第三章船舶发电机和配电系统培训讲学.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章船舶发电机和配电系统,3-1,、三相交流同步发电机,本节内容：,同步发电机的,结构,原理,参数,特性曲线,一、同步电机结构,结构：,铁心和绕组,接线：,Y 形连接,定子结构：,转子结构,隐极式转子,大型机的转子支架,转子铁心硅钢片,转子轴上的滑环,一对极隐极式,两对极凸极式,转子：有,凸极式,和,隐极式,两种。,转子绕组是直流绕组。,二、同步发电机的基本数据,铭牌数据：,主要铭牌数据有：额定容量、额定,电压,、额定频率、额定功率因数、定子绕组连接、绝缘等级、冷却方式等。,注意：,额定容量、额定电压、额定功率因数和额定电流可能只标出三个。,工作原理简介：,外部直流电源通过,滑环向转子,提供直流励磁电流，并产生磁场；原动机拖动转子旋转，转子磁极磁场切割三相定子绕组，感应三相交流电。,1、空载特性,E,0,=,4.44kfN,0,空载特性：,保持额定转速不变，空载电势,E,0,与空载励磁电流,I,f,的关系曲线。,E,0,0,B,，,I,f,H；,空载特性的实质就是磁化曲线,。,三、同步发电机的基本特性,2、电枢反应,电枢反应磁场对气隙磁场的影响称为,电枢反应,。,电枢电流影响电枢反应的性质：,电枢电流与,空载电势,的关系有：,同相位,、,滞后,和,超前,三种。与之对应的电枢反应的性质有：,交轴,、,直轴去磁,和,直轴增磁,三种。,交轴反应（同相位）,直轴去磁（滞后）,直轴去磁（超前）,一般情况,感性滞后的电流,3、外特性和调节特性,外特性,：,同步发电机外特性与变压器相似,同步发电机的电压变化率的大小、正负与发电机所带的,负载,的大小和,性质,有关。,目的：,保持电压,恒定,调节特性,调节特性曲线,电枢反应去磁，则励磁电流应增加，反之则减小。,3-2.,船舶电力系统基本概念,本节主要内容有三个部分,1.,电力系统组成特点：,主要掌握组成、作用和特点。,2.,电力系统基本参数：,三个基本参数,电制、额定电压、额定频率,3.,船舶电网,电源：,发电机组和蓄电池。,配电装置：,分配、保护监测控制。,船舶电力网：,电缆、电线总称。,分类：,动力、照明、应急、低压和弱电等,5,种电网。,一、,系统的组成及特点,一、组成：,电源、配电装置、电力网和负载,1,、船舶电力系统的负载：,1.,电力拖动负载：,包括甲板机械、舱室机械等；,2.,照明负载：,照明灯具，信号灯（重要设备）；,3.,通讯导航设备：,无线电、车钟、电罗经、雷达等（重要设备）；,4.,其他设备：,生活用电设备。,电力系统的负载和特点,2,、船舶电力系统的特点：,1.,独立系统，相对容量较小，易受影响；,2.,输电距离短，,U f,短路破坏大；,3.,船舶环境恶劣。,二、,参数,参数：电流种类；电压；频率。,交流,1.,电制,（优缺点）,直流,动力：,380/440V,；照明：,220/110V,2.,额定电压,大容量电站：,3.3/6.6kV,50/60Hz,3.,额定频率,通信导航设备：,500/1000Hz,主要根据供电电源分类：,1.,主电网,（包括动力和正常照明网络）；,2.,应急电网,（经应急配电板供电的网络，主电网正常时是其一部分）；,3.,小应急电网,（蓄电池对临时应急照明供电网络）；,4.,弱电电网,（助航通信、信号报警网络，弱,容量小、电流小、电压不一定小）。,三,-1,、,船舶电网的分类,三,-2,、,船舶电网的结线方式,结线方式：,定义：,船舶电源、配电板与负载之间电缆的联结方式称为船舶电网的结线方式。,一般分类两种：,枝状结线和环状结线。枝状,结线,总长度短，但可靠性较差，主要用于商船；环状,结线,可靠性高、线路损失较小，但维护保养复杂、造价高，主要用于客船、军舰。图,13-1-1,a,）为枝状，,b,）为环状。,枝状,环状,了解,重要负载的供电方式,原因：采用枝状结线的船舶电网相对环状结线可靠性较差，因此必须对重要负载采取其它措施保证其可靠性。,重要负载：直接与船舶航行、货物保存、船舶和人身安全有关的电气设备。,重要负载措施：,四点。,1.,重要负载,直接,由主配电板供电；,2.,由,两路,供电，特别重要负载采取两条互相独立的馈电线供电（其中一路经应急配电板）；,3.,采用,自动卸载,装置（过载时卸掉次要、保证重要负载）；,4.,采用,分段,汇流排提高供电可靠性。,了解,主电网与应急电网的连接方式,主电网与应急电网的连接方式：通过联络开关（自动开关）相连，正常时为主配电板的一部分；应急时联络开关断开，成为应急电网。,三相绝缘系统,中性点接地的三相四线系统,中性点接地的三线系统,照明与动力电网不相互干扰，单相接地不影响三相对称关系。绝缘性能相对较好，安全可靠。多数采,用。,无照明变压器，单相接地即短路，安全性差。,节省电缆，但易触电、短路，一般船舶不采用。,三,-3,船舶电网的线制,3-2.,船舶配电板,本节主要内容主要是：,1.,配电板的种类；,2.,各种配电板的作用、特点。,船舶配电板,是对电源发出的电能进行,集中控制,并监测,/,分配给各用电设备的一种装置,。,按用途分为：,主配电板、应急配电板、充放电板、区配电板,/,分配电板,和岸电箱。,6,种。,船舶主配电板,负载屏,发电机控制屏,并车屏,1.,发电机控制屏,作用？,组成？,控制屏-组成,电流表、电压表、频率表、功率表,调速开关,（有功转移）,互感器,指示灯,框架式自动空气断路器,（通断和保护作用）,2.,并车屏,3.,负载屏,主要功能：对各馈电线路进行控制、监,视和保护。,包括动力负载屏和照明负载屏。,组成：装置式空气开关、电压表、电流,表、转换开关、绝缘指示灯、兆欧,表以及岸电开关。,一、主,配电板,组成,（落地箱柜）,主配电板由发电机,控制屏,，,并车屏,，,负载屏,，,母线,四部分组成。,1.,发电机控制屏,：控制、调节、监视和保护,发电机,组用。上部：各种测量仪表，中部：主开关、调速开关，下部：自动装置；屏内,逆功率继电器,+,仪用互感器。,2.,并车屏,：发电机进行并车、整步操作用。有同步表、同步灯、转换开关、操纵按钮、开关、自动并车装置。,3.,负载屏,：分配电能并控制、监视、保护。包括：动力、照明屏。有空气开关、电压电流表、绝缘指示灯、,兆欧表,、岸电开关等。,4.,母线,：注意排列顺序和颜色。顺序：上中下、左中右、前中后；颜色：交流：绿黄紫、中线浅蓝；直流：红蓝、中线：绿黄相间。,功能：,1.,对蓄电池进行充放电；,2.,控制、监视充电工作；,3.,分配低压用电设备；,4.,主、应急失电后，能自动向小应急供电。,功能：,向成组用电设备进行供电，,分配电板,16A,。,功能：,主要是,坞修,时通过岸电箱接至船舶主配电板或应急配电板。,三、充放,电板,四、区配,电板、分,配,电板,五、岸电箱,3-3.,船舶应急电源系统,本节主要内容有三部分：,1.,应急电源系统组成及要求,2.,应急发电机组,3.,应急配电板,4.,主电网与应急电网的关系,规定：,500,总吨及以上货船应设应急电源。,种类：,船舶应急电源可采用应急发电机（大应急）和蓄电池组（小应急），或者两者都采用。,小应急电源：应连续供电,30min,。,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投入运行。原动机应有独立性和机动性。,位置：,艇甲板。,一、应急电源,应急发电机组,+,蓄电池,对应急电源的要求,客轮及,500,吨以上货轮要配独立的应急电源,应急发电机应该在,30S,内自动启动,客轮（无限航区）应连续供电,36,小时,小应急电源,(,蓄电池,),应该维持,30,分钟,应急发电机和应急配电板放在,艇甲板,（独立的燃油和润滑系统）,重点,二、应急,配电板,功能：,控制、监视应急发电机组,组成：,控制屏和负载屏，没有,并车屏,和,逆功继电器（,因为单机运行,）。,连接：,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供电，主电网失电后联络开关自动断开，由应急发电机供电。,注意：,1.,没有并车屏和逆功继电器；,2.,正常时，是主电网的一部分；应急时，才单独工作。,重点,主电网与应急电网的关系,主电网有电，应急电网有主电网供电，应急发电机不启动，联络开关闭合,主电网失电，应急电网有应急发电机供电，应急发电机自动启动，联络开关自动断开,主电网恢复供电，应急发电机自动停机，联络开关恢复闭合,主电网失电，小应急电网,(,蓄电池,),自动供电，当大应急电网启动起来后，小应急应自动退出。,3-3,（,2,）,.,船舶蓄电池装置,本节主要内容有四部分：,1.,酸性蓄电池基本结构和工作原理,2.,碱酸性蓄电池基本结构和工作原理,3.,蓄电池的容量,4.,蓄电池的维护保养,主要掌握酸性和碱性蓄电池的特点、蓄电池的容量和维护保养。,蓄电池：,可反复充电使用的电池，又称为二次电池，电能机械能。,作用：,低压直流电源,通信、助航、信号等设备；负责小应急照明。,蓄电池结构,3-3,（,2,）,.,船舶蓄电池装置,结构,：容器、极板、隔板等组成；（,正极,PbO,2,，,负极,P,b,纯铅）。,电解液,：比重为,1.285,。,原理：,PbO,2,2H,2,SO,4,PbPbSO,4,2H,2,O+PbSO,4,一、,酸性蓄电池基本结构和工作原理,二、,碱性蓄电池基本结构和工作原理,特点：,体小，机械强度高，电压平稳，寿命长，易携带。,多军用。,品种：,Cd,Ni,、,Fe,Ni,、,Zn,Ag,、,Cd,Ag,等，船用：镉,镍，铁,镍。,结构：,由容器、极板和活性物质构成（外壳带电）。,电解液：,20%,的氧化钾水溶液或纯氢氧化钠溶液，比重为,1.2,1.27,。,注意：,电解液只起导电作用，不参与化学反应。,化学方程式：,（充电前后电解液不变）,Cd,2Ni(OH),3,Cd(OH),2,2Ni(OH),2,；,判别充电结果：,只有测量电势：,1.25V,；放完,1,1.2V,；充好,1.4,1.8V,。,了解,容量单位：,安时（,Ah,）,Q=It,标准放电时间,酸、碱性不同：,1.,酸性：固定为,10,小时（在,25,C,下）；,2.,碱性：通常为,8,小时。,注意：,超过标准放电电流则蓄电池将：,.,容量大大减小；,.,寿命严重受影响。,三、,蓄电池的容量,四、蓄电池的充放电,1,充电种类：,1,）,初充电,：新的和长期库存的蓄电池充电（,0.07,额定容量充到,2.4v,再以,0.04,充到,2.5,3h,内保持不变）,2,）,正常充电,：（,0.1,额定容量,67h,，再,0.05,充,3h,）,3,）,均衡充电,：各个小电池的每月一次充电（先正常充电，静置,1h,再以,0.04,的额定容量反复冲到剧烈气泡冒出）,2,充电方法：,1,）,恒流充电,法（水解，破坏极板）,2,）,恒压充电,法（简单，但初期极板弯曲，后期电流小还原不充分）,3,）,分段恒流充电,法（,0.1,额定容量充,10h,升到,2.4v,，再,0.05,额定充,35h,，比重到,1.285,后再充,1h,）,4,）,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。,3,过充电,过充电的,6,种情况：,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,过充电的方法：,正常充电后停,1h,以正常充电流一半充,/,停电,1,小时，反复,34,次直到发生强烈气泡和参数不变为止。,充电结束以一半电流充，,0.5h,观察比重和电压，反复四次无变化并冒气泡。,重点,（4）充、放电终了判断,放电终了,电压降到额定电压的,90%,（,酸：,1.8,或碱：,0.51.0,）；或者比重到,1.131.18,则放完,充电终了,电压到达,2.5V,电解液的比重,1.28-1.31,，剧烈气泡产生；,碱性蓄电池则,1.31.8v,切,1h,内不变,五、,蓄电池的维护保养,酸性蓄电池的维护保养：,维护：,：,十天检查电压、密度和高度不常用的一个月一次补充电,3,月一次表面清洁，涂凡士林防氧化,注意：,表面清洁极柱清洁防氧化盖好注液孔及时充电严禁烟火,碱性维护保养有,6,大内容：,.,充电前加水，用,10,15,次后查液面高度；,.50,100,次后换液，应在放电状态下更换，可用水清洗，及时加液；,.,在液中加少量氢氧化锂可增容量；,.,保持透气，防空气进入；,.,防正、负极直接短路；,.10,12,次后过充电，正常充电电流充,6,小时后以一半的正常充电电流再充,6,小时。,碱性蓄电池的维护保养,蓄电池的区别,酸性,-,放电,电解液比重下降,液面下降补充,(,纯水,),碱性,-,放电,电解液比重不变,液面下降,补充,K(OH),一年更换一次电解液,.,3-5.,万能式空气断路器,组成：,1.,触头系统；,2.,灭弧装置；,3.,自由脱扣机构；,4.,操作传动装置；,5.,保护元件,组成：,主触头、副触头和弧触头,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,通断顺序：,通电时,：弧触头副触头主触头；,断电时,：主触头副触头弧触头。,一、触头系统,二、灭弧装置,大多采用,“,灭弧栅,”,进行灭弧。栅片为,“,人字形缺口,”,，使用时注意防潮。,示意图,作用：,使触头保持闭合或迅速断开。,闭和状态 脱扣状态 再扣状态,分类：,手柄式、连杆式、电磁式、电动式,原理：,.,合闸前：,储能，自由脱扣机构在,“,再扣,”,位置；,.,合闸时：储能弹簧释放能量。,目的：,合闸时不让主触头抖动，否则主触头将熔粘。,三、自由脱扣机构,图,11-5-2,结构：,四、操作传动装置,保护：,短路、过载、失压、欠压等,五、保护元件,3-3,同步发电机的并联运行,本节主要内容主要是：,并车条件，方法,一 为什么要并车,？,1.,满足负荷要求（一台不能满足）,2.,机动状态下（靠离码头，狭窄水道）,3.,替换发电机（保持电网长期有电）,同容量发电机并联运行的一些特点：,（,2,）当电网的用电负荷保持不变时，若单独增加一台发电机的输入的机械功率，可使该发电机输出的有功功率增加；与此同时，将引起另一台并联机组输出的有功功率自动减少。此外，由于输入的机械功率的增加使转速升高，而另一台机组因输出的有功功率的减少也使转速上升，结果将使电网的频率有所升高。如果单独减少一台机组输入的机械功率，则变化与上述相反。只有同时向相反方向调节两并联机组输入的机械功率时，才能保持电网的频率不变。,（,1,）,条件：,.,相序；,.,电压；,.,频率；,.,相位相同。,并联条件不满足的分析,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）。,频率不等：,会引起有功环流，此环流可使频率相等。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。频率和相位不等都会造成有功环流（通过转矩调节相等）。,二 并车条件,(a),实际接线示意图,(b),单相等效电路图,图,13-1,并联运行连接示意图图,设,U,1,U,2,，,主开关,DW,2,两端存在电压差,U,。,频率和初相位相同,电压有效值不相同,并车操作时两台发电机组之间的电压差不能超过额定电压的,10,。,1),频率和初相位相同，电压有效值不相同,I,PH,称为平衡电流,:,对,G2,为感性无功，去磁、减电动势；对,G1,为容性无功，增磁、增电动势。从而使,U,1,=U,2,。,两发电机间仍存在电压差,U,。合闸后在两机组之间产生环流。,频率和电压相同，相位不相同,并车时要求相位差一般应在,15,之内。,2),频率和电压相同，相位不相同,设,U,2,相位超前于,U,1,的角度为,。,U,产生,I,PH,。对,G,1,减少有功,电流、加速，对于,G2,增加有,功电流、减速，牵入同步；,同时去磁、减压。,电压和相位相同,频率不相同,如果,f,2,f,1,，则将超前,角。,并车时一般要求将两台发电机的频差控制在,0.5Hz,之内。,3),并车时电压和相位相同，但频率不相同,U,产生,I,PH,。产生整步转矩,自动牵入同步。,三,手动并车整步原理与方法,准同步并车：,在满足并车条件下合闸称为准同步并车（由自动装置完成准同步并车则称为自动准同步并车）。,手动准同步并车方法：,“,灯光法,”,和,“,同步表法,”,。,灯光法：,又分,“,灯光明暗法,”,和,“,灯光旋转法,”,。,并车操作：,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。,整步过程：,调整待并机的频率，使其满足频差和相位条件的操作过程。,一、灯光法,1.,灯光明暗法：,特点：,3,个灯,同时,亮、灭；亮灭周期反映频差大小，但不,反映频差方向,。,3,个灯,都是,同名相灯,。,并车时机,：,暗区中心时并车（相序一致）,1.,灯光明暗法：,接线：,对应接线,1.,灯光明暗法：,合闸时刻,:,使灯光向“快”（顺时针）的方向旋转，当调节到,3,5,秒旋转一周后，当指示灯,L,1,最暗而,L,2,、,L,3,同样亮时。,2),灯光旋转法,f,2,f,1,时，灯泡轮流熄灭的顺序为,:L,1,L,2,L,3,L,1,f,2,f,1,时，灯泡轮流熄灭的顺序为,:L,1,L,3,L,2,L,1,合闸时刻：,调节待并机油门，使指针朝,“,快,”,的方向以,3,5s,转的速度旋转，在,“,11,点,”,处合闸。,短时工作制,(15,分钟,),。,同步表,：,指针位置反映相位差，,指针转速和转向反映待并 机与电网的,频差大小和方向,。,同步表外观,二、同步表法,注意：,规范,：,调速特性：瞬时：,10%,，,稳态：,5s,内,5%,有功分配：,20%-100%,负载内变化，按比例分配差在大机组有功的,15%,或小机组,25%,3-6.,并联有功分配和频率调节,调速器：频率调节，功率分配,调速器特性：比例控制器（下降）特性。,调节：,弹簧预紧力增，特性上移；反之。,一、,调速器及其调速特性,调速器,二、,发电机并联运行的有功功率分配,有差特性：,并联时能随电网负荷变化自动稳定分配有功功率；,理想的特性：,相同的有差特性。,无差特性：,不能并联运行,无稳定工作点。,一台有差另一台无差：,所有变化负荷都由无差承担。,方法：操作调速器控制开关,-,改变弹簧预紧力,-,使特性上下平移。转移负载,-,同时向反方向。,调速器特性,2-,；,1-,，有功功率平均分配。,三、,有功功率的转移操作,补充,-,自动调频调载原理,1,定义：,在发电机并联运行时协助原动机调速器对电网电压的,频率和有功功率,进行调整的装置。,2,作用：,保证电网电压的频率恒定；按并联运行机组的容量比例进行负荷分配；接到解列指令、自动转移负荷（,不能,根据电网负荷的大小自动调整发电机的,台数,）。,3,特点：,只能在发电机并联运行时投入工作。,返回,3-7.,同步发电机电压的自动调节,本节主要内容有两个部分,1.,自动调压装置的功能：,主要掌握功能、,规范,具体要求。,2.,自动调压装置的分类：,两种分类方法,主要掌握各类的特点,影响电压因素：,电枢反应、内阻压降。需恒压。,一、作用,：,1,转速达到额定转速，建立电压,2,电压波动时（负载大小、性质）稳定电压。,二、规范调整要求：,.,静态电压：主发电机,2.5%,；应急发电机,3.5%,。,.,动态电压：突加,/,减,60%,额定电流及功率因数不超过,0.4,（滞后）对称负载时，动态电压变化率应,15%,，恢复时间,1.5,秒,。,强行励磁：电压突然降低时，使励磁电流升至最大。目的：,.,保证系统运行；,.,选择性保护装置准确动作。,合理分配无功：保证并联运行发电机能最大限度地发挥其功效（不会一台过载，另一台仍有很大的余量）。,一、,自动调压装置的作用要求,分类方法,：,通常,2,种：,.,按直流励磁电流获取方式分；,.,按自动调压作用原理分,按励磁电流分：,1.,直流励磁机他励；,2.,交流励磁机他励（无刷同步发电机）,3.,静止自励（不是旋转的，大功率半导体整流元件，有刷同步发电机）,按调压原理分：,1.,按电压偏差调节：静态精度高、动态特性差；（如晶闸管自励恒压）,2.,按负载扰动调节：动态性能好，静态精度较差、精度低；,分为按负载电流大小（复励补偿）、按负载性质（相位补偿）,大小、相位综合（相位复励,相复励）（不可控相复励）,3.,复合调节（按负载扰动为基础，同时采用,AVR,按电压偏差）：动静态性能都较好，结合两者优点。（可控相复励）,类型,;,晶闸管、可控、不可控、无刷同步发电机,二、,自动调压装置的分类,3-7.,不可控相复励恒压原理,本节主要内容有五个部分,1.,相复励自励恒压装置；,2.,电流叠加相复励自励恒压装置；,3.,电磁叠加相复励自励恒压装置；,4.,交流侧电势叠加相复励自励恒压装置；,5.,相复励装置的起压和参数调整。,主要掌握相复励自励恒压装置的原理和各种相复励各自的特点。,相复励：,既反映,电流,的大小，也能反映电流相位的（同步发电机）励磁电路称为相位复励线路，简称相复励线路。,发电机输出电压变化原因：,1.,输出电流大小变化（电枢反应程度变化）；,2.,输出电流相位变化（电枢反应性质、或分量变化）。,恒压的方法：,励磁电流根据输出电流的大小和相位的变化进行相应的调整、控制。,特点：,.,动态性能优良，能在恶劣环境下可靠工作；,.,静态精度较差（由于同步发电机的调节特性非线性，相复励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。相复励尤其是不可控相复励线路的静态精度较差）。,类型：,通常可归纳为三种方式：,.,按,电流叠加,；,.,电磁叠加,；,.,按电势叠加,。,一、,相复励自励恒压装置,二、,电流叠加相复励自励恒压装置,电容,C,1,C,2,C,3,（三角形）,起压用，谐振电容。,C,加,R-,过压保护,CT-,电流互感器,X-,移相电抗器,电流互感器,CT,测量输出电流大小，输出电压经电抗器,x,移相,90,后，再进行电流叠加，经过整流后得到直流励磁电流,。,电流分量称复励（负载）分量,Ii,；电压分量称为空载分量,Iv,电流叠加的单线图,空载电压偏低？,-Iv,偏小,cos,偏低,-If?,补偿原理,复励原理：,1.,电流大小变化、相位（滞后）不变时,:,根据调节特性，滞后的电流增加，电枢反应的去磁作用增强，要保持电压不变，应增大励磁电流。,2.,电流大小不变、相位更加滞后时,:,相复励线路也将使励磁电流增大。,电压分量移相,90,，才使总励磁电流适应无功电流变化。,移相电抗器的作用：,是使电压移相,90,。否则，电压和电流相位关系就不是复励时的关系，不能满足,励磁电流,既随负载电流变化、又随负载电流相位变化而变化（只随电流大小变化，失去相位补偿作用），也就不能满足相复励要求。（有复励补偿，无相位补偿）。,移相电抗器的结构：,带气隙,的铁心线圈。,铁心线圈才有足够的电感值；带气隙才能保证磁路不饱和，才能得到线性的电感元件，而只有线性元件才能有足够的控制精度。,移相电抗器,三、,电磁叠加相复励自励恒压装置,根据变压器的磁势关系，可得到平衡方程式：,即：。,调节由变压器的匝数，可获得比电流叠加相复励更好的复励恒压特性。,电磁叠加是在磁路中的叠加，但其大小和相量关系与在电路中叠加是一样的。,起压：,自励靠很小剩磁电压，为了克服二极管死区，采用谐振电容,(,三角形接法,),。,调整：,1.,空载偏差,：调节移相电抗器的气隙或匝数；,2.,满载偏差,：调节电流互感器匝数或三绕组变压器电流线圈匝数。,五、,相复励装置的起压和参数调整,晶闸管（可控硅）自励装置,原理：,测量偏差，控制晶闸管导通角和励磁电流，控制主发电机电压。,1.,组成：测量移相比较环节、触发控制环节、励磁主回路三大环节,2.,起 压：蓄电池 向晶闸管 提供 触发电压,3.,过压保护：阻容吸收（硒堆吸收或快速熔断）如：整流元件两端并接一组硒堆,特点：,1.,优点：,动态性能好：惯性小、体小重轻、成本低、,2.,缺点：,强励能力差，抗,“,过流、压,”,能力差。,3-7,.,可控相复励恒压原理,本节主要内容有五个部分,1.,可控相复励变压器式可控相复励装置；,2.,可控移相电抗器式可控相复励装置；,3.,可控电抗器分流的可控相复励装置；,4.,交流侧晶闸管分流的可控相复励装置；,5.,直流侧晶闸管分流的可控相复励装置。,本节主要掌握各种可控相复励装置的,“,可控原理,”,，即通过什么实现,“,可控,”,。,不可控相复励精度不高，采用复合式励磁装置即为可控相复励。,基本励磁：,相复励，,辅助励磁：,可控。,组成：,基本励磁：,“,电磁叠加,”,；可控：,AVR,控制,“,直流磁化绕组,”,。,可改变输出绕组。,可控本质,-,不可控,+AVR,单线原理图,磁放大器,一、,可控相复励变压器式可控相复励装置,等效电路图,第四节要点,：可控相复励装置的组成、原理和特点；实现方法（几种）。,其它可控相复励装置,电流叠加；,AVR,控制移相电抗器饱和程度，改变电抗值。用调节相复励空载分量消除偏差。,电流叠加；,AVR,控制分流，也是调节空载分量。,电流叠加；,AVR,控制分流，也是调节空载分量。,可控电抗器分流的可控相复励装置：,可控移相电抗器式可控相复励装置：,直流侧晶闸管分流的可控相复励装置：,交流侧晶闸管分流的可控相复励装置：,电流叠加；,AVR,控制直流侧分流，直接调节励磁。,3,-7.,无刷同步发电机恒压系统,本节主要内容有两个部分,1.,恒压原理；,2.,无功功率的自动调整。,无刷同步发电机的结构：两台同步发电机同轴安装，一台主发电机为转极式，一台励磁机为转枢式。,无刷,-,他励,励磁机：,两个励磁绕组，主磁通为这两个绕组共同产生。,基本励磁：,电流叠加相复励（励磁绕组,F1,），辅助励磁通过,AVR,提供（励磁绕组,F2,）。,单线原理图,AVR,原理框图,图,12-5-2,为,AVR,的框图，,AVR,根据检测的发电机实际电压与给定电压比较，得到电压偏差信号的大小和方向，然后向励磁绕组,F2,提供辅助励磁电流以消除电压偏差。,恒压原理,3-8.,电力系统的安全保护,本节主要内容主要是：,1.,了解船舶发电机保护的目的；,2.,知道发电机保护的种类；,3.,掌握船舶电网保护的要求。,保护目的：发电机是重要设备，是船舶安全航行的保障。一般设有：外部短路保护、过载保护、欠压保护和逆功率保护。,电站保护的任务,：,切除故障电气设备；发出报警信号,。,要求保护元件具有可靠性、选择性、快速性和灵敏性。,1,可靠性,：保护装置本身必须工作可靠；,2,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。,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。,一,、短路的原因：,.,维护保养不周；,.,绝缘老化；,.,机械损伤；,.,误操作等。,保护原则：,有总体和具体之分。,.,总体：,“,既要保护发电机，又要保证供电,”,；,.,具体：,“,时间原则,”,和,“,电流原则,”,相结合。,措施：,由过流脱扣器或综合保护装置实现。,.,小电流，延时；,远端短路保护，避免大面积停电。小电流是比近端短路小的短路电流，不是过载电流。为了区分过载还是远端短路，所以要延时。,.,大电流，瞬时；,近端短路保护，发电机应立即跳闸（因为已经没有其它保护）。,整定值：,.,小电流：,3,5,倍的额定电流，,0.2,0.6s,。,.,大电流：,5,10,倍的额定电流，瞬时动作。,3-9-1,发电机的保护,二、过载保护,定义：,发电机输出功率或电流超过其额定值。,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。,措施：,由空气断路器的,“,过电流脱扣器,”,或,“,热脱扣器,”,等动作跳闸，实现保护。,自动分级卸载装置：,（也属过载保护）卸次要负载、延时动作。,钢质海船建造规范,规定：,无自动分级卸载时：出现,1.25,1.35,倍额定电流后，延时,15,20s,跳闸；,有自动分级卸载时：出现,1.5,倍额定电流后，延时,10,20s,跳闸。,危害：,不能正常工作，电动机过电流。,保护：,已经并网的发电机：脱开；未并网的发电机：不能并网。,措施（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。,钢质海船建造规范,规定：,分段不同。,电压为额定值的,70%,80%,时：延时,1.5,3s,动作；,电压为额定值的,40%,70%,时：瞬时动作。,三、欠压保护,四、逆功率保护,逆功率原因：,主要是操作不当。危害：增加电网负担，可能损坏原动机（发电机变成电动机）。,保护要求：,整定值：逆功率大小为额定功率的,5%,15%,，延时,1,10s,动作。,措施（保护元件）：,通常采用,“,逆功率继电器,”,作为保护元件。,逆功率继电器：,反映有功功率大小和方向。,类型：,感应式、整流式等。,感应式原理图,整流式装置原理图,(,参照,P.141,图,9-5-3),起货机负载继电器检测有功电流,。,第六节要点,：保护种类；保护原则；具体实现措施。,电压和电流相量叠加,感应式接线图,逆功率保护线路,3-9-2,船舶电网,的保护,保护种类：,短路、过载、单相接地或绝缘下降、接岸电时逆序及断相（,无失压,）。,一、船舶电网的短路保护,1,动作值的整流原则,1,）时间原则,2,）电流原则,3,）动力不超过,4,级，照明不超过,5,级。,2,保护装置：,空气开关,二、过载保护：不单独设置,1,）主发电机,主配电板：共用主发电机过载保护装置；,2,）主配电板,分配电板：电缆按总电流选，同时多路过载可能性极小，不设过载保护。,3,）分配电箱,电器：电缆由负载过载保护完成。,4,）舵机本身和线路均不设置过载保护装置。,三、单相接地及绝缘监测,1,单相接地,1,）危害,2,）交流绝缘指示灯（地气灯）,作用：,监视电网的绝缘（接地）。,3-9-3,船舶接用岸电装置,1,接岸电的作用,：靠岸,2,接岸电的要求,：电制、电压及频率、相序一致,3.,保护装置：逆（负）序继电器,-,在逆序或断相时，接岸电的自动开关不能合闸。,注意：和主发电机的连锁关系,3-10.,轴带发电装置,本节主要内容有四部分,1.,轴带发电机的特点,2.,主要类型,3.,变距桨轴带发电机,4.,定距桨轴带发电机,轴带发电机可节能、提高经济效率,节能：利用主机的功率储备；经济效率：减少燃油成本。,一、,主机轴带发电机的特点,特点：,优点：,1.,经济高效；,2.,改善环境；,3.,减小维修。,缺点：,1.,只能定速航行时工作；,2.,控制较复杂；,3.,初投资大。,组成：,主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机,SC,发电。可充分利用主机的,“,储备余量,”,（一般主机额定功率,+,余量,=,主机可长期运行功率）。,二、,船舶轴带发电机主要类型,主要类型：,1.,直流轴带机；,2.,交流轴带机。,说明：,1.,虽然直流轴带机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。因此，直流轴带发电机较少用。若将直流电逆变成交流电，则逆变麻烦。,2.,交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较复杂。,有定、变距浆,2,种,。,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。,控制：,需要两方面的控制,1.,主机油门控制；,2.,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）。,存在的问题：,1.,风浪对转速的波动有影响；,2.,需要解决主机低速问题（传动机构）。,三、,变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机,系统特点：,主机转速和转向是可变的。,只有在船舶定速航行时才是不变的。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，由于风浪等对转速可造成影响，因此，必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。,总体措施：,具体措施下面分别讨论,1.,转速补偿；,2.,频率补偿。,四、,定螺距桨的主机轴带发电机,系统特点：,主机转速和转向是可变的。,只有在船舶定速航行时才是不变的。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，由于风浪等对转速可造成影响，因此，必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。,总体措施：,具体措施下面分别讨论,1.,转速补偿；,2.,频率补偿。,四、,定螺距桨的主机轴带发电机,方法：,1.,变流机组稳定供电频率；,2.,行星齿轮传动系统；,3.,轴带异步发电机；,4.,电磁滑差离合器恒速系统。,变流机组：,控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。,行星齿轮：,液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。,异步发电机：,与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。,滑差离合器：,励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。,转速补偿,方法：,采用整流,逆变装置作为中间环节的系统。,非恒定频率交流电经整流后，供给晶闸管三相逆变器变换为恒定频率三相交流电，三相逆变器提供有功功率，而,无功功率由同步补偿机来提供,。,同步补偿机,励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压调整器功能。,可专设同步补偿机。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。,频率补偿,1.什么情况使用轴带发电机？,2.有轴带发电机还需要辅助柴油发电机组吗？,3.如何完成柴油辅助发电机组和轴带发电机之间转换？,注意事项,3.12,船舶照明系统,本节内容有三个部分,1.,照明系统的供电及控制,；,2.,照明线路的保护；,3.,照明系统的维护,。,本节主要掌握：,照明系统的供电及控制方面的要求；,照明线路的保护短路保护整定电流的规定和一般维护内容。,正常照明（主电源）,应急照明（应急电源,2,种）,临时应急照明（蓄电池,30Min,）,航行信号灯（正常应急,2,路）,或者按功能分：室内、室外、探照投光、航行信号,12-1,、照明系统分类,按,供,电,电,源,1.,正常照明系统：,由主电源供电，从照明分配电板引出的单相支路至照明器或插座。,安装要求：,线路,7,点，控制开关,3,点,线路设置：,.,每路,I,10,15A,；,16A,配专用分电箱,.,灯数（,50/110/220V,，,10/14/24,点）；,.,每一居住舱室由两路供电；,.,公共场所、通道、厨房等至少两路供电；,.,每一防火区至少两路独立照明馈电线路，一路为应急照明线路；,.,机炉舱不同相各路灯点交错布置，消除闪烁效应,.,风扇和插座除个别外应设独立馈电线路。,控制开关：,.,货舱内固定照明由舱外专用（带锁）控制箱控制；,.,有易燃易爆危险或防火要求舱室内照明控制应在,处所外,设置开关 冷库门外还有指示灯。,12-2,船舶,照明系统特点,如果有大小应急，,大应急为正常照明一部分。,地点,航行灯、通道、登艇甲板、驾驶台、海图、消防,特点：,.,一般由,蓄电池,供电，有应急发电机的船也应设蓄电池临时应急照明；,.,照明器,15W,白炽灯,-,？,.,电源线路及分支线路均不设开关；,.,照明器上有,永久性,标志，或在结构上与一般照明的结构不同；,.,设有联锁装置，能自动供电与停电；,.,救生、安全等重要部位等应设应急灯。,2,、,应急照明系统的供电与控制,3,、,航行信号灯系统,航行灯：,桅灯、舷灯和尾灯。,1.,桅灯,2,盏；,2.,舷灯,2,盏；,3.,尾灯,1,盏（,共,5,盏,）。桅灯和尾灯都为白色，左舷灯红色，右舷灯绿色。,航行灯的作用：,便于识别船舶的位置、状态、类型、动态等。,信号灯：,环照灯、闪光灯等用于通信联络及表明船舶状态的灯。,环照灯：,可照射到四周的灯。,第一类船舶航行灯及主要信号灯,名 称,安装位置,数量,标,志,使 用,前,