船舶电气设备及系统-大连海事大学第07章电力拖动基础-66页文档
船舶电气设备与系统课件资料
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• 船舶电气概述 • 船舶电力系统 • 船舶电机与电力电子设备 • 船舶照明系统 • 船舶导航与通信系统 • 船舶电气设备的安装与维护
01
船舶电气概述
船舶电气系统组成
船舶电力系统
负责产生、分配和调节电能，为船舶各部分 提供电力。
船舶照明系统
提供船上照明，包括舱室、甲板、桅杆等部 位的照明设施。
船舶推进系统
为船舶提供动力，包括电动机、柴油发电机 等。
船舶通信系统
保障船上人员与外界的通信联系，包括无线 电通信、卫星通信等。
船舶电气发展趋势
高效化
采用更高效的电气设备和系统 ，提高能源利用效率。
自动化
实现船舶电气系统的自动化控 制，提高船舶运行效率和安全 性。
智能化
应用人工智能、物联网等技术 ，实现船舶电气系统的智能化 管理。
船舶通信系统
要点一
总结词
船舶通信系统是实现船舶与外界有效沟通的重要工具，它 保障了船舶在海上航行时的安全和高效运营。
要点二
详细描述
船舶通信系统包括无线电通信设备和卫星通信设备。无线电 通信设备用于船舶之间的语音和数据传输，如甚高频 （VHF）、中频（MF）、长波（LF）等频段的无线电通信设 备。卫星通信设备则通过卫星进行语音、数据和图像传输， 常用的卫星通信设备包括国际海事卫星（Inmarsat）和铱星 （Iridium）等。这些通信设备保障了船舶在航行过程中能够 及时与外界进行信息交流，如遇险报警、航行指示、天气预 报等，从而提高了航行的安全性。
短路保护
短路保护装置在船舶电网或负载发生 短路时迅速切断电源，防止短路电流 对电网和设备造成损坏。
欠压保护
欠压保护装置在船舶电网电压过低时 切断电源，以防止设备受损和能源浪 费。
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新技术在船舶电气设备与系
06
统中的应用
电力电子技术在船舶电气设备中的应用
变频调速技术
通过电力电子技术实现电 机调速，提高设备运行效 率。
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• 船舶电气设备与系统概述 • 船舶电力系统 • 船舶电气设备 • 船舶通信与导航系统 • 船舶电气设备与系统维护与管理 • 新技术在船舶电气设备与系统中
的应用
01
船舶电气设备与系统概述
船舶电气设备与系统的定义和重要性
定义
船舶电气设备与系统是指安装在船舶上，用于实现船舶 正常运行、导航、通信、照明等各种功能的电气设备和 系统的总称。
谐波抑制技术
通过电力电子技术抑制谐 波产生，提高船舶电网的 电能质量。
电力电子变换器
用于实现电能的变换和控 制，以满足船舶设备对电 能的各种需求。
网络化、智能化技术在船舶电气系统中的应用
综合船桥系统
01
运用网络技术集成导航、通信、自动化等功能，实现船舶智能
化管理。
船舶远程监控与故障诊断
02
借助网络技术，实现远程实时监控船舶设备运行状态，快速诊
船舶电气设备与系统的基本组成和分类
基本组成
船舶电气设备与系统主要由电源、配电系统、用电设备 和自动化控制系统等组成。其中，电源包括主发电机、 应急发电机等；配电系统包括高压配电板、低压配电板 等；用电设备包括推进装置、辅机、照明设备、通信设 备等；自动化控制系统则包括各种自动化仪表、控制装 置等。
船舶电气设备及系统大连海事大学 电与磁PPT课件
ΔPFe= ΔPh+ ΔPe
第35页/共48页
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课件
电磁铁
船舶电气设备及系统
电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分
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电磁吸力
船舶电气设备及系统
电磁吸力的大小与经过 气隙进入衔铁的磁力线 的多少及其分布有关, 它 与气隙的磁通或磁密B0 的平方成正比, 与气隙截 面S0成正比。
磁畴
磁化
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船舶电气设备及系统
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2) 磁饱和特性 B-H 曲线, 或称磁化曲线, 可通过实验获得。
磁化曲线大致可分成三段:
ab段为非饱和段（线性 电抗器）
bc段为半饱和段（普通 电机、变压器的铁心）
c点以后为饱和段（饱 和电抗器）
B—H磁化曲线与μ—H曲线
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船舶电气设备及系统
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交流电磁铁
Φ
i
交流励磁线圈电路的特点
Φ
u
eL
交流激励
e
线圈中产生感应电势
第41页/共48页
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船舶电气设备及系统
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交流电磁铁
Φ和Φ 产生
电路方程： 的感应电势
i
Φ
Φ
u uR (el ) (e ) u
第34页/共48页
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船舶电气设备及系统
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涡流损耗(ΔPe)：当 铁心中磁通发生变化 时, 在铁心内引起感 应电动势和电流(即 涡流)。由于涡流在 铁心中造成的功率损 耗。(电磁炉利用这 一特点)
船舶电气设备与系统
3 照明系统
3.2 照明灯具：
由于船上的环境条件比陆地上苛刻,因而对船舶灯具的结构 和型式有着更高的要求,设计中选用船舶灯具时,除了遵照规范及 有关标准的要求外,还应注意下列问题：
船用灯具的材料应该是坚固、轻巧、美观,并能满足使用环境的要求。
结构要牢固、零部件不易落下、防震性好； 防潮、防水性好,尤其是露
备,必须由有关主管机关专门认可。在每一船员处所的走廊等公
共扬所和通常有人在的工作处所,若无此附加照明则必须配备可
携式充电电池灯。规范还规定应急照明不可兼作正常照明,并规
定除驾驶室及救生艇、筏存放处的舷外照明外,应急照明电路中
不得设就地开关。应急照明灯具上应有明显的标志,或在结构造
型上与一般照明灯不同。但在具体的照明设计中,有的船东根据
消防员装备储放处所。
3 照明系统
3.1.2.2 应急照明系统
为增强旅客在应急状态下对脱险通道的识别,国
际海事组织IMO A.752 18 决议规定,对客船的梯道和
出口在内的脱险通道全线 包括转弯和叉路口处 ,距
甲板高度不超过0.3m 处要设置低处照明 简称为LLL
系统 ,该系统可以用供电照明 白炽灯、发光二极管
重要工作舱室,如驾驶室 包括海图和无线电作业区域 、消防站、各种控制室等。
各种机器处所,如机舱、舵机舱、应急发电机室等。
通道、逃口、梯道及乘人电梯内。
放艇、筏处及舷外空间,以及通往艇、筏处的灯光指路标。
众多船员、旅客可能聚集处所和超过16人的居住舱室。尤其是出口。
主配电板、应急配电板前后。
锅炉水位指示灯。
临时应急照明的设置地点与应急照明基本相同,但临时应 急照明只有在主照明和应急照明都失电时才会照亮。
船舶电气设备及系统
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⑧ 弱电设备 无线电通信、导航和船内通信设备等。
⑨ 自动化设备及其他
自动化装置、蓄电池充放电设备、冷藏集装箱和艏 侧推装置、电力推进船舶或特种工程船舶使用的推 进电动机、生产机械和专用设备等。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/7/15
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5. 控制电器 主要有各种类型的控制箱、接触器、继电器、各种控 制器和主令电器等。
船舶电气设备与系统
2019/7/15
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（6）无功功率Q5
Q5 P5tg
为电动机的功率因数角。
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船舶电气设备与系统
2019/7/15
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3．系数的确定 （1）负荷系数的确定
一般机械的轴功率可由产品样本查得，机械负荷系数可根 据轮机专业或舾装专业提供的设备实际使用数据来确定。 （2）同时系数的确定 对第Ⅰ类负荷来说，考虑到各辅机和用电设备最大负荷的 不同时性，同时系数选0.8～0.9
机 照明设备 助航、通讯用变
流机
第Ⅱ类负荷
主空气压缩 机
油灶鼓风机 空调压缩机 空调淡水泵 空调送风机 伙食冷库压
缩机 电动锅炉给
水泵 充电机组 无线电 雷达
第Ⅲ类 负 荷
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K1
K1
P2 P1
课件
船舶电气设备与系统
2019/7/15
2．电动机负荷系数的计算
（1）电动机利用系数Ｋ1
一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机负载供电
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船舶电气设备与系统
2019/7/15
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三、电站容量的计算
电站容量的计算方法有许多种，海上运输船舶一般都采 用三类负荷法。三类负荷法是一种在电力设备具有较充 分的数据前提下进行全船电力负荷计算的方法。 1．负荷分类 在计算全船电力负荷时，可将负荷按使用情况分为以下 三类： （1）第Ⅰ类负荷：连续使用的负荷；
船舶电气设备及系统大连海事大学 辅助机械的电力拖动与控制
轮机学院电气及自动化教研室船舶电气设备及系统源自2020/5/23课件
下面以我国5400TEU集装箱船舶机舱组合负载为例说明。
我国中远公司（COSCO）共有8条5400TEU集装箱船舶。 COSCO SHANGHAI、 COSCO ANTWERP等，定期往返于中 国-欧洲，周期一般为一个月。
大连海事大学自行研制的 “DMS-2002轮机模拟 器”就是以此8条船为母船进行研制的。
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船舶电气设备及系统
2020/5/23
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船舶电气设备及系统
2020/5/23
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船舶电气设备及系统
2020/5/23
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船舶电气设备及系统
2020/5/23
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船舶电气设备及系统
课 件 止起动，并发合出起起动动屏失的运行
2020/5/23
败信号指。示灯继续点亮
(4)电动机实现90％降压
(2)使接触器6N断电
起(动4(()P2触4起(L()A)1其点压C动6T()带运N输4常闭起失自触灯行入就组触发(闭3合动败4(耦(点C压用按3指运3)起地合摸出触备切，与)复)继起变3断8电(接组力于钮示就输行动起屏起5C点C8用A断实运位续动压定加)开触输源通合开切)起P灯/地入指失动动断保指M定触4与现行按保，U器子热，点自出模(就起关换动亮控模示败屏信(起5自开持示8模子摸其全接3钮持反运3))绕控8保动模块8地5通动)，运(制块灯T信号动8动，运X灯块绿加停屏它触6吸馈行过器触发组制停持继块运信屏3行运N号继向行/灯热止起器PT手合8载5点故常止8电行模并控状行L81停结电状8)器继8停继动X时动断障(C闭A器指8自块制1态继(触间止束器态吸电通通电操2)电，作开停触(8示锁)反电电2器继，动起秒合源电信器作器如使)过，，机(规压能点灯1馈器，电66其切动后吸)(1果X载其向信N定起N动闭为19常恢器触红换继，)1通,合通在继常号在停图输触运电红P的8T动作合防通(接闭复T8L点3色1到电T电电T电闭。就止标出器行吸色时吸，)，1，,C止电触11其触原闭2起,全器吸延T9吸地按)继8，合停(间合T的电起与吸器，1(,触点状28合动T压22闭合时)合通，钮电失同，止(后动1延)6动接合62停8点断态6，失5起N合,S失秒同电组(器电时点指S，机秒时过触并通触止常(开闭败动，2)时合，停亮示4其无延触程内8自1电命摸闭触合指，接8-,起电止组灯法2时点中从实锁时吸令屏触点，示4设动动继合。进)内闭不降现，合送点点闭断接灯置屏机电起入T合能压互点P击断合开触T1L按停器动全，在起锁亮不2停开，C，，下止屏5，止接获
船舶电气设备及系统-大连海事大学 第07章 电力拖动基础
1 UP UP 3
TstY
1 TS t 3
（3）自耦变压器（起动补偿器）降压起动
较大容量的或正常运行时为星形连接的鼠 笼电动机常采用自耦变压器降压起动。
自耦变压器的降压系数ka=U2/Un, 其副 边通常提供几个不同降压系数的抽头 供选择.起动电流Ista与直接起动的电流 Ist的关系为：
(2)转子反转的倒拉反接制动
绕线式异步电动机拖动位能 负载时 , 用转子电路串电阻 可产生倒拉反接制动。 提升负载时电动机工作在A 点，此时在转子电路中串一 电阻。
工作点：由A
负载将等速下落
B
C（n=0）
D
2.回馈制动
当转子的转速超过旋转磁场的 转速 (s<0) 时 , 将发生回馈制动。 电机是处于发电机状态, 又称为 发电制动或再生制动。 E点为等速下落的稳定运行工作点 在变极调速（或降频调速）时 , 当由高速挡向低速挡转换的初 始 , 出现因转子的转速高于低挡 同步转速而发生回馈制动的减 速过程。
（4）转矩加脉冲突跳控制起动法。此方法与转 矩控制起动方法类似，其差别在于：起动瞬间 加脉冲突跳转矩以克服电动机的负载转矩，然 后转矩平滑上升。此法也适用于重载软起动。 （5）电压控制起动法。用电子软起动器控制电 压以保证电动机起动时产生较大的起动转矩， 是较好的轻载软起动方法。
3.线绕式转子串电阻起动
2.降压起动 （1）定子电路串电阻器或电抗器降压起动
起动时先接通电源开关 QS，电流经电阻器或电抗 器流入定子绕组，起限流降 压作用。待转速升高再将起 动电阻或电抗短路，全压运 行。
（2）星形—三角形（Y－ ）降压 起动：
U
l
I l
C Y
Z A X B
船舶电气设备及系统大连海事大学船舶安全用电和安全管理35页PPT
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2020/5/16
课件
2）电气性能方面
船舶电机在电网电压变化从（+6%～-10%）额 定值，频率变化为±5%额定值时应能可靠工作。
3）机械结构方面
船用电机应有尽可能小的体积，重量要轻，结 构要紧凑，要有较好的防锈和防海水的涂层，安装 尺寸的设计要适度，还必须便于拆卸。
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2020/5/16
课件
3. 触电急救注意事项
（1）就近拉断电源开关。
（2）将触电者置于通风温暖的处所, 对呼 吸微弱或已停止呼吸的要实施人工呼吸 抢救。
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2020/5/16
课件
4. 触电安全防护措施
（1）经常检查、维护电气设备的绝缘和壳体 的安全接地, 以消除触电隐患;
单相触电：在电源中性点接地的三相四线系统种， 人体碰触到某一相电压，电流通过人体、船体 和中性接地点形成闭合回路而触电，相电压对 人体的危害性仍然较大；
单线触电：人体在电源中性点不接地的绝缘制系统 中触电，此时人体电阻与另外两相的绝缘电阻 和电网寄生电容串联后接于线电压，其危害程 度取决于人体电阻、相线与船体之间的绝缘电 阻和电网寄生电容的大小。
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2020/5/16
课件
国际上通用的可允许接触的安全电压分为:
人体大部分浸于水中的状态: 其安全电压小 于2.5V;
人体显著淋湿或人体一部分经常接触到电 气设备的金属外壳或构造物的状态: 其安全 电压小于25V;
船舶电气设备及系统大连海事大学第章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制-PPT精选
0 t1 t2
t5 t6
t 9+ t10
t12
t
图9-5 各电动机轴上所受力矩的 简化负载图
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/10/8
课件
回转式电动起货机的工作过程为：
（1）t1时间为吊起货物阶段，同时伸距由最小到 最大。
（2）t2时间为继续吊货至需要高度， Nhomakorabea时开始回 转。
（3）t3时间为回转至需要位置，伸距同步由最小 开始变大。
来表示，见图9-5。图中纵坐标 ， ， 分别
为提升机构，回转机构和变幅机构的电动机轴 上的负载力矩，横坐标为T 时L T间L/ tT。L//
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船舶电气设备与系统
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1 提升机构电动机 2 变幅机构电动机 3 旋转机构电动机
2019/10/8
图9-4 克令吊结构示意图
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轮机工程学院船电系
舶起货机把可编程控制器和单片机引入到控制系统
中来，使其调速系统更为可靠，性能更佳。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/10/8
课件
3．工作的可靠性要求高
甲板机械及其机电设备的高可靠性运行，这是由船 舶的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外， 还要方便日常管理和维护，一旦发生意外故障，则 要求故障部分能迅速恢复和切除，尽最大可能保持 供电和继续运行。
表 9-1为甲板机械两种驱动方式的性能及有关 情况。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/10/8
课件
表9-1 甲板机械两种驱动方式的比较
适用范 围
电 油船、 气 化学品 传 船不宜 动 采用
船舶电气设备及系统大连海事大学电力系统频率及有功功率自动调整共56页文档
船舶电气设备及系统
2019/9/23
课件
2) 调速器的特性
稳态特性
倾斜度可用调差系数K来表
示
KPf2－ 2－fP11 P f
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2019/9/23
课件
动态特性
(1)瞬时调速率J
J n2 n1 10% 0 ne
(2)转速恢复到稳定值所需时 间T要求 ；转速恢复过程， 应当没有振荡。
在同一负载下欲使频率升高，则应加大弹簧预紧力， 将油门加大，整个曲线1将向上平移到曲线2。若减 小弹簧预紧力，则特性向下平移，如图中的曲线3 。
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2019/9/23
课件
15.1.2 发电机并联运行的有功功率分配
1.两台发电机具有有差特性,斜率不一致。
在两台机组均功后， 当负荷变化时，功 率分配不均匀
船舶电气设备及系统
2019/9/23
课件
第15章 电力系统频率及有功功率自动调整
§15.1 电力系统有功功率自动调整基础知识 §15.2 自动调频调载原理
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2019/9/23
课件
§15.1 电力系统有功功率自动调整基础知识
1) 电力系统频率波动的原因及其影响
2019/9/23
柴油机运行时， 通过齿轮传动 机构带动调速器的传动轴1将转 速传到轴2，使飞铁3绕轴2旋 转，飞铁在离心力作用下，力 图张开，并将滑套5向上顶， 压缩弹簧6， 直到与弹簧6产 生的反作用力相平衡， 这时滑 套5将处于某一平衡位置，通过 杠杆7、拉杆8， 将油门拉到 一定的开度，使柴油机有一定 大小的喷油量，机组在一定转 速下运行，此时的调速器处于 一种平衡状态。
《船舶电气设备及系统》课程教学大纲
大连海事大学《船舶电气设备及系统》课程教学大纲Syllabus for MARINE ELECTRICAL EQUIPMENT AND SYSTEM课程编号新13006610原13006610学时/学分90/5开课单位轮机工程学院考核方式考试适用专业轮机工程执笔者编写日期2008年7月一、本课程的性质与任务本课程是为轮机管理（机电合一）专业开设的专业课之一。
通过本课程的学习，获得有关电机、船舶电气设备的机构、工作原理和运行管理方面的基本知识、基本理论和基本技能。
培养学生具有初步的对电机和主要电气设备的运行管理能力，为将来深入广泛地学习船舶电工技术和从事专业工作打下理论和实践的基础。
二、课程简介本课程主要内容包括：船用电机、电器和电力拖动基础；机舱和甲板机械电力拖动的控制；船舶电站与船舶电力网的组成、运行原理和管理技术；船舶照明系统；常用电工测量仪表；船用电气设备、油轮电气系统的特殊要求与安全管理以及安全用电等。
具有层次分明，适用面较广，有较强的理论性和实践性的特点。
The course mainly covers marine electrical motor、rudiments of electrical equipments and electrical drive; control methods of the drive machines in the engine space and on the deck; the composition of the ship power station and the ship electrical network, and its working principle and the technique of its management; ship lighting system; the usage of the electricalmeasure instruments; marine electrical equipments、special requirement of oil tanker electriccal system and so on. The course combines the theory and the practice together, covers a widely area of appliance.三、课程知识体系架构及教学要求（一）理论授课1．磁路概念：●磁滞损耗及涡流损耗；◎磁性材料的磁性能及分类；电磁感应；○磁路；磁场强度；磁感应强度；磁导率；原理：●磁路欧姆定律；○安培环路定律；方法及应用：●右手螺旋定则；右手定则；左手定则；2．变压器概念：●变压器及基本结构；匝数比及变比；变压器外特性；◎自耦变压器；电压/电流互感器○绕组相对极性（同名端、异名端）；原理：●单相变压器的工作原理；◎三相变压器的工作原理；方法及应用：●单相变压器电压变换、电流变换及阻抗变换的基本原理及计算方法；◎三相变压器的绕组接法与变比关系；电流互感器及电压互感器工作原理及安全防范；○交流铁心线圈的电路分析；直流铁心线圈的电路分析；单相变压器的电路分析；绕组相对极性的判别方法；3．异步电动机概念：●旋转磁场；同步转速；转差率；电磁功率；电磁转距；◎三相异步电动机的基本参数；原理：●三相异步电动机转动原理；三种工作状态的条件及特性；三相异步电动机的机械特性；单相异步电机的特性；◎三相异步电动机的等效电路；○三相异步电动机的转矩及功率平衡方程；方法及应用：●三相电动机起动方法；单相电动机起动方法4．同步电机概念：●励磁方式；空载特性；电枢反应；外特性；调节特性；◎功角特性；原理：●同步发动机的工作原理；◎同步电动机的工作原理；方法及应用：●同步发电机的电压方程式及相量图；有功功率和无功功率调节方法；电磁功率与转距的计算方法；同步发电机并联运行的条件；◎同步电动机的起动；○同步发电机的短路与振荡5．直流电机概念：●励磁方式；电动势；电磁转距；空载特性；外特性；机械特性；直流发电机的自励起压条件；直流电动机的起动和反转；◎直流电动机铭牌；直流发动机铭牌；电枢反应；○转子结构；定子结构；原理：●直流电机的励磁方式；电动势与电磁转距的计算；直流发电机的空载特性；直流发电机的外特性；直流电动机的机械特性；◎直流电动机的基本工作原理；直流发电机的基本工作原理；○无刷直流电动机；（选讲）；方法及应用：●直流发电机的自励起压条件；直流电动机的起动和反转；◎直流电机的电压平衡方程；6．控制用电机概念：●伺服电动机；测速发电机；自整角机；步进电动机；原理：●伺服电动机的工作原理；测速发电机的工作原理；自整角机的工作原理；步进电动机的工作原理；方法及应用：●伺服电动机的运行特性；测速发电机的运行特性；控制式自整角机的工作原理；力矩式自整角机的工作原理；步进电动机的运行方式；◎控制式自整角机的接线方式；力矩式自整角机的接线方式；7．电力拖动基础概念：●恒转矩负载；恒功率负载；起动；调速；制动；原理：●电力拖动的运动方程；负载的机械特性；电动机的起动方法；交流电动机的调速方法；直流电动机的调速方法；电动机的制动方法；◎电动机调速时的机械特性曲线；电动机制动时的机械特性曲线；方法及应用：●起动方法；转速公式；调速方法；制动方法；反转方法◎电力拖动系统运动方程式8．电动机的自动控制基础概念：●各种控制电器；保护环节；控制环节；典型控制电路；可编程序控制器（PLC）；◎可编程序控制器（PLC）的基本指令；原理：●各种控制电器的工作原理；基本控制环节的工作原理；典型控制电路的工作原理；◎可编程序控制器（PLC）的工作原理；方法及应用：●各种控制电器的电路符号；电动机的磁力起动器控制电路；电动机的降压起动控制；◎可编程序控制器（PLC）的应用；9．船舶甲板机械电力拖动与控制概念：●甲板机械（锚机、绞缆机、起货机等）；电力拖动自动控制系统；◎电动液压控制系统；原理：●起货机的电力拖动与控制的工作原理与基本要求；◎锚机的电力拖动与控制的工作原理与基本要求；方法及应用：●起货机的电力拖动控制线路；◎锚机的电力拖动控制线路；10．船舶舵机的电力拖动与控制概念：●舵机；单动舵；随动舵；自动舵；◎比例舵；比例微分舵；比例微分积分舵；原理：●舵机电力拖动控制的基本要求；各种操舵方式的工作原理；自动舵的调节规律；自动舵的各种工作原理；◎自动操舵系统的基本要求；方法及应用：●各种操舵系统的工作原理；◎自动操舵系统的基本工作原理；11．辅助机械的电力拖动与控制概念：●自动切换；自动控制；组合起动屏；原理：●备用泵的自动切换控制电路的工作原理；方法及应用：●备用泵的自动切换控制线路的运行分析；○分油机自动控制线路；（选讲）油水分离器的自动控制线路；（选讲）船舶冷藏箱设备的自动控制线路；（选讲）12．船舶电力系统的组成概念：●船舶电力系统；电站；配电装置；船舶电网；发电机并联运行；手动并车的操作；应急电源；万能式自动空气断路器；轴带发动机；◎定矩浆；变矩浆；原理：●船舶电力系统的组成及特点；发电机并联运行的条件；◎电网的保护及保护装置；方法及应用：●同步发动机的保护及保护装置；应急电源实际操作；◎主配电盘与应急配电盘的关系；船舶轴带发动机的主要种类及其应用；○船舶电站容量和发电机组数量确定；13．同步发动机的并车运行概念：●同步指示灯；同步表；自动并车装置；◎船舶电站自动整步器；原理：●发电机并联运行的条件的分析；手动并车整步原理；◎自动准同步并车原理；方法及应用：●发电机手动并车的操作；◎同步指示灯法的应用；同步表法的应用；○船舶电站自动整步器14．同步发动机电压及无功功率自动调整概念：●静态电压调整率；动态电压调整率；自励恒压装置；相复励；均压线；◎电压调整特性；原理：●自励起压的基本条件和恒压原理；◎并联运行发动机组间无功功率的分配；方法及应用：●电流叠加相复励自励恒压装置的分析；直流均压线法和交流均压线法的应用；◎电磁叠加相复励自励恒压装置的分析；无刷发动机励磁系统的分析；○晶闸管自励恒压励磁系统；可控相复励自励恒压装置的分析；15．电力系统频率及有功功率自动调整概念：●调速器；调速特性；自动分级卸载；◎自动调频调载；原理：●发动机并联运行的有功功率分配；◎调速器的动作原理；方法及应用：●有功功率的转移操作；自动分级卸载装置；◎自动调频调载原理；16．船舶自动化电站概念：●机舱自动化；电站自动化；船舶电站自动控制装置；中压电力系统；◎功率自动管理功能；原理：●船舶电站自动控制装置的组成及工作原理；船舶中压电力系统；◎PMA 71型船舶电力管理系统；方法及应用：●船舶电站自动化主要功能；◎船舶中压电力系统的组成；17．船舶照明系统管理概念：●主照明；应急照明；临时应急照明；◎航行灯；信号灯；原理：●船舶照明电光源的种类和工作原理；方法及应用：●船舶照明系统控制线路；航行灯控制器线路；信号灯控制线路；◎船舶照明系统的维护保养；船舶照明系统的常见故障检查；18．船舶安全用电和安全管理概念：●安全用电；保护接地；工作接地；屏蔽接地；保护接零；静电；◎重复接地；避雷接地；原理：●船舶安全用电的基本要求；油轮电气系统的安全管理；◎油船电气设备的管理要求；方法及应用：●船用电机的基本要求；船舶电气设备接地与保护措施；◎油船静电起火的预防；19．船舶电气管理人员的安全职责概念：●安全职责；航修；小修；检修；◎审图；监造；试验；交接班；原理：●船舶修理及建造的职责；船舶航行期间的职责；◎船员交接班时的职责；方法及应用：●修理项目的确定和修理后的检验；监造新船时的职责；◎船舶机动状态下的安全职责；船舶正常航行状态下的安全职责；船舶停泊状态下的安全职责；(二) 实验授课1. 三相异步电动机磁力启动器实验内容：三相异步电动机磁力启动器实验要求：1）掌握用接触器控制三相异步电动机的直接起动的原理和接线方法。
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船舶电气设备及系统
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1. 直接起动
优点是设备简单, 操作方便; 缺点是起动电流大。
允许直接起动的电动机容量限制. 当电动机容量 不超过专用电源变压器容量的20％(对频繁起动的)或 30％(对不经常起动的)时允许直接起动. 动力和照明 共用电源变压器的, 电动机直接起动的电压降应不超 过额定电压的5％。
2 1J 22 1(J0 2J1 1 2Jc 2 c)
从而可得折算到电动机轴上的单轴等效飞轮矩为
G D 2 G D 0 2 G D 1 2 ( n 1 / n ) 2 G D c 2 ( n c / n ) 2
当T=TL时, dn/dt=0, 系统以不变的转速稳定运行. 只 要T≠TL, 则dn/dt≠0, 从而使系统处于加速或减速的变 化状态.
直到b点，T = TL，ΔT=0，起动过程结束，
拖动系统以转速nb稳定运行于b点。
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2) 改善起动性能的特殊三相异步电动机 (1) 高转差率鼠笼电动机
转子鼠笼导条采用截面小而电阻率大的合金铝或黄铜 制成.这种电动机适于拖动冲击性转矩负载或起重机 械。用于拖动一些船舶甲板机械, 如锚机等。
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电动机机械特性曲线与负载特性曲线的交点是 系统的一个平衡点,系统维持稳定运行的条件为：
在该交点所对应的转速之上有T＜TL，而在交点所 对应的转速之下T＞TL 。其作用都是力图阻止转
速的偏离, 因而扰动消逝后它将能够恢复到原平衡 点。该点为电机的稳定工作点。
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§7.2 三相异步电动机的起动、制动与调速
7.2.1 异步电动机的起动
1) 鼠笼式三相交流异步电动机全电压直接起动
一台鼠笼式三相异步电动机带一通风机
负载的特性曲线。起动时电动机的电磁 转矩T=Tst，TL=TLst，根据拖动系统运动
方程式，此时ΔT＞0，拖动系统由静止开
始加速起动。在加速过程中T的变化规律 是从a点沿曲线①变化到b点，TL的变化 规律是从C点沿油线②变化到b点。在转 速从零加速到nb的过程中，T始终大于TL
在船上船舶异步电动机大多是由船舶发电机直 接供电,允许直接起动的电动机容量可达发电机容量 的60％。
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2.降压起动 （1）定子电路串电阻器或电抗器降压起动
起动时先接通电源开关 QS，电流经电阻器或电抗 器流入定子绕组，起限流降 压作用。待转速升高再将起 动电阻或电抗短路，全压运 行。
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（2）星形—三角形（Y－ ）降压 起动：
Ul
I l
ZA
C
X
Y
B
A
Ul
I lY Z X
CY B
正常运行
起动
设：电机每相阻抗为 z
Il
Ul Z
3
I lY
Ul 3Z
I lY 1
I l
3
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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Y－ 起动应注意的问题：
(2)深槽式和双笼式异步电动机
深槽式转子的槽形窄而深。正常运行时有转差 率小而效率高的优点。
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异步电动机可通过采用双鼠笼式或深槽式等特殊结 构的转子，以改善全电压直接起动性能。这两种类 型的异步电动机特点是起动转矩大，而起动电流较 小。 起动时，转子频率较高，电流的“趋肤效应”使 转子电流大部分集中在双鼠笼式的上笼，或深槽 式转子的槽口部分，使得转子绕组呈现出较大的 电阻值，而相比普通电动机具有较大的起动转矩； 起动过程结束，电动机进入正常运行后，转子频 率变得很小，电流的“趋肤效应”消失，转子绕 组所呈现的电阻值与普通电动机相仿。
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2)电力拖动系统维持稳定运行的条件
当系统受到电压的波动时,
将引起系统转速的变化. 扰
B
动消逝后它将能够恢复到原
n
平衡点.
n0
A2
D
当电源电压下降(恢复)时
n(不变)
A
T↓
B
n↓→T↑
C
C
3
1
当电源电压恢复(升高)时 C n(不变) D n↑→T↓ A
（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。
（2） Y－ 起动 Ist时,Tst也(TST U2)
所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合
U P
1 3
U
P
1 TstY 3 TSt
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（3）自耦变压器（起动补偿器）降压起动
较大容量的或正常运行时为星形连接的鼠 笼电动机常采用自耦变压器降压起动。
简单拖动系统的运动规律可用如下的运动方程来描述, 即
d GD2 dn
TTL
J dt
375dt
机 械 角 速 度 =2n/60, J[kg·m2] 为 系 统 转 动 惯 量 , GD2[N·m2] 为 系 统 的 飞 轮 矩 , 这 两 者 之 间 的 关 系 为 J=GD2/4g, 重力加速度常数g=9.81[m / s2].
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(1)改变旋转磁场转向的反接制动 反接定子接电源的相序
工作点： A
B C （n=0）
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(2)转子反转的倒拉反接制动
绕线式异步电动机拖动位能 负载时, 用转子电路串电阻 可产生倒拉反接制动。
提升负载时电动机工作在A 点，此时在转子电路中串一 电阻。
工作点：由A B
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电子软起动器起动的五种方法：
（1）限流或恒流起动方法。用电子软起动器实现 起动时限制电动机起动电流或保持恒定的起动电 流，主要用于轻载软起动。
（2）斜坡电压起动方法。用于电子软起动器实现 电动机起动时定子电压由小到大斜坡线性上升， 主要用于重载软起动。
（3）转矩控制方法。用电子软起动器实现电动机 起动时起动转矩由小到大线性上升，起动的平滑 性好，能够降低起动时对电网的冲击，是较好的 重载软起动方法。
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§7.1 电力拖动系统运行的基本概念
分析、研究电力拖动系统运行状态的主要依据是：
1）电动机的机械特性n=f（T），即电动机
的转速随电磁转矩变化的规律；
2）生产机械的负载转矩特性n=f（TL），即
生产机械的转速与负载转矩之间的关系。
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3.线绕式转子串电阻起动
定子
线绕式转子 R
R R
起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。
I2st R 2 E ( 2X 0 2) 0 2 R 2 I2 I1
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7.2.2 异步电动机的制动 电力拖动系统的制动方法有两类: 机械制动(如电磁铁制动器、液压制动器) 电气制动（电磁转矩的方向与转子的转动方向相反） 电动机的基本制动方式有三种: (1) 反接制动 (2) 回馈(发电)制动 (3) 能耗制动
负载将等速下落
C（n=0） D
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2.回馈制动
当转子的转速超过旋转磁场的 B
A
起 货
转速(s<0)时, 将发生回馈制动。
双鼠笼式和深槽式异步电动机既有转子电阻增大所带来的 起动转矩增大、起动电流减小的优点，又可避免正常运行 时因转子电阻增大而导致电动机的特性曲线变软。
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起动电流 I st ：
中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 ~ 7 倍。
原因：起动时 n0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
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三相异步电动机的制动
1.反接制动
当旋转磁场的转向与转子的 转向相反时, 即转差率s>1时, 则发生反接制动。因此, 改变 旋转磁场的转向或改变转子 的转向都将产生反接制动。
S n0 n 1 n0
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船舶起货机的多级传动机 构是反抗性摩擦转矩，当 起升重物时电动机的负载 阻转矩是位能转矩与反抗 转矩之和TL，而下放重物 时则是两者之差TL’。
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7.1.2 电动机的工作状态及电力拖动系统运行方程式 1) 电力拖动系统运动方程式
T↑
T TL
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当负载转矩波动时, 将引起
系统转速的变化. 扰动消逝
后它将能够恢复到原平衡点.
C
n 2A
TL’>T,n↓,T↑
A
B
n0
B
TL<T,n↑,T↓
1
TL’’<T,n↑,T↓
A
C
TL>T,n↓,T↑
TL’’ TL TL’
T
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不稳定工作点
负载转矩>电动机转矩时, 电机减速，直到转速为0