵的特点。各种操舵的性能，自动舵的特点。v难点：难点：各种操舵的原理。各种操舵的原理。v计划课时：计划课时：4节左右。节左右。v2-1 舵机电力拖动与控制的基本要求v2-2 操舵方式及基本工作原理v2-3 自动舵的基本类型及其调节规律v2-4 自动操舵系统基本工作原理返回2-1 舵机电力拖动与控制的基本要求v一、舵机装置v 舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四部分组成。v 1电动机械舵机装置（小船）v 电动机通过齿轮转动带动舵叶v 2电动液压舵机装置（远洋船）v 电动机通过液

21、压系统转动带动舵叶v二、对电力拖动与控制的基本要求v1供电要可靠v 舵机应两路供电，一路要经应急配电盘。不设过载保护。v2电动机的运行要可靠v 规范规定：舵机电力拖动装置，应能在船舶处于最深航海吃水，并以最大营运航速前进时，将舵自任一舷的35转至另一舷的35，且能在不大于28s的时间内将舵自任何一舷的35转至另一舷的30。v 舵机电动机有软的机械特性和足够大的过载能力，堵转时间应能持续1min以上，仍不致将电动机烧坏。v3控制系统要可靠v（1）应有驾驶台和舵机舱两个以上控制站、并设转换开关防同时操作。v（2）设有自动、随动、应急三种操舵。v（3）应设舵叶偏转限位开关，失压报警，自动操舵极限角自

22、动报警。返回2-2 操舵方式及基本工作原理 一、单动（应急）操舵（小船用或随动操舵坏用）的 工作原理 性质： 1操舵手柄或舵轮位置不与舵叶位置相对应，要用舵角指示器才能知道舵叶所转角度。 2操舵手柄向某一方向，电动机拖动舵叶向相应方向，手柄回零，舵叶固定在某一角度。 3要使舵叶回到中间位置，手柄反向。 4太平舵：手直接板动舵叶。v v二、随动操舵随动操舵系统的工作原理v特点特点：舵叶角度与舵轮位置自动同步。（自动操舵船进出港、 避碰 、通过狭窄航道、遇风浪及冰山等使用随动操舵）v原理原理v 舵轮转动发送电位器R1触点移动电桥平衡破坏产生电压Uaa经放大器放大作直流发电机G励磁G产生一定大小和方

23、向的U0直流电动机M以适当速度和方向转动带动舵叶（G为重复短时工作制、差复励：并- 串，IM 即I串U0使M有软的机械特性和强的过载能力， 并为主、它为零G不发电）（舵角反馈同步传递机构接收机）带动反馈电位器R2触点移动到a电桥平衡U aa为零U0为零M停舵叶停在一定角度（与舵轮转角对应）。v三、自动操舵（正常大洋航行）工作原理v1性能性能：它是一种将舵电动机的控制系统与电罗径联系起来的操舵装置，当船舶偏离规定航向时，由于电罗径与船舶的相对运动，控制系统工作，使船舶保持原来的航向v2原理原理：v 设右偏航航向发送器使1左偏12通电KA1通电触点闭G发电UO为正M左转舵叶左偏舵发送器使导电环2左

24、转追随偏航角 max偏舵角 max1与绝缘块4接触M停船回航13接触KA2通电M右转舵叶右偏导电环右转追随 0 01与绝缘块4接触M停船舯线。v3按工作原理，随动操舵属于开环控制，自动操舵属于 闭环控制。 返回2-3 自动舵的基本类型及其调节规律v一、比例舵（比例舵（P舵）舵）v =-K1 ：偏舵角，K1：比例系数，：偏航角，-：偏舵角方向是消除偏航。v 性能性能：可消除偏航可消除偏航。特点：简单、精度较差。v二、比例比例微分舵（微分舵（PD舵）舵）v =-（K1 + K2 d/dt）（表示偏舵角与偏航角）（表示偏舵角与偏航角和偏航角速度成比例）和偏航角速度成比例）v 微分部分作用是减少船舶的

25、微分部分作用是减少船舶的s航迹航迹。v 原理：船舶回到正航向前船舶回到正航向前，已受受到微分部分的反反向舵作用向舵作用，从而能有效地阻止因惯性而向反方向的偏航。微分舵又叫纠偏舵、稳舵角或反舵角。v三、比例比例微分微分积分舵（积分舵（PID舵）舵）v=-（K1 + K2d/dt+ K3 dt）v 积分部分的作用是消除装载、船型、螺旋积分部分的作用是消除装载、船型、螺旋桨不对称，受持续单侧风、浪等使偏航角在不桨不对称，受持续单侧风、浪等使偏航角在不灵敏区（小舵角）所引起的横向移动距离。灵敏区（小舵角）所引起的横向移动距离。v 也叫压舵，可提高保持正航向精确度。也叫压舵，可提高保持正航向精确度。返回

26、2-4自动操舵系统基本工作原理v一、PID自动舵系统工作原理v 4为灵敏度（天气）调节：人为设定系统小偏航角不动作的区域，天气好、该区域应设小、即灵敏度调高；天气差、该区域应设大、即灵敏度调低。v二、自适应舵的基本概念和调节原理v 卫星等测位测定的船位，罗径等测定的船速、航向等参数，经中央计算机处理后作信号控制舵机，使船舶保持给定航向，该系统叫自适应控制系统。返回第三节第三节 船舶电站船舶电站v教学目的：教学目的：使学生掌握船舶电力系统及保护、使学生掌握船舶电力系统及保护、配电板、应急发电机、蓄电池、接岸电装置的配电板、应急发电机、蓄电池、接岸电装置的基本组成、性能和使用；掌握轴带发电机、空基

27、本组成、性能和使用；掌握轴带发电机、空气开关、各种并车装置性能和特点；掌握手动气开关、各种并车装置性能和特点；掌握手动并车的原理和操作。并车的原理和操作。v重点：重点：船舶电力系统、配电板的组成、性能；船舶电力系统、配电板的组成、性能；掌握手动并车的原理和操作。掌握手动并车的原理和操作。v难点：难点：轴带发电机、空气开关的性能。轴带发电机、空气开关的性能。v计划课时：计划课时：22节左右。节左右。v v3-1 船舶电力系统概况 v3-2 电站容量与发电机组数量（机动略（机动略v3-3 主机轴带发电机装置 v3-4 船舶配电板 v3-5 万能式空气断路器 v3-6 发电机的保护 v3-7 发电机

28、的并联运行条件与分析 v3-8 手动并车整步原理与方法 v3-9 自动准同步并车原理（机动略机动略）v3-10 船舶应急发电机组 v3-11 船舶蓄电池装置 v3-12 船舶接用岸电装置返回3-1 船舶电力系统概况v一、系统的组成及特点v（一）船舶电力系统船舶电力系统的组成 v 由电源、配电装置、电力网和负载四部分组成由电源、配电装置、电力网和负载四部分组成。v1电源电源 v 将其它能量转换成电能的装置；主要由发电机组和蓄电池由发电机组和蓄电池组组成组组成。v2配电装置配电装置v（1）定义：接受和分配电能，对电源、电力网和负载进行接受和分配电能，对电源、电力网和负载进行保护、监视、保护、监视、

29、 测量和控制的装置。测量和控制的装置。v（2）组成：各种转换和控制开关、互感器、测量仪表、连接母线、保护电 器、自动化装置及各种附属设备等。v（3）分类：A总配电板（一级），动力配电箱、照明配电总配电板（一级），动力配电箱、照明配电箱（二级）；箱（二级）； B应急配电板；应急配电板；C充放电板充放电板。v3船舶电力网v 船舶输电电缆和电线的总称；由动力、照明、应急、低压和弱电等电网组成。v4. 负载v 将电能转换成其它形式能量的装置；种类。v（二）船舶电力系统的特点v 1容量小（多为23台小容量柴油发电机），电压、频率易波动（易全船停电）。v 2输电线路短（短路电流大）。v 3环境恶劣：要能在

30、潮湿、盐雾、油雾和霉菌的环境和在规定的船舶倾斜、摇摆、振动和冲击等条件下可靠的工作。v二、系统的基本参数v 1电流种类电制 v 50年代前用直流；现代用交流。v 2额定电压v 我国限定电压500V（非电力推进船舶）；动力：电源（发电机）400V（美日440V），负载380V；照明：电源（变压器）230V，负载220V。v 3额定频率 我国50Hz，美日60Hz。返回3-2 电站容量与发电机组数量v一、确定电站容量和选择发电机组数量的基本原则v 1船舶的运行工况v 2确定电站容量的基本原则 v 电站容量以实际用电量最大的运行工况为基础来 确定。v 确定船舶电站容量的原则是：v 应能满足船舶在各种

31、运行工况下的用电量并有适当余量。v 3发电机组容量和数量的选择原则v二、电站容量的计算v 利用有关理论和统计计算v 选择发电机组容量和发电机组台数时，应考虑机动、寿命和维修等选发电机的基本原则；考虑计算的各运行工况的总功率，还要考虑cos=0.8的无功容量。返回3-3 主机轴带发电机装置v一、轴带发电机的特点v要点：充分利用主机功率储备裕量，实现节能；主机烧重柴油，其发电成本降低；系统控制环节多，管理复杂。v二、船舶轴带发电机主要类型v 1直流轴带发电机（很少）v 2交流轴带发电机（分：可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距螺旋桨的主机型式）v三、变螺距螺旋桨式v 主轴转速与转向恒定；主机转速低、主

32、机与轴发间设增速齿轮；例：齿轮 比为1：10、f=50Hz、n=150r/min、则P=2；一般轴发和备用柴发P相同。v四、定螺距螺旋桨式（主要）v 主轴转速与转向可变；通过转速补偿装置使发电机电压和频率稳定。v 主要是：整流逆变作中间环节的(晶闸管)轴带发电机系统。v五、轴发工作对主机的转速有限制，因此还要设辅助柴油发电机组。v 补充：晶闸管轴带发电机系统v 一、组成v1轴带发电机1（SG）、晶闸管整流器2、直流平滑滤波电抗器3、晶闸管逆变器4和交流电抗器5构成主回路有功通道。变压器11和晶闸管整流器7是轴带发电机励磁电流调节电路。轴带发电机（三相逆变器）提供有功功率。v 2具有自动调压器（

33、AVR）的调相机（也称同步补偿机SC）6为无功通道。同步补偿机提供无功功率。v 3控制（频率和逆变角）器8调节和控制系统频率和有功功率。v二、起动v 当船舶离港进入正常航行工况（如公海）后，主机转速达到要求时，可投入轴带发电机系统。v1接通控制系统的电源；v 2检查起动条件，当系统无故障报警和车钟在大于最小转速（75%额定转速 ）位时，允许起动调相机（发出允许起动信号）；v 3按下异步电动机的起动按纽（或自动控制起动），带动调相机（同步补偿机）起动，并建立电压；v 4检查调相机建立正常电压后，接通轴带发电机的励磁电路，发电机起压空载运行；v 5给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器开始向调相机输出功

34、率，异步电动机断电；v 6轴带发电机系统已经具备供电能力，起动成功。v三、停机v 当船舶需要转入机动工况（如进港等）时，因主机将进行减速、倒车、停车等操纵，轴带发电机应停止工作。（主要步骤：123）v 1起动柴油辅助发电机组，并切除次要负载；v 2完成辅助发电机的手动或自动并车及转移负荷，之后才能操作主机减速或倒车；v 3当主机转速降低到额定转速的40%以下时，轴带发电机励磁终止，主开关跳闸，逆变器停止触发，轴带发电机终止发电。返回3-4 船舶配电板v一、主（总）配电板v 由发电机控制屏、并车屏、负载屏及连接母线等组成。v1发电机控制屏v 作用：控制、调节、监视和保护发电机组。v 组成：上部为

35、测量仪表电流表（测线电流）、电压表（测线电压）、频率表、功率表、功率因数表和仪用互感器、转换开关和指示灯等；中部为主开关（含逆功率继电器）、指示灯等；下部为自励恒压装置。v 2并车屏v 主要有同步表、同步指示灯等。用作交流发电机并车操作。v3负载屏v 用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护。v 组成：主要有装置式自动开关、绝缘指示灯、兆欧表、与岸电箱相连的岸电开关等。包括动力负载屏和照明负载屏。v主配电盘直接供电（提高重要负载供电的可靠性）的设备：舵机、锚机、消防泵、航行灯、无线电电源板、电罗经、电航仪器电源箱、苏伊士运河灯等部分重要负载，还有空压机、锅炉鼓风机等大容量负载。其中舵机和

36、航行灯采用两路供电、一路经应急电盘。v4汇流排（母线） v 用来汇集和分配电能；排列颜色：交流A、B、C分别为绿、黄、褐或紫，中线为浅蓝；直流正、负为红、蓝；按从上到下、从左到右、从前到后排列。（中间）v二、应急配电屏v 作用：用来控制和监视应急电源工作情况，并合理分配应急电源。v 组成：应急发电机控制屏和应急负载屏（同主配电屏），无并车屏（无整步表、同步指示灯）和逆功率保护。v主、应急配电屏关系：应急电网平常由主配电屏供电，其联络开关对应急电屏进行电气联锁；主发电机失压应急发电机自动起动，并经应急配电屏经向应急电网供电。v三、充放电屏作用v四、区配电板、分配电板v 将从主配电屏输送来的电能向

37、不同区域的用电设备进行配电。v 区：I16A 分：I16Av五、岸电箱 v 船舶停靠码头和进坞时，将岸电接入总配电屏进行分配。 v 返回3-5 万能式空气断路器v概述v1分类 自动开关（又叫空气开关、断路器）分为：v 塑料外壳式（装置式），用DZ表示，作分路或负荷开关；v 框架式（万能式），用DW表示（陆用DW10为主，船用DW94、95、98、AH等），作总开关。v2船用万能式自动空气断路器v（1）组成v 触点系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动机构和保护元件（脱扣器）等。v（2）用途v A开关作用：通断主电路，也可以通过分励按纽进行远距离断电操作；v B保护作用：短路、过载和欠失压时自动

38、切断主电路。v一、触头系统（见图1）v 由主触头（断先、通后），副触头，弧触头（带电通断：通先、断后）组成，都起通断主电路的作用；辅助触点通断控制电路。v二、灭弧装置v 采用磁钢片制成磁钢片制成的灭弧栅片：利用电磁力电磁力将电弧吸入栅片，拉拉v长、分割成小段长、分割成小段和阴极效应（见图2讲）使电弧熄灭。v三、自由脱扣机构 v 作用作用：实现操作传动装置与触点系统之间的联系（书图：恢复四连 杆的刚性连接）。v书图（b）无联系、（c）有。分闸不能合闸，要经再扣才能合闸（DZ见图3）。v四、操作传动装置作用：使触头合闸；v 过程：使储能弹簧储能，自由脱扣机构达“再扣”，然后利用储能快速合闸；v 种

39、类：手动操作，电磁或电动合闸。v五、保护元件（脱扣器）（见书图）概述v 作用：脱扣器动作使自动开关掉闸。v 种类：DZ主要是热脱扣器（过载保护）、电磁式过流脱扣器（短路保护），复式脱扣器（短路和过载保护）；DW脱扣器：v1电磁式（DW98采用半导体式）过流脱扣器：v 多个、（电流）线圈串联在主电路中（图1）。v分瞬时脱扣器：短路保护；短延时脱扣器：短路选择性保护；长 延时脱扣器：过载或过载选择性保护。v2电磁式失压脱扣器v （电压）线圈并联在主电路中（图2）；欠失压作保护。v为避免电源电压瞬时波动造成欠压脱扣器误动作，须采用延时跳闸机构。 v3分励脱扣器分励脱扣器 远距离断电控制远距离断电控制

40、； v 分通电型：按纽加电压脱扣器； v 断电型：按纽加欠压脱扣器。（见书图） 返回3-6 发电机的保护v电站保护的任务：切除故障电气设备；发出报警信号。v 要求保护元件具有可靠性、选择性、快速性和灵敏性。v1可靠性：保护装置本身必须工作可靠；v2选择性：电力系统，从发电机到负载，应分级设置保护装置，使保护具有选择性；系统发生故障时使离故障电路最近的保护装置动作；其动作电流或动作延时：短路保护动作整定电流逐级减少、动作整定延时逐级减少。（DW采用整定时间），DZ(一般采用整定电流)3快速性：对于故障保护电器要求动作快速，以免事故扩大 造成损害。4灵敏性：对于故障和非正常状态的反应能力。v一、外

41、部短路保护v 1外部短路：发电机输出电流大大超过额定电流；v 2要求Id=2（或3）5Ie、延时0.2（或0.3）0.6s动作（选择性）；Id=510Ie、瞬时动作（快速性）。v 3.采用自动开关过流脱扣器（非熔断器）或过电流继电器进行保护。v二、过载v 1发电机过载：发电机输出电流（功率）超过额定值； 2（规范）要求过载保护元件v 无分级卸载：I=1.251.35Ie、延时1520s动作v 分级卸载：I=1.11.2Ie、延时510s卸掉次要负载， I=1.5Ie、延时1520s动作v3采用自动开关（长延时）过流脱扣器或长延时过电流继电器和分级卸载装置进行保护；动作值按发电机电流设定。v三、

42、欠压保护（对发电机和运行的电动机保护）v 1欠压原因危害：电动机过流或堵转，其它负载不能正常工作。v 2要求发电机跳闸v带时限U=7080%Ue、延时1.53s；不带时限U=4070（或5060）%Ue、瞬时。v 3采用自动开关欠压脱扣器或欠压继电器进行保护v四、逆功率保护（保护发电机组）v 1逆功率保护的性质v（1）原因：并联运行的发电机，若一台发电机的原动机发生故障使转矩消失，则发电机进入电动机状态，拖动原动机转动从电网吸收功率即逆功率，另外并车操作未能满足并车条件也出现逆功率。v（2）危害：正常运行的发电机严重过载跳闸。（3）要求：P=-5-15%Pe、延时110s（防并车时短暂逆功率）

43、逆功率继电器跳闸。v2逆功率继电器v （1）GG21型感应式逆功率继电器原理：电流线圈的磁场和电压线圈的磁场穿过铝盘组成一个移位磁场，铝盘感应形成幅射状电流，在磁场中受力作用而转动，永久增铁起阻尼作用。输出功率铝盘带动触点向断开处转动，但被挡块挡住，逆功率铝盘带动触点闭合，使自动开关跳闸。改变电流线圈匝数可改变动作值，改变挡块位置可改变延时。v接线：电压线圈接B、C相，电流线圈接C相。v（2）整流式逆功率继电器装置 v（3）晶体管式逆功率继电器装置返回3-7 发电机的并联运行条件与分析v一、并联运行的必要性v 1发电机容量合理利用：少负载开一台，多负载开两至三台。v 2便于对发电机的维护管理：

44、多台机可以轮流进行保养和维护。v二、并联运行的条件：电压、频率、初相相同，相序一致。v三、频率和初相位相同，电压有效值不同：（环流的均压作用）v 1两机电压不等在两机间形成环流（见书图）。v2环流使电压高的发电机产生去磁电枢反应、电压降低，电压低的发电机产生增磁电枢反应、电压升高，结果使两机电压相等。v 3要求：U10%Ue（电抗小，一定的电压差产生很大的冲击环流）。v四、频率和电压相同，相位不相同：自整步作用v 1自整步作用v2要求：-1515v 相差太大（180最大最大），两机间产生冲击电流和冲击力矩，不能牵入同步，且产生振荡（转子相对摆动），导致逆功率跳闸，甚至损坏绕组。v五、并车时电压

45、和相位相同，频率不相同v 1频率不同两机具有相位差=2(f2- f1)t和电压差，具有自整步作用。v 2要求：-0.5Hzf+0.5Hz（T=1/f）v 频差小自整步作用使两机牵入同步，频差大无法牵入同步。v六、相序不一致v 引起很大的环流烧坏发电机，该条件一般可满足，航行并车不必检测。v七、合闸：v 最理想是待并发电机的电流为零时。并车时任何一个条件不满足都会产生冲击电流，相位和频率条件不满足还会产生冲击转矩。返回 3-8 手动并车整步原理与方法v概述：v 1准同步并车法：观察和调整发电机的电压、频率和初相位，使之完全满足并车条件后并车。v 2手动准同步并车法：依靠操作人员观察、判断进行并车

46、操作；v 自动准同步并车：依靠自动装置完成并车。v 3调压器可保证电压条件，并车时只要调整待并机的频率和相位v一、灯光法（同步指示灯法）v1灯光明暗法（暗灯法）v（1）电路 v（2）性能 v A灯光很亮说明待并机与电网相位差很大、熄灭说明相位差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小；v B灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。v（3）合闸 v 调待并机的调速开关（即调油门），使灯光明暗变化慢（周期为35秒），灯光熄灭后（接近灯暗区中心）（U为30%Ue灯灭），合闸并车。v（4）缺点 v 灯光明暗不能说明f2是快还是慢。v2灯光旋转法（亮灯法）（1）电路 v（2）性能v Af2 f 1：三灯熄

47、灭的顺序为L1L2L3L1， f2 f 1：三灯熄灭的顺序为L1L3L2L1；v B灯光明暗旋转快说明频差大、慢说明频差小，L1灯光明暗度说明相位差的大小。v（3）合闸v 调待并机的调速开关：f2快减速、f2慢加速，使灯光旋转慢（周期为35秒），熄灭的顺序为L1L2L3L1（快向、顺时针，防逆功率），接近L1灯熄灭区中心，合闸并车。v二、同步表法v 1并车操作v （1）当同步表指针指快向、调待并机调速开关减速，当同步表指针指慢向、调调速开关加速。v （2）当指针指快向（顺时针）旋转，转速慢（周期为35秒），指针在红点前1015即11点钟位置（开关惯性）合闸，待并机牵入同步。v 2性能v （1）

48、并车后同步表应断电（15分钟短时工作制）。v （2）接线要正确，转子应接电网AB相。v 3目前大多数船同时采用同步表法和灯光明暗法。v三、电抗器粗同步并车原理v1特点：基本满足并车条件：调节待并机频率（条件同准同步），观测电压差别不大，不考虑相差（最好90）。先在待并机和电网间接入一个电抗器（短时工作制、空心线圈），限制冲击电流（I=1.21.4Ie）和冲击转矩，牵入同步（电抗器不能太大：要有足够的环流），然后合闸、自动延时切断电抗器。v2电路原理：（讲）设G1为运行机，G2为待并机。v 按下SB2KM2通电辅触点闭自锁 限流 v 主触点闭G2与电网接电抗器LS牵入同步v KT2通电触点延时闭

49、KM4通电触点闭DW2通电av a辅触点断KM2、KT2、KM4断电触点复原v 主触点闭空气开关合闸（线圈通电合闸，断电无影响）v四、并车失败的原因：v 1）电网电压、频率波动太大； v 2）空载并车；v 3）并车操作不当； v 4）未能及时转移负载。v五、直流发电机并车（补）v 1条件：电压相等（检测仪表仅电压表）、极性相同。v 2并车：起动待并机调励磁使电压稍高于电网电压（防逆电流失、反磁跳闸）按下合闸按纽增加并入机励磁减少运行机励磁转移负荷。v3解列：增加留用机励磁，同时减少解列机励磁（两机的电动势一增一减）（只增或只减一机励磁、负荷分配改变、电网电压增加或减少）到负荷电流为零、再按下脱

50、扣按纽。v 4为保证负荷动态分配的均匀及并联运行的稳定性，直流复励发电机必须设均压线（励磁部位）。返回3-9 自动准同步并车原理v一、自动准同步并车原理v1性能：利用自动并车装置检测和调整待并发电机的电压、频率和相位，使之满足并车条件，向合闸机构发出信号，使主开关合闸。v2基本功能v （1）能检测待并机电压和频差，并且能自动调节；v（2）有一个门电路，当满足合闸条件时发出合闸信号（不满足条件实现闭锁）；v （3）能保证合闸提前时间等于主开关固有时间：使合闸瞬间电压、相位一致，达到准确同步目的。v3组成：分合闸、调压和调频三部分。v二、自动整步器（略）。返回3-10 船舶应急发电机组v一、应急电

51、源v 1设应急电源的条件：客船及1000总吨或500吨以上货船。v 2作用：当主电源因故障不能继续正常供电时，立即向船舶一部分用以保证船舶安全的用电设备继续供电；其功率应充分供应上述设备的用电。v 3组成：应急发电机组及应急配电板和应急蓄电池组及其充放电板或之一。v 大应急发电机（组），供电时间：国际航线的客船为36h.v 小应急为蓄电池组，供电时间为30min.( 小应急在大应急有故障时或起动过程中投入，用来保证最必须的用电设备不致断电而设置)v4应急电源供电范围v 1）航行灯及国际海上避碰规则、所规定的其它各种信号灯；v 2）白昼信号探照灯及无线电测向仪，无线电台（按国际航行要求）；v 3

52、）各通道、梯道出口处的应急照明，每个登艇处的应急照明，救生艇、筏、救生浮贮存处的照明。v 4）机舱主机操纵台、锅炉水位表、气压表、总配电盘前、应急发电机室、舵机等处的照明； 5）驾驶室、海图室、无线电室、消防设备控制站的照明； 6）船员、旅客公共舱室的照明； 7）紧急集合报警装置； 8）电动应急消防泵；v9）固定式潜水舱底泵； 10）无线电设备和通用报警器； 11）舵机。二、应急发电机组要求：二、应急发电机组要求： 1与主电源的联锁关系：主电源正常供电，应急电源不能投入；主电源失压，应急电源自动投入；小应急在大应急投入前投入（供无线电和应急照明），大应急投入后自动退出；主电源供电大应急立即退出

53、。 2应急配电盘由独立馈线经联络开关与主配电盘联接，应急电网平时由主配电盘供电。 3主电网失电，主配电盘与应急配电盘联络开关自动断开（先），应急发电机应在30s内自动起动，主空气开关自动合闸（后）投入供电；主电网恢复供电，联络开关自动闭合。三、应急发电机的自起动控制装置（略）三、应急发电机的自起动控制装置（略）返回3-11 船舶蓄电池装置v种类：v 酸性蓄电池：历史悠久、用途广泛、价格低廉、船上多用，外壳不带电；v 碱性蓄电池：工作电压平稳、可大电流放电、机械强度高、使用寿命长，但价格较高。v一、酸性蓄电池基本结构和工作原理v 1组成v 1）容器 2）极板 3）隔板（见书）v2工作原理v二、碱

54、性蓄电池 1组成： 容器、极板和活性物质等。 2工作原理 （电解液为KOH、充放电比重不变）v负极负极 正极正极 负极负极 正极正极 v 3. 每个蓄电池的电动势一般为1.25V，放电毕为11.2V，充电毕为1.41.8V。v三、蓄电池的容量v Q=It 单位：安时（Ah） v 酸性蓄电池以10h为标准放电（例200Ah：20A、放电10h）；v 碱性蓄电池以8h为标准放电。 v四、充电v 1充电种类：v 1）初充电：新的和长期库存的蓄电池充电；v 2）经常充电：正常充电；v 3）过充电：补充经常充电的不足 极板硫化原因：长时间充电不足、过放电；措施：按时过充电、定期全容量放电。v 2充电方法

55、：v 1）充放电制：恒流充电法（碱性常用），恒压充电法，分段恒流充电法（酸性常用、可延长寿命）。v 2）浮充电法：整流充电设备处于经常工作，电源、蓄电池、负载保持接通，一可为负载供电、还可为蓄电池充电。v五、比重（酸性） v 充电毕比重（大）：1.2751.300，极限电压2.4V（正常额定2V）v 放电毕比重：1.1501.180，极限电压1.7V（约为90%额定电压）v 电压：E=0.84+d（d为比重）v六、维护保养v 1酸性蓄电池液面下降的原因是产生气体和蒸发、应加蒸馏水。v 2保持铅蓄电池通气孔畅通和蓄电池室通风是为防爆。v 31h放电，酸性蓄电池不可，碱性蓄电池可以。后者过充电、过

56、放电能力强。v 4未加LiOH的碱性蓄电池温度不得超过30。返回3-12 船舶接用岸电装置v概述：v1接岸电的作用：当船舶靠岸特别是修船时应接岸电，因岸电比船电便宜很多，同时可免去对发电机进行管理，便于发电机的维修、保养。v2接岸电的要求：电制、额定电压及额定频率一致，与船舶电网相序一致（不一致电动机反转等）且不能断相。v3主发电机、应急发电机、岸电之间的联锁关系是：主发电机供电，岸电开关合不上闸或自动跳闸；主发电机（应急发电机）脱离电网后，岸电开关才能和闸。主发电机失电，应急发电机自动起动送电。配电板上主开关与岸电开关设有联锁保护环节。v一、相序指示器 v1电路v2原理：v 上图在正常情况通

57、过电路分析v U1=1.5Up U2=0.4Up （Up为相电压）v3性质：白（绿）灯比红灯亮、为正序，可接岸电；红灯比白（绿）灯亮、为逆序，应将岸电任意两根接线对换。v二、 逆（负）序继电器v 1作用：在逆序或断相时，接岸电的自动开关不能合闸。v 2原理：（讲）v 1）正序时：Umn=0KA线圈无电触点断KT断电触点闭U（DW失压脱扣器）有电DW可合闸v 2）逆序时：Umn0KA线圈通电触点闭KT通电触点延时断U失电DW不能合闸返回第四节第四节 船舶同步发电机的自动调节船舶同步发电机的自动调节装置装置v教学目的：教学目的：使学生熟悉调压器的类型、可控硅及可控相复励恒压的原理和性能、无刷发电机

58、的特号；掌握不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节；掌握并联运行无功功率和有功功率的调节及性能；了解自动调频调载和自动分级卸载的原理和性能、掌握其使用。v重点：重点：不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节；并联运行无功功率和有功功率的调节及性能。v难点：难点：不可控相复励恒压装置的原理；并联运行无功功率和有功功率的性能。v计划课时：12节左右。v4-1 同步发电机电压的自动调节v4-2 不可控相复励恒压原理v4-3 晶闸管（可控硅）自动励磁装置v4-4 可控相复励恒压原理v4-5 无刷同步发电机励磁恒压系统（属于他励）v4-6 并联运行同步发电机无功自动分配v4-7 调速特性与并联有功分配v4

59、-8 自动调频调载原理v4-9 自动分级卸载及自动增减机组返回4-1 同步发电机电压的自动调节v保证供电品质的两个重要指标是：保证供电品质的两个重要指标是：v 电压和频率恒定。电压和频率恒定。v一、自动调压装置的功能v作用：作用：v 发电机起动后转速接近额定转速时，发电机起动后转速接近额定转速时，能建能建 立额定空载电压；当负载大小和负载性立额定空载电压；当负载大小和负载性质变化时，能自动保持电压基本恒定。还有质变化时，能自动保持电压基本恒定。还有均匀分配无功功率的功能。均匀分配无功功率的功能。v品质要求：品质要求：v 静态和动态指标均满足静态和动态指标均满足海船规范海船规范要求。要求。v1自

60、励起压：v 同步发电机转子励磁电流，是由三相输出电压经整流而形成，这就是自励；起励电流在二极管死区电压内不能导通，故转子要有剩磁外，还要有起压措施。v2静态电压调整率v 要求：主发电机：2.5%以内；应急发电机：3.5%以内。v3动态电压调整率 要求：突加（减）50%Ie cos0.4 调整率15%以内 t1.5s。v4强行励磁v 负载突变或短路故障消除后电压可迅速恢复。v5合理分配发电机的无功功率v 要求：P=20100%Pe时，Q按比例分配，Q |10%|Qmax。v二自动调压装置分类v1按直流励磁电流获得方式分v 1）直流励磁机他励方式 v 同轴直流励磁机有电刷和换向器、不宜在船上使用。