10十节船舶轴带发电机系统
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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。
停车
线性 下降 输出 区域
额 定 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： 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。
交 流 电 抗 器
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。 阅读P179-P183 习题：1648－1669
2、轴带发电机的运行操作 • 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。 • 起动：轴带发电机自动起动程序：
• 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）；
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。 工作过程：起动时由原动机（异步电动机）带动，投 入电网后再通过离合器将其与原动机脱离。
§3.10 船舶轴带发电机系统
• 教学要求： 熟悉轴带发电机系统类型、组成原理和 系统框图，能说明轴带发电机起动程序、 停机条件，与柴油发电机的转换、以及运 行操作中的注意事项。
一、主机轴带发电机的特点
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）。 1、优点： ①经济高效； ②改善 环境； ③减少对副机 柴油机的维修。 2、缺点： ①只能定 速航行时工作；②控 制较复杂； ③初投资 大，需配置辅助发电 机组。
二、船舶轴带发电机主要类型
1.直流轴带机； 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 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。
①变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机（少用） 系统特点：主轴转速与转向恒定不变。则轴带发电机 的频率为一恒定值。 Pn 问题 ：
f
60
1. 主机的转速比较低(150r/min) 措施：①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； ②增加P。（一般轴发和备用柴发P相同） 2.风浪对转速的波动有影响； 措施：设自动负荷控制装置，作为主机调速器的辅助 调节装置。
பைடு நூலகம்
2.频率补偿。
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 可专设同步补偿机。 由同步补偿机来提供。 通常采用辅助发电机替 同步补偿机励磁电流 代，通过柴油机拖入同 根据负载变化进行控制， 步后，用离合器脱开。 具有自动电压调整器功能。
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。
停车
线性 下降 输出 区域
额 定 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： 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。
交 流 电 抗 器
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。 阅读P179-P183 习题：1648－1669
2、轴带发电机的运行操作 • 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。 • 起动：轴带发电机自动起动程序：
• 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）；
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。 工作过程：起动时由原动机（异步电动机）带动，投 入电网后再通过离合器将其与原动机脱离。
§3.10 船舶轴带发电机系统
• 教学要求： 熟悉轴带发电机系统类型、组成原理和 系统框图，能说明轴带发电机起动程序、 停机条件，与柴油发电机的转换、以及运 行操作中的注意事项。
一、主机轴带发电机的特点
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）。 1、优点： ①经济高效； ②改善 环境； ③减少对副机 柴油机的维修。 2、缺点： ①只能定 速航行时工作；②控 制较复杂； ③初投资 大，需配置辅助发电 机组。
二、船舶轴带发电机主要类型
1.直流轴带机； 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 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。
①变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机（少用） 系统特点：主轴转速与转向恒定不变。则轴带发电机 的频率为一恒定值。 Pn 问题 ：
f
60
1. 主机的转速比较低(150r/min) 措施：①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； ②增加P。（一般轴发和备用柴发P相同） 2.风浪对转速的波动有影响； 措施：设自动负荷控制装置，作为主机调速器的辅助 调节装置。
பைடு நூலகம்
2.频率补偿。
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 可专设同步补偿机。 由同步补偿机来提供。 通常采用辅助发电机替 同步补偿机励磁电流 代，通过柴油机拖入同 根据负载变化进行控制， 步后，用离合器脱开。 具有自动电压调整器功能。