船舶轴带发电机
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船舶电气设备与系统
该图是定距浆晶闸管
1.轴带发电机
2.晶闸管整流器
3.直流平滑滤波电抗器 4.晶闸管逆变器
5.交流电抗器
6.调相机
7.晶闸管整流器 8.频率和逆变角控制器
9.熔断器 10.空气开关 11.变压器
2、轴带发电机系统的组成原理
工作原理：SG输出非恒定频率的交流电，经整流变直流电，
再经逆变器变标准频率的交流电。SG只提供有功功率，SC向电 网输出无功功率。开始时，异步电机带动调相机建立正常频率 的额定电压，当逆变器已输出与调相机相同的电压和频率式， SC的异步电机自动断电。此时，SC相当于并联运行中逆功率运 行的发电机。
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。
浙江国际海运职业技术学院
第12章第6节轴带发电机系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性； 2、轴带发电机系统的组成原理； 3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项； 4、轴带发电机的几种主要工作模式。
轴带发电机可节能、提高经济效率——节能：利用主机的 功率储备；经济效率：减少燃油成本。
船舶电气设备与系统
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。
可专设同步补偿机。通常采 用辅助发电机替代，通过柴 油机拖入同步后，用离合器 脱开。
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
Ⅳ、轴带发电机的功率输出特
性
Psge
受电枢电流和励磁电流额定值的限制，
不同的转速范围有不同的输出功率。 1.2
额定功率输出特性表明： 1、主机转速在75%-100%额定 1
D、内河
4、交流轴带发电机必须解决的主要问题是 问题。
A、频率稳定 B、电压稳定 C、功率因数 D、提高效率
5、采用轴带发电装置时，配备辅助发电机组的目的是保证 时
的供电。
A、发生故障 B、出现应急情况 C、停航或机动航行 D、用
电量增加
船舶电气设备与系统
小结
通过本章学习我们了解了 ⑴轴带发电机系统的基本知识；特别是对定螺 距浆主机轴带发电机如何保持电压频率的恒定 进行了分析。 ⑵轴带发电机的运行操作及注意事项。 (3) 轴带发电机的几种主要工作模式。
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
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
Leabharlann Baidu
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。
主讲：陈建良
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
ⅰ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）。
ⅱ特点：
优点： 1.有效利用主机能源，经济高效； 2.利于能量综合利用，（排气余热等）； 2.节约费用，节省空间，改善机舱环境； 3.减少滑油消耗，减少维修保养费用。
通过PLC对离合器的控制来实现 由可调距桨控制系统、电站控制系统、主机三大系统相互作用 完成。
船舶电气设备与系统
4、轴带发电机的几种主要工作模式
想一想
1、船舶轴带发电机优越性有哪些？有哪 些类型？ 2、对于主机转速变化的定距浆船舶，如 何维持轴带发电机的电压和频率恒定？
3、采用轴带发电机装置为何还要配备辅 助发电机组？
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
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 由同步补偿机来提供。
同步补偿机励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压 调整器功能。
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，必须采取 措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施： —— 具体措施下面分别讨论
1.转速补偿；（例如行星齿轮传动型、液力传动型） 2.频率补偿。（例如晶闸管整流-逆变型）
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
重点、难点：
定螺距浆主机轴带发电机如何保持电压频率的恒定
船舶电气设备与系统
作业
一、复习本节课的内容。 二、完成习题册12章轴带发电机相关的习题。
船舶电气设备与系统
THE END
THANKS ！
船舶电气设备与系统
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。 变流机组：控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。 行星齿轮：液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。 异步发电机：与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。 滑差离合器：励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。
缺点： 1.只能定速航行时工作； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
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
ⅲ 船舶轴带发电机主要类型
主要类型 ： 1.直流轴带机；2.交流轴带机。
说明： 1.虽然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。
船舶电气设备与系统
3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项
1）起动程序（正常航行，主机转速达到要求时） ➢接通控制系统电源； ➢检查起动条件(无故障报警，主机转速大于75%）起动调相机建立电压； ➢接通SG的励磁电路，发电机起压； ➢给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器输出功率，异步电机断电； ➢起动成功 2）与辅助发电机并联和转换
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） 3.主机与柴油机组速度特性不一样， 不能长时 并联运行。
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
⑵定螺距桨的主机轴带发电机
系统特点： 主机转速和转向是可变的。—— 只有在船舶定速航行
船舶电气设备与系统
练一练
1、轴带发电机是指船舶主发电机 。
A、和柴油机同轴制造 B、由皮带轮传动 C、由专用柴油机驱
动 D、由船舶主机驱动
2、轴带发电机通常在船舶 运行。
A、机动航行期间 B、定速航行期间 C、抛锚期间 D、装卸
货期间
3、 船舶配置交流轴带发电机较为方便。
A、定距桨
B、变距桨
C、远洋
可布置在自由端或齿轮端，除了作发电机外，还可以作为电动 机，实现船舶应急推进。
船舶电气设备与系统
4、轴带发电机的几种主要工作模式
1、工作模式 以多用途船为例 主要有三种模式 1）PTI模式 轴带发电机作为电动机，从电网获电。 2）PTO模式 轴带发电机作为发电机，向电网供电。 3）BOOSTER模式 两台轴带发电机从电网获电，与两台主机一起推进船舶。 2、控制模式的实现
与手动准同步并车相同 3）停机条件 ➢按停机按钮 ➢电源故障 ➢运行故障 ➢系统中任一电机绕组过热等 4）正常停机的操作程序（机动航行） ➢起动柴油发电机 切除次要负载 ➢完成并车，转移负载后主机才可减速 ➢主机转速40%以下，SG主开关跳闸，逆变器停止触发。
船舶电气设备与系统
3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项
该图是定距浆晶闸管
1.轴带发电机
2.晶闸管整流器
3.直流平滑滤波电抗器 4.晶闸管逆变器
5.交流电抗器
6.调相机
7.晶闸管整流器 8.频率和逆变角控制器
9.熔断器 10.空气开关 11.变压器
2、轴带发电机系统的组成原理
工作原理：SG输出非恒定频率的交流电，经整流变直流电，
再经逆变器变标准频率的交流电。SG只提供有功功率，SC向电 网输出无功功率。开始时，异步电机带动调相机建立正常频率 的额定电压，当逆变器已输出与调相机相同的电压和频率式， SC的异步电机自动断电。此时，SC相当于并联运行中逆功率运 行的发电机。
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。
浙江国际海运职业技术学院
第12章第6节轴带发电机系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性； 2、轴带发电机系统的组成原理； 3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项； 4、轴带发电机的几种主要工作模式。
轴带发电机可节能、提高经济效率——节能：利用主机的 功率储备；经济效率：减少燃油成本。
船舶电气设备与系统
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。
可专设同步补偿机。通常采 用辅助发电机替代，通过柴 油机拖入同步后，用离合器 脱开。
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
Ⅳ、轴带发电机的功率输出特
性
Psge
受电枢电流和励磁电流额定值的限制，
不同的转速范围有不同的输出功率。 1.2
额定功率输出特性表明： 1、主机转速在75%-100%额定 1
D、内河
4、交流轴带发电机必须解决的主要问题是 问题。
A、频率稳定 B、电压稳定 C、功率因数 D、提高效率
5、采用轴带发电装置时，配备辅助发电机组的目的是保证 时
的供电。
A、发生故障 B、出现应急情况 C、停航或机动航行 D、用
电量增加
船舶电气设备与系统
小结
通过本章学习我们了解了 ⑴轴带发电机系统的基本知识；特别是对定螺 距浆主机轴带发电机如何保持电压频率的恒定 进行了分析。 ⑵轴带发电机的运行操作及注意事项。 (3) 轴带发电机的几种主要工作模式。
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
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
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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。
主讲：陈建良
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
ⅰ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）。
ⅱ特点：
优点： 1.有效利用主机能源，经济高效； 2.利于能量综合利用，（排气余热等）； 2.节约费用，节省空间，改善机舱环境； 3.减少滑油消耗，减少维修保养费用。
通过PLC对离合器的控制来实现 由可调距桨控制系统、电站控制系统、主机三大系统相互作用 完成。
船舶电气设备与系统
4、轴带发电机的几种主要工作模式
想一想
1、船舶轴带发电机优越性有哪些？有哪 些类型？ 2、对于主机转速变化的定距浆船舶，如 何维持轴带发电机的电压和频率恒定？
3、采用轴带发电机装置为何还要配备辅 助发电机组？
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
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 由同步补偿机来提供。
同步补偿机励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压 调整器功能。
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，必须采取 措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施： —— 具体措施下面分别讨论
1.转速补偿；（例如行星齿轮传动型、液力传动型） 2.频率补偿。（例如晶闸管整流-逆变型）
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
重点、难点：
定螺距浆主机轴带发电机如何保持电压频率的恒定
船舶电气设备与系统
作业
一、复习本节课的内容。 二、完成习题册12章轴带发电机相关的习题。
船舶电气设备与系统
THE END
THANKS ！
船舶电气设备与系统
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。 变流机组：控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。 行星齿轮：液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。 异步发电机：与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。 滑差离合器：励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。
缺点： 1.只能定速航行时工作； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
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
ⅲ 船舶轴带发电机主要类型
主要类型 ： 1.直流轴带机；2.交流轴带机。
说明： 1.虽然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。
船舶电气设备与系统
3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项
1）起动程序（正常航行，主机转速达到要求时） ➢接通控制系统电源； ➢检查起动条件(无故障报警，主机转速大于75%）起动调相机建立电压； ➢接通SG的励磁电路，发电机起压； ➢给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器输出功率，异步电机断电； ➢起动成功 2）与辅助发电机并联和转换
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） 3.主机与柴油机组速度特性不一样， 不能长时 并联运行。
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
⑵定螺距桨的主机轴带发电机
系统特点： 主机转速和转向是可变的。—— 只有在船舶定速航行
船舶电气设备与系统
练一练
1、轴带发电机是指船舶主发电机 。
A、和柴油机同轴制造 B、由皮带轮传动 C、由专用柴油机驱
动 D、由船舶主机驱动
2、轴带发电机通常在船舶 运行。
A、机动航行期间 B、定速航行期间 C、抛锚期间 D、装卸
货期间
3、 船舶配置交流轴带发电机较为方便。
A、定距桨
B、变距桨
C、远洋
可布置在自由端或齿轮端，除了作发电机外，还可以作为电动 机，实现船舶应急推进。
船舶电气设备与系统
4、轴带发电机的几种主要工作模式
1、工作模式 以多用途船为例 主要有三种模式 1）PTI模式 轴带发电机作为电动机，从电网获电。 2）PTO模式 轴带发电机作为发电机，向电网供电。 3）BOOSTER模式 两台轴带发电机从电网获电，与两台主机一起推进船舶。 2、控制模式的实现
与手动准同步并车相同 3）停机条件 ➢按停机按钮 ➢电源故障 ➢运行故障 ➢系统中任一电机绕组过热等 4）正常停机的操作程序（机动航行） ➢起动柴油发电机 切除次要负载 ➢完成并车，转移负载后主机才可减速 ➢主机转速40%以下，SG主开关跳闸，逆变器停止触发。
船舶电气设备与系统
3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项