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船舶电站船舶电站教学目的：教学目的：掌握船舶电力系统及保护、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；掌握轴装置的基本组成、性能和使用；掌握轴带发电机、空气开关、各种并车装置性带发电机、空气开关、各种并车装置性能和特点；掌握手动并车的原理和操作。能和特点；掌握手动并车的原理和操作。重重点点：船船舶舶电电力力系系统统、配配电电板板的的组组成成、性能；掌握手动并车的原理和操作。性能；掌握手动并车的原理和操作。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。1 船舶电力系统概况 2 电站容量与发电机组数量 3 主机轴带发电机装置 4 船舶配电板 5 万能式空气断路器 6 发电机的保护 7 发电机的并联运行条件与分析 8 手动并车整步原理与方法 9 自动准同步并车原理（机动略机动略）10 船舶应急发电机组 11 船舶蓄电池装置 12 船舶接用岸电装置1 船舶电力系统概况一、系统的组成及特点（一）船舶电力系统船舶电力系统的组成 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。1电源电源 将其它能量转换成电能的装置；主要由由发发电电机机组组和和蓄蓄电电池池组组成组组成。2配电装置配电装置（1）定义：接接受受和和分分配配电电能能，对对电电源源、电电力力网网和和负负载载进进行行保保护、监视、护、监视、测量和控制的装置。测量和控制的装置。（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。（3）分类：A总总配配电电板板（一一级级），动动力力配配电电箱箱、照照明明配配电电箱（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。3船舶电力网 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。4.负载 将电能转换成其它形式能量的装置；种类。（二）船舶电力系统的特点 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）。2输电线路短（短路电流大）。3环境恶劣：要能在潮湿、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。二、系统的基本参数 1电流种类电制 50年代前用直流；现代用交流。2额定电压 我国限定电压500V（非电力推进船舶）；动力：电源（发电机）400V（美日450V），负载380V；照明：电源（变压器）230V，负载220V。3额定频率 我国50Hz，美日60Hz。返回2 电站容量与发电机组数量一、确定电站容量和选择发电机组数量的基本原则 1船舶的运行工况 2确定电站容量的基本原则 电站容量以实际用电量最大的运行工况为基础来 确定。确定船舶电站容量的原则是：应能满足船舶在各种运行工况下的用电量并有适当余量。3发电机组容量和数量的选择原则二、电站容量的计算 利用有关理论和统计计算 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 主机轴带发电机装置一、轴带发电机的特点要点：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。二、船舶轴带发电机主要类型 1直流轴带发电机（很少）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）三、变螺距螺旋桨式 主轴转速与转向恒定；主机转速低、主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。四、定螺距螺旋桨式（主要）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。主要是：整流逆变作中间环节的(晶闸管)轴带发电机系统。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。补充：晶闸管轴带发电机系统 一、组成1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。2具有自动调压器（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。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。二、起动 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。1接通控制系统的电源；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）；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；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；5给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器开始向调相机输出功率，异步电动机断电；6轴带发电机系统已经具备供电能力，起动成功。三、停机 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）1起动柴油辅助发电机组，并切除次要负载；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；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4 船舶配电板一、主（总）配电板 由发电机控制屏、并车屏、负载屏及连接母线等组成。1发电机控制屏 作用：控制、调节、监视和保护发电机组。组成：上部为测量仪表电流表（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。2并车屏 主要有同步表、同步指示灯等。用作交流发电机并车操作。3负载屏 用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护。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。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。其中舵机和航行灯采用两路供电、一路经应急电盘。4汇流排（母线）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；中线为黄绿色相间。按从上到下、从左到右、从前到后排列。（中间）二、应急配电屏 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。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。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。三、充放电屏作用四、区配电板、分配电板 将从主配电屏输送来的电能向不同区域的用电设备进行配电。区：I16A 分：I16A五、岸电箱 船舶停靠码头和进坞时，将岸电接入总配电屏进行分配。返回5 万能式空气断路器概述1分类 自动开关（又叫空气开关、断路器）分为：塑料外壳式（装置式），用DZ表示，作分路或负荷开关；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。2船用万能式自动空气断路器（1）组成 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。（2）用途 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；B保护作用：短路、过载和欠电压时自动切断主电路。一、触头系统（见图1）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。二、灭弧装置 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。三、自由脱扣机构 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）。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）。四、操作传动装置作用：使触头合闸；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；种类：手动操作，电磁或电动合闸。五、保护元件（脱扣器）（见书图）概述 作用：脱扣器动作使自动开关掉闸。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：1电磁式（DW98采用半导体式）过流脱扣器：多个、（电流）线圈串联在主电路中（图1）。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。2电磁式失压脱扣器 （电压）线圈并联在主电路中（图2）；欠（失）压作保护。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。3分励脱扣器分励脱扣器 远距离断电控制远距离断电控制；分通电型：按纽加电压脱扣器；断电型：按纽加欠压脱扣器。（见书图）返回6 发电机的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。（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。一、外部短路保护 1外部短路：发电机输出电流大大超过额定电流；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）。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。二、过载 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 无分级卸载：I=1.251.35Ie、延时1520s动作 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3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。三、欠压保护（对发电机和运行的电动机保护）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。2要求发电机跳闸带时限U=7080%Ue、延时1.53s；不带时限U=4070（或5060）%Ue、瞬时。3采用自动开关欠压脱扣器或欠压继电器进行保护四、逆功率保护（保护发电机组）1逆功率保护的性质（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。（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）逆功率继电器跳闸。2逆功率继电器 （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，永久磁铁起阻尼作用。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。接线：电压线圈接B、C相，电流线圈接C相。（2）整流式逆功率继电器装置 （3）晶体管式逆功率继电器装置返回7 发电机的并联运行条件与分析一、并联运行的必要性 1发电机容量合理利用：少负载开一台，多负载开两至三台。2便于对发电机的维护管理：多台机可以轮流进行保养和维护。二、并联运行的条件：电压、频率、初相相同，相序一致。三、频率和初相位相同，电压有效值不同：（环流的均压作用）1两机电压不等在两机间形成环流（见书图）。2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。3要求：U10%Ue（电抗小，一定的电压差产生很大的冲击环流）。四、频率和电压相同，相位不相同：自整步作用 1自整步作用2要求：-1515 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。五、并车时电压和相位相同，频率不相同 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。2要求：-0.5Hzf+0.5Hz（T=1/f）频差小自整步作用使两机牵入同步，频差大无法牵入同步。六、相序不一致 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。七、合闸：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 8 手动并车整步原理与方法概述：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。2手动准同步并车法：依靠操作人员观察、判断进行并车操作；自动准同步并车：依靠自动装置完成并车。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一、灯光法（同步指示灯法）1灯光明暗法（暗灯法）（1）电路（2）性能 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；B灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。（3）合闸 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。（4）缺点 灯光明暗不能说明f2是快还是慢。2灯光旋转法（亮灯法）（1）电路（2）性能 Af2 f 1：三灯熄灭的顺序为L1L2L3L1，f2 f 1：三灯熄灭的顺序为L1L3L2L1；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。（3）合闸 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。二、同步表法 1并车操作 （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。（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。2性能 （1）并车后同步表应断电（15分钟短时工作制）。（2）接线要正确，转子应接电网AB相。3目前大多数船同时采用同步表法和灯光明暗法。三、电抗器粗同步并车原理1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。2电路原理：（讲）设G1为运行机，G2为待并机。按下SB2KM2通电辅触点闭自锁 限流 主触点闭G2与电网接电抗器LS牵入同步 KT2通电触点延时闭KM4通电触点闭DW2通电a a辅触点断KM2、KT2、KM4断电触点复原 主触点闭空气开关合闸（线圈通电合闸，断电无影响）四、并车失败的原因：1）电网电压、频率波动太大；2）空载并车；3）并车操作不当；4）未能及时转移负载。五、直流发电机并车（补）1条件：电压相等（检测仪表仅电压表）、极性相同。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。3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、再按下脱扣按纽。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9 自动准同步并车原理一、自动准同步并车原理1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。2基本功能 （1）能检测待并机电压和频差，并且能自动调节；（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）；（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。3组成：分合闸、调压和调频三部分。二、自动整步器（略）。返回10 船舶应急发电机组一、应急电源 1设应急电源的条件：客船及1000总吨或500吨以上货船。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。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。大应急发电机（组），供电时间：国际航线的客船为36h.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)4应急电源供电范围 1）航行灯及国际海上避碰规则、所规定的其它各种信号灯；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）；3）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。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；9）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。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11 船舶蓄电池装置种类：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；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。一、酸性蓄电池基本结构和工作原理 1组成 1）容器 2）极板 3）隔板（见书）2工作原理二、碱性蓄电池 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）负极负极 正极正极 负极负极 正极正极 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。三、蓄电池的容量 Q=It 单位：安时（Ah）酸性蓄电池以10h为标准放电（例200Ah：20A、放电10h）；碱性蓄电池以8h为标准放电。四、充电 1充电种类：1）初充电：新的和长期库存的蓄电池充电；2）经常充电：正常充电；3）过充电：补充经常充电不足的 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。2充电方法：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）。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。五、比重（酸性）充电毕比重（大）：1.2751.300，极限电压2.4V（正常额定2V）放电毕比重：1.1501.180，极限电压1.7V（约为90%额定电压）电压：E=0.84+d（d为比重）六、维护保养 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。2保持铅蓄电池通气孔畅通和蓄电池室通风是为防爆。31h放电，酸性蓄电池不可，碱性蓄电池可以。后者过充电、过放电能力强。4未加LiOH的碱性蓄电池温度不得超过30。返回12 船舶接用岸电装置概述：1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。2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。3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，岸电开关才能合闸。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。一、相序指示器 1电路2原理：上图在正常情况通过电路分析 U1=1.5Up U2=0.4Up（Up为相电压）3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。二、逆（负）序继电器 1作用：在逆序或断相时，接岸电的自动开关不能合闸。2原理：（讲）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 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 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教教学学目目的的：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。重重点点：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。难难点点：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。1 同步发电机电压的自动调节2 不可控相复励恒压原理3 晶闸管（可控硅）自动励磁装置4 可控相复励恒压原理5 无刷同步发电机励磁恒压系统（属于他励）6 并联运行同步发电机无功自动分配7 调速特性与并联有功分配8 自动调频调载原理9 自动分级卸载及自动增减机组返回1 同步发电机电压的自动调节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：电压和频率恒定。电压和频率恒定。一、自动调压装置的功能作用：作用：发发电电机机起起动动后后转转速速接接近近额额定定转转速速时时，能能建建 立立额额定定空空载载电电压压；当当负负载载大大小小和和负负载载性性质质变变化化时时，能能自自动动保保持持电电压压基基本本恒恒定定。还还有有均匀分配无功功率的功能。均匀分配无功功率的功能。品质要求：品质要求：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。1自励起压：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。2静态电压调整率 要求：主发电机：2.5%以内；应急发电机：3.5%以内。3动态电压调整率 要求：突加（减）50%Ie cos0.4 调整率15%以内 t1.5s。4强行励磁 负载突变或短路故障消除后电压可迅速恢复。5合理分配发电机的无功功率 要求：P=20100%Pe时，Q按比例分配，Q|10%|Qmax。二自动调压装置分类1按直流励磁电流获得方式分 1）直流励磁机他励方式 同轴直流励磁机有电刷和换向器、不宜在船上使用。2）静止自励方式 经整流供转子励磁、主要使用方法。3）交流励磁机他励方式 无电刷、滑环、发展方向。2按照自动调压的作用原理分 1）按电压偏差调节：静态性能好；2）按负载扰动调节：动态性能好。3）复合调节：静、动态性能都较好。3按照励磁装置的组成元件分 相复励（最多）、三次谐波、晶闸管等。返回2 不可控相复励恒压不可控相复励恒压原理一、相复励自励恒压装置 1同时按负载电流和负载功率因数进行调节，前者为复励补偿、后者为 相位补偿，合称相复励。2动态性能好、有好的强励能力 3分电流叠加、电磁叠加、电势叠加三种。二、电流叠加相复励自励恒压装置 1电路单相电路见下：由电流互感器、电抗器（主要作用移相）、三相桥式整流器及并联的R与C或硒堆（过压保护）、电容（作用起压）和励磁绕组等组成2基本原理4性能 1）Iv的相量为励磁电流的空载分量，其作用是决定发电机空载输出电压的大小；空载电压偏低、说明Iv分量偏小。2）Ii的相量为励磁电流的复励分量，其作用是产生电流补偿和电压补偿；接负载后电压偏低、说明Ii分量偏小。3）Iv分量适当，Ii分量太强、发电机外特性上翘；Ii分量太弱、发电机外特性严重下斜。三、电磁叠加的相复励自励恒压装置 1特点：动态性能更好。2组成：同上、增加了一个三绕组变压器（N1、N2、N3为电压、输出、电流绕组）。3原理：İf（N1/N2）İv+（N3/N2）İ I四、交流侧电势叠加的相复励自励恒压装置（见下图）五、相复励装置的起压和参数调整 1起压 初始空载电压小、整流二极管不能导通、利用电容（与整流桥交流侧三角形连接）和移相电抗器串联谐振产生大电流起压。2参数调整 1）调空载电压 电流叠加：增加移相电抗器（三相铁心线圈）气隙或减少其线圈匝数；L=(SN2)/lXlIvE 或：NLE 电磁叠加：增加电压绕组的匝数 N1E1（U1）=444fN1IuIlE 2）调负载电压 电流叠加：减少电流互感器二次绕组匝数Ni2Ii(电流比与匝数成反比)IlU 电磁叠加：增加电流绕组的匝数 İf（N1/N2）İv+（N3/N2）İ i 返回3 晶闸管（可控硅）自动励磁装置晶闸管（可控硅）自动励磁装置特点：属按电压偏差调节、静态性能好。一、测量比较电路 1测量电路 将发电机端电压测量后整流为直流。2比较电路（见书画）1)UinUz：UoutUin（Dz相当于开路）起励 2）UinUz：Uout2UzUin URUinUz UoutUzURUz-（Uin Uz）2UzUin UoutUin（负反馈）稳压二、移相触发电路 根据Uout大小和正负、控制可控硅的导通角（控制角）。三、可控整流主电路 利用可控整流作励磁。四、保护和起励电路 采用阻容保护，使晶闸管不因过压、过流损坏；采用人工触发起励（书图），因剩磁电压其脉冲不能使晶闸管导通。返回4 可控相复励恒压原理可控相复励恒压原理性性质质：根据电压偏差和负载电流综合调节；在相复励的基础上加一个按电压偏差调节的装置。一、变压器式（书图）反应电压偏差的AVR（自动电压调节器）控制变压器铁芯饱和程度恒压。二、移相电抗器式（书图）AVR控制移相电抗器饱和程度恒压：UOUAVRI电 抗 器 x饱 和 程 度XLIVIFILUO返回5无刷同步发电机励磁恒压系统无刷同步发电机励磁恒压系统（属于他励）（属于他励）一、结构及特点 1励磁机电枢EX（转子）与发电机G励磁Nf（转子）同轴，励磁机电枢电流经整流后作发电机励磁；2励磁机励磁绕组F1、F2的电流决定于G输出的电流、电压；3无刷同步发电机的关健问题是由于具有旋转硅整流器，从而去掉了滑环和炭刷。二、恒压原理 EX的励磁电流由相复励和AVR两部分构成，EX输出电流经整流后作为G的励磁，G的电压为综合调节。三、无功功率的自动调整（略）返回6并联运行同步发电机无功自动分配一、无功功率分配的基本原理 1调发电机励磁电流，即调无功功率（也调电压）（直流发电机调励磁电流，即调有功功率）。因有恒压装置、当电网功率因数降低时，仅使发电机容量不能充分利用、线路功率因数降低。2QF（发电机总无功功率）=QL（负载）并车时：调励磁电流使Q运、Q并 Q运+Q并=QL Q运=Q并（或按比例分配）解例相反。容量相同的两机并联，电流表读数相同、功率因数表读数不同，则有功和无功分配都不均。3调压特性（书图）1）一般为有差特性、两台机特性很难一致；2）负载变化，通过调励磁、使电压稳定但略有变化，出现 无功分配不均；3）电压下降，斜率绝对值大的无功分配少，斜率小的无功分配多（电压升高相反）。二、均压连接 作用：实现无功功率的自动调节使无功均匀分配，适用于相复励 的发电机。1直流均压线：并联运行发电机励磁绕组用两根均压线并接；使发电机励磁电流随无功负载变化而相应变化，保证无功分配均匀；适用于容量相同、同型号的发电机、并车冲击电流小。2交流均压线：并联运行发电机电压调整器的移相电抗器并联连接；直流均压电流小、更适用于容量不同的发电机、并车冲击电流大。3要求：均压电路连接要可靠，均压线电阻要小；视并联运行发电机容量设置不同的均压线。三、调差装置 适用于按电压偏差调节的可控恒压装置。返回7 调速特性与并联有功分配要要求求：P=20100%Pe时，P均匀分配（P相等）：P|10%|P （P1=P2=P）或 按 比 例 分 配：P|10%|Pmax P|20%|Pmin一、调速器及其调速特性 1调速器（见辅机）：发电机原动机调速器伺服电动机的控制开关（或手柄）（装在发电机控制屏上），标有“快”（正转）、“慢”（反转）；“快”对应调节调速器的弹簧预紧力增加、柴油机油门开度增大。2调速特性f(n)=f(P):分有差（主要）、无差（很少）；（见下）人为调节弹簧预紧力增加、可使调速特性上移ab，相反成立；工作点从mn时，弹簧预紧力不变、柴油机油门开度增大。（见下）3性能：1）两机调速特性均为有差特性，当电网负荷变化时，能自动地、稳定地（按比例）分配有功功率，两机能稳定的并联运行；2）调速特性均为无差特性不能并联运行；3）一台有差特性与一台无差特性并联运行，当电网负荷变化时，总功率的变化量全部由无差特性发电机承担（不能均匀的分配有功功率），有差特性发电机承担有功功率不变。4要求：调速器的调差率既特性曲线的下降率为35%；有功分配偏差为额定有功的10%以内。二、发电机并联运行的有功功率分配 1并联均功，运行时频率偏低，应同时调两机调速开关指“快”，偏高相反。2无差特性因负载变化、频率不变，它与有差特性无交点（运行点），不能并联。3两台有差特性不一致时并联（见图）原来均功两机负载变化后，两机承担有功功率不一致。例如：P1=P2（均功）P（投入大负荷如起货机）f(n)P2(K小)P1(K大)（同时两机的功率都增加）（切除大负荷相反）。一台应减油门、另一台应加油门（见图），使两机承担功率一致。即调两机调速器进行有功的分配和转移。三、有功功率的转移操作 分A机运行、B机并入，AB机运行、B机退出（下图图图为重点为重点）；又分功率相等，功率不等共四种情况。例：A机运行、B机并入，AB机功率相等（其余类似）。调A机调速开关减速（即减油门、弹簧预紧力松），同时B机调速开关加速；观看频率不变、如频率减少只调B机调速开关加速，频率增加只调A机调速开关减速；调节到：PA=P PA=（1/2）P；PB=0PB=（1/2）P性能：如均功的两机A机转移负荷到B机，只调A机调速开关减速电网频率减少；只调B机调速开关加速电网频率增加。四、解列并入电网运行的发电机操作步骤 转移负载拉闸停原动机返回8 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9 自动分级卸载及自动增减机组一、自动分级卸载装置作用：根据过载电流的大小和负载的重要性，按一定的时间间隙、分级切除次要负载，使发电机退出过载状态；保证发电机正常工作和主要负载连续供电；同时还可进行短路、过载和欠压保护。ZFX1原理 1检测电流：三相电流信号变换电流检测信号 2分级卸载 1）I110%IN 延时58s 第一级卸载跳闸 2）仍I110%IN 延时817s 第二级卸载跳闸3短路和持续过载保护 1）电路短路，不经电流检测产生信号，使发电机主开关瞬时跳闸；2）两级卸载后仍过载，根据反时限原则、使主开关跳闸。4欠压保护 U5060%UN、延时13s，电压检测产生信号、主开关跳闸。二、自动增减运行机组原理（略）返回船舶电站的调试船舶电站是船上的主要动力源，它承担着发电与配电的重要任务，电站的运行质量直接关系到船舶的生命，所以在设置电站时，一般应考虑：1.发电机组的台数与容量，必须满足各种工况下对容量的要求，要使每台机组的功率得以充分利用。2.主发电机组必须要有备用机组，以便交替工作和维护检修。此外尚需备有应急电源或应急机组，在有条件时，要做到应急机组能自动起动，自动投入工作。3.发电机组要配置适当的调压、调速装置，以保证电网电压、频率稳定在一定的范围之内。4.装设各种保护环节，以便能及时切除故障部分，保护发电机组及整个电网继续稳定运行。5.配备各种检测仪表和信号指示系统，以便及时反映运转与供电情况。总之，电站必须做到供电可靠，电网稳定而经济地运行。调试工作必须认真负责，保证各项设计指标。电站的调试包括两大部分：发电机调试和主配电板（应急配电板）调试。由于发电机组是通过主配电板进行工作的，所以这两部分的调试实际上是联合在一起进行的。电站调试工作的主要内容有：1.保证发电机组处于最佳运行状态，各台机组既能作单机运行，又能进行并联供电或负荷转移。2.对各种保护装置的动作值进行整定。3.保证主开关及各种开关各种正常。4.使仪表及信号装置指示正确。根据我国现行的钢质船舶建造规范的要求，在电站调试时，要保证电站达到下列指标：1.在原动机的调速器满足要求的情况下（突加突卸满负荷时，瞬时调速率不大于10，稳定调速率不大于5，稳定时间不大于7秒）。（1）30KW以下的直流发电机的静态电压调整率应小于额定电压的10，30KW及以上的直流发电机的静态电压调整率应小于额定电压的7。若直流发电机带有自动调压器，则静态带有调整率分别为15（2）如交流发电机作为主发电机，其静态带有调整率应不超过额定带有的2.5；如作为应急发电机使用，可以放宽至3.5。在突加突卸50额定电流及功率因数不超过0.4（滞后）时，瞬态带有调整率不超过额定带有的15，稳定时间（以恢复至额定带有的3以内为止）不超过1.0秒。在各种工况下，起动实船上功率最大的电动机时，应不致引起运行中的电机失步、停转和电器的自行脱扣。2.主轴带动的交直流发电机应设有自动调压和调速装置。当主轴转速在规定的范围内变化时，能保证端电压和频率（交流）基本不变，保证受电设备仍能正常工作。3.并联运行的交流发电机组，当负荷在总额定功率的20100范围内变化时，应能稳定运行。各个发电机实际承担的功率与按发电机额定功率比例分配的计算值之差，当发电机功率相同时，应不超过发电机额定功率的10，发电机功率不相同时，应不超过最大发电机额定功率的10，最小发电机额定功率的20。交流发电机的无功功率分配误差不超过最大发电机额定无功共的10。4.发电机过载保护的整定值调整在额定电流的125135，延时1520秒动作。5.发电机的逆电流、逆功率保护整定值：原动机为往复机时为额定值的15；原动机为汽轮机时为5。交流发电机还应延时13秒。6.发电机欠压保护采用具有延时动作特征的，其动作值应调整在额定电压的7080，延时13秒。低于70额定电压时须瞬时动作。采用不具有延时的欠电压保护装置时，其动作值为4070额定电压。交流电站的调试交流电站的主配电板无论屏数多少，均可分为发电机屏和配电屛两种，发电机的主开关、调压器、仪表、信号指示、保护装置都设在发电机屏上，所以调试工作主要集中在发电机屏上进行。每台发电机组有一屏发电机屏、同步并车装置及其附属仪表，信号设备是公用的。交流发电机的调压器基本上有三种：（1）按扰动量进行调节 有不可控相复励自激恒压装置，其动态特性较好。（2）按负反馈量进行调节 有碳阻调压器、可控硅励磁装置，其具有较高的调压精度。（3）按复合量进行调节 有可控相复励相同和带电压校正器的相复励系统，具有上述二者的优点。