第45讲 轴带发电机
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SG输出的交流电经B1变换成与频率无关的 SG输出的交流电经B1变换成与频率无关的 直流电，输出的大小由控制单元控制。 • 3．直流电抗器Ld ．直流电抗器Ld • 用来平滑整流输出的直流脉动。一般是干式 空芯电抗器。 • 4．有源逆变器B2 ．有源逆变器B2 • 由晶闸管组成的有源逆变器。把直流电变换 成交流电。
• 一、系统组成 • 带晶闸管逆变器的轴带发电机系统如图11带晶闸管逆变器的轴带发电机系统如图112所示。 • 1．轴带发电机SG ．轴带发电机SG • 通常使用的是自励式无刷同步发电机。一 般通过中间轴与主机连接传动。
• 2．可控整流器B1 ．可控整流器B1 • 由晶闸管组成的可控整流器。轴带发电机
•
• 2．系统频率控制 • 频率控制是通过对可控整流器输出和轴带发电 •
机励磁的控制来实现的。也就是说，频率控制是 对有功通道的控制。 处于同步电动机运行状态的CG，转速对应于本 处于同步电动机运行状态的CG，转速对应于本 身所发出电压的频率，也就是有源逆变器输出的 频率。CG运行的能量由轴带发电机SG提供，转速 频率。CG运行的能量由轴带发电机SG提供，转速 对应系统的频率。CG不承担任何机械负载（只有 对应系统的频率。CG不承担任何机械负载（只有 本身的机械损耗），从SG、逆变器吸取的能量越 本身的机械损耗），从SG、逆变器吸取的能量越 多，转速越高，反之则低。由此看出，单机运行 的轴带发电机系统，要改变系统运行的频率，可 以用改变调相机CG获得功率多少的方法来实现。 以用改变调相机CG获得功率多少的方法来实现。
• •
图11-2 带晶闸管逆变器的轴带发电机系统图
• 二、运行控制 • 1．逆变器的起动 • 轴带发电机系统把频率随主机转速变化的电压
变换成恒定频率的电压输出，主要是由逆变器来 完成。逆变器必须在同步调相机运转发电时才能 起动工作。 逆变器的输入是直流电，输出是交流电。在逆 变器的交流侧如果接有电源，就称为有源逆变。 有源逆变器的工作频率取决于交流侧电压的频率。 轴带发电机的逆变器是工作在有源逆变状态，电 源来自同步调相机的机端电压，逆变触发脉冲的 同步信号与机端电压同频率。
• ⑷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； • ⑸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； • ⑹轴带发电机系统已经具备供电能力，起 动成功。图11动成功。图11-3表示自动起动程序。
• 二、轴带发电机与辅助发电机并联和转 • 如果是手动并车，其整步合闸、负载转
移和辅助柴油发电机的解列与一般的手动准 同步并车操作相同。经自动频率预调，有功 通道的主开关储能，观察整步灯，满足并车 条件时按下合闸按钮。操作调速开关进行负 载转移，辅助发电机组解列、停机。这一切 操作通常是由自动并车装置完成。
11-3 起动程序
• 三、停机条件 • 导致停机的条件：①按停机按钮；②电
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• 4．对负载侧短路的控制 • 当负载侧发生短路时逆变器的交流侧失
去电压，因“无源” 去电压，因“无源”逆变器不再进行转换 工作，控制单元立即关断可控整流器，使 直流电流降低到零。 • 这时短路点的电流完全由调相机提供， 以保证选择性保护动作断开短路点。当短 路消除后可控整流器又恢复工作，逆变器 又起动供电。
• 5．交流电抗器La ．交流电抗器La • 用来抑制输出的谐波成分，改善交流电的波形。 • • •
一般是干式铁芯电抗器。 6．同步调相机CG ．同步调相机CG 提供系统所需的全部无功功率，维持电网电压在 一定水平上。是一般的船用同步发电机。 CG与同机座的异步电动机M同轴联结。M称为 CG与同机座的异步电动机M同轴联结。M 起动电动机。M由电网起动并带动CG运转，当CG 起动电动机。M由电网起动并带动CG运转，当CG 起动运转，逆变器B2起动运行后，M 起动运转，逆变器B2起动运行后，M就可以与电 网断开，CG由B2供电作为调相机运行。 网断开，CG由B2供电作为调相机运行。 7．控制单元 控制单元用来控制系统的运行。
• 轴带发电机的起动、并车、停止 轴带发电机的起动、并车、 • 一、轴带发电机系统起动程序 • 当船舶离港进入正常航行工况后，主机转
速达到要求时，可投入轴带发电机系统。 • ⑴接通控制系统的电源； • ⑵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， 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）； • ⑶按下异步电动机的起动按钮（或自动控制 起动），带动调相机起动，并建立电压；
• 3．电网电压控制 • 对电网（汇流排）电压的控制是通过调节同步 •
调相机的励磁来实现的。也就是说，电压控制是 对无功通道的控制。 电网感性负载的变化引起功率因数变化，负载 从系统吸取的无功发生变化，电网电压将随着变 化。同步调相机CG 化。同步调相机CG必须对提供的无功电流作相应 CG必须对提供的无功电流作相应 的变化，才能维持系统电压在一定水平。与一般 发电机一样，用AVR检测电压，出现偏差时参与 发电机一样，用AVR检测电压，出现偏差时参与 调节，自动调节CG的励磁使电压恢复到设定值。 调节，自动调节CG的励磁使电压恢复到设定值。
• 五、操作注意事项 • 由于主机转速小于额定转速的40％时，轴带 由于主机转速小于额定转速的40％时，轴带
发电机系统将丧失发电功能，所以当单独使 用轴带发电机系统供电时．在主机转入机动 工况前应及早起动备用发电机接替供电。 • 如果是在航行中发生故障或意外情况主机紧 急停车或倒车等，也要尽可能争取在最低转 速前将备用发电机并联替换，以避免断电。
第45讲 轴带发电机的控制 45讲
•晶闸管轴带发电机的系统组成 •轴带发电机系统工作原理 •轴带发电机的起动、并车、停止 轴带发电机的起动、并车、
• 晶闸管轴带发电机的组成和基本原理 • 目前逆变技术已相当成熟，陆地上的直流
输电广泛采用逆变技术。例如我国从葛洲 坝输送到上海的500kV直流电，逆变成交流 坝输送到上海的500kV直流电，逆变成交流 电后并人华东电网。大功率逆变器都采用 晶闸管，在船舶轴带发电机系统中使用正 式晶闸管逆变技术。
源故障；③运行故障（短路、过载、欠压、 转速过低、频率过高等）；④系统中任一 电机绕组过热等。这些条件都将引起轴带 发电机系统自动开关跳闸、整流器逆变器 停止触发而停机。
• 四、正常停机的操作程序 • 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。 ⑴起动柴油辅助发电机组．并切除次要负载。 ⑵完成辅助发电机的手动或自动并车及转移负荷， 之后才能操纵主机减速或倒车。 ⑶当主机转速降低到额定转速的40％以下时，轴 ⑶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。
• 一、系统组成 • 带晶闸管逆变器的轴带发电机系统如图11带晶闸管逆变器的轴带发电机系统如图112所示。 • 1．轴带发电机SG ．轴带发电机SG • 通常使用的是自励式无刷同步发电机。一 般通过中间轴与主机连接传动。
• 2．可控整流器B1 ．可控整流器B1 • 由晶闸管组成的可控整流器。轴带发电机
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• 2．系统频率控制 • 频率控制是通过对可控整流器输出和轴带发电 •
机励磁的控制来实现的。也就是说，频率控制是 对有功通道的控制。 处于同步电动机运行状态的CG，转速对应于本 处于同步电动机运行状态的CG，转速对应于本 身所发出电压的频率，也就是有源逆变器输出的 频率。CG运行的能量由轴带发电机SG提供，转速 频率。CG运行的能量由轴带发电机SG提供，转速 对应系统的频率。CG不承担任何机械负载（只有 对应系统的频率。CG不承担任何机械负载（只有 本身的机械损耗），从SG、逆变器吸取的能量越 本身的机械损耗），从SG、逆变器吸取的能量越 多，转速越高，反之则低。由此看出，单机运行 的轴带发电机系统，要改变系统运行的频率，可 以用改变调相机CG获得功率多少的方法来实现。 以用改变调相机CG获得功率多少的方法来实现。
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图11-2 带晶闸管逆变器的轴带发电机系统图
• 二、运行控制 • 1．逆变器的起动 • 轴带发电机系统把频率随主机转速变化的电压
变换成恒定频率的电压输出，主要是由逆变器来 完成。逆变器必须在同步调相机运转发电时才能 起动工作。 逆变器的输入是直流电，输出是交流电。在逆 变器的交流侧如果接有电源，就称为有源逆变。 有源逆变器的工作频率取决于交流侧电压的频率。 轴带发电机的逆变器是工作在有源逆变状态，电 源来自同步调相机的机端电压，逆变触发脉冲的 同步信号与机端电压同频率。
• ⑷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； • ⑸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； • ⑹轴带发电机系统已经具备供电能力，起 动成功。图11动成功。图11-3表示自动起动程序。
• 二、轴带发电机与辅助发电机并联和转 • 如果是手动并车，其整步合闸、负载转
移和辅助柴油发电机的解列与一般的手动准 同步并车操作相同。经自动频率预调，有功 通道的主开关储能，观察整步灯，满足并车 条件时按下合闸按钮。操作调速开关进行负 载转移，辅助发电机组解列、停机。这一切 操作通常是由自动并车装置完成。
11-3 起动程序
• 三、停机条件 • 导致停机的条件：①按停机按钮；②电
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• 4．对负载侧短路的控制 • 当负载侧发生短路时逆变器的交流侧失
去电压，因“无源” 去电压，因“无源”逆变器不再进行转换 工作，控制单元立即关断可控整流器，使 直流电流降低到零。 • 这时短路点的电流完全由调相机提供， 以保证选择性保护动作断开短路点。当短 路消除后可控整流器又恢复工作，逆变器 又起动供电。
• 5．交流电抗器La ．交流电抗器La • 用来抑制输出的谐波成分，改善交流电的波形。 • • •
一般是干式铁芯电抗器。 6．同步调相机CG ．同步调相机CG 提供系统所需的全部无功功率，维持电网电压在 一定水平上。是一般的船用同步发电机。 CG与同机座的异步电动机M同轴联结。M称为 CG与同机座的异步电动机M同轴联结。M 起动电动机。M由电网起动并带动CG运转，当CG 起动电动机。M由电网起动并带动CG运转，当CG 起动运转，逆变器B2起动运行后，M 起动运转，逆变器B2起动运行后，M就可以与电 网断开，CG由B2供电作为调相机运行。 网断开，CG由B2供电作为调相机运行。 7．控制单元 控制单元用来控制系统的运行。
• 轴带发电机的起动、并车、停止 轴带发电机的起动、并车、 • 一、轴带发电机系统起动程序 • 当船舶离港进入正常航行工况后，主机转
速达到要求时，可投入轴带发电机系统。 • ⑴接通控制系统的电源； • ⑵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， 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）； • ⑶按下异步电动机的起动按钮（或自动控制 起动），带动调相机起动，并建立电压；
• 3．电网电压控制 • 对电网（汇流排）电压的控制是通过调节同步 •
调相机的励磁来实现的。也就是说，电压控制是 对无功通道的控制。 电网感性负载的变化引起功率因数变化，负载 从系统吸取的无功发生变化，电网电压将随着变 化。同步调相机CG 化。同步调相机CG必须对提供的无功电流作相应 CG必须对提供的无功电流作相应 的变化，才能维持系统电压在一定水平。与一般 发电机一样，用AVR检测电压，出现偏差时参与 发电机一样，用AVR检测电压，出现偏差时参与 调节，自动调节CG的励磁使电压恢复到设定值。 调节，自动调节CG的励磁使电压恢复到设定值。
• 五、操作注意事项 • 由于主机转速小于额定转速的40％时，轴带 由于主机转速小于额定转速的40％时，轴带
发电机系统将丧失发电功能，所以当单独使 用轴带发电机系统供电时．在主机转入机动 工况前应及早起动备用发电机接替供电。 • 如果是在航行中发生故障或意外情况主机紧 急停车或倒车等，也要尽可能争取在最低转 速前将备用发电机并联替换，以避免断电。
第45讲 轴带发电机的控制 45讲
•晶闸管轴带发电机的系统组成 •轴带发电机系统工作原理 •轴带发电机的起动、并车、停止 轴带发电机的起动、并车、
• 晶闸管轴带发电机的组成和基本原理 • 目前逆变技术已相当成熟，陆地上的直流
输电广泛采用逆变技术。例如我国从葛洲 坝输送到上海的500kV直流电，逆变成交流 坝输送到上海的500kV直流电，逆变成交流 电后并人华东电网。大功率逆变器都采用 晶闸管，在船舶轴带发电机系统中使用正 式晶闸管逆变技术。
源故障；③运行故障（短路、过载、欠压、 转速过低、频率过高等）；④系统中任一 电机绕组过热等。这些条件都将引起轴带 发电机系统自动开关跳闸、整流器逆变器 停止触发而停机。
• 四、正常停机的操作程序 • 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。 ⑴起动柴油辅助发电机组．并切除次要负载。 ⑵完成辅助发电机的手动或自动并车及转移负荷， 之后才能操纵主机减速或倒车。 ⑶当主机转速降低到额定转速的40％以下时，轴 ⑶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。