船舶电气.ppt

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1、第八章 船舶电气,第一节 甲板机械电力拖动控制原理 第二节 船舶舵机的电力拖动与控制 第三节 船舶电站 第四节 船舶同步发电机的自动调节装置 第五节 船舶电网 第六节 船舶照明系统 第七节 电工仪表（附：报警系统） 第八节 船舶电气安全和安全用电 习题,教学目的：使学生掌握锚机、起货机控制电路的性能、特点，理解锚机、起货机控制电路的原理、了解其分析方法。 重点：锚机、起货机控制电路的性能。 难点：锚机，交直流起货机控制电路的原理分析。 计划课时：10节左右。,第一节 甲板机械电力拖动控制原理,1-1 锚机的电力拖动与控制 1-2 锚机控制线路 1-3 船舶起货机的电力拖动与控制 1-4 直流电

2、动起货机 1-5 交流电动起货机 1-6 电动液压起货机（机动略） 1-7 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,返回,1-1 锚机的电力拖动与控制,性能：一般锚机与绞缆机构成联动机 一、锚机运行工作特点 阶段一：收起躺在海底的锚链力矩不变； 阶段二：收紧锚链力矩增加； 阶段三：拨锚出土力矩大； 阶段四：收起悬于水中的锚及锚链力矩减少； 阶段五：拉锚入锚链孔中力矩回增。,二、对电力拖动及控制的要求 （一）对电力拖动的要求 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。 （二）对电动锚机控制线路的基本要求 要点：主令直接从0到高速、线路逐级加速、防电流冲击；抛

3、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,一、交流三速电动机 1双速绕组 n=(1-s)60f1/P 2电机绕组 两套：一套为4极 （高速n0=1500r/min）； 另一套含8极（YY中速n0=750r/min）、16极（低速n0=375r/min,二、控制线路原理 1.准备 合上QS、SAHL1亮（表示电源有电） SA（主令控制器）0SA通KA2（零压继电器）通电KA2（7）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,2起锚一挡 SA起1 SA2通K

4、M1通电KM1（2）主触点闭a KM1（9）断对KM2互锁 KM1（17）闭b SA4通KM3通电KM3（1）主触点闭c KM3（11）断对KM4-1 、KM4-2互锁 KM3（13）断对KM5互锁 SA7通KM6通电KM6（20）断KT3 断电d b KM6（21）闭 YB通电抱闸松（R4、V2为续流电路）e aM接成低速M低速运转（YB电路极性：上+、下-） c e dKT3（22）延时断经济电阻R3接入（减少线圈发热：延长使用寿命、省电） （YB不接经济电阻为强励松闸）,3. 起锚二挡 SA起2 SA4断KM3断电KM3（1）主触点断a KM3（11）闭b KM3（13）闭 SA5通KM

5、4-2通电KM4-2（1）主触点闭c b KM4-2（10）断对KM3互锁 KM4-2（11）闭KM4-1通电KM4-1（2）主触点闭d KM4-1（10）断对KM3互锁 KM4-1（18）断e a cM由低速换成中速运转 d eKT1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）,4起锚三挡 SA起3 SA6通KM5通电KM5（3）主触点闭a a KM5（10）断对KM3互锁 主触点断M换成 高速运转 KM4-1 、KM4-2断电辅触点复原 KM5（13）闭自锁 KM5（19）断KT2断电KT2（4）延时断KA1 接入 5抛锚 同起锚、KM2通电、M 反转；深水抛锚M

6、为再生制动（也有能耗制动）、变加速为等速。,6停止 SA0 SA7断KM6断电YB断电为机械制动； SA321为再生电气制动0。 7保护 高速运行的过载保护（其余保护略） 高速过载KA1达动作值KA1（16）闭KA3 通电KA3（16）闭自锁 KA3（13）断KM5断电a a KM5（3）主触点断b b KM5（10）闭KM4-1 、KM4-2通电主触点闭M转入中速 KM5（13）断、KM5（19）闭KT 2瞬时闭短接KA1 过载消失、KA1达释放值KA1（16）断、但KA3自锁仍通电； 故要由3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,一、起货机运行

7、工作的特点 分吊杆式（又分单吊和双吊）、旋转式 二、对电力拖动及控制的要求 要点：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nmax/nmin=710；转动惯量小；能防水和重复短期工作。,三、对控制线路的要求 要点： 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。 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； 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

8、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。 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。 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/落货互锁等保护。,返回,1-4 直流电动起货机,一、双输出GM系统起货机 1GM系统的工作原理 2双输出直流发电机 （1）两个独立的励磁电路控制两个独立的电枢绕组输出电路； （2）系统具有电机台数少、体积小、重量轻和装机容量小等优点。,3控制线路原理 （1）变流机组M（交）-G（直）- GE（直）的起动 起动过程：合上QS KM2通电主触点闭a 按下SB2KM1通电

9、自锁常开辅触点闭KT1通电b 常闭辅触点断对KM2互锁 主触点闭M（交）从自耦变压器分压降压起动 a bKT1触点延时闭KA1通电常闭触点断KM1、KM2、KT1依次断电触点复原 常开触点闭KM3通电c c主触点闭M（交）加全压运转GE、G带动转动 KM4通电触点闭GE发电HL亮,（2）SA（主令控制器）0 SA1通KA2（零压继电器）触点闭零位保护和欠失压保护 KT2通电触点瞬时闭短接RE（经济电阻） （3）SA上升1 SA1断 SA2通KMH通电常闭触点断对KML互锁 上方两个常开触点闭a 下方常开触点闭b 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

10、c SA4通KMB通电常开触点闭YB通电抱闸松M起动 b 常闭触点断KT2断电触点延时断RE接入,（5）SA 上升各位0（停车） 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； 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； c. YB电流磁力弹力电路除能耗制动外增加抱闸制 动。 (6) SA下降各位：类似下降，但重物下降为再生制动。,(7) SA上升各位下降5（或相反） 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（

11、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。 二、晶闸管直流电动起货机,返回,1-5 交流电动起货机,一、交流三速起货机 （一）变极调速起货机简介 电机采用三套绕组：P=2、4、14，n0=1500、750、214r/min 控制线路性能 （二）控制线路各挡位工作情况的分析 1SA0（准备） 合上QS、SKM5通电主触点闭1M（风机）启动 SA0 SA1通KA1通电触点闭接通控制线路（零位、欠失压保护）a 合上SCSA4通KM1通电KT5通电 aKT3、KT4通电 a,2SA起货1 SA1断 SA2通KMH通电主触点闭2M有低速正转转矩 KM1通电主触

12、点闭 SA5通KMB通电触点（26）闭YB通电抱闸松M低速运转 KT5（15）闭 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 3. SA起货2 （1） SA4断、SA7通KM1断电、KM2通电换成中速 （2）KM2（12）断KM2先通电、KM1才断电，电机低速中速供电不中 断 （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”。 4SA起货3 轻载KI为释放值触点（20）断KA2无电触点（21）闭 SA8通KM3通电主触点闭M高速 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 特

13、点：中速过载不能进入高速（锚机：高速过载退回中速）,5SA：0起货3 0位：KA1、KT3、KT4通电，KM1、KT5依次通电，KM5通电。 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）。 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。 到3位：轻载：KM2（25）断KT3断电经0.5s延时KM3通电进入高速。 重载： KA2通电不能进入高速。 过程：低速堵转中速堵转中速高速（轻载） 不能进高速（重载）,6. SA：起货2、30 SA7（SA8）断KM2（KM3）断电 SA4通KM1通电M

14、进行反馈制动到低速 SA5断KMB、YB断电YB经V、R4放电（释放磁能）抱闸仍松； 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）。 YB放电到磁力弹力开始机械制动； SA2断 SA9断KT2（10）延时断KMH断电能耗制动毕、剩机械制动。 制动过程为：反馈（高速）能耗+机械（降速后）机械（速度接近零）,7落货：同起货（由KML控制） 重载落货时为反馈制动，但电流小、KI失去作用，可高速。 8起货3落货3（或相反） 如起货3落货3 经0位：KT2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。 逆转矩控制：先制动停车、再反向起动，

15、防止反接制动产生电流冲击。 9保护：BT为温度继电器、电机T13010%动作；SB为紧急 运行按纽。 其它保护略。 10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（,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。 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。 一、液压系统工作原理（辅机学） 1主油泵和油马达 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。,2液压系统工作原

16、理 1) 组成 M1：主油泵电动机 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） 1M、2M吊杆电动机：控制起货机前后（吊杆上下）、左右移动。 2) 1M（2M）控制 用按纽和机械联锁点动控制正反转，SQ为上升限位开关。 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）。,3) M1、M2控制 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； 按下SB4KM1通电M2起动； 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）K

17、M2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。 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）。,返回,1-7电力拖动系统故障检测与维护,返回,第二节 船舶舵机的电力拖动与控制,教学目的：使学生掌握舵机电力拖动的特点；操舵方式及原理、性能；自动舵的类型及特点。 重点：各种操舵的性能，自动舵的特点。 难点：各种操舵的原理。 计划课时：4节左右。 2-1 舵机电力拖动与控制的基本要求 2-2 操舵方式及基本工作原理 2-3 自动舵的基本类型及其调节规律 2-4 自动操舵系统基本工作原理,返回,2-

18、1 舵机电力拖动与控制的基本要求,一、舵机装置 舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四部分组成。 1电动机械舵机装置（小船） 电动机通过齿轮转动带动舵叶 2电动液压舵机装置（远洋船） 电动机通过液压系统转动带动舵叶 二、对电力拖动与控制的基本要求 1供电要可靠 舵机应两路供电，一路要经应急配电盘。不设过载保护。,2电动机的运行要可靠 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。 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

19、致将电动机烧坏。 3控制系统要可靠 （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。 （2）设有自动、随动、应急三种操舵。 （3）应设舵叶偏转限位开关，失压报警，自动操舵极限角自动报警。,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。,二、随动操舵系统的工作原理 特点：舵叶角度与舵轮位置自动同步。（自动操

20、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） 原理 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）。,三、自动操舵（正常大洋航行）工作原理 1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

21、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 2原理： 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。 3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,一、比例舵（P舵） =-K1 ：偏舵角，K1：比例系数，：偏航角，-：偏舵角方向是消除偏航。 性能：可消除偏航。特点：简单、精度较差。 二、比例微分舵（PD舵） =-（K1 + K2 d

22、/dt）（表示偏舵角与偏航角和偏航角速度成比例） 微分部分作用是减少船舶的s航迹。 原理：船舶回到正航向前，已受到微分部分的反向舵作用，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。,三、比例微分积分舵（PID舵） =-（K1 + K2d/dt+ K3dt） 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、浪等使偏航角在不灵敏区（小舵角）所引起的横向移动距离。 也叫压舵，可提高保持正航向精确度。,返回,2-4自动操舵系统基本工作原理,一、PID自动舵系统工作原理 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

23、；天气差、该区域应设大、即灵敏度调低。 二、自适应舵的基本概念和调节原理 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 船舶电站,教学目的：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、各种并车装置性能和特点；掌握手动并车的原理和操作。 重点：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。 难点：轴带发电机、空气开关的性能。 计划课时：22节左右。,3-1 船舶电力系统概况 3-2 电站容量与发电机组数量（机动

24、略 3-3 主机轴带发电机装置 3-4 船舶配电板 3-5 万能式空气断路器 3-6 发电机的保护 3-7 发电机的并联运行条件与分析 3-8 手动并车整步原理与方法 3-9 自动准同步并车原理（机动略） 3-10 船舶应急发电机组 3-11 船舶蓄电池装置 3-12 船舶接用岸电装置,返回,3-1 船舶电力系统概况,一、系统的组成及特点 （一）船舶电力系统的组成 由电源、配电装置、电力网和负载四部分组成。 1电源 将其它能量转换成电能的装置；主要由发电机组和蓄电池组组成。 2配电装置 （1）定义：接受和分配电能，对电源、电力网和负载进行保护、监视、 测量和控制的装置。 （2）组成：各种转换和

25、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总配电板（一级），动力配电箱、照明配电箱（二级）； B应急配电板；C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

26、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440V），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,3-2 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

27、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,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

28、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

29、）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

30、） 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,3-4 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

31、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；按从上到下、从左到右、从前到后排列。（中间）,二、应急配电

32、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,3-5 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

33、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、过载和欠失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 采用磁钢片制成的灭弧栅片：利用电磁力将电弧吸入栅片，拉 长、分割成小段和阴

34、极效应（见图2讲）使电弧熄灭。,三、自由脱扣机构 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

35、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 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,3-6 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

36、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

37、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

38、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。

39、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,3-7 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

40、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），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

41、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,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

42、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

43、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

44、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

45、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,3-9 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

46、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,3-10 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

47、),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： 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