船舶電站課件

船舶電站教學目的：掌握船舶電力系統(tǒng)及保護、配電板、應急發(fā)電機、蓄電池、接岸電裝置的基本組成、性能和使用；掌握軸帶發(fā)電機、空氣開關(guān)、各種并車裝置性能和特點；掌握手動并車的原理和操作。重點：船舶電力系統(tǒng)、配電板的組成、性能；掌握手動并車的原理和操作。難點：軸帶發(fā)電機、空氣開關(guān)的性能?！?

船舶電力系統(tǒng)概況§2

電站容量與發(fā)電機組數(shù)量§3

主機軸帶發(fā)電機裝置§4

船舶配電板§5

萬能式空氣斷路器§6

發(fā)電機的保護§7

發(fā)電機的并聯(lián)運行條件與分析§8

手動并車整步原理與方法§9

自動準同步并車原理（機動略）§10

船舶應急發(fā)電機組§11

船舶蓄電池裝置§12

船舶接用岸電裝置§1

船舶電力系統(tǒng)概況

一、系統(tǒng)的組成及特點（一）船舶電力系統(tǒng)的組成由電源、配電裝置、電力網(wǎng)和負載四部分組成。1．電源

將其它能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置；主要由發(fā)電機組和蓄電池組組成。2．配電裝置（1）定義：接受和分配電能，對電源、電力網(wǎng)和負載進行保護、監(jiān)視、測量和控制的裝置。（2）組成：各種轉(zhuǎn)換和控制開關(guān)、互感器、測量儀表、連接母線、保護電器、自動化裝置及各種附屬設備等。（3）分類：A．總配電板（一級），動力配電箱、照明配電箱（二級）；B．應急配電板；C．充放電板。3．船舶電力網(wǎng)船舶輸電電纜和電線的總稱；由動力、照明、應急、低壓和弱電等電網(wǎng)組成。4.負載將電能轉(zhuǎn)換成其它形式能量的裝置；種類。（二）船舶電力系統(tǒng)的特點

1．容量?。ǘ酁?～3臺小容量柴油發(fā)電機），電壓、頻率易波動（易全船停電）。

2．輸電線路短（短路電流大）。

3．環(huán)境惡劣：要能在潮濕、鹽霧、油霧和霉菌的環(huán)境和在規(guī)定的船舶傾斜、搖擺、振動和沖擊等條件下可靠的工作。二、系統(tǒng)的基本參數(shù)

1．電流種類—電制

50年代前用直流；現(xiàn)代用交流。

2．額定電壓我國限定電壓500V（非電力推進船舶）；動力：電源（發(fā)電機）400V（美日450V），負載380V；照明：電源（變壓器）230V，負載220V。

3．額定頻率我國50Hz，美日60Hz。返回§2

電站容量與發(fā)電機組數(shù)量

一、確定電站容量和選擇發(fā)電機組數(shù)量的基本原則

1．船舶的運行工況

2．確定電站容量的基本原則電站容量以實際用電量最大的運行工況為基礎來確定。確定船舶電站容量的原則是：應能滿足船舶在各種運行工況下的用電量并有適當余量。

3．發(fā)電機組容量和數(shù)量的選擇原則二、電站容量的計算利用有關(guān)理論和統(tǒng)計計算選擇發(fā)電機組容量和發(fā)電機組臺數(shù)時，應考慮機動、壽命和維修等選發(fā)電機的基本原則；考慮計算的各運行工況的總功率，還要考慮cosφ=0.8的無功容量。返回§3

主機軸帶發(fā)電機裝置一、軸帶發(fā)電機的特點要點：充分利用主機功率儲備裕量，實現(xiàn)節(jié)能；主機燒重柴油，其發(fā)電成本降低；系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)多，管理復雜。二、船舶軸帶發(fā)電機主要類型

1．直流軸帶發(fā)電機（很少）

2．交流軸帶發(fā)電機（分：可變螺距螺旋槳的主機型式；定螺距螺旋槳的主機型式）三、變螺距螺旋槳式主軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向恒定；主機轉(zhuǎn)速低、主機與軸發(fā)間設增速齒輪；例：齒輪比為1：10、f=50Hz、n=150r/min、則P=2；一般軸發(fā)和備用柴發(fā)P相同。四、定螺距螺旋槳式（主要）主軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向可變；通過轉(zhuǎn)速補償裝置使發(fā)電機電壓和頻率穩(wěn)定。主要是：整流—逆變作中間環(huán)節(jié)的(晶閘管)軸帶發(fā)電機系統(tǒng)。五、軸發(fā)工作對主機的轉(zhuǎn)速有限制，因此還要設輔助柴油發(fā)電機組。補充：晶閘管軸帶發(fā)電機系統(tǒng)一、組成1．軸帶發(fā)電機1（SG）、晶閘管整流器2、直流平滑濾波電抗器3、晶閘管逆變器4和交流電抗器5構(gòu)成主回路有功通道。變壓器11和晶閘管整流器7是軸帶發(fā)電機勵磁電流調(diào)節(jié)電路。軸帶發(fā)電機（三相逆變器）提供有功功率。

2．具有自動調(diào)壓器（AVR）的調(diào)相機（也稱同步補償機SC）6為無功通道。同步補償機提供無功功率。

3．控制（頻率和逆變角）器8調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)頻率和有功功率。二、起動當船舶離港進入正常航行工況（如公海）后，主機轉(zhuǎn)速達到要求時，可投入軸帶發(fā)電機系統(tǒng)。1．接通控制系統(tǒng)的電源；

2．檢查起動條件，當系統(tǒng)無故障報警和車鐘在大于最小轉(zhuǎn)速（＞75%額定轉(zhuǎn)速）位時，允許起動調(diào)相機（發(fā)出允許起動信號）；

3．按下異步電動機的起動按紐（或自動控制起動），帶動調(diào)相機（同步補償機）起動，并建立電壓；

4．檢查調(diào)相機建立正常電壓后，接通軸帶發(fā)電機的勵磁電路，發(fā)電機起壓空載運行；

5．給整流器、逆變器觸發(fā)脈沖，逆變器開始向調(diào)相機輸出功率，異步電動機斷電；

6．軸帶發(fā)電機系統(tǒng)已經(jīng)具備供電能力，起動成功。三、停機當船舶需要轉(zhuǎn)入機動工況（如進港等）時，因主機將進行減速、倒車、停車等操縱，軸帶發(fā)電機應停止工作。（主要步驟：1→2→3）

1．起動柴油輔助發(fā)電機組，并切除次要負載；

2．完成輔助發(fā)電機的手動或自動并車及轉(zhuǎn)移負荷，之后才能操作主機減速或倒車；

3．當主機轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速的40%以下時，軸帶發(fā)電機勵磁終止，主開關(guān)跳閘，逆變器停止觸發(fā)，軸帶發(fā)電機終止發(fā)電。返回§4

船舶配電板一、主（總）配電板由發(fā)電機控制屏、并車屏、負載屏及連接母線等組成。1．發(fā)電機控制屏作用：控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和保護發(fā)電機組。組成：上部為測量儀表[電流表（測線電流）、電壓表（測線電壓）、頻率表、功率表、功率因數(shù)表和儀用互感器]、轉(zhuǎn)換開關(guān)和指示燈等；中部為主開關(guān)（含逆功率繼電器）、指示燈等；下部為自勵恒壓裝置。

2．并車屏主要有同步表、同步指示燈等。用作交流發(fā)電機并車操作。3．負載屏用來分配電能并對各饋電線路進行控制、監(jiān)視和保護。組成：主要有裝置式自動開關(guān)、絕緣指示燈、兆歐表、與岸電箱相連的岸電開關(guān)等。包括動力負載屏和照明負載屏。主配電盤直接供電（提高重要負載供電的可靠性）的設備：舵機、錨機、消防泵、航行燈、無線電電源板、電羅經(jīng)、電航儀器電源箱、蘇伊士運河燈等部分重要負載，還有空壓機、鍋爐鼓風機等大容量負載。其中舵機和航行燈采用兩路供電、一路經(jīng)應急電盤。4．匯流排（母線）用來匯集和分配電能；排列顏色：交流A、B、C分別為綠、黃、褐或紫，中線為淺藍；直流正、負為紅、藍；中線為黃綠色相間。按從上到下、從左到右、從前到后排列。（中間）二、應急配電屏作用：用來控制和監(jiān)視應急電源工作情況，并合理分配應急電源。組成：應急發(fā)電機控制屏和應急負載屏（同主配電屏），無并車屏（無整步表、同步指示燈）和逆功率保護。主、應急配電屏關(guān)系：應急電網(wǎng)平常由主配電屏供電，其聯(lián)絡開關(guān)對應急電屏進行電氣聯(lián)鎖；主發(fā)電機失壓應急發(fā)電機自動起動，并經(jīng)應急配電屏經(jīng)向應急電網(wǎng)供電。三、充放電屏作用四、區(qū)配電板、分配電板將從主配電屏輸送來的電能向不同區(qū)域的用電設備進行配電。區(qū)：I＞16A分：I＜16A五、岸電箱船舶?？看a頭和進塢時，將岸電接入總配電屏進行分配。

返回§5

萬能式空氣斷路器概述1．分類自動開關(guān)（又叫空氣開關(guān)、斷路器）分為：

塑料外殼式（裝置式），用DZ表示，作分路或負荷開關(guān)；框架式（萬能式），用DW表示（陸用DW10為主，船用DW—94、95、98、AH等），作總開關(guān)。2．船用萬能式自動空氣斷路器（1）組成觸點系統(tǒng)、滅弧裝置、自由脫扣機構(gòu)、操作傳動機構(gòu)和保護元件（脫扣器）等。（2）用途

A．開關(guān)作用：通斷主電路，也可以通過分勵按紐進行遠距離斷電操作；

B．保護作用：短路、過載和欠電壓時自動切斷主電路。一、觸頭系統(tǒng)（見圖1）由主觸頭（斷先、通后），副觸頭，弧觸頭（帶電通斷：通先、斷后）組成，都起通斷主電路的作用；輔助觸點通斷控制電路。二、滅弧裝置采用磁鋼片制成的滅弧柵片：利用電磁力將電弧吸入柵片，拉長、分割成小段和陰極效應（見圖2講）使電弧熄滅。三、自由脫扣機構(gòu)作用：實現(xiàn)操作傳動裝置與觸點系統(tǒng)之間的聯(lián)系（書圖：恢復四連桿的剛性連接）。書圖（b）無聯(lián)系、（c）有。分閘不能合閘，要經(jīng)再扣才能合閘（DZ見圖3）。四、操作傳動裝置作用：使觸頭合閘；過程：使儲能彈簧儲能，自由脫扣機構(gòu)達“再扣”，然后利用儲能快速合閘；種類：手動操作，電磁或電動合閘。五、保護元件（脫扣器）（見書圖）概述作用：脫扣器動作使自動開關(guān)掉閘。種類：DZ主要是熱脫扣器（過載保護）、電磁式過流脫扣器（短路保護），復式脫扣器（短路和過載保護）；DW脫扣器：1．電磁式（DW98采用半導體式）過流脫扣器：多個、（電流）線圈串聯(lián)在主電路中（圖1）。分瞬時脫扣器：短路保護；短延時脫扣器：短路選擇性保護；長延時脫扣器：過載或過載選擇性保護。2．電磁式失壓脫扣器（電壓）線圈并聯(lián)在主電路中（圖2）；欠（失）壓作保護。為避免電源電壓瞬時波動造成欠壓脫扣器誤動作，須采用延時跳閘機構(gòu)。3．分勵脫扣器遠距離斷電控制；分通電型：按紐加電壓脫扣器；斷電型：按紐加欠壓脫扣器。（見書圖）返回§6

發(fā)電機的保護電站保護的任務：切除故障電氣設備；發(fā)出報警信號。要求保護元件具有可靠性、選擇性、快速性和靈敏性。1．可靠性：保護裝置本身必須工作可靠；2．選擇性：電力系統(tǒng)，從發(fā)電機到負載，應分級設置保護裝置，使保護具有選擇性；系統(tǒng)發(fā)生故障時使離故障電路最近的保護裝置動作；其動作電流或動作延時：短路保護動作整定電流逐級減少、動作整定延時逐級減少。（DW采用整定時間），DZ(一般采用整定電流)3．快速性：對于故障保護電器要求動作快速，以免事故擴大造成損害。4．靈敏性：對于故障和非正常狀態(tài)的反應能力。一、外部短路保護

1．外部短路：發(fā)電機輸出電流大大超過額定電流；

2．要求Id=2（或3）～5Ie、延時0.2（或0.3）～0.6s動作（選擇性）；Id=5～10Ie、瞬時動作（快速性）。

3.采用自動開關(guān)過流脫扣器（非熔斷器）或過電流繼電器進行保護。二、過載

1．發(fā)電機過載：發(fā)電機輸出電流（功率）超過額定值；2．（規(guī)范）要求過載保護元件無分級卸載：I=1.25～1.35Ie、延時15～20s動作分級卸載：I=1.1～1.2Ie、延時5～10s卸掉次要負載，I=1.5Ie、延時15～20s動作3．采用自動開關(guān)（長延時）過流脫扣器或長延時過電流繼電器和分級卸載裝置進行保護；動作值按發(fā)電機電流設定。三、欠壓保護（對發(fā)電機和運行的電動機保護）

1．欠壓原因危害：電動機過流或堵轉(zhuǎn)，其它負載不能正常工作。

2．要求發(fā)電機跳閘帶時限U=70～80%Ue、延時1.5～3s；不帶時限U=40～70（或50～60）%Ue、瞬時。

3．采用自動開關(guān)欠壓脫扣器或欠壓繼電器進行保護四、逆功率保護（保護發(fā)電機組）

1．逆功率保護的性質(zhì)（1）原因：并聯(lián)運行的發(fā)電機，若一臺發(fā)電機的原動機發(fā)生故障使轉(zhuǎn)矩消失，則發(fā)電機進入電動機狀態(tài)，拖動原動機轉(zhuǎn)動從電網(wǎng)吸收功率即逆功率，另外并車操作未能滿足并車條件也出現(xiàn)逆功率。（2）危害：正常運行的發(fā)電機嚴重過載跳閘。（3）要求：P=-5～-15%Pe、延時1～10s（防并車時短暫逆功率）逆功率繼電器跳閘。2．逆功率繼電器（1）GG—21型感應式逆功率繼電器原理：電流線圈的磁場和電壓線圈的磁場穿過鋁盤組成一個移位磁場，鋁盤感應形成幅射狀電流，在磁場中受力作用而轉(zhuǎn)動，永久磁鐵起阻尼作用。輸出功率鋁盤帶動觸點向斷開處轉(zhuǎn)動，但被擋塊擋住，逆功率鋁盤帶動觸點閉合，使自動開關(guān)跳閘。改變電流線圈匝數(shù)可改變動作值，改變擋塊位置可改變延時。接線：電壓線圈接B、C相，電流線圈接C相。（2）整流式逆功率繼電器裝置（3）晶體管式逆功率繼電器裝置返回§7

發(fā)電機的并聯(lián)運行條件與分析一、并聯(lián)運行的必要性

1．發(fā)電機容量合理利用：少負載開一臺，多負載開兩至三臺。

2．便于對發(fā)電機的維護管理：多臺機可以輪流進行保養(yǎng)和維護。二、并聯(lián)運行的條件：電壓、頻率、初相相同，相序一致。三、頻率和初相位相同，電壓有效值不同：（環(huán)流的均壓作用）

1．兩機電壓不等在兩機間形成環(huán)流（見書圖）。2．環(huán)流使電壓高的發(fā)電機產(chǎn)生去磁電樞反應、電壓降低，電壓低的發(fā)電機產(chǎn)生增磁電樞反應、電壓升高，結(jié)果使兩機電壓相等。

3．要求：ΔU＜10%Ue（電抗小，一定的電壓差產(chǎn)生很大的沖擊環(huán)流）。四、頻率和電壓相同，相位不相同：自整步作用

1．自整步作用2．要求：-15°＜δ＜15°

相差太大（180°最大），兩機間產(chǎn)生沖擊電流和沖擊力矩，不能牽入同步，且產(chǎn)生振蕩（轉(zhuǎn)子相對擺動），導致逆功率跳閘，甚至損壞繞組。五、并車時電壓和相位相同，頻率不相同

1．頻率不同兩機具有相位差δ=2л(f2-f1)Δt和電壓差，具有自整步作用。

2．要求：-0.5Hz＜Δf＜+0.5Hz（T=1/Δf）頻差小自整步作用使兩機牽入同步，頻差大無法牽入同步。六、相序不一致引起很大的環(huán)流燒壞發(fā)電機，該條件一般可滿足，航行并車不必檢測。七、合閘：最理想是待并發(fā)電機的電流為零時。并車時任何一個條件不滿足都會產(chǎn)生沖擊電流，相位和頻率條件不滿足還會產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩。返回§8

手動并車整步原理與方法概述：

1．準同步并車法：觀察和調(diào)整發(fā)電機的電壓、頻率和初相位，使之完全滿足并車條件后并車。

2．手動準同步并車法：依靠操作人員觀察、判斷進行并車操作；自動準同步并車：依靠自動裝置完成并車。

3．調(diào)壓器可保證電壓條件，并車時只要調(diào)整待并機的頻率和相位一、燈光法（同步指示燈法）1．燈光明暗法（暗燈法）（1）電路（2）性能

A．燈光很亮說明待并機與電網(wǎng)相位差很大、熄滅說明相位差很小或為零，燈光明暗度說明相位差的大??；

B．燈光明暗變化快說明頻差大、慢說明頻差小。（3）合閘調(diào)待并機的調(diào)速開關(guān)（即調(diào)油門），使燈光明暗變化慢（周期為3～5秒），燈光熄滅后（接近燈暗區(qū)中心）（ΔU為30%Ue燈滅），合閘并車。（4）缺點燈光明暗不能說明f2是快還是慢。2．燈光旋轉(zhuǎn)法（亮燈法）（1）電路（2）性能

A．f2＞f1：三燈熄滅的順序為L1→L2→L3→L1，f2＜f1：三燈熄滅的順序為L1→L3→L2→L1；

B．燈光明暗旋轉(zhuǎn)快說明頻差大、慢說明頻差小，L1燈光明暗度說明相位差的大小。（3）合閘調(diào)待并機的調(diào)速開關(guān)：f2快減速、f2慢加速，使燈光旋轉(zhuǎn)慢（周期為3～5秒），熄滅的順序為L1→L2→L3→L1（快向、順時針，防逆功率），接近L1燈熄滅區(qū)中心，合閘并車。二、同步表法

1．并車操作（1）當同步表指針指快向、調(diào)待并機調(diào)速開關(guān)減速，當同步表指針指慢向、調(diào)調(diào)速開關(guān)加速。（2）當指針指快向（順時針）旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速慢（周期為3～5秒），指針在紅點前10°～15°即11點鐘位置（開關(guān)慣性）合閘，待并機牽入同步。

2．性能（1）并車后同步表應斷電（15分鐘短時工作制）。（2）接線要正確，轉(zhuǎn)子應接電網(wǎng)AB相。

3．目前大多數(shù)船同時采用同步表法和燈光明暗法。三、電抗器粗同步并車原理1．特點：基本滿足并車條件：調(diào)節(jié)待并機頻率（條件同準同步），觀測電壓差別不大，不考慮相差（最好δ＜90°）。先在待并機和電網(wǎng)間接入一個電抗器（短時工作制、空心線圈），限制沖擊電流（I=1.2～1.4Ie）和沖擊轉(zhuǎn)矩，牽入同步（電抗器不能太大：要有足夠的環(huán)流），然后合閘、自動延時切斷電抗器。2．電路原理：（講）設G1為運行機，G2為待并機。按下SB2→KM2通電→輔觸點閉→自鎖→限流→主觸點閉→G2與電網(wǎng)接電抗器LS→牽入同步→KT2通電觸點延時閉→KM4通電觸點閉→DW2通電→aa→輔觸點斷→KM2、KT2、KM4斷電觸點復原→主觸點閉空氣開關(guān)合閘（線圈通電合閘，斷電無影響）四、并車失敗的原因：

1）電網(wǎng)電壓、頻率波動太大；

2）空載并車；

3）并車操作不當；

4）未能及時轉(zhuǎn)移負載。五、直流發(fā)電機并車（補）

1．條件：電壓相等（檢測儀表僅電壓表）、極性相同。

2．并車：起動待并機→調(diào)勵磁使電壓稍高于電網(wǎng)電壓（防逆電流失、反磁跳閘）→按下合閘按紐→增加并入機勵磁減少運行機勵磁轉(zhuǎn)移負荷。3．解列：增加留用機勵磁，同時減少解列機勵磁（兩機的電動勢一增一減）（只增或只減一機勵磁、負荷分配改變、電網(wǎng)電壓增加或減少）到負荷電流為零、再按下脫扣按紐。

4．為保證負荷動態(tài)分配的均勻及并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，直流復勵發(fā)電機必須設均壓線（勵磁部位）。返回§9

自動準同步并車原理

一、自動準同步并車原理1．性能：利用自動并車裝置檢測和調(diào)整待并發(fā)電機的電壓、頻率和相位，使之滿足并車條件，向合閘機構(gòu)發(fā)出信號，使主開關(guān)合閘。2．基本功能（1）能檢測待并機電壓和頻差，并且能自動調(diào)節(jié)；（2）有一個門電路，當滿足合閘條件時發(fā)出合閘信號（不滿足條件實現(xiàn)閉鎖）；（3）能保證合閘提前時間等于主開關(guān)固有時間：使合閘瞬間電壓、相位一致，達到準確同步目的。3．組成：分合閘、調(diào)壓和調(diào)頻三部分。二、自動整步器（略）。返回§10

船舶應急發(fā)電機組

一、應急電源

1．設應急電源的條件：客船及1000總噸或500噸以上貨船。

2．作用：當主電源因故障不能繼續(xù)正常供電時，立即向船舶一部分用以保證船舶安全的用電設備繼續(xù)供電；其功率應充分供應上述設備的用電。

3．組成：應急發(fā)電機組及應急配電板和應急蓄電池組及其充放電板或之一。大應急發(fā)電機（組），供電時間：國際航線的客船為36h.

小應急為蓄電池組，供電時間為30min.(小應急在大應急有故障時或起動過程中投入，用來保證最必須的用電設備不致斷電而設置)4．應急電源供電范圍

1）航行燈及國際海上避碰規(guī)則、所規(guī)定的其它各種信號燈；

2）白晝信號探照燈及無線電測向儀，無線電臺（按國際航行要求）；

3）各通道、梯道出口處的應急照明，每個登艇處的應急照明，救生艇、筏、救生浮貯存處的照明。

4）機艙主機操縱臺、鍋爐水位表、氣壓表、總配電盤前、應急發(fā)電機室、舵機等處的照明；

5）駕駛室、海圖室、無線電室、消防設備控制站的照明；

6）船員、旅客公共艙室的照明；

7）緊急集合報警裝置；

8）電動應急消防泵；

9）固定式潛水艙底泵；

10）無線電設備和通用報警器；

11）舵機。

二、應急發(fā)電機組要求：

1．與主電源的聯(lián)鎖關(guān)系：主電源正常供電，應急電源不能投入；主電源失壓，應急電源自動投入；小應急在大應急投入前投入（供無線電和應急照明），大應急投入后自動退出；主電源供電大應急立即退出。

2．應急配電盤由獨立饋線經(jīng)聯(lián)絡開關(guān)與主配電盤聯(lián)接，應急電網(wǎng)平時由主配電盤供電。

3．主電網(wǎng)失電，主配電盤與應急配電盤聯(lián)絡開關(guān)自動斷開（先），應急發(fā)電機應在30s內(nèi)自動起動，主空氣開關(guān)自動合閘（后）投入供電；主電網(wǎng)恢復供電，聯(lián)絡開關(guān)自動閉合。

三、應急發(fā)電機的自起動控制裝置（略）

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船舶蓄電池裝置

種類：

酸性蓄電池：歷史悠久、用途廣泛、價格低廉、船上多用，外殼不帶電；

堿性蓄電池：工作電壓平穩(wěn)、可大電流放電、機械強度高、使用壽命長，但價格較高。一、酸性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1．組成

1）容器2）極板3）隔板（見書）

2．工作原理二、堿性蓄電池

1．組成：容器、極板和活性物質(zhì)等。

2．工作原理（電解液為KOH、充放電比重不變）

負極正極負極正極

3.每個蓄電池的電動勢一般為1.25V，放電畢為1～1.2V，充電畢為1.4～1.8V。三、蓄電池的容量

Q=It單位：安時（Ah）酸性蓄電池以10h為標準放電（例200Ah：20A、放電10h）；堿性蓄電池以8h為標準放電。四、充電

1．充電種類：

1）初充電：新的和長期庫存的蓄電池充電；

2）經(jīng)常充電：正常充電；

3）過充電：補充經(jīng)常充電不足的極板硫化原因：長時間充電不足、過放電；措施：按時過充電、定期全容量放電。

2．充電方法：

1）充放電制：恒流充電法（堿性常用），恒壓充電法，分段恒流充電法（酸性常用、可延長壽命）。

2）浮充電法：整流充電設備處于經(jīng)常工作，電源、蓄電池、負載保持接通，一可為負載供電、還可為蓄電池充電。五、比重（酸性）充電畢比重（大）：1.275～1.300，極限電壓2.4V（正常額定2V）放電畢比重：1.150～1.180，極限電壓1.7V（約為90%額定電壓）電壓：E=0.84+d（d為比重）六、維護保養(yǎng)

1．酸性蓄電池液面下降的原因是產(chǎn)生氣體和蒸發(fā)、應加蒸餾水。

2．保持鉛蓄電池通氣孔暢通和蓄電池室通風是為防爆。

3．1h放電，酸性蓄電池不可，堿性蓄電池可以。后者過充電、過放電能力強。

4．未加LiOH的堿性蓄電池溫度不得超過30℃。返回§12

船舶接用岸電裝置

概述：1．接岸電的作用：當船舶靠岸特別是修船時應接岸電，因岸電比船電便宜很多，同時可免去對發(fā)電機進行管理，便于發(fā)電機的維修、保養(yǎng)。2．接岸電的要求：電制、額定電壓及額定頻率一致，與船舶電網(wǎng)相序一致（不一致電動機反轉(zhuǎn)等）且不能斷相。3．主發(fā)電機、應急發(fā)電機、岸電之間的聯(lián)鎖關(guān)系是：主發(fā)電機供電，岸電開關(guān)合不上閘或自動跳閘；主發(fā)電機（應急發(fā)電機）脫離電網(wǎng)后，岸電開關(guān)才能合閘。主發(fā)電機失電，應急發(fā)電機自動起動送電。配電板上主開關(guān)與岸電開關(guān)設有聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)。一、相序指示器

1．電路2．原理：上圖在正常情況通過電路分析

U1=1.5UpU2=0.4Up（Up為相電壓）3．性質(zhì)：白（綠）燈比紅燈亮、為正序，可接岸電；紅燈比白（綠）燈亮、為逆序，應將岸電任意兩根接線對換。二、逆（負）序繼電器

1．作用：在逆序或斷相時，接岸電的自動開關(guān)不能合閘。

2．原理：（講）

1）正序時：Umn=0KA→線圈無電觸點斷→KT斷電觸點閉→U＜（DW失壓脫扣器）有電→DW可合閘

2）逆序時：Umn≠0→KA線圈通電觸點閉→KT通電觸點延時斷→U＜失電→DW不能合閘返回船舶同步發(fā)電機的自動調(diào)節(jié)裝置

教學目的：使學生熟悉調(diào)壓器的類型、可控硅及可控相復勵恒壓的原理和性能、無刷發(fā)電機的特號；掌握不可控相復勵恒壓裝置的原理、性能及調(diào)節(jié)；掌握并聯(lián)運行無功功率和有功功率的調(diào)節(jié)及性能；了解自動調(diào)頻調(diào)載和自動分級卸載的原理和性能、掌握其使用。重點：不可控相復勵恒壓裝置的原理、性能及調(diào)節(jié)；并聯(lián)運行無功功率和有功功率的調(diào)節(jié)及性能。難點：不可控相復勵恒壓裝置的原理；并聯(lián)運行無功功率和有功功率的性能?！?

同步發(fā)電機電壓的自動調(diào)節(jié)§2

不可控相復勵恒壓原理§3

晶閘管（可控硅）自動勵磁裝置§4

可控相復勵恒壓原理§5

無刷同步發(fā)電機勵磁恒壓系統(tǒng)（屬于他勵）§6

并聯(lián)運行同步發(fā)電機無功自動分配§7

調(diào)速特性與并聯(lián)有功分配§8

自動調(diào)頻調(diào)載原理§9

自動分級卸載及自動增減機組

返回§1

同步發(fā)電機電壓的自動調(diào)節(jié)保證供電品質(zhì)的兩個重要指標是：電壓和頻率恒定。一、自動調(diào)壓裝置的功能作用：

發(fā)電機起動后轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，能建立額定空載電壓；當負載大小和負載性質(zhì)變化時，能自動保持電壓基本恒定。還有均勻分配無功功率的功能。品質(zhì)要求：

靜態(tài)和動態(tài)指標均滿足《海船規(guī)范》要求。1．自勵起壓：同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電流，是由三相輸出電壓經(jīng)整流而形成，這就是自勵；起勵電流在二極管死區(qū)電壓內(nèi)不能導通，故轉(zhuǎn)子要有剩磁外，還要有起壓措施。2．靜態(tài)電壓調(diào)整率要求：主發(fā)電機：±2.5%以內(nèi)；應急發(fā)電機：±3.5%以內(nèi)。3．動態(tài)電壓調(diào)整率要求：突加（減）50%Iecos＜0.4調(diào)整率±15%以內(nèi)Δt＜1.5s。4．強行勵磁負載突變或短路故障消除后電壓可迅速恢復。5．合理分配發(fā)電機的無功功率要求：P=20～100%Pe時，Q按比例分配，ΔQ＜|10%|Qmax。二．自動調(diào)壓裝置分類1．按直流勵磁電流獲得方式分

1）直流勵磁機他勵方式同軸直流勵磁機有電刷和換向器、不宜在船上使用。

2）靜止自勵方式經(jīng)整流供轉(zhuǎn)子勵磁、主要使用方法。

3）交流勵磁機他勵方式無電刷、滑環(huán)、發(fā)展方向。2．按照自動調(diào)壓的作用原理分

1）按電壓偏差調(diào)節(jié)：靜態(tài)性能好；

2）按負載擾動調(diào)節(jié)：動態(tài)性能好。

3）復合調(diào)節(jié)：靜、動態(tài)性能都較好。3．按照勵磁裝置的組成元件分相復勵（最多）、三次諧波、晶閘管等。返回§2

不可控相復勵恒壓原理一、相復勵自勵恒壓裝置

1．同時按負載電流和負載功率因數(shù)進行調(diào)節(jié)，前者為復勵補償、后者為相位補償，合稱相復勵。

2．動態(tài)性能好、有好的強勵能力

3．分電流疊加、電磁疊加、電勢疊加三種。二、電流疊加相復勵自勵恒壓裝置

1．電路單相電路見下：由電流互感器、電抗器（主要作用移相）、三相橋式整流器及并聯(lián)的R與C或硒堆（過壓保護）、電容（作用起壓）和勵磁繞組等組成

2．基本原理

4．性能

1）Iv的相量為勵磁電流的空載分量，其作用是決定發(fā)電機空載輸出電壓的大??；空載電壓偏低、說明Iv分量偏小。

2）Ii的相量為勵磁電流的復勵分量，其作用是產(chǎn)生電流補償和電壓補償；接負載后電壓偏低、說明Ii分量偏小。

3）Iv分量適當，Ii分量太強、發(fā)電機外特性上翹；Ii分量太弱、發(fā)電機外特性嚴重下斜。三、電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置

1．特點：動態(tài)性能更好。

2．組成：同上、增加了一個三繞組變壓器（N1、N2、N3為電壓、輸出、電流繞組）。

3．原理：?f≈（N1/N2）?v+（N3/N2）?I四、交流側(cè)電勢疊加的相復勵自勵恒壓裝置（見下圖）五、相復勵裝置的起壓和參數(shù)調(diào)整

1．起壓初始空載電壓小、整流二極管不能導通、利用電容（與整流橋交流側(cè)三角形連接）和移相電抗器串聯(lián)諧振產(chǎn)生大電流起壓。

2．參數(shù)調(diào)整

1）調(diào)空載電壓↑電流疊加：增加移相電抗器（三相鐵心線圈）氣隙或減少其線圈匝數(shù)；δ↑→μ↓→L↓=(μSN2)/l→Xl↓→Iv↑→E↑或：N↓→L↓→E↑

電磁疊加：增加電壓繞組的匝數(shù)N1↑→E1（U1）↑=444fN1Ф→Iu↑→Il↑→E↑2）調(diào)負載電壓↑電流疊加：減少電流互感器二次繞組匝數(shù)Ni2↓→Ii↑(電流比與匝數(shù)成反比)→Il↑→U↑

電磁疊加：增加電流繞組的匝數(shù)?f↑≈（N1/N2）?v+（N3↑/N2）?i

返回§3

晶閘管（可控硅）自動勵磁裝置特點：屬按電壓偏差調(diào)節(jié)、靜態(tài)性能好。一、測量比較電路

1．測量電路將發(fā)電機端電壓測量后整流為直流。

2．比較電路（見書畫）

1)Uin＜Uz：Uout＝Uin

（Dz相當于開路）→起勵

2）Uin＞Uz：Uout＝2Uz－Uin

∵UR＝Uin－Uz

∴Uout＝Uz－UR＝Uz-（Uin－Uz）＝2Uz－Uin

Uout↑→Uin↓→（負反饋）穩(wěn)壓二、移相觸發(fā)電路根據(jù)Uout大小和正負、控制可控硅的導通角（控制角）。三、可控整流主電路利用可控整流作勵磁。四、保護和起勵電路采用阻容保護，使晶閘管不因過壓、過流損壞；采用人工觸發(fā)起勵（書圖），因剩磁電壓其脈沖不能使晶閘管導通。返回§4

可控相復勵恒壓原理

性質(zhì)：根據(jù)電壓偏差和負載電流綜合調(diào)節(jié)；在相復勵的基礎上加一個按電壓偏差調(diào)節(jié)的裝置。一、變壓器式（書圖）反應電壓偏差的AVR（自動電壓調(diào)節(jié)器）控制變壓器鐵芯飽和程度恒壓。二、移相電抗器式（書圖）

AVR控制移相電抗器飽和程度恒壓：

UO↑→UAVR↓→I↓→電抗器x飽和程度↓→XL↑→IV↓→IF↓→IL↓→UO↓返回§5無刷同步發(fā)電機勵磁恒壓系統(tǒng)（屬于他勵）

一、結(jié)構(gòu)及特點

1．勵磁機電樞EX（轉(zhuǎn)子）與發(fā)電機G勵磁Nf（轉(zhuǎn)子）同軸，勵磁機電樞電流經(jīng)整流后作發(fā)電機勵磁；

2．勵磁機勵磁繞組F1、F2的電流決定于G輸出的電流、電壓；

3．無刷同步發(fā)電機的關(guān)健問題是由于具有旋轉(zhuǎn)硅整流器，從而去掉了滑環(huán)和炭刷。二、恒壓原理

EX的勵磁電流由相復勵和AVR兩部分構(gòu)成，EX輸出電流經(jīng)整流后作為G的勵磁，G的電壓為綜合調(diào)節(jié)。三、無功功率的自動調(diào)整（略）返回§6并聯(lián)運行同步發(fā)電機無功自動分配

一、無功功率分配的基本原理

1．調(diào)發(fā)電機勵磁電流，即調(diào)無功功率（也調(diào)電壓）（直流發(fā)電機調(diào)勵磁電流，即調(diào)有功功率）。因有恒壓裝置、當電網(wǎng)功率因數(shù)降低時，僅使發(fā)電機容量不能充分利用、線路功率因數(shù)降低。

2．QF（發(fā)電機總無功功率）=QL（負載）并車時：調(diào)勵磁電流使Q運↓、Q并↑→Q運+Q并=QLQ運=Q并（或按比例分配）解例相反。容量相同的兩機并聯(lián)，電流表讀數(shù)相同、功率因數(shù)表讀數(shù)不同，則有功和無功分配都不均。3．調(diào)壓特性（書圖）

1）一般為有差特性、兩臺機特性很難一致；

2）負載變化，通過調(diào)勵磁、使電壓穩(wěn)定但略有變化，出現(xiàn)無功分配不均；

3）電壓下降，斜率絕對值大的無功分配少，斜率小的無功分配多（電壓升高相反）。二、均壓連接

作用：實現(xiàn)無功功率的自動調(diào)節(jié)使無功均勻分配，適用于相復勵的發(fā)電機。

1．直流均壓線：并聯(lián)運行發(fā)電機勵磁繞組用兩根均壓線并接；使發(fā)電機勵磁電流隨無功負載變化而相應變化，保證無功分配均勻；適用于容量相同、同型號的發(fā)電機、并車沖擊電流小。2．交流均壓線：并聯(lián)運行發(fā)電機電壓調(diào)整器的移相電抗器并聯(lián)連接；直流均壓電流小、更適用于容量不同的發(fā)電機、并車沖擊電流大。

3．要求：均壓電路連接要可靠，均壓線電阻要?。灰暡⒙?lián)運行發(fā)電機容量設置不同的均壓線。三、調(diào)差裝置適用于按電壓偏差調(diào)節(jié)的可控恒壓裝置。返回§7

調(diào)速特性與并聯(lián)有功分配

要求：

P=20～100%Pe時，P均勻分配（P相等）：ΔP＜|10%|P（P1=P2=…=P）或按比例分配：ΔP＜|10%|PmaxΔP＜|20%|Pmin一、調(diào)速器及其調(diào)速特性

1．調(diào)速器（見輔機）：發(fā)電機原動機調(diào)速器伺服電動機的控制開關(guān)（或手柄）（裝在發(fā)電機控制屏上），標有“快”（正轉(zhuǎn)）、“慢”（反轉(zhuǎn)）；“快”對應調(diào)節(jié)調(diào)速器的彈簧預緊力增加、柴油機油門開度增大。

2．調(diào)速特性f(n)=f(P):分有差（主要）、無差（很少）；（見下）人為調(diào)節(jié)彈簧預緊力增加、可使調(diào)速特性上移a→b，相反成立；工作點從m→n時，彈簧預緊力不變、柴油機油門開度增大。（見下）3．性能：

1）兩機調(diào)速特性均為有差特性，當電網(wǎng)負荷變化時，能自動地、穩(wěn)定地（按比例）分配有功功率，兩機能穩(wěn)定的并聯(lián)運行；

2）調(diào)速特性均為無差特性不能并聯(lián)運行；

3）一臺有差特性與一臺無差特性并聯(lián)運行，當電網(wǎng)負荷變化時，總功率的變化量全部由無差特性發(fā)電機承擔（不能均勻的分配有功功率），有差特性發(fā)電機承擔有功功率不變。4．要求：調(diào)速器的調(diào)差率既特性曲線的下降率為3～5%；有功分配偏差為額定有功的±10%以內(nèi)。二、發(fā)電機并聯(lián)運行的有功功率分配

1．并聯(lián)均功，運行時頻率偏低，應同時調(diào)兩機調(diào)速開關(guān)指“快”，偏高相反。

2．無差特性因負載變化、頻率不變，它與有差特性無交點（運行點），不能并聯(lián)。

3．兩臺有差特性不一致時并聯(lián)（見圖）原來均功兩機負載變化后，兩機承擔有功功率不一致。例如：P1=P2（均功）→P↑（投入大負荷如起貨機）→f(n)↓→P2(K小)＞P1(K大)（同時兩機的功率都增加）（切除大負荷相反）。一臺應減油門、另一臺應加油門（見圖），使兩機承擔功率一致。即調(diào)兩機調(diào)速器進行有功的分配和轉(zhuǎn)移。三、有功功率的轉(zhuǎn)移操作分A機運行、B機并入，AB機運行、B機退出（下圖圖為重點）；又分功率相等，功率不等共四種情況。

例：A機運行、B機并入，AB機功率相等（其余類似）。調(diào)A機調(diào)速開關(guān)減速（即減油門、彈簧預緊力松），同時B機調(diào)速開關(guān)加速；觀看頻率不變、如頻率減少只調(diào)B機調(diào)速開關(guān)加速，頻率增加只調(diào)A機調(diào)速開關(guān)減速；調(diào)節(jié)到：PA↓=P→PA′=（1/2）P；PB↑=0→PB′=（1/2）P性能：

如均功的兩機A機轉(zhuǎn)移負荷到B機，只調(diào)A機調(diào)速開關(guān)減速→電網(wǎng)頻率減少；只調(diào)B機調(diào)速開關(guān)加速→電網(wǎng)頻率增加。四、解列并入電網(wǎng)運行的發(fā)電機操作步驟轉(zhuǎn)移負載→拉閘→停原動機返回§8

自動調(diào)頻調(diào)載原理1．定義：在發(fā)電機并聯(lián)運行時協(xié)助原動機調(diào)速器對電網(wǎng)電壓的頻率和有功功率進行調(diào)整的裝置。2．作用：保證電網(wǎng)電壓的頻率恒定；按并聯(lián)運行機組的容量比例進行負荷分配；接到解列指令、自動轉(zhuǎn)移負荷（不能根據(jù)電網(wǎng)負荷的大小自動調(diào)整發(fā)電機的臺數(shù)）。3．特點：只能在發(fā)電機并聯(lián)運行時投入工作。返回§9

自動分級卸載及自動增減機組

一、自動分級卸載裝置作用：根據(jù)過載電流的大小和負載的重要性，按一定的時間間隙、分級切除次要負載，使發(fā)電機退出過載狀態(tài)；保證發(fā)電機正常工作和主要負載連續(xù)供電；同時還可進行短路、過載和欠壓保護。

ZFX—1原理

1．檢測電流：三相電流→信號變換→電流檢測→信號

2．分級卸載1）I≥110%IN延時5～8s第一級卸載跳閘

2）仍I≥110%IN延時8～17s第二級卸載跳閘3．短路和持續(xù)過載保護

1）電路短路，不經(jīng)電流檢測產(chǎn)生信號，使發(fā)電機主開關(guān)瞬時跳閘；

2）兩級卸載后仍過載，根據(jù)反時限原則、使主開關(guān)跳閘。

4．欠壓保護

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