船舶轴带发电机PPT课件
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船舶轴带发电机PPT
系统频率调节:改变SG的励磁电流.励磁电流增加，电压升高，
输出功率增加，调相机SC的输入功率增加，转速增加、频率上 升。
系统有功功率的调节：电网负载有功功率增加，引起调相机
速度和频率下降，控制器增加励磁电流，使逆变器输出增加。
系统无功功率的调节：当负载无功功率变化时，引起调相机
无功电流变化，引起电压变化，AVR自动改变励磁电流，保持电 压恒定和无功功率平衡。
5）轴带发电机在运行中的问题
紧急停车，紧急倒车等情况，有可能导致轴带发电机和柴油发 电机带电转换和并联运行 必须在主机额定转速60%—110%的范围内进行 主机紧急停车和紧急倒车时采用两种方法: 1、主机转速降到60%以下，采用失电转换； 2、主机转速维持在60%，带电转换后急剧减速。
轴带发电机的布置形式
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（FPP）、变距浆(CPP)2种。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
⑴变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。
过载范围 （30S内）
转速 范围内可以输出额定功率， 0.6
2、40%-75%范围内输出功率随 0.5
转速的下降成正比下降，
3、低于40%时，无法维持 逆变器工作，停止运行。
0.4 0.75 1
Nsg
船舶电气设备与系统
2、轴带发电机系统的组成原理
定距浆晶闸管变流器轴 带发电机系统 由三部分组成： 1）主回路有功通道 由1、2、3、4、5构成。 2)无功通道 由具有自动调压器的调 相机构成。 3）控制器 频率和逆变角控制器调 节和控制系统频率和有 功功率。
输出功率增加，调相机SC的输入功率增加，转速增加、频率上 升。
系统有功功率的调节：电网负载有功功率增加，引起调相机
速度和频率下降，控制器增加励磁电流，使逆变器输出增加。
系统无功功率的调节：当负载无功功率变化时，引起调相机
无功电流变化，引起电压变化，AVR自动改变励磁电流，保持电 压恒定和无功功率平衡。
5）轴带发电机在运行中的问题
紧急停车，紧急倒车等情况，有可能导致轴带发电机和柴油发 电机带电转换和并联运行 必须在主机额定转速60%—110%的范围内进行 主机紧急停车和紧急倒车时采用两种方法: 1、主机转速降到60%以下，采用失电转换； 2、主机转速维持在60%，带电转换后急剧减速。
轴带发电机的布置形式
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（FPP）、变距浆(CPP)2种。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
⑴变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。
过载范围 （30S内）
转速 范围内可以输出额定功率， 0.6
2、40%-75%范围内输出功率随 0.5
转速的下降成正比下降，
3、低于40%时，无法维持 逆变器工作，停止运行。
0.4 0.75 1
Nsg
船舶电气设备与系统
2、轴带发电机系统的组成原理
定距浆晶闸管变流器轴 带发电机系统 由三部分组成： 1）主回路有功通道 由1、2、3、4、5构成。 2)无功通道 由具有自动调压器的调 相机构成。 3）控制器 频率和逆变角控制器调 节和控制系统频率和有 功功率。
第44讲轴带发电机及运行要求
采用变距桨，航行时主机转速基本不变，
用这种主机驱动发电机，跟一般柴油发电机一样， 发出的电能直接向电网供电。不同的是，原动机 （主机）比发电机大得多（5～10倍），在发电 机的整个负载范围内，频率（转速）不随负载的 变化而变化，这个概念对以后讨论并联运行很重 要。
图11-1 直接供电系统原理
• 具有转速补偿的二次设备有电磁滑差联轴节
系统、行星齿轮传动系统、可控液压发动机
系统和电动机—发电机系统等。多数系统都
已淘汰。目前国外采用可控液压发动机系统。
• 具有频率补偿的二次设备主要是带晶闸
管逆变器的轴带发电机系统。轴带发电机发 出的电能需要通过二次设备转换才能供电。 我们把主机轴带的一次设备（机械装置或发 电机）与二次转换设备组成的发电系统称为 轴带发电机系统，简称轴带发电机系统。
• 直接供电的系统原理如图11-1所示。主机
的转速较低，一般都是通过增速齿轮驱动 发电机。
• 发电机与主机的驱动有采用固定连接的，
即只要主机运转发电机就运转；也有采用 离合器连接的，合上离合器发电机才能被 驱动。较多的是采用固定连接。
• 二、间接供电
• 船舶采用定距桨，主机转速按航行或作业的
需要随时会变化。轴带发电机的频率将随转速的 变化而变化，发出的这种电能是无法直接供给电 网使用的，必须通过中间环节把变化的频率变换 成稳定频率才能使用。因此，定距桨轴带发电机 的核心问题是解决频率的稳定。
• 首先要明确，由主机轴带的不一定是旋转发电机，
可以是其他机械。如果是旋转发电机，交流或直 流都可以，但现在直流很少使用。把主机直接带 动的发电机或其他机械称为一次设备。这样就把 用来转换的中间设备称为二次设备。
• 如果通过二次设备能得到稳定的转速，就可以驱
用这种主机驱动发电机，跟一般柴油发电机一样， 发出的电能直接向电网供电。不同的是，原动机 （主机）比发电机大得多（5～10倍），在发电 机的整个负载范围内，频率（转速）不随负载的 变化而变化，这个概念对以后讨论并联运行很重 要。
图11-1 直接供电系统原理
• 具有转速补偿的二次设备有电磁滑差联轴节
系统、行星齿轮传动系统、可控液压发动机
系统和电动机—发电机系统等。多数系统都
已淘汰。目前国外采用可控液压发动机系统。
• 具有频率补偿的二次设备主要是带晶闸
管逆变器的轴带发电机系统。轴带发电机发 出的电能需要通过二次设备转换才能供电。 我们把主机轴带的一次设备（机械装置或发 电机）与二次转换设备组成的发电系统称为 轴带发电机系统，简称轴带发电机系统。
• 直接供电的系统原理如图11-1所示。主机
的转速较低，一般都是通过增速齿轮驱动 发电机。
• 发电机与主机的驱动有采用固定连接的，
即只要主机运转发电机就运转；也有采用 离合器连接的，合上离合器发电机才能被 驱动。较多的是采用固定连接。
• 二、间接供电
• 船舶采用定距桨，主机转速按航行或作业的
需要随时会变化。轴带发电机的频率将随转速的 变化而变化，发出的这种电能是无法直接供给电 网使用的，必须通过中间环节把变化的频率变换 成稳定频率才能使用。因此，定距桨轴带发电机 的核心问题是解决频率的稳定。
• 首先要明确，由主机轴带的不一定是旋转发电机，
可以是其他机械。如果是旋转发电机，交流或直 流都可以，但现在直流很少使用。把主机直接带 动的发电机或其他机械称为一次设备。这样就把 用来转换的中间设备称为二次设备。
• 如果通过二次设备能得到稳定的转速，就可以驱
船舶电气设备及系统课件.pptx
船舶电力网：电缆、电线总称。 分类：动力ห้องสมุดไป่ตู้照明、应急、低压和弱电等5种电网。
船舶电力系统的负载和特点
船舶电力系统的负载：船舶电力系统的负载就是用电 设备，可分为4类。
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。 船舶电力系统的特点：—— 主要3个。
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）。
第十一章 船舶电站
§11-1.船舶电力系统概述 §11-2.电站容量与发电机组数量 §11-3.主机轴带发电机装置 §11-4.船舶配电板 §11-5.万能式空气断路器 §11-6.发电机的保护 §11-7.发电机的并联运行条件与分析 §11-8.手动并车整步原理与方法 §11-9.自动准同步并车原理 §11-10.船舶应急发电机组 §11-11.船舶蓄电池装置 §11-12.船舶接用岸电装置
利用系数：实际需要功率与配置功率之差；机械负荷 系数：实际轴功率与最大轴功率之差；电动机负荷系数： 考虑半载或轻载工作；同时系数：考虑不同时工作。
实际确定用方法有 “三类负荷法”，“需要系数法” 等。注意：连续负荷为I类负荷，短时、重复短时为II类负 荷，偶然短时为III类负荷。III类负荷不考虑。
船舶电力系统的负载和特点
船舶电力系统的负载：船舶电力系统的负载就是用电 设备，可分为4类。
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。 船舶电力系统的特点：—— 主要3个。
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）。
第十一章 船舶电站
§11-1.船舶电力系统概述 §11-2.电站容量与发电机组数量 §11-3.主机轴带发电机装置 §11-4.船舶配电板 §11-5.万能式空气断路器 §11-6.发电机的保护 §11-7.发电机的并联运行条件与分析 §11-8.手动并车整步原理与方法 §11-9.自动准同步并车原理 §11-10.船舶应急发电机组 §11-11.船舶蓄电池装置 §11-12.船舶接用岸电装置
利用系数：实际需要功率与配置功率之差；机械负荷 系数：实际轴功率与最大轴功率之差；电动机负荷系数： 考虑半载或轻载工作；同时系数：考虑不同时工作。
实际确定用方法有 “三类负荷法”，“需要系数法” 等。注意：连续负荷为I类负荷，短时、重复短时为II类负 荷，偶然短时为III类负荷。III类负荷不考虑。
第10节船舶轴带发电机
2）频率补偿型S／C系统 这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网 的频率保持轴带发电机装置组成的(CPP+S／c)属于这种 系统。
轮机学院电气及自动化教研室
课 件
船舶电气设备及系统
2018/10/27
3）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+S／G) 该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。 船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机 的频率大致恒定。在CPP+S／G系统中，只在切换发电机 时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运 行是非常困难的。 4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理 由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。
轮机学院电气及自动化教研室
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船舶电气设备及系统
2018/10/27
轴带发电机系统也存在一些缺点： • 船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助 柴油发动机组供电。 • 对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采 取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得 较为复杂。 • 一次投资(即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的 好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有 关(功率越大越好)，还与时间的利用率(即船舶在一年中航 行的时间)有关。
轮机学院电气及自动化教研室
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船舶电气设备及系统
2018/10/27
船舶电力系统概论PPT课件(280页)
对于油船、化学品船等液货船及其他特殊 船舶，必须注意其配电系统的特殊要求， 如油船可以采用的配电系统只限制在：
直流双线绝缘系统； 交流单相双线绝缘系统； 交流三相三线绝缘系统。
接地和接地装置
电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连 接称接地。 电气设备的接地方式分三种：
工作接地 保护接地 重复接地
4）其他设备 电加热器、电风扇、电视机。
2) 船舶电力系统的特点
船舶电力系统是一个独立的电力系统。
总容量不超过各发电机容量的5～10倍的电网称为独立 电网，船舶电力系统属于独立电网。
在独立电网中，调节运行发电机的电压或原动机的转 速，除了改变本身有功功率和无功功率的承担外，还 影响电网的频率和电压。
电源种类
电源种类又称电制。 船舶电力系统常采用交流和直流两种电制。
除了某些特种工程船舶和小型船，如供水、供油 船和小艇，仍采用直流电制或交、直流混合电制 外，对于几乎所有大、中型船舶，不论是液货船、 集装箱船还是客船，都优先采用交流电制。
电压等级
具体的额定电压等级一般都尽可能与岸电相同。 交流船舶电网多数为380V或为440V。 某些(电推)船舶上采用的6KV 、3.3KV的电力系统。
火线对地220V，欠安全。
3）．中性点接地三线系统
利用船体作为中线形 成回路，节省电缆, 容易发生触电和短路 故障。
中国船级社《钢质海船入级与建造规范》规定：
1600总吨及以上的船舶动力、电热及照明配 电系统，均不应采用利用船体作回路的配电 系统。又规定钢铝混合结构的船舶，严禁铝 质部分作导电回路。
(2)可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。
(3)优质 应满足电能用户对电压、频率和波形等质量的要求。
直流双线绝缘系统； 交流单相双线绝缘系统； 交流三相三线绝缘系统。
接地和接地装置
电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连 接称接地。 电气设备的接地方式分三种：
工作接地 保护接地 重复接地
4）其他设备 电加热器、电风扇、电视机。
2) 船舶电力系统的特点
船舶电力系统是一个独立的电力系统。
总容量不超过各发电机容量的5～10倍的电网称为独立 电网，船舶电力系统属于独立电网。
在独立电网中，调节运行发电机的电压或原动机的转 速，除了改变本身有功功率和无功功率的承担外，还 影响电网的频率和电压。
电源种类
电源种类又称电制。 船舶电力系统常采用交流和直流两种电制。
除了某些特种工程船舶和小型船，如供水、供油 船和小艇，仍采用直流电制或交、直流混合电制 外，对于几乎所有大、中型船舶，不论是液货船、 集装箱船还是客船，都优先采用交流电制。
电压等级
具体的额定电压等级一般都尽可能与岸电相同。 交流船舶电网多数为380V或为440V。 某些(电推)船舶上采用的6KV 、3.3KV的电力系统。
火线对地220V，欠安全。
3）．中性点接地三线系统
利用船体作为中线形 成回路，节省电缆, 容易发生触电和短路 故障。
中国船级社《钢质海船入级与建造规范》规定：
1600总吨及以上的船舶动力、电热及照明配 电系统，均不应采用利用船体作回路的配电 系统。又规定钢铝混合结构的船舶，严禁铝 质部分作导电回路。
(2)可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。
(3)优质 应满足电能用户对电压、频率和波形等质量的要求。
10十节船舶轴带发电机系统
逆变 直流 滤波 控制器 整流 励磁回路
有 功 功 率
无 功 功 率 变压器 整流
2．具有自动调压器（AVR） 的调相机6 （也称同步补偿机 SC）为无功通道。同步补偿 机提供无功功率。
3．控制器8 （频率和逆变角） 调节和控制系统频率和有功 功率。
三、轴带发电机系统基本工作原理与运行操作 1、工作原理：有功通道提供有功功率。 无功通道提供无功功率。 频率调节：改变轴带发电机的励磁电流实现系统频率 的调节。 有功功率的调节：由频率控制器根据频率的变化增加 发电机的励磁电流，使逆变器输出的有功功率增加 来达到与电网负载的有功功率的平衡。（不是直接 调主机油门）。 无功功率的调节：由自动调压器AVR改变励磁电流以 保持电压的恒定和无功功率的平衡。（与同步发电 机调节无功功率的原理同）
• 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。
2、定螺距桨的主机轴带发电机（多用）
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， 必须通过转速补偿装置使发电机电压和频率稳定。 措施： 1.转速补偿； 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。
3、轴带发电机的功率输出特性P187图7－34
主机转速在75%～100% 额定转速内可输出额 定功率，在40%～ 75%内输出功率将随 转速的下降而成正比 的下降，当转速低于 额定转速的40%时发 电机所产生的电压已 无法维持逆变器的工 作，轴带发电机系统 停止工作。
有 功 功 率
无 功 功 率 变压器 整流
2．具有自动调压器（AVR） 的调相机6 （也称同步补偿机 SC）为无功通道。同步补偿 机提供无功功率。
3．控制器8 （频率和逆变角） 调节和控制系统频率和有功 功率。
三、轴带发电机系统基本工作原理与运行操作 1、工作原理：有功通道提供有功功率。 无功通道提供无功功率。 频率调节：改变轴带发电机的励磁电流实现系统频率 的调节。 有功功率的调节：由频率控制器根据频率的变化增加 发电机的励磁电流，使逆变器输出的有功功率增加 来达到与电网负载的有功功率的平衡。（不是直接 调主机油门）。 无功功率的调节：由自动调压器AVR改变励磁电流以 保持电压的恒定和无功功率的平衡。（与同步发电 机调节无功功率的原理同）
• 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。
2、定螺距桨的主机轴带发电机（多用）
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， 必须通过转速补偿装置使发电机电压和频率稳定。 措施： 1.转速补偿； 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。
3、轴带发电机的功率输出特性P187图7－34
主机转速在75%～100% 额定转速内可输出额 定功率，在40%～ 75%内输出功率将随 转速的下降而成正比 的下降，当转速低于 额定转速的40%时发 电机所产生的电压已 无法维持逆变器的工 作，轴带发电机系统 停止工作。
船舶电力系统的组成精品PPT课件
2.3 轴带发电机装置
6KV
1.3 发电机容量及台数确定的原则
*船舶电站容量和发电机组数量是从满足船舶用电的需求，
并保证船舶的安全性和经济性而确定的。
*船舶电站容量既不等于全船所有用电设备的标称电功率的 总和，也不等于船舶某一运行工况下所用全部用电设备 标称电功率的总和。
* 总功率是通过船舶在各种运行工作情况下的电力负荷计 算来确定的。并考虑到电网损耗、同时系数等，最后才 能确定发电机组的功率和数量。
发电机组容量和数量的选择原则
*单机组容量以最高负荷率为80％来确定为宜 *船舶电站必须有备用机组，其容量要能满足船舶各运行 工况的用电需求
确定单机组容量和机组数量时，要考虑各机组的使用寿 命应与主机寿命相当
发电机容量及台数确定的原则
方法：
➢若以高效率经济运行为原则，针对电站容量和各工况的 用电量及其相对运行周期等具体情况，可选择：小功率多 机组、大功率少机组、不同功率的机组。
发电机容量及台数确定的原则
船舶的运行工况 航行工况 （货轮的全速满载航行时间约占船舶运行周期的
41％，油轮占64％） 进出港工况 （船舶进出港低速航行、靠离码头等机动时间约
占运行周期的1％） 离靠码头状态（起锚到主机起动为止的整个备航阶段）
装卸货工况 （货轮装卸所载货物期间约占运行周期的18％， 油轮占7％）
船舶电力系统的基本参数
额定电压、频率等级
额定电压、频率关系到电气设备的重量、体积。 与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。
*例如美国和日本采用450V、60Hz的电制， *我国和前苏联等均采用400V、50Hz的电制。
额定频率：我国采用50Hz，欧美采用60Hz。 船舶电网：中、低压。 我 国 ： 2 4 V、110V、220V、380V、1KV、3KV、
10十节船舶轴带发电机系统
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 供由根具同有有据同步自功负补 动功步载偿电率补变机压，偿化来调而机进提整无励行供器功磁控。功功能率电制。流， 通代步后常，可，采通专用用过设离辅柴同合助油步器发机补脱电拖偿开机入机。替。同
同步补偿机为一工作在过励磁状态(如同带了容性负 载)下空载运行的同步发电机。当负载功率因数低时， 适当增加补偿机的励磁，输出较多的无功功率，满 足负载无功功率的需要。当功率因数升高时，减少 励磁，而维持电网电压的恒定－即同步补偿机带有 自动电压调整器（AVR）。
即：调相机（同步补偿机）具有：输出无功功率，维 持系统的电压、频率等作用。
停车
额 定 输 出 线性 区 下降 域 输出 区域
轴带发电机的功率输出特性
4、晶闸管轴带发电机系统
组成：
交
流
电
抗
1．轴带发电机1
器
（ 流 波 逆 器 通S电器变5道G构抗）2器。、成器、4直变主和晶3流、压回交闸平晶器管流路滑闸整1电有滤管1 抗功和 晶闸管整流器7是轴
逆变
直流 滤波
带发电机励磁电流调
2、轴带发电机的运行操作
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：1→2→3） 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。
交流轴带机因主机转速的变化既影响电压，还 影响电网频率，为保证电压、频率稳定，须针对不 同主机及螺旋桨类型采取不同的措施，其控制较复 杂。—— 有可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距 螺旋桨的主机型式2种。
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 供由根具同有有据同步自功负补 动功步载偿电率补变机压，偿化来调而机进提整无励行供器功磁控。功功能率电制。流， 通代步后常，可，采通专用用过设离辅柴同合助油步器发机补脱电拖偿开机入机。替。同
同步补偿机为一工作在过励磁状态(如同带了容性负 载)下空载运行的同步发电机。当负载功率因数低时， 适当增加补偿机的励磁，输出较多的无功功率，满 足负载无功功率的需要。当功率因数升高时，减少 励磁，而维持电网电压的恒定－即同步补偿机带有 自动电压调整器（AVR）。
即：调相机（同步补偿机）具有：输出无功功率，维 持系统的电压、频率等作用。
停车
额 定 输 出 线性 区 下降 域 输出 区域
轴带发电机的功率输出特性
4、晶闸管轴带发电机系统
组成：
交
流
电
抗
1．轴带发电机1
器
（ 流 波 逆 器 通S电器变5道G构抗）2器。、成器、4直变主和晶3流、压回交闸平晶器管流路滑闸整1电有滤管1 抗功和 晶闸管整流器7是轴
逆变
直流 滤波
带发电机励磁电流调
2、轴带发电机的运行操作
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：1→2→3） 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。
交流轴带机因主机转速的变化既影响电压，还 影响电网频率，为保证电压、频率稳定，须针对不 同主机及螺旋桨类型采取不同的措施，其控制较复 杂。—— 有可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距 螺旋桨的主机型式2种。
轴带发电机
4
பைடு நூலகம்
轴发系统的分类
2.定螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。 存在的问题 ：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：1.转速补偿；
2.频率补偿。
5
二、轴发系统的结构
频 率 补 偿 式 轴 带 发 电 机 的 结 构
自动启动程序如下图
9
四、轴带发电机的运行操作 轴带发电机的运行操作程序图
10
四、轴带发电机的运行操作
轴发系统正常停车程序：
1、起动柴油辅助常规发电机组，并切断次要负载 2、手动或自动并车及转移负载 3、主机可进行减速或倒车 4、主机转速降至40%时，终止励磁，主开关跳闸，轴带
发电机终止发电
6
三、轴发系统的工作原理
无功通道的 组成及其作 用
有功通道的 组成及其作 用
7
三、轴发系统的工作原理
轴带
发电机 的允许 功率输 出情况 取决于 转速和 航行状 态。
轴发系统的功率输出特性图
8
四、轴带发电机的运行操作
轴发系统起动程序：
1、接通控制系统电源 2、检查起动条件，发出允许起动信号 3、起动调相机，接通轴发机励磁电路，建立空载电压 4、触发整流器、逆变器，轴发机向调相机输出功率 5、切断异步电动机，轴发机具备供电能力，起动成功
缺点： 1.对航速有较高要求； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
3
轴发系统的分类
1.变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。 要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。
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轴发系统的分类
2.定螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。 存在的问题 ：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：1.转速补偿；
2.频率补偿。
5
二、轴发系统的结构
频 率 补 偿 式 轴 带 发 电 机 的 结 构
自动启动程序如下图
9
四、轴带发电机的运行操作 轴带发电机的运行操作程序图
10
四、轴带发电机的运行操作
轴发系统正常停车程序：
1、起动柴油辅助常规发电机组，并切断次要负载 2、手动或自动并车及转移负载 3、主机可进行减速或倒车 4、主机转速降至40%时，终止励磁，主开关跳闸，轴带
发电机终止发电
6
三、轴发系统的工作原理
无功通道的 组成及其作 用
有功通道的 组成及其作 用
7
三、轴发系统的工作原理
轴带
发电机 的允许 功率输 出情况 取决于 转速和 航行状 态。
轴发系统的功率输出特性图
8
四、轴带发电机的运行操作
轴发系统起动程序：
1、接通控制系统电源 2、检查起动条件，发出允许起动信号 3、起动调相机，接通轴发机励磁电路，建立空载电压 4、触发整流器、逆变器，轴发机向调相机输出功率 5、切断异步电动机，轴发机具备供电能力，起动成功
缺点： 1.对航速有较高要求； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
3
轴发系统的分类
1.变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。 要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。
船舶电气设备及系统(分析“发电机”文档)共123张PPT
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
（1）工作条件比较复杂，工作环境比较恶劣 （2）与用电设备之间的距离很短，相互影响大
（3）船舶电站容量相对较小。
第二节 船舶电站容量和发电机组台数的选择
一、确定电站容量和发电机台数的基本原则
1. 船舶的运行工况
货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下： （1）航行工况
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
返回
K1
K1
P2 P1
2．电动机负荷系数的计算
（1）电动机利用系数Ｋ1
K1
P2 P1
P 1 ：电动机额定功率； P 2 ：电动机轴上拖动的机械设备的额定功率 。
通常电动机的额定功率应略大于机械设备的额定功率
图12-6 船舶主电网与应急电网间单 （3）采用自动分级卸载装置。
图一1般2规-2范4 万都其能规式定上自客动船部空和分气50断0装总路吨器有以的上框测的图量货船仪应设表有独、立转的应换急电开源关。 、指示灯、主要电源开关、原动 机的调速开关和按钮等 ； 应急配电板由应急发电机控制屏和应急配电屏组成，其上面安装的仪器仪表与主配电板类似，只是应急发电机不需要并联运行而无需逆
供电网络，对电网供电或停止供电。
（2）测量和监视电力系统的各种电气参数（电压、频率、电流、 功率、功率因数、绝缘电阻等）。
（3）调整电力系统的各电气参数值（例如电压、频率的调整）。
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（4）当电力系统发生故障或不能正常运行时，保护电路将
自动地切断故障电路或发出报警信号。
（5）对电路状态、开关状态以及偏离正常的工作状态进行
2. 额定电压等级
《船舶电气设备》PPT课件
（5）考虑5%的网络损耗，得出发电站的功率；
（6）根据上述计算，选择发电机组，并核算各工况下发电机 的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功 率。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/8/5
课件
第三节 船舶配电装置
主要功能：
（1）正常运行时，手动或自动接通或切断电源至用电设备间的 供电网络，对电网供电或停止供电。
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
返回
轮机学院电气及自动化教研室
K1
K1
P2 P1
课件
船舶电气设备与系统
2019/8/5
2．电动机负荷系数的计算
（1）电动机利用系数Ｋ1
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/8/5
课件
3. 额定频率等级 我国采用50Hz，西欧各国、美国采用60Hz的频率标准。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/8/5
课件
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
（1）工作条件比较复杂，工作环境比较恶劣 （2）与用电设备之间的距离很短，相互影响大 （3）船舶电站容量相对较小。
单机组容量 船舶电站必须有备用机组 各机组的使用寿命应与主机寿命相当 维修管理方便
轮机工程学院船 应急发电机容量的确定
1．目的和原则
一般规范都规定客船和500总吨以上的货船应设有独立的 应急电源。它可以是发电机，也可以是蓄电池组。作为 应急电源使用的发电机称为应急发电机。
（6）根据上述计算，选择发电机组，并核算各工况下发电机 的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功 率。
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第三节 船舶配电装置
主要功能：
（1）正常运行时，手动或自动接通或切断电源至用电设备间的 供电网络，对电网供电或停止供电。
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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2．电动机负荷系数的计算
（1）电动机利用系数Ｋ1
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3. 额定频率等级 我国采用50Hz，西欧各国、美国采用60Hz的频率标准。
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三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
（1）工作条件比较复杂，工作环境比较恶劣 （2）与用电设备之间的距离很短，相互影响大 （3）船舶电站容量相对较小。
单机组容量 船舶电站必须有备用机组 各机组的使用寿命应与主机寿命相当 维修管理方便
轮机工程学院船 应急发电机容量的确定
1．目的和原则
一般规范都规定客船和500总吨以上的货船应设有独立的 应急电源。它可以是发电机，也可以是蓄电池组。作为 应急电源使用的发电机称为应急发电机。
船舶轴带发电机
02
船舶轴带发电机的优势与挑战
优势
高效能源利用
降低运营成本
船舶轴带发电机通过直接利用船舶主轴的 旋转动力，实现了能源的高效利用，减少 了能源转换过程中的损失。
由于减少了能源转换环节，船舶轴带发电 机可以显著降低船舶运营成本，尤其是在 长航线和持续航行中。
提高船舶自持力
环保节能
船舶轴带发电机可以提供稳定的电力输出 ，支持船舶长时间在海上航行，提高了船 舶的自持力。
04
船舶轴带发电机的安装与调试
安装步骤
基础制作与安装
根据发电机的大小和重量，制作合适的基 础结构，确保其能承受发电机的重量和振
动。
A 确定安装位置
根据船舶的布局和发电机的规格， 确定轴带发电机的安装位置，确保
其稳定性和安全性。
B
C
D
安装控制系统
根据发电机的控制系统需求，安装相应的 控制系统，确保其能正常运行并控制发电 机的运行。
定制化服务
未来船舶轴带发电机将更加注重客户需求，提供 定制化的产品和服务，满足不同材料进行质量检查， 确保符合设计要求和标准。
03
成品检验
成品检验是确保发电机性能和质 量的重要环节，应对发电机的各
项性能指标进行全面检测。
02
过程质量控制
对制造过程中的关键工序进行质 量检查和控制，防止出现批量质
量问题。
04
质量记录与追溯
建立完善的质量记录和追溯体系 ，以便对出现的质量问题进行调 查和分析，持续改进产品质量。
清洁和润滑传动部件
对传动部件进行清洁和润滑，以减少磨损和摩擦阻力。
常见故障排除
发动机过热
如果发动机过热，应检查冷却 液是否充足，水泵是否工作正 常，以及散热器是否清洁。
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轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2020/12/29
课件
目前由于电力，电子元件 在电气控制领域中的应用， 这种轴带发电机系统被采 用的越来越多．如 “AGE'’晶闸管轴带发电 机系统就属于(FPP+S／ G+CF)类型．但是这种轴 带发电机系统的构成比较 复杂，涉及的控制元件也 比较多，一旦出现故障， 检修工作难度很大。篇幅 所限，在此不详述。
FPP+S/G+GF系统框图
轮机学院电气及自动化教研室
个人观点供参考，欢迎讨论！
船舶轴带发电机由主机驱动，其转速随主机的转速而变 化，因此根据主机的运行条件，对主机转速的变化需进 行补偿，以便获得恒频、恒压的电力是问题的关键．按 照其有无补偿，则补偿方式可以分为：
1）无频率补偿型S／G系统
这种轴带发电机系统是由主机和定距螺旋桨的推进 系统驱动，主机转速未采取机械或电气的措施进行调 节，由于轴带发电机的频率随主机转速而变化，这种 轴带发电机系统只能在其频率不超出船舶规范允许范 围时才可使用。
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船舶电气设备及系统
2020/12/29
课件
2）定距螺旋桨，轴带发电机和恒定频率装置组(FPP+S ／G+CF)
在这种系统中，轴带发电机的转速是可变的，但由 于采取了电气控制方式，使得供给船舶电网的电源频 率保持恒定。这种系统不但在换接时可以与其它发电 机并联运行，而且可以长期持续并联运行。
• 改善机舱工作环境。降低机舱的噪音，同时也减少了机 舱的热源。
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船舶电气设备及系统
2020/12/29
课件
轴带发电机系统也存在一些缺点：
• 船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助 柴油发动机组供电。 • 对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采 取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得 较为复杂。 • 一次投资(即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的 好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有 关(功率越大越好)，还与时间的利用率(即船舶在一年中航 行的时间)有关。
该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。 船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机 的频率大致恒定。在CPP+S／G系统中，只在切换发电机 时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运 行是非常困难的。
4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理
由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。
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船舶电气设备及系统
2020/12/29
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1 轴带发电机；2 晶闸管整流器；3 电抗器；4 晶闸管逆变器；5 短路电抗 器；6同步调相机；7 励磁变换器；8 控制装置；9 励磁变压器；10 负载
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船舶电气设备及系统
2020/12/29
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1.2 船舶轴带发电机的主要类型
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船舶电气设备及系统
2020/12/29
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1.1 船舶轴带发电机的主要类型
轴带发电机装置的类型大致可分为以下几种： • 频率变动型轴带发电机装置，它包括变距桨普通式和 定距桨普通式． • 频率稳定型轴带发电机装置，它又分为；定速类，包 括涡轮连轴节式，油压驱动式，油类多板离合器式无级 调速齿轮箱式；晶闸管逆变器式；跨轴式；旋转变流机 类，包括直流式和交流式；感应恒频式，分为旋转式， 静止式，晶闸管逆变器式。 • 复合轴带发电机装置，它包括：高经济轴带发电机装 置，超经济轴带发电机装置，带发电机电动装置；多功 能齿轮箱式轴带发电机组合装置；废气涡轮轴带发电组 合装置。
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1.7.3 定距浆船舶的轴带发电机
1）定距螺旋桨，定速装置和轴带发电机装置组成 (FPP+CS+S／G)
在这种系统中，推进轴和轴带发电机之间装有定速装置。 当推进轴转速发生变化时，轴带发电机的转速保护恒 定．定速装置有多片离合器式，涡流联轴器式，液压转换 器式和电控星形齿轮．可是这种轴带发电机装置不能和其 它发电机持续并联运行，而且当速度和额定转速差异较大 时，装置容量将受到限制，效率降低，在100％额定转速 时，总体效率η=0.93；当70％额定转速时，总体效率 η=0.83，故其应用受到限制。
船舶电气设备及系统
2020/12/29
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轴带发电机装置
船舶轴带发电装置是由船舶主机驱动发电机供电的 装置，它利用主机富裕功率来达到节能的目的。最 近几年来新造的定期集装箱船、矿砂船、散装液货 船大多数安装了轴带发电机系统。
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船舶电气设备及系统
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其主要优点体现在以下几个面：
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2）频率补偿型S／C系统
这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网 的频率保持轴带发电机装置组成的(CPP+S／c)属于这种 系统。
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船舶电气设备及系统
2020/12/29
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3）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+S／G)
• 节省燃料和燃料费用。由于主机燃用劣质燃料油作为燃 料，热效率高、经济性好。
• 降低辅助柴油机组的运行时间和消耗，减少了相应的维 修工作量和维修费用。
• 减少滑油消耗。船舶在航行中不使用辅助柴油发动机组， 也就减少其消耗的滑油。
• 有利于机舱的布置。由于辅助柴油发动机组总的工作时 间缩短，故可选用较高速的柴油发动机组。使用轴带发电 机时，往往会减少一台辅机，机舱的空间节省了。