船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)之船舶電站

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1、第十一章 船舶電站,11-1.船舶電力系統(tǒng)概述 11-2.電站容量與發(fā)電機組數(shù)量 11-3.主機軸帶發(fā)電機裝置 11-4.船舶配電板 11-5.萬能式空氣斷路器 11-6.發(fā)電機的保護(hù) 11-7.發(fā)電機的并聯(lián)運行條件與分析 11-8.手動并車整步原理與方法 11-9.自動準(zhǔn)同步并車原理 11-10.船舶應(yīng)急發(fā)電機組 11-11.船舶蓄電池裝置 11-12.船舶接用岸電裝置,學(xué)習(xí)第十一章應(yīng)該注意的點,第十一章學(xué)習(xí)應(yīng)注意的幾個問題： 1.船舶電力系統(tǒng)如何組成？有什么特點？ 2.船舶電站容量與發(fā)電機組數(shù)量是根據(jù)什么原則確定的？軸帶發(fā)電機裝置有什么特點和類型？ 3.船舶配電板由什么組成？有哪些作

2、用和特點？ 4.萬能式空氣斷路器組成原理是什么？對發(fā)電機采取什么保護(hù)？保護(hù)原則是什么？ 5.船舶同步發(fā)電機并聯(lián)運行條件是什么？若不滿足有何后果？ 6.手動與自動并車的方法與整步原理如何？ 7.船舶應(yīng)急電源有哪幾種？應(yīng)急發(fā)電機組起動控制系統(tǒng)應(yīng)具有什么功能？船舶蓄電池裝置的作用是什么？如何進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)？ 8.接岸電應(yīng)滿足什么條件？檢測保護(hù)裝置應(yīng)具有什么功能？ 本章要點多、分布廣，是重點章。 側(cè)重：組成、原理、原則、規(guī)定、方法和特點。,11-1.船舶電力系統(tǒng)概述,本節(jié)主要內(nèi)容有兩個部分 1.電力系統(tǒng)組成特點： 主要掌握組成、作用和特點。 2.電力系統(tǒng)基本參數(shù)： 三個基本參

3、數(shù) 電制、額定電壓、額定頻率,電源：發(fā)電機組和蓄電池。發(fā)電機組（柴油機，基本電源），蓄電池作為小應(yīng)急電源。 配電裝置：由開關(guān)、母線、保護(hù)電器、自動化裝置、測量裝置等組成。作用為分配、保護(hù)監(jiān)測控制。,船舶電力網(wǎng)：電纜、電線總稱。 分類：動力、照明、應(yīng)急、低壓和弱電等5種電網(wǎng)。,一、系統(tǒng)的組成及特點,組成：船舶電力系統(tǒng)由電源、配電裝置、電力網(wǎng)和負(fù)載組成。,船舶電力系統(tǒng)的負(fù)載：船舶電力系統(tǒng)的負(fù)載就是用電設(shè)備，可分為4類。 1.電力拖動負(fù)載：包括甲板機械、艙室機械等； 2.照明負(fù)載：照明燈具，信號燈（重要設(shè)備）； 3.通訊導(dǎo)航設(shè)備：無線電、車鐘、電羅經(jīng)、雷達(dá)等（重要設(shè)備）； 4.其他設(shè)備

4、：生活用電設(shè)備。,船舶電力系統(tǒng)的負(fù)載和特點,船舶電力系統(tǒng)的特點： 主要3個。 1.獨立系統(tǒng)，相對容量較小，易受影響； 2.輸電距離短，短路破壞大； 3.船舶環(huán)境惡劣。,基本參數(shù)有3個： 1.電流種類；2.電壓；3.頻率。 電流種類： 電制，指交流或是直流。 額定電壓： 電壓等級，電力、照明等。 我國：電力：400/380V；照明：230/220V。 注意：電源與負(fù)載不同。 中壓系統(tǒng)是指大于1000V小于10000V的電力系統(tǒng)。額定電壓：3.3KV，6.0KV，10KV。選擇電機是否采用中壓電力標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)功率分界點是450KW。 額定頻率：即，工業(yè)用電額定頻率，簡

5、稱工頻。 我國為：50Hz。,第一節(jié)要點：電力系統(tǒng)組成（定義）；特點；基本參數(shù)（三個）。,二、系統(tǒng)基本參數(shù),11-2.電站容量與發(fā)電機組數(shù)量,本節(jié)主要內(nèi)容有兩個部分 1.電站容量與發(fā)電機組數(shù)量確定原則： 注意：電站容量確定原則的原因。確定機組數(shù)量時考慮的因素。 2.電站容量計算： 主要知道電站容量確定時考慮的因素，同時了解方法和手段。,總原則： 滿足需求，確保安全，注意經(jīng)濟。 注意：電站總?cè)萘坎荒艿扔谌秒娫O(shè)備的總?cè)萘?！因為，所有設(shè)備并不是同時使用，同時使用的設(shè)備也不一定會同時達(dá)到額定容量。 航行工況：航行、進(jìn)出港、裝卸貨、停泊、應(yīng)急。用電量最大工況是進(jìn)出港（過狹水道）工況，或稱

6、“機動工況”。 基本原則：以用電最大工況為基礎(chǔ)；留有適當(dāng)裕量，以確定電站總?cè)萘俊?具體為：單機容量和機組數(shù)由電站總?cè)萘繘Q定；電站總?cè)萘坑筛鞴r用電量及相對周期決定。 機組數(shù)確定注意：1.單機容量以80%計；2.考慮備用至少兩臺；3.應(yīng)與主機壽命相當(dāng)；4.維護(hù)管理方便（不能太多、一般最多4臺）。 因此，一般為：24臺。,一、確定電站容量和選擇 發(fā)電機組數(shù)量的基本原則,一、電站容量的計算,說明：設(shè)備并不一定同時使用，且不一定同時達(dá)到額定容量。須求“用電最大工況”時設(shè)備“真實用電需求量”。具體方法是計算出用電設(shè)備容量，再乘于相應(yīng)的“系數(shù)”，即為設(shè)備“真實用電需求量” 。 這些系數(shù)包括“利用系數(shù)”

7、 、“機械負(fù)荷系數(shù)”、“電動機負(fù)荷系數(shù)”和“同時系數(shù)”。 這些系數(shù)通常是經(jīng)驗值。 利用系數(shù)：實際需要功率與配置功率之差；機械負(fù)荷系數(shù)：實際軸功率與最大軸功率之差；電動機負(fù)荷系數(shù)：考慮半載或輕載工作；同時系數(shù)：考慮不同時工作。 實際確定用方法有 “三類負(fù)荷法”，“需要系數(shù)法”等。注意：連續(xù)負(fù)荷為I類負(fù)荷，短時、重復(fù)短時為II類負(fù)荷，偶然短時為III類負(fù)荷。III類負(fù)荷不考慮。,第二節(jié)要點：容量、機組數(shù)選擇原則；計算方法2種。,11-3.主機軸帶發(fā)電機裝置,本節(jié)主要內(nèi)容有四部分 1.軸帶發(fā)電機的特點 2.主要類型 3.變距槳軸帶發(fā)電機 4.定距槳軸帶發(fā)電機 軸帶發(fā)電機可節(jié)能、提高經(jīng)濟

8、效率節(jié)能：利用主機的功率儲備；經(jīng)濟效率：減少燃油成本。,一、主機軸帶發(fā)電機的特點,特點：優(yōu)點： 1.經(jīng)濟高效；2.改善環(huán)境；3.減小維修。 缺點：1.只能定速航行時工作；2.控制較復(fù)雜；3.初投資大。,組成：主機直接（或通過變速機構(gòu)）帶動軸帶發(fā)電機SC發(fā)電?？沙浞掷弥鳈C的“儲備余量”（一般主機額定功率+余量=主機可長期運行功率）。,二、船舶軸帶發(fā)電機主要類型,主要類型 ： 1.直流軸帶機；2.交流軸帶機。 說明： 1.雖然直流軸帶機電壓穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速的影響相對較小。但由于直流電機維護(hù)工作量大，目前在船上的應(yīng)用非常有限。因此，直流軸帶發(fā)電機較少用。若將直流電逆變成交流電，則逆變麻煩。 2

9、.交流軸帶機為了減小主機轉(zhuǎn)速變化對頻率的影響，其控制較復(fù)雜。 有定、變距漿2種。,變距槳CPP（Controllable Pitch Propeller)系統(tǒng)特點：主機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向不變，改變螺距可改變螺旋槳推力大小和方向。 控制： 需要兩方面的控制 1.主機油門控制； 2.螺旋槳螺距控制。 而且要求螺距與油門的控制相互配合（才能使轉(zhuǎn)速恒定）。 存在的問題 ： 1.風(fēng)浪對轉(zhuǎn)速的波動有影響； 2.需要解決主機低速問題（傳動機構(gòu)）。,三、變螺距螺旋槳船舶的軸帶發(fā)電機,定距槳FPP(Fixed Pitch Propeller) 系統(tǒng)特點： 主機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是可變的。 只有在船舶定速

10、航行時才是不變的。因此，要求船舶定速航行時才能讓軸帶發(fā)電機并網(wǎng)投入工作。 同時，由于風(fēng)浪等對轉(zhuǎn)速可造成影響，因此，必須采取措施穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，從而穩(wěn)定頻率。 總體措施： 具體措施下面分別討論 1.轉(zhuǎn)速補償； 2.頻率補償。,四、定螺距槳的主機軸帶發(fā)電機,方法：1.變流機組穩(wěn)定供電頻率；2.行星齒輪傳動系統(tǒng)；3.軸帶異步發(fā)電機；4.電磁滑差離合器恒速系統(tǒng)。,變流機組：控制可控硅導(dǎo)通角穩(wěn)定電壓，可穩(wěn)定發(fā)電機轉(zhuǎn)速。 行星齒輪：液壓系統(tǒng)提供附加傳動，穩(wěn)定發(fā)電機轉(zhuǎn)速。 異步發(fā)電機：與變流機組相似，也是穩(wěn)定電動機和發(fā)電機轉(zhuǎn)速。 滑差離合器：勵磁電流大小可控制轉(zhuǎn)矩，從而穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。,轉(zhuǎn)速補償,第三節(jié)

11、要點：特點；類型（直、交流）；變距槳系統(tǒng)（特點）；定距槳系統(tǒng)（恒頻方法）。,方法：采用整流 逆變裝置作為中間環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。 非恒定頻率交流電經(jīng)整流后，供給晶閘管三相逆變器變換為恒定頻率三相交流電，三相逆變器提供有功功率，而無功功率由同步補償機來提供。 同步補償機勵磁電流根據(jù)負(fù)載變化進(jìn)行控制，具有自動電壓調(diào)整器功能。,可專設(shè)同步補償機。通常采用輔助發(fā)電機替代，通過柴油機拖入同步后，用離合器脫開。,頻率補償,1.接通控制系統(tǒng)電源； 2.檢查起動條件，當(dāng)系統(tǒng)無故障報警和車鐘在大于最小轉(zhuǎn)速（75 %額定轉(zhuǎn)速）位時，允許起動調(diào)相機（發(fā)出允許起動信號） 3.按下異步電動機的起動按鈕，帶動調(diào)相機起動，并建

12、立電壓； 4.調(diào)相機建立正常電壓后，接通軸帶發(fā)電機的勵磁電路，發(fā)電機起壓，空載運行； 5.給整流器、逆變器觸發(fā)脈沖，逆變器開始向調(diào)相機輸出功率，異步電動機斷電； 6.軸帶發(fā)電機已具備供電能力，起動成功。,軸帶發(fā)電機系統(tǒng)起動程序,11-4.船舶配電板,本節(jié)主要內(nèi)容主要是： 1.配電板的種類； 2.各種配電板的作用、特點。 船舶配電板是對電源發(fā)出的電能進(jìn)行集中控制并分配給各用電設(shè)備的一種裝置。 按用途分為：主配電板、應(yīng)急配電板、充放電板、區(qū)配電板、分配電板和岸電箱。 6種。,一、主配電板,組成：主配電板由發(fā)電機控制屏，并車屏，負(fù)載屏，母線四部分組成。 1.發(fā)電機控制屏：控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和保

13、護(hù)發(fā)電機組用。上部：各種測量儀表，中部：主開關(guān)、調(diào)速開關(guān)，下部：自動裝置； 2.并車屏：發(fā)電機進(jìn)行并車、整步操作用。有同步表、同步燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、操縱按鈕、開關(guān)、自動并車裝置。 3.負(fù)載屏：分配電能并控制、監(jiān)視、保護(hù)。包括：電力、照明屏。有空氣開關(guān)、電壓電流表、絕緣指示燈、兆歐表、岸電開關(guān)等。 4.母線：注意排列順序和顏色。順序：上中下、左中右、前中后；顏色：交流：綠黃紅、中線淺藍(lán)；直流：紅藍(lán)、中線：綠黃相間。,二、應(yīng)急配電板,作用：應(yīng)急配電板用來控制、監(jiān)視應(yīng)急發(fā)電機組，并向應(yīng)急電設(shè)備供電。 組成：它有控制屏和負(fù)載屏，沒有并車屏和逆功繼電器（因為單機運行）。 連接：通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)與主配電

14、板連接。正常時，應(yīng)急配電板由主配電板供電，主電網(wǎng)失電后聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動斷開，由應(yīng)急發(fā)電機供電。 注意：1.沒有并車屏和逆功繼電器；2.正常時，是主電網(wǎng)的一部分；應(yīng)急時，才單獨工作。,功能：1.對蓄電池進(jìn)行充放電；2.控制、監(jiān)視充電工作；3.分配低壓用電設(shè)備；4.主、應(yīng)急失電后，能自動向小應(yīng)急供電。,功能：向成組用電設(shè)備進(jìn)行供電，分配電板16A 。,功能：主要是塢修時通過岸電箱接至船舶主配電板或應(yīng)急配電板。,第四節(jié)要點：配電板的種類、作用、組成與特點 。,三、充放電板,四、區(qū)配電板、分配電板,五、岸電箱,11-5.萬能式空氣斷路器,定義：是一種帶有保護(hù)裝置的開關(guān)電器。 絕緣介質(zhì)：是空氣。所以稱為

15、空氣斷路器。,組成： 5部分。 1.觸頭系統(tǒng)； 2.滅弧裝置； 3.自由脫扣機構(gòu)； 4.操作傳動裝置； 5.保護(hù)元件。,組成：一相觸頭由三對并聯(lián)。主要有主觸頭、副觸頭和弧觸頭。 但符號只畫一個。 主觸頭：承擔(dān)工作電流；弧觸頭：承受機械沖擊和電??；副觸頭：過渡。 通斷順序：通電時：弧觸頭副觸頭主觸頭；斷電時：主觸頭副觸頭弧觸頭。 說明：1.主觸頭、副觸頭和弧觸頭動作時間有所區(qū)別，但大部分時間內(nèi)狀態(tài)是相同的。2.除了主觸頭、副觸頭和弧觸頭外，還有小容量的輔助觸頭，用于控制其它電路。,一、觸頭系統(tǒng),二、滅弧裝置,大多采用“滅弧柵”進(jìn)行滅弧。柵片為“人字形缺口”，使用時注意防潮。,作用：使觸頭

16、保持閉合或迅速斷開。 工作原理：當(dāng)保護(hù)動作時，,閉和狀態(tài) 脫扣狀態(tài) 再扣狀態(tài),頂桿使四連桿剛性結(jié)構(gòu)破壞，脫扣。再扣時即可合閘。,作用：通過自由脫扣機構(gòu)使觸頭閉合或斷開。 分類：手柄式、連桿式、電磁式、電動式。 原理：.合閘前：儲能，自由脫扣機構(gòu)在“再扣”位置； .合閘時：儲能彈簧釋放能量 。 目的：合閘時不讓主觸頭抖動，否則主觸頭將熔粘。,具體電路,三、自由脫扣機構(gòu),圖11-5-2,結(jié)構(gòu)：,四、操作傳動裝置,手動操作：各種型號都有手動操作。 基本形式：1.轉(zhuǎn)動（DW系列）；2.上下扳動（AH系列）。,1.DW-94； 2.DW-98； 3.AH型,1,2,3,其它操作：電磁：D

17、W-95/98；電動：DW-94；電磁鐵直推：AH。,一般有：短路、過載、失壓、欠壓等保護(hù)，都通過自由脫扣器使開關(guān)跳閘。 過流脫扣器：實現(xiàn)短路、過載保護(hù)。有反時限、定時限、和瞬時等動作特性。 反時限和定時限都需延時，有：機械式（鐘表機構(gòu)）、RC充放電回路等。,失壓脫扣器：由瞬時動作的電壓繼電器組成，為避免誤動作，也可延時（13s）。 分勵脫扣器：用于遠(yuǎn)距離控制自動開關(guān)跳開。有些空氣斷路器還具有其它保護(hù)功能，如：漏電、逆功率等。,第五節(jié)要點：組成（五部分）；各部分（具體組成、功能和原理）。,五、保護(hù)元件,11-6.發(fā)電機的保護(hù),本節(jié)主要內(nèi)容主要是： 1.了解船舶發(fā)電機保護(hù)的目的； 2.

18、知道發(fā)電機保護(hù)的種類； 3.掌握具體保護(hù)的要求。 保護(hù)目的：發(fā)電機是重要設(shè)備，是船舶安全航行的保障。一般設(shè)有：外部短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓保護(hù)和逆功率保護(hù)。,短路的原因：.維護(hù)保養(yǎng)不周；.絕緣老化；.機械損傷；.誤操作等。 保護(hù)原則： 有總體和具體之分。 .總體：“既要保護(hù)發(fā)電機，又要保證供電” ； .具體：“時間原則”和“電流原則”相結(jié)合。 措施： 由過流脫扣器或綜合保護(hù)裝置實現(xiàn)。 .小電流，延時； 遠(yuǎn)端短路保護(hù)，避免大面積停電。小電流是比近端短路小的短路電流，不是過載電流。為了區(qū)分過載還是遠(yuǎn)端短路，所以要延時。 .大電流，瞬時； 近端短路保護(hù)，發(fā)電機應(yīng)立即跳閘（因為已經(jīng)沒有

19、其它保護(hù)）。 整定值：.小電流：25倍的額定電流，0.20.6s。 .大電流：5 10倍的額定電流，瞬時動作。,一、外部短路保護(hù),二、過載保護(hù),定義：發(fā)電機輸出功率或電流超過其額定值。 保護(hù)原則：保護(hù)發(fā)電機不受損壞，盡量不中斷供電，且應(yīng)避開短暫過載。 措施： 由空氣斷路器的“過電流脫扣器”或“熱脫扣器”等動作跳閘，實現(xiàn)保護(hù)。 自動分級卸載裝置：（也屬過載保護(hù)）卸次要負(fù)載、延時動作。 鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定： 無自動分級卸載時：出現(xiàn)1.251.35倍額定電流后，延時1520s跳閘； 有自動分級卸載時：出現(xiàn)1.5倍額定電流后，延時1020s跳閘。,危害： 不能正常工作，電動機過電流。

20、 保護(hù)： 已經(jīng)并網(wǎng)的發(fā)電機：脫開；未并網(wǎng)的發(fā)電機：不能并網(wǎng)。 措施（保護(hù)元件）：空氣斷路器的失壓脫扣器或綜合保護(hù)裝置中的晶體管低壓繼電器。 鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定： 分段不同。 電壓為額定值的70% 80%時：延時1.5 3s動作； 電壓為額定值的40% 70%時：瞬時動作。,三、欠壓保護(hù),四、逆功率保護(hù),逆功率原因：主要是操作不當(dāng)。危害：增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，可能損壞原動機（發(fā)電機變成電動機）。 保護(hù)要求： 整定值：逆功率大小為額定功率的5%15%，延時110s動作。 措施（保護(hù)元件）： 通常采用“逆功率繼電器”作為保護(hù)元件。 逆功率繼電器： 反映有功功率大小和方向。 類型：感應(yīng)式、整

21、流式等。,感應(yīng)式原理圖,整流式裝置原理圖(參照P.141圖9-5-3) 起貨機負(fù)載繼電器檢測有功電流。,第六節(jié)要點：保護(hù)種類；保護(hù)原則；具體實現(xiàn)措施。,電壓和電流相量疊加,感應(yīng)式接線圖,逆功率保護(hù)線路,11-7.發(fā)電機的并聯(lián)運行條件與分析,本節(jié)主要內(nèi)容主要是： 分析并聯(lián)運行條件不滿足時，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象以及將造成的影響。從而作為實際操作同步發(fā)電機并車的指導(dǎo)依據(jù)。,條件：.相序；.電壓；.頻率；.相位相同。 要求：相序絕對必須滿足，其它條件允許有小差別。航行期間一般相序能夠自動滿足，其它則須調(diào)控。 并聯(lián)條件不滿足的分析 相序不同：并聯(lián)時至少兩相短路。 電壓不等：會引起無功環(huán)流，此環(huán)流可使電

22、壓相等（通過電樞反應(yīng)）。 頻率不等：會引起有功環(huán)流，此環(huán)流可使頻率相等。但可能引起過載或逆功率。 相位不等：會引起有功環(huán)流，此環(huán)流可使相位相等。頻率和相位不等都會造成有功環(huán)流（通過轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)相等）。,第七節(jié)要點：并聯(lián)運行四條件實際要求，不滿足的結(jié)果，調(diào)節(jié)方法。,并聯(lián)條件分析,,電壓不相等時的等效電路圖,相位不一致時的等效電路圖,11-8.手動并車整步原理與方法,準(zhǔn)同步并車：在滿足并車條件下合閘稱為準(zhǔn)同步并車（由自動裝置完成準(zhǔn)同步并車則稱為自動準(zhǔn)同步并車）。 并車操作：一般只調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速滿足頻差和相位要求，電壓條件由自動調(diào)壓裝置完成。 整步過程：調(diào)整待并機的頻率，使其滿足頻差和相位條件的操作過

23、程。 手動準(zhǔn)同步并車方法：“燈光法”和“同步表法”。 燈光法：又分“燈光明暗法”和“燈光旋轉(zhuǎn)法”。是據(jù)指示燈亮、暗變化情況進(jìn)行并車操作的方法。,一、燈光法,燈光明暗法：,接線：如圖11-8-1（a）。 原理：從相量圖可知，相位條件滿足時，指示燈兩端電壓為零，即熄滅。,特點：3個燈同時亮、滅；亮滅周期反映頻差大小，但不反映頻差方向。 3個燈都是同名相燈。,原理：從相量圖可知，相位條件滿足時，同名相燈兩端電壓為零，即熄滅。,接線：如圖11-8-2(a)。 1個“同名相燈”，2個異“名相燈”。 特點：3個燈輪流亮和滅。亮滅周期反映頻差大小，亮滅順序反映頻差方向。,燈光旋轉(zhuǎn)法,接線與操作：接

24、線如圖11-8-4，接通同步表，調(diào)節(jié)待并機油門，使指針朝“快”的方向以35s轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，在“11點”處合閘。 注意：短時工作制(15分鐘)。,同步表：指針位置反映相位差，指針轉(zhuǎn)動快慢和轉(zhuǎn)向反映待并機與電網(wǎng)的頻差大小和方向。,同步表外觀,二、同步表法,粗同步：并車條件適當(dāng)放寬。 原理：并車時先通過三相空心電抗器連接，經(jīng)過延時（拉入同步），然后再合閘。 注意：電抗器X是短時制。,第八節(jié)要點：準(zhǔn)同步并車方法，原理；粗同步原理，（短時制元件）。,四、電抗器粗同步并車原理,11-9.自動準(zhǔn)同步并車原理,本節(jié)主要內(nèi)容有兩部分： 1.自動準(zhǔn)同步并車原理 2.自動整步器 主要是學(xué)習(xí)自動并車裝置的組成

25、原理和各個部分的作用。,作用：代替人工并車操作又稱自動整步器。是船舶電站自動化裝置一部分。 基本功能：1.檢測待并機和電網(wǎng)之間頻差大小和符號（即方向），并向待并機發(fā)出相應(yīng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號；2.檢測頻差、相位差和電壓差，滿足合閘條件時發(fā)出合閘指令。,一、自動準(zhǔn)同步并車原理,頻差電壓信號的獲得,頻差電壓：待并機和電網(wǎng)電壓的差值電壓的包絡(luò)線，是脈動正弦波，為了得到線性關(guān)系，可變換成三角波。 作用：用來判斷頻差大小和相位差為零的時刻。,獲得：將電網(wǎng)電壓和待并機電壓相減，得到幅值大小隨時間變化信號，幅值的包絡(luò)線是正弦波，可經(jīng)濾波獲得包絡(luò)線，再全波整流，得到頻差電壓信號Us。,發(fā)電機與電網(wǎng)的頻差減小，Us

26、的周期變長。發(fā)電機與電網(wǎng)的相位差為零時，Us信號正好為零。,由于正弦波Us幅值大小與相位差不成線性關(guān)系，且幅值受電網(wǎng)和發(fā)電機電壓變化影響，因此可將正弦波變成三角波。 用觸發(fā)器獲得電網(wǎng)與待并發(fā)電機頻差電壓的矩形波，再通過積分電路獲得三角波。,頻差電壓的說明,注意：書P.183，圖11-9-2應(yīng)改為正弦波,二、自動整步器,組成： 兩部分：.檢測、調(diào)整（測控）部分；.合閘操作部分。 圖11-9-4是船上的實際裝置。 功能：根據(jù)頻差信號的大小和方向，通過伺服電機使待并機增減速。,待并發(fā)電機組起動完成后，當(dāng)EIH-215接到并車指令時，首先向EIH-212發(fā)出整步控制信號，由EIH-212向EIH-2

27、21和EIH-222發(fā)出工作指令，EIH-222檢測頻差的大小和符號（方向），向EIH-212發(fā)出使待并發(fā)電機組加速或減速信號，并由EIH-212控制待并發(fā)電機組的調(diào)速器馬達(dá)執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。 EIH-221也是對電網(wǎng)和待并發(fā)電機進(jìn)行檢測，并判斷合閘的時刻。當(dāng)滿足合閘條件時刻到來時向EIH-215發(fā)出信號，使主開關(guān)合閘。 如果頻差太大，EIH-212自動向EIH-215發(fā)出禁止合閘信號；如果頻差太小，則通過EIH-212發(fā)出“呆滯擾動”信號（加速），增大頻差，使合閘條件能夠較快到來。,第九節(jié)要點：系統(tǒng)的組成原理；工作過程。,自動整步器的原理,11-10.船舶應(yīng)急發(fā)電機組,本節(jié)主要內(nèi)容有三部分

28、： 1.應(yīng)急電源 2.應(yīng)急發(fā)電機組 3.應(yīng)急發(fā)電機的自動起動控制裝置 主要掌握船舶應(yīng)急電源的設(shè)置情況，了解應(yīng)急發(fā)電機的自動起動控制的過程。,規(guī)定：1000總噸及以上貨船應(yīng)設(shè)應(yīng)急電源。,種類：船舶應(yīng)急電源可采用應(yīng)急發(fā)電機（大應(yīng)急）和蓄電池組（小應(yīng)急），或者兩者都采用。,小應(yīng)急電源（下一節(jié)介紹）：應(yīng)連續(xù)供電30min。,應(yīng)急發(fā)電機又稱為：大應(yīng)急電源。 要求：一般采用柴油或汽油發(fā)電機組。確保在應(yīng)急狀態(tài)下能迅速投入運行。原動機應(yīng)有獨立性和機動性。 位置：防撞艙后、艙壁甲板以上、機艙以外。,一、應(yīng)急電源,二、應(yīng)急發(fā)電機組,ZK-135型線路,功能：主電網(wǎng)失電后經(jīng)延時確認(rèn)，自動進(jìn)入起動應(yīng)急發(fā)電機組的

29、程序。 起動失敗有3次重復(fù)起動的功能。 起動成功自動投入工作并進(jìn)入自動監(jiān)控。,ZK-135線路：ZK-135是實船線路之一，屬于繼電接觸器控制系統(tǒng)。目前，已有各種各樣的PLC、單片機控制系統(tǒng)在船上應(yīng)用，起動程序基本一樣，功能一般更多。 起動過程分析：起動準(zhǔn)備、加速過程、起動失敗、正常運行。,總要求：主電網(wǎng)失電后自動起動，并自動合閘向應(yīng)急電網(wǎng)（設(shè)備）供電，而一旦主電網(wǎng)恢復(fù)供電，則應(yīng)急發(fā)電機立即自動停止工作。,線路元件,線路圖,三、應(yīng)急發(fā)電機的自動起動控制裝置,YD：控制油門桿位置的執(zhí)行電機，通過蝸輪蝸桿帶動一組凸輪KZ，控制A、B、C、D四觸頭的閉合與斷開。 SDJ：速度繼電器，n250

30、 r/min 常閉觸點斷開；n600 r/min 常開觸點閉合。 WJ：檢測冷卻水溫，正常：常開斷開，高溫：常開閉合。 YJ：檢測油壓，低壓：常閉閉合，高壓：常閉斷開。 開關(guān)： NK1：消聲開關(guān)；NK2：效用試驗開關(guān)。 時間繼電器：SJ1：主電網(wǎng)失電到本裝置投入工作延時 ；SJ2：三次起動失敗后報警時間和油門桿復(fù)位延時 ；SJ3：三次起動失敗后斷開起動環(huán)節(jié)、接通報警電路時間，大于三次連續(xù)起動時間；SJ4：兩次起動時間間隔；SJ5：每次起動運行時間 。 中間繼電器：J1：起動程序控制；J2：YD正轉(zhuǎn)，拉大油門；J3：YD反轉(zhuǎn)，關(guān)小油門；J4：油門加速控制；J5：聲光報警控制；J6：起動控

31、制；J7：YD勵磁和油門復(fù)位控制；J8：YD反轉(zhuǎn)油門復(fù)位時的勵磁控制。,線路圖,,線路中元件說明,起動準(zhǔn)備：ZK一般保持閉合，DWJ1SJ1J7凸輪組KZ的A通，J2YD正轉(zhuǎn)，帶動油門桿和KZ動，到“低速（DS）”位置時，A斷開（同時B、C、D閉合）J2YD能耗制動，油門桿在“低速”位，準(zhǔn)備起動。 加速過程：SJ1SJ4J6QC接通起動；4秒后SJ5 SJ4，J6QC停止起動，同時SJ5準(zhǔn)備下一次起動。 起動失敗：SJ3J5報警 ，常閉斷，SJ5、J6、SJ4全部斷開。當(dāng)SJ2 J3 J8勵磁，同時 YD反轉(zhuǎn)，柴油機停機。 正常運行：SDJ接通J4，J5監(jiān)控油壓、水溫，同時斷開起動控制回路。,

32、第十節(jié)要點：應(yīng)急電源的種類；應(yīng)急發(fā)電機起動控制系統(tǒng)的功能。,線路元件,,線路分析,,11-11.船舶蓄電池裝置,本節(jié)主要內(nèi)容有四部分： 1.酸性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理 2.堿酸性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理 3.蓄電池的容量 4.蓄電池的維護(hù)保養(yǎng) 主要掌握酸性和堿性蓄電池的特點、蓄電池的容量和維護(hù)保養(yǎng)。 蓄電池：可反復(fù)充電使用的電池，又稱為二次電池，電能機械能。 作用：低壓直流電源通信、助航、信號等設(shè)備；負(fù)責(zé)小應(yīng)急照明。,用途：起動用、牽引車輛用、固定型、其他用等四個系列，便宜、民用廣。 結(jié)構(gòu)：主要有容器、極板、隔板等組成； 容器：作用：盛裝電解液和支持極板，具有防止酸液泄漏、耐腐蝕和堅

33、固等特性。常用材料：玻璃槽、鉛襯槽、塑料槽、 硬橡膠槽，船上多使用后兩種。 極板：為鉛銻合金制成柵格式，柵格中壓入活性物質(zhì)（正極PbO2，負(fù)極Pb純鉛），且為增加容量，設(shè)置許多正負(fù)極板并分別并聯(lián)在一起接成兩組，構(gòu)成正負(fù)極。 隔板：作用：隔離正負(fù)極板。常用材料：橡膠、塑料或木板，其上開有大小適中的孔（作用：？）。,一、酸性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理,電解液：27%37%稀硫酸溶液，比重為1.281.31。 注意： 電解液參與反應(yīng)，前后比重發(fā)生變化。 原理：鉛、二氧化鉛和硫酸化學(xué)反應(yīng)，儲存和釋放電能。 化學(xué)方程式： PbO22H2SO4PbPbSO42H2OPbSO4； （正） （負(fù)） （

34、正） （負(fù)） 判斷充放電狀態(tài)方法（兩個）：.測量電動勢；.測量比重：比重d與電動勢關(guān)系：E=0.84d。 充足電的標(biāo)志：電解液的相對比重為1.2751.31，單格電池的電壓為2.0V； 放完電的標(biāo)志：電解液的相對比重為1.131.18，單格電池的電壓為1.71.8V；,二、堿性蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理,特點：體小，機械強度高，電壓平穩(wěn)，壽命長，易攜帶。 多軍用。 品種：CdNi、FeNi、ZnAg、CdAg等，船用：鎘鎳，鐵鎳。 結(jié)構(gòu)：由容器、極板和活性物質(zhì)構(gòu)成（外殼帶電）。 電解液：20%的氧化鉀水溶液或純氫氧化鈉溶液，比重為1.21.27。 注意： 電解液只起導(dǎo)電作用，不參與化

35、學(xué)反應(yīng)。 化學(xué)方程式：（充電前后電解液不變） Cd2KOH 2Ni(OH)3 Cd(OH)2 2KOH 2Ni(OH)2； （負(fù)） （正） （負(fù)） （正） 判別充電結(jié)果：只有測量電勢：1.25V；放完11.2V；充好1.41.8V。,容量：蓄電池儲存電能的能力，用充足電的蓄電池放電至規(guī)定終了電壓時所放出的能量來表示。 容量單位：安培.小時（Ah）。 容量大小Q=放電電流I放電時間t。 其中，電流為標(biāo)準(zhǔn)放電電流，即經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)放電時間使蓄電池放完電的電流。 標(biāo)準(zhǔn)放電時間 酸、堿性不同： 1.酸性：固定為10小時（在25C下）； 2.堿性：通常為8小時。 注意： 超過標(biāo)準(zhǔn)放電電流則

36、蓄電池將： .容量大大減小；（影響蓄電池容量的因素：放電電流的大小、電解液的溫度、電解液的比重） .壽命嚴(yán)重受影響。,三、蓄電池的容量,四、蓄電池的充放電方法,充電的方法和種類： 充電的方法： 恒流充電法---充電過程中充電電流始終保持不變；（缺點體現(xiàn)在前期隨著蓄電池電壓的升高，充電電源的電壓就要跟著提高；后期電流仍然很大，電解水，不僅損失電能，也容易破壞極板） 恒壓充電法---充電過程中充電電壓始終保持不變； （缺點體現(xiàn)在前期充電電流大大超過正常充電電流，容易造成極板彎曲，活性物質(zhì)脫落；后期隨著電池電壓的升高，充電電流逐漸減小，極板深處的活性物質(zhì)得不到還原，降低容量。） 分段恒流充電

37、法---充電初期用較大電流充電至發(fā)出氣泡，電壓上升至2.4V，之后改用第二階段較小電流繼續(xù)充電。（充電方便，又可延長電池使用壽命）,充電的種類： 初次充電 正常充電 均衡充電 過充電,四、蓄電池的維護(hù)保養(yǎng),酸性蓄電池的維護(hù)保養(yǎng)： 維護(hù)保養(yǎng)：9大內(nèi)容：.過充電，.電解液的補充，調(diào)整，.保持清潔，.每1520檢查電解液的高度，.按時過充，定期全容量放電，不常用，每月充、放一次，.充電時，溫度不超過額定值，.通風(fēng)，嚴(yán)禁煙火，.定期驗儀表，用具，.每年化驗一次電解液。 過充電的方法： 正常充電后再用10小時放電率的1/2或3/4小電流進(jìn)行反復(fù)充/停電1小時，直到剛一接通電源就發(fā)生強烈氣泡為止。

38、過充電的6種情況： 過放電、大電流放電超限、未及時充電、抽出極板檢查后、電解液有雜質(zhì)、極板硫化充電比重不易上升。,堿性維護(hù)保養(yǎng)有6大內(nèi)容： .充電前加水，用1015次后查液面高度； .50100次后換液，應(yīng)在放電狀態(tài)下更換，可用水清洗，及時加液； .在液中加少量氫氧化鋰可增容量； .保持透氣，防空氣進(jìn)入； .防正、負(fù)極直接短路； .1012次后過充電，正常充電電流充6小時后以一半的正常充電電流再充6小時。,第十一節(jié)要點：作用；結(jié)構(gòu)；容量；維護(hù)保養(yǎng)（含，判別充電結(jié)果）。,堿性蓄電池的維護(hù)保養(yǎng),11-12.船舶接用岸電裝置,本節(jié)主要內(nèi)容有兩部分： 1.相序指示器 2.逆序繼電器 主要

39、掌握船舶接岸電的要求，相序指示器和逆序繼電器的原理。 接岸電的要求：基本參數(shù)一致，相序正確且不缺相，船舶主發(fā)電機全部脫開不工作。,一、相序指示器,L1白色（或綠色）相序正確時亮。 L2紅色，相序正確時暗淡。 圖11-12-1，A相接電容，B相接L1，C相接L2。,電工學(xué)（秦曾煌P.163）證明，中點偏移到0，各相電壓為：UP。 當(dāng)RC=RB=XC時，相序一致時有：Uc0=0.4UP，UBO=1.94UP，即接B相的燈L1亮。從相量圖也可看出B相到新的中點0 電壓較高。,原理：三相不對稱，中性點偏移，燈兩端電壓變化。,原理：當(dāng)相序正確時，電壓濾過器中mn兩點電壓為0，岸電開關(guān)的失壓脫扣器不動作

40、，相序錯誤或缺相，則KA失電，最終使失壓脫扣器動作跳開。,作用：逆序繼電器又稱為“負(fù)序繼電器”，作為一種保護(hù)裝置，當(dāng)岸電與船舶電網(wǎng)相序不一致時，禁止岸電開關(guān)合閘。同時還有缺相保護(hù)功能。 組成：由負(fù)序電壓濾過器與電壓繼電器組合而成。 負(fù)序電壓濾過器：檢測相序，發(fā)現(xiàn)負(fù)序，則不允許開關(guān)閉合。,負(fù)序,正序,圖11-12-2，原理圖,圖11-12-3,相量圖,第十二節(jié)要點：接岸電應(yīng)滿足的條件；檢測保護(hù)裝置的功能。,二、逆序繼電器,第十一章 各節(jié)要點,各節(jié)要點： 第一節(jié)：電力系統(tǒng)組成（定義）；特點；基本參數(shù)（3個）。 第二節(jié)：選擇原則（容量、機組數(shù)）；計算方法（常見2種） 。 第三節(jié)：特點；類型（直、

41、交流）；變距槳系統(tǒng)（特點）；定距槳系統(tǒng)（恒頻方法） 。 第四節(jié)：配電板的種類、作用、組成與特點 。 第五節(jié)：組成（五部分）；各部分（具體組成、功能和原理） 。 第六節(jié)：保護(hù)的種類；保護(hù)原則；具體實現(xiàn)措施。 第七節(jié)：并聯(lián)運行四條件實際要求，不滿足的結(jié)果，調(diào)節(jié)方法。 第八節(jié)：準(zhǔn)同步并車方法，原理；粗同步原理，（短時制元件） 。 第九節(jié)：系統(tǒng)的組成原理；工作過程。 第十節(jié)：應(yīng)急電源的種類；應(yīng)急發(fā)電機起動控制系統(tǒng)的功能。 第十一節(jié)：作用；結(jié)構(gòu)；容量；維護(hù)保養(yǎng)（含，判別充電結(jié)果） 。 第十二節(jié)：接岸電應(yīng)滿足的條件；檢測保護(hù)裝置的功能。,第十一章的主要內(nèi)容,主要內(nèi)容：本章要點多、分布廣，是重點章。 側(cè)重掌握：組成、原理、原則、規(guī)定、方法和特點。 掌握電力系統(tǒng)組成與參數(shù)等概念，掌握電站容量確定概念； 掌握各配電板組成作用，空氣斷路器結(jié)構(gòu)原理，發(fā)電機保護(hù)規(guī)定，并車原理與方法等； 掌握應(yīng)急發(fā)電機啟動；蓄電池維護(hù)管理 ； 知道接岸電應(yīng)滿足的條件，及相關(guān)保護(hù)裝置。,