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船舶电气设备负荷试验行业标准1


船舶电气设备负荷试验
船舶负荷试验的程序与步骤 1、为了保证在发电机主配电板调试期间,配电板上用户继续供电,将发电机上的汇流排与配 电屏上的汇流排拆开,把妨碍主开关工作的连锁电路暂时中断。如果船上其他负载不需要供 电,这项工作可免,440V 绝缘表最好把保险丝拿掉或关断。并对照图纸检查配电板接线是否 正确。 2、安排好发电机的负荷设备, (通常用水电阻和电抗器分别做纯电阻和感性负载)并使其工 作正常。并用临时电缆将负荷设备与发电机屏上的汇流排连接起来。 3、为了调试方便在发电机与汇流排之间接进一只三相隔离开关和一只电压表。 (小型配电板 可以这样) 4、检查发电机调压器部分的冷态绝缘电阻,都应在2M?以上。现在还有一个配电板清洁。 二、调试程序与步骤 发电机组、主配电板的一般程序为: 1、 首先进行电站安全系统的调试 (电站安装完毕进行调试之前, 首先应对安全系统进行调试, 以确保调试过程的安全,一般包括:超速保护,滑油低压,冷却水高温和低压等停车和报警, 配电板上或其他处所的紧急停车装置是否可靠。以上这些试验多由轮机人员负责调节电气人 员配合,完全有了保证之后,可着手进行电气设备试验。一般只有才发电机安全系统和开关 保护提交给船东船检以后,才可以保验别的项目。 ) 2其次让发电机可靠起励、核对各绕组的极性,进行静态电压调整率预调。 3、配合轮机进行调速器调整。 4、再次调整静态电压调整率并使之符合要求。 2.5%) (± 5、动负荷实验。 6、单机提交。 7、各种保护装置调整并提交。 8、并联运行实验并提交 具体调试步骤: 1、建立电压。 2、建压后的辅助调整工作。 建压后,在运行前必须做好以下几项调整工作: 1、相序检查,建压后首先应当检查相序是否正确,可用相序表或相序指示器核对。 2、电压表核对,用主配电板的转换开关分别测量三相线电压,检查其读数是否与外接电压表 一致,三相是否平衡。 3、频率表与伺服电动机转向检查,检查主配电板上的频率表指示读数与实际的原动机转速是 否一致,扳动伺服电动机开关其指示方向与实际方向一致。 4主开关工作可靠性检查,操纵主开关,让起接通断开,不能让任何合不上,断不开现象产生 (主开关应有服务商调试完成) 只有在上述辅助调查工作结束以后,才能进行负荷运行试验。 纯电阻负荷实验,配合轮机进行调速器调整。 在接通负荷之前,通过对讲机联系让负荷设备确保处于零位,先接通开关,再接通负载桶的 主接触器,然后在逐渐增加负荷。首先是加纯电阻负荷,在纯电阻负荷运行时进行检查并核 对: 1、核对电流表,用交流钳形表直接测量三相电流,依次与配电板上的交流电流表进行核对,

只有在电流核对无误以后,方才用配电板上的电流表检测。 2、三相电流平衡,负载桶的三相电流尽可能平衡,其误差不要超过10%,否则要引起测量仪 表误差。 3、功率固数表核对(cosΦ=1) 4、功率表检查,功率表读数应根据公式计算而得的数据和符合 P=3 IU,P 是三相功率 W I 是线电流 A U 是线电压 V。 5、静态电压调整率?(cosΦ=1)试验逐渐加上表从0—100%—0记录若干点电流、电压、频 率等数值作一般电压变化不能超过5—10%V, 如果超出此范围, 应当适当调节一下次级绕组。 如果电压急剧下降,如经调整后仍无法加以制止,说明内部有故障存在,需要检查和排除。 硅整流器非永久性击穿,相位接错,励磁变压器内部匝间绝缘不好等都会造成空载电压勉强 正常,但一加上负荷,电压大幅度下降的故障现象。 6、原动机调速器调整,突加突卸从0—100%-0原动机转速变化不应大于2.5Hz—3Hz,为了以 后并联运行时功率能够均匀分配,转速值最好调整在1.5—2.5Hz 以下,加减负载时,要适当 作一些记录,并将此数据提供给轮机作为调整调速器的依据。 7、电阻—电感负荷试验,静态电压调整率调整。 (cosΦ0.8) ①电流绕组表极性 ②功率读数表核对,再次核对功率表 P=√3 IU cosΦ。 单机提交: (单机发热试验提交) 1、冷热态绝缘电阻。. 2、冷热态的静态电压调整率(cosΦ=0.8) 。 3、冷热态的动态特性。 4、温升曲线(进出风口的风温) 各种保护装置调整并提交: 1、失压保护运作值,70%以下应瞬时运作,一般70—80%(延时1—3s) (参照主开关的技术 指标有关的试验大纲进行核对,如不符和,需稍加调整,用于避免发电机不发电时闭合断路 器时应瞬时动作。 ) 2、过载保护运作值核对125—135时 Ie,长延时延时15—20秒使主开关跳开。如不动作稍加调 整,不同类型开关有不同调整方法,但无论何种方法开关对于过载保护都要确保在110%Ie 时 不能动作,自动卸载(优先脱扣,以发电机额定电流为基准。优先脱扣状态通常为发电机额 定电流的95—105%)断路器的短路延时脱扣器建议为发电机额定电流的 200-250%延时 0.2-0.4s,逆功率保护运作值核对。 (一般8%—15%延时3—10s)3台及以上发电机并联连接的 情况下,还应设有瞬时脱扣器,并应整定在稍大于其所保护发电机的最大短路电流下断路器瞬 时分断。 什么叫并车? 由于船舶电气系统的运行工况随负载变化而变化,故要求船舶同步发电机建负载变化投入或 退出电力系统并实现不间断的供电,船舶同步发电机投入电力系统并列运行的操作称为并列 操作(并车) ,它是电力系统运行的重要操作,反之将同步发电机退出电力系统的操作称为解 列操作(简称解列) 并联运行试验: 1、同步指示装置核对。(同步表,同步指示灯) 2、同步并联运行试验。 3、负荷转移试验 4、并联运行稳性和负荷均匀分配试验。 一般来讲,静态分配误差在± 10%以内的话。动态分配误差肯定是符合要求的,动态并联分配

试验更接近实际工况并能检查电网的动态稳定性,如果机组多于两台,也是同样的方法试验, 几台机组的组合要求可根据试验大纲而定。 经过调整,分配误差始终达不到要求,须详细核查各原动机的外特性,让各台原动机外特性 尽可能一致。调速率可以放宽到2.5Hz(3Hz)各台的发电机外特性力求一致。 并联运行提交 在并联运行调整符合要求后进行提交,提交内容和程序如下: 1、空载相互并车。 (一般不要求) 2、带载相互并车及作负载转换试验。 3、并联运行稳定性检查。 (5—10min) 4、并联运行静态负荷分配误差检查。 5、并联运行动态负荷分配误差检查。 6、带载并联运行稳定性检查(100%运行10—30min) 其它环节核并提交 1、连锁检查(即主配电板、应急配电板、岸电、发电机加热器的连锁) 。 2、相序保护。 (有的船上没有) 3、各种信号指示正确性检查。 4、配电板各用户开关的容量及接线正确性检查。 5、部分开关上应急切断检查。 (风油切断试验) 6、其它部分。 试航前及试航期间,启动船上最大容量电动机,检查其它对正在运行设备后影响如何,并记 录最大的启动电流电网压降。启动前后的频率及频率降,以上的调试步骤可以根据具体情况 予以灵活掌握,对于不同类型的调压器,不同容量的发电机组,其调试步骤原则上是类似的。 交流同步发电机的同步并车,有三个条件:电压相等、频率相等、相位相同。发电机的排序 在发电机调试初期就应当已经查好,相位(初相位,可用同步表或同步指示灯) ,并车方式有 三种:准确同步并车(它又分手动、半自动和自动) 、粗同步并车、自同步并车(因为冲击电 流太大,船上没有被采用) 。 并车时的注意事项 综上所述,欲使并车顺利完成又不至于形成过大的同步电流冲击。需要注意以下几点: 1、由于在相位一致的条件下,电压差不能形成同步转矩,是无助于同步的,而在相位不一致 时电压差越大,同步转矩越小,所以发电机之间的电压差尽可能小。因此,规范中规定,并 车操作电压差不得大于10%额定电压。目前,船用发电机 A、V、R 均能满足这一要求。 (相 位差在± 以内) 15° 2、如果必须并车,则频差应越小越好,相位差也应越小越好。 (规范规定在0.5Hz 并车才被 认为是允许的) 3、通常并车是在一台发电已带有50%以上的额定负荷的情况下进行的,此时待并发电机的频 率最好稍高于电网频率,这样,在并入电网时,让待并发电机能立即带上少量负荷,既不会 产生逆动现象,又有助于率差减少,能迅速稳妥的完成并车任务。 4、如果用电抗器并车(粗同步并车) ,原则上相位差不限,率差可达1—2Hz,但往往受到原 动机特性的制约,所以实际使用,并无特殊需要立即并车以外,还是尽可能将频差,相位差 调的少一点。 (并车后,同步表要及时中止工作,同步表只能短时工作。 ) 5、并车时,如果出现大幅度 Hz、P、I 摆动,应立即中止并车,如果纯属失误,可以两次选 择合适角度并车,如果在满足并车条件的情况下,第一次并车就出现这种现象,应重新检查 相序相位。均压线极性,以及并车装置的正确性。 6、并车后,一待电网稳定应立即着手调整,使各个发电机负载均匀分配并使电网频率保持在

50或60Hz。 无功功率分配 无功功率 Q=有功功率 P tgΦ CosΦ=0.8时,Qe=0.75Pe TgΦ =√1-cos2Φ/cosΦ =sinΦ /cosΦ 船舶电站是船上的主要动力源,它承担着发电与配电的重要任务,电站的运行质量直接关系 到船舶的生命力。总之,电站必须做到供电可靠,电网稳定,运行经济,调试工作必须认真 负责,保证达到各项设计指标。

船舶电气日常维护
电气, 船舶, 日常, 维护 船舶电机员平时要按检修计划表来做,比如发电机的滤网要一个月清洁一次,那些大型频繁 启动的泵浦的控制箱里的接触器(如空压机,主机海水泵,空调压缩机等等)要经常清洁触 头。船上的每个设备的工作原理一定要很清楚,拿到一个设备马上能画出它的原理方框图, 这样处理问题就很快了。 序号 设备名称 检修内容 完成日期 1 #1.2.3主发电机 (1)常规清洁保养、绝缘测量及检查. 2 应急发电机 (1)自、手启动,发电运行30分钟清洁保养、绝缘测量 3 #2发电机主开关 (1)吹灰清洁 4 #3发电机调压器 调压器、接线紧固、吹灰清洁、调整电压值在规定范围 5 .并电电抗器装置 清洁检查,延时调整 6 应急配电板仪表 1)保持清洁、指示正确,试验有效果2)连接处紧固,各断电接触器 检查校正 7 自动舵操纵台 检查接线,加油部位适当加油 8 蓄电池组 (1)检查电压,低落是充电, (2)液面低时,补充 9 风油切断 常规检查,有异常修复 10 二氧化碳释放报警 功能试验,报警箱检查,保持正常 11 机舱集中报警装置 (2)检查各元件,效验整定值 12 自动声力电话 效用试验,检查呼叫铃、指示灯、语音清晰 13 航行灯具 灯具及控制箱检查 14 信号灯 灯具及控制箱检查 15 照明 绝缘测量及检查,有坏及时修复 16 行灯 灯具,插头检查,保持完好 17 1号主机海水泵马达 (1)保持外观清洁,运转正常 18 1号主机海水泵控制箱 (1)清洁检查,绝缘测量、接线紧固 19 1号气缸水泵 (1)清洁检查,绝缘测量、接线紧固 20 1号活塞水泵控制箱 (1)清洁检查,绝缘测量、接线紧固 21 2号燃油泵控制箱 (1)清洁检查,绝缘测量、接线紧固 22 主、应急车钟 (1)线路检查,接点、接触环清洁(2)同步、失压报警检查,传动机构 加油活络,记录仪清洁 23 1号舵机控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 24 NO.1伺服马达 整流子、碳刷检查保养,转速测量 25 锅炉控制箱 (1)清洁检查,绝缘测量,接线紧固(2)水位,风油比控制系统检查保养 26 机舱通风机1号控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 27 应急消防泵控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 28 冷藏系统控制箱 清洁检查,接线紧固,各压力继电器检查 29 2号空调风机控制箱 线路检查,接点、接触环清洁 30 造水器系统控制箱 清洁检查,接线紧固, (2)盐度指示及报警功能检查校验 31 造水器海水泵控制箱 线路检查,接点、接触环清洁 32 NO.1甲板机械液压油泵马达 (1)保持外观清洁,运转正常 33 1、2号液压泵马达控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固

34 燃油净油机1、2控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 35 滑油驳运泵控制箱 线路检查,接点、接触环清洁 36 副机空压机马达控制箱 线路检查,接点、接触环清洁 37 惰气洗涤泵控制箱 线路检查,接点、接触环清洁 38 惰气控制板 控制、执行元件、电磁阀、传感器检查校验 39 货油泵控制系统 遥控开关、应急切断、报警装置功能试验 40 焚烧炉控制屏 线路检查,接点、接触环清洁 41 电子计算机系统 (1)模拟实验及自检功能实验,整定值效验接(2)接线盒水密,接插 件良好,接线紧固 42 防爆灯 (1)线路检查,绝缘测量(2)灯罩,接线盒完好气密,灯头接线紧固,连锁功 能良好 43 防静电开关 接地导线绝缘良好,开关转动活络,接触良好 44 移动式电器 清洁,加油,活络 45 电风扇 清洁,加油,活络

序号 设备名称 检修内容 完成日期 1 1#主发电机 (1)常规清洁保养、绝缘测量及检查 18 2 #2主发电机 (1)常规清洁保养、绝缘测量及检查 17 3 3#主发电机 (1)常规清洁保养、绝缘测量及检查 21 4 应急发电机 (1)自、手启动,发电运行30分钟(2)清洁保养,绝缘测量 25 5 #2发电机主开关 (1)吹灰清洁 17 6 主配电板仪表 (1)表持清洁,指示正确,试验有效 18 7 蓄电池组 (1)检查电压,低落是充电, (2)液面低时,补充 9-13 8 自动操纵台 检查接线,加油部位适量加油 15 9 舵角指示器 (1)保持正常,无异常 (2)接线禁锢 15 10 风油切断 常规检查,有异常修复 13 11 二氧化碳释放报警 功能试验,报警箱检查,保持正常 13 13 自动声力电话 效用实验,检查呼叫铃,指示灯,话音清晰,水密性 21 14 航行灯具 灯具及控制箱检查 8 15 信号灯 灯具及控制箱检查 8 16 照明 绝缘测量及检查,有坏及时修复 20 17 行灯 灯具,插头检查,保持完好 20 18 1号主机海水泵马达 保持外观清洁,运转正常 30 19 1号燃油泵马达 保持外观清洁,运转正常 27 20 2#主机海水泵马达控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 12 21 1#主机滑油泵马达控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 12 22 2#主机滑油泵马达控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 12 23 2#活塞水泵马达控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 19 24 1#燃油泵马达控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 19 25 主机盘车机马达控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 19 26 2#主空压机马达控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 28 27 主车钟 (2)线路检查,接点,接触环清洁 10

28 辅锅炉控制箱 (1)控制箱及点火系统检查(2)水位,风油比控制系统检查保养 28 29 4号风机控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 10 30 主消防泵马达 保持外观清洁,运转正常 27 31 主消防泵控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 29 32 1号空调压缩机马达 保持外观清洁,运转正常 29 33 1#压缩机控制箱 (1)清洁检查,绝缘测量,接线紧固(2)各压力继电器功能检查 31 34 2#压缩机控制箱 (1)清洁检查,绝缘测量,接线紧固(2)各压力继电器功能检查 31 35 海水泵控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 11 36 造水机凝水泵马达 保持外观清洁,运转正常 11 37 1#滑油分油机马达 保持外观清洁,运转正常 13 38 1.2滑油分油机控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 30 39 柴油驳运泵控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 31 40 副海水泵1#控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 13 41 惰气系统1#控制箱 清洁检查,绝缘测量,接线紧固 31 42 氧份仪及控制板 整定值效验,控制,执行元件,电磁阀,传感器检查校验 14 43 1#定生海水泵马达 保持外观清洁,运转正常 23 44 透平货油泵系统控制系统 遥控开关,应急切断,报警装置功能试验 22 45 油水分离器污水泵马达 保持外观清洁,运转正常 16 46 油水分离器系统 (1)清洁检查,绝缘测量,接线紧固 (2)电极,加热器,电磁阀清洁 检查。 16 47 防爆灯 (1)线路检查,绝缘测量 23 48 防静电开关 接地导线绝缘良好,开关转动活络,接触良好 16 49 移动式电器 清洁,加油,活络 16 50 电风扇 清洁,加油,活络 16

船舶电气系统
电气, 船舶, 系统 船舶电气系统总的分为三大部分: 船舶电站、船舶电力网和电气负载。 按照在系统中的作用和负载的性质, 又可以分 九类装置和系统: (1)船舶电力系统; (2)船舶电力拖动装置; (3)船舶电力推进装置; (4)船舶照明系统; (5)船舶内部通讯、联络装置; (6)船舶导航装置; (7)船舶无线电通讯装置; (8)船舶自动化装置; (9)特种装置,如磁性防护和消磁装置等

船舶电气 第一节 甲板机械电力拖动控制原理 第二节 船舶舵机的电力拖动与控制 第三节 船舶电站 第四节 船舶同步发电机的自动调节装置 第五节 船舶电网 第六节 船舶照明系统 第七节 电工仪表(附:报警系统) 第八节 船舶电气安全和安全用电 习题 第一节 甲板机械电力拖动控制原理 教学目的: 使学生掌握锚机、 起货机控制电路 的性能、特点,理解锚机、起货机控制电路的 原理、了解其分析方法。 重点:锚机、起货机控制电路的性能。 难点: 锚机, 交直流起货机控制电路的原理分 析。 计划课时:10节左右。 甲板机械电力拖动控制原理 § 1-1 锚机的电力拖动与控制 § 1-2 锚机控制线路 § 1-3 船舶起货机的电力拖动与控制

§ 1-4 直流电动起货机 § 1-5 交流电动起货机 § 1-6 电动液压起货机(机动略) § 1-7 电力拖动系统故障检测与维护 § 1-1 锚机的电力拖动与控制 性能:一般锚机与绞缆机构成联动机 一、锚机运行工作特点 阶段一:收起躺在海底的锚链——力 矩不变; 阶段二:收紧锚链——力矩增加; 阶段三:拨锚出土——力矩大; 阶段四:收起悬于水中的锚及锚链 ——力矩减少; 阶段五:拉锚入锚链孔中——力矩回 增。 二、对电力拖动及控制的要求 (一)对电力拖动的要求 要点:堵转1分钟、软或下坠的机械特性、30 分钟短时工作制、防水式。 (二)对电动锚机控制线路的基本要求 要点:主令直接从0到高速、线路逐级加速、 防电流冲击; 抛锚为再生或能耗制动、 回零为 电气和机械制动,有短路、失压、过载、断相 保护。 § 1-2 锚机控制线路 一、交流三速电动机 1.双速绕组 n=(1-s)60f1/P 2.电机绕组 两套:一套为4极 (高速 n0=1500r/min) ; 另一套含8极(YY 中速 n0=750r/min) 、16极 (Δ 低速 n0=375r/min 二、控制线路原理 1.准备 合上 QS、SA→HL1亮(表示电源有电) SA(主令控制器)→0→SA 通→KA2(零压 继电器)通电→KA2(7)闭→接通控制线路 (零位、 欠失压保护) →KT1通电→KT1 (14) 瞬时断→KT2通电→KT2(4)瞬时闭 →KT3通电→KT3(22)瞬时闭 2.起锚一挡 SA→起1 SA2通→KM1通电→KM1(2)主触点闭→a

→KM1(9)断→对 KM2 互锁 →KM1(17)闭→b SA4通→KM3通电→KM3(1)主触点闭→c →KM3 ( 11 ) 断 → 对 KM4-1 、KM4-2互锁 →KM3(13)断→对 KM5 互锁 SA7通→KM6通电→KM6(20)断→KT3 断 电→d b↗ →KM6(21)闭 →YB 通电抱 闸松(R4、V2为续流电路)→e a→M 接成低速→M 低速运转 (YB 电路极性: 上+、下-) c↗ e↗ d→KT3(22)延时断→经济电阻 R3接入(减 少线圈发热:延长使用寿命、省电) (YB 不接经济电阻为强励松闸) 3. 起锚二挡 SA→起2 SA4断→KM3断电→KM3(1) 主触点断→a →KM3(11)闭→b →KM3(13)闭 SA5通→KM4-2通电→KM4-2(1)主触点闭 →c b↗ →KM4-2(10)断→对 KM3互锁 →KM4-2(11)闭→KM4-1通电→KM4-1(2) 主触点闭→d →KM4-1(10)断→对 KM3互锁 →KM4-1(18)断→e a↘ c→M 由低速换成中速运转 d↗ e→KT1断电→KT1(14)延时闭→使低速直 接到高速有中速运行的间隙(0.5~2s) 4.起锚三挡 SA→起3 SA6通→KM5通电→KM5(3)主触点闭→a a↘ →KM5(10)断→对 KM3互锁 ↗主触

点断→M 换成

高速运转 →KM4-1 、

KM4-2断电→辅触点复原 →KM5(13)闭→自锁 →KM5(19)断→KT2断电→KT2(4)延 时断→KA1 接入 5.抛锚 同起锚、KM2通电、M 反转;深水抛锚 M 为再生制动 (也有能耗制动) 变加速为等速。 、 6.停止 SA→0 SA7断→KM6断电 →YB 断电为机械制动; SA→3→2→1 为 再 生 电 气制动→0。 7. 保护 高速运行的过载保护 (其余保护略) 高 速 过 载 →KA1 达 动 作 值 →KA1 ( 16 ) 闭 →KA3 通电→KA3(16)闭→自锁 →KA3(13)断→KM5断电→a a →KM5 ( 3 ) 主 触 点 断 →b b↘ →KM5(10)闭→KM4-1 、KM4-2通电→ 主触点闭→M 转入中速 →KM5(13)断、KM5(19)闭→KT 2瞬 时闭短接 KA1 过载消失、KA1达释放值 KA1(16)断、 但 KA3自锁仍通电; 故要由3挡→(回)2挡→3挡(进)才能重 新进入高速。 § 1-3 船舶起货机的电力拖动与控制 一、起货机运行工作的特点 分吊杆式(又分单吊和双吊) 、旋转式 二、对电力拖动及控制的要求 要点:过载能力强;起动转矩大;机械特性软 (重载低速、轻载高速) 调速范围广 ; nmax/nmin=7~10;转动惯量小;能防水和重 复短期工作。 三、对控制线路的要求 要点: 1)采用主令控制器操作,其操作手 柄的正、 反和调速各档具有明显的空间位置差 异;起动、加速与操作速度无关。

2) 手柄从零位快速扳到高速档, 应能 使转速由零自动逐级加速到高速, 不发生由静 止起动直接到中速或高速; 3)采用电气制动与电磁机械制动相配 合的制动;不发生中速、高速反接制动,以避 免电流的冲击和损耗; 高速超载时自动返回中 速,采用再生或能耗或倒拉制动等速下放重 物, 控制线路设有防止重载高速提升和超速下 落的保护环节。 4)不发生自由落体,电机绕组先通电 后松闸, 应先接通高 (低) 档绕组后断开低 (高) 档绕组的交替电路环节。 5) 设强制低速下放重物的应急按纽; 具 有零位保护;设短路、过载、欠失压和起/落 货互锁等保护。 § 1-4 直流电动起货机 一、双输出 G—M 系统起货机 1.G—M 系统的工作原理 2.双输出直流发电机 (1)两个独立的励磁电路控制两个独立的电 枢绕组输出电路; (2)系统具有电机台数少、体积小、重量轻 和装机容量小等优点。 3.控制线路原理 (1)变流机组 M(交)--G(直)-- GE(直) 的起动 起 动 过 程 : 合 上 QS →KM2通电主触点闭→a 按下 SB2→KM1通电自锁→常开辅 触点闭→KT1通电→b →常闭辅触点断→对 KM2互锁 →主触点 闭→M(交)从自耦变压器分压降压起动 a↗ b→KT1触点延时闭→KA1通电→常闭触点 断→KM1、KM2、KT1依次断电触点复原 →常开触点闭→KM3通电→c c→主触点闭→M(交)加全压运转→GE、 G 带动转动 →KM4通电触点闭→GE 发电→HL 亮

(2)SA(主令控制器)→0 SA1通→KA2(零压继电器)触点 闭→零位保护和欠失压保护 →KT2 通 电 触 点 瞬 时 闭→短接 RE(经济电阻) (3)SA→上升1 SA1断 SA2通→KMH 通电→常闭触点断 →对 KML 互锁 →上方两个常开触点闭→a →下方常开触点闭→b a→G 励磁绕组得直流(方向:上下) →G (先转动) 发电→M 电枢获电产生转矩 (先 有励磁)→c c↘ SA4通→KMB 通电→常开触点闭→YB 通电 抱闸松→M 起动 b↗ →常闭触点断→KT2断电触 点延时断→RE 接入 (5)SA 上升各位→0(停车) a. SA2、SA4断→KMH 、KMB 断电触点复原→G 励磁电流↓→0的时间 Δt1很 小→G 发电↓→0→M 因惯性处于再生制动状 态; b. YB 电流经 RBF、V3放电减少 →磁力↓=弹力的时间为 Δt2→在时 间 Δt1~ Δt2内 M 电源无电在惯性下产生能耗制动; c. YB 电流↓↓→磁力↓↓<弹力→电 路除能耗制动外增加抱闸制 动。 (6) SA 下降各位:类似下降,但重物下降 为再生制动。 (7) SA 上升各位→下降5(或相反) KMH 由通电变断电、 KML 由断电变通 电→电机为反接制动冲击电流 (力矩) 大→FA (过流继电器)达动作值(整定2.5~3Ie)触 点断→KA2断电→KML 断电→G 无励磁不发 电→M 不能变向运转避免冲击电流。 二、晶闸管直流电动起货机 § 1-5 交流电动起货机

一、交流三速起货机 (一)变极调速起货机简介 电机采用三套绕组: P=2、 14, 4、 n0=1500、 750、214r/min 控制线路性能 (二)控制线路各挡位工作情况的分析 1.SA→0(准备) 合上 QS、S→KM5通电主触点闭→1M (风机)启动 SA→0 ↘→SA1通→KA1通电触点闭→接通 控制线路(零位、欠失压保护)→a 合上 SC↗→SA4通→KM1通电→KT5通 电 a→KT3、KT4通电 a↗ 2.SA→起货1 SA1断 SA2通→KMH 通电主触点闭→2M 有低速正 转转矩 KM1通电主触点闭↗ SA5通→KMB 通电触点 (26)闭→YB 通电抱 闸松→M 低速运转 KT5(15)闭↗ KMB 通电触点(16)闭→KT1通电触点延时 闭→KM4通电触点(27)断→经济电阻 R3接 入 3. SA→起货2 (1) SA4断、SA7通→KM1断电、KM2通 电→换成中速 (2)KM2(12)断→KM2先通电、KM1 才断电,电机低速——中速供电不中 断 (3) SA9闭→KT2通电触点(10)瞬时闭 →KMH(9) 、KML(11)串联构成“逆转矩控 制电路”。 4.SA→起货3 轻载→KI 为释放值触点(20)断→KA2 无电触点(21)闭↘ SA8通→KM3通电主触点闭→M 高速 重载→KI 达动作值触点闭→KA2通电触 点(21)断→KM3无电 M 不能进入高速 特点:中速过载不能进入高速(锚机:高速过 载退回中速) 5.SA:0→起货3

0位:KA1、KT3、KT4通电,KM1、KT5 依次通电,KM5通电。 过1位: KMH 通电,虽 KMB 通电但开 始励磁不够、YB 未松(YB 松闸固有时间大 于手柄过1位时间) 为低速堵转 , (KMH、 KM1 通电) 。 过2位: KM2通电开始 YB 仍未松, 中速 堵转;随后 YB 松闸进入中速。 到3位:轻载:KM2(25)断→KT3断电 →经0.5s 延时 KM3通电进入高速。 重载: KA2通电不能进入高速。 过程:低速堵转→中速堵转→中速→高 速(轻载) →不能进高速(重载) 6. SA:起货2、3→0 SA7(SA8)断→KM2(KM3)断电↘ SA4通→KM1通电→M 进行反馈制动到低速 SA5断→KMB、YB 断电→YB 经 V、R4 放电(释放磁能)抱闸仍松; 电机进入低速后叫能耗制动(速度低, 反馈电能不够变成热能消耗的电能故叫能耗 制动) 。 YB 放电到磁力<弹力开始机械制动; SA2断↘ SA9断→KT2(10)延时断→KMH 断电 →能耗制动毕、剩机械制动。 制动过程为:反馈(高速)→能 耗+机械(降速后)→机械(速度接近零) 7.落货:同起货(由 KML 控制) 重载落货时为反馈制动,但电流小、KI 失去作用,可高速。 8.起货3→落货3(或相反) 如起货3→落货 3 经 0 位 : KT2 断 电 触 点 ( 10 ) 延 时 断 →KMH 断电,先完成起3→0反馈制动,再进 行0→落3起动过程。 逆转矩控制: 先制动停车、 再反向起动, 防止反接制动产生电流冲击。 9 . 保 护 : BT 为 温 度 继 电 器 、 电 机 T > 130± 10%℃动作;SB 为紧急 运行按纽。

其它保护略。 10.负载继电器的连接 IB 和功率因素

IF 决定于

§ 1-6 电动液压起货机( 特点: 可实现无级调速和微动转动, 可频繁起 停和换 向、对电网冲击小,但价格贵、管理 麻烦。 组成:电机和油泵构成油泵机组(发电机) , 油马达(电动机) ,管路(导线) ,电磁阀(开 关)等。 一、液压系统工作原理(辅机学) 1.主油泵和油马达 主油泵为斜盘式双向变量泵,改变 倾斜盘倾斜角的方向, 改变油马达的吸排油的 流动方向, 从而改变油马达的旋转方向; 改变 倾斜盘倾斜角的排量大小, 从而改变油马达的 转速。 2.液压系统工作原理 1) 组成 M1:主油泵电动机 M2:辅油泵电动机(提供液压刹车 压力油,补充主油泵系统油液) 1M、2M 吊杆电动机:控制起货机前 后(吊杆上下) 、左右移动。 2) 1M(2M)控制 用按纽和机械联锁点动控制正反转, SQ 为上升限位开关。 抱闸 YB1经 V 三相整流通直流,1M 通电、YB1通电(Rf 短接)抱闸松,1M 断电、 YB1断电抱闸制动,同时 Rf 接入加快放电 (τ=L/R) 。 3) M1、M2控制 起货机在零位→SA1、SA2(零位开关) 常开触点复原断→控制油马达的双刹车 YV1、YV2断电制动; 按下 SB4→KM1通电→M2起动; SA1、SA2零位时常闭触点闭→按下 SB6 (要求 M2起动1分钟后再起动 M1)→KM2 通电自锁(SA1、SA2实现零位联锁)→M1 通过 KT、KM3、KM4实现 Y—Δ 降压起动。 起落货 SA1、SA2常开触点闭→YV1、

YV2刹车松→油马达带动起货机(SA1、SA2 常闭触点断 M1仍自锁运行) 。 § 1-7电力拖动系统故障检测与维护 第二节 船舶舵机的电力拖动与控制 教学目的:使学生掌握舵机电力拖动的特点; 操舵方式及原理、 性能; 自动舵的类型及特点。 重点:各种操舵的性能,自动舵的特点。 难点:各种操舵的原理。 计划课时:4节左右。 § 2-1 舵机电力拖动与控制的基本要求 § 2-2 操舵方式及基本工作原理 § 2-3 自动舵的基本类型及其调节规律 § 2-4 自动操舵系统基本工作原理 § 2-1 舵机电力拖动与控制的基本要求 一、舵机装置 舵机装置由操舵装置、舵机、传动机 构和舵叶四部分组成。 1.电动—机械舵机装置(小船) 电动机通过齿轮转动带动舵叶 2.电动—液压舵机装置(远洋船) 电动机通过液压系统转动带动舵叶 二、对电力拖动与控制的基本要求 1.供电要可靠 舵机应两路供电,一路要经应急配电盘。 不设过载保护。 2.电动机的运行要可靠 规范规定:舵机电力拖动装置,应能 在船舶处于最深航海吃水, 并以最大营运航速 前进时,将舵自任一舷的35° 转至另一舷的 35° 且能在不大于28s 的时间内将舵自任何一 , 舷的35° 转至另一舷的30° 。 舵机电动机有软的机械特性和足够大 的过载能力,堵转时间应能持续1min 以上, 仍不致将电动机烧坏。 3.控制系统要可靠 (1)应有驾驶台和舵机舱两个以上控制站、 并设转换开关防同时操作。 (2)设有自动、随动、应急三种操舵。 (3)应设舵叶偏转限位开关,失压报警,自 动操舵极限角自动报警。

§ 2-2 操舵方式及基本工作原理 一、单动(应急)操舵(小船用或随动操舵坏 用)的 工作原理 性质: 1. 操舵手柄或舵轮位置不与舵叶位置相对应, 要用舵角指示器才能知道舵叶所转角度。 2.操舵手柄向某一方向,电动机拖动舵叶向 相应方向,手柄回零,舵叶固定在某一角度。 3.要使舵叶回到中间位置,手柄反向。 4.太平舵:手直接板动舵叶。

二、随动操舵系统的工作原理 特点:舵叶角度与舵轮位置自动同步。 (自动 操舵船进出港、 避碰 、 通过狭窄航道、 遇风浪及冰山等使用随动操舵) 原理 舵轮转动→发送电位器 R1触点移动→电 桥平衡破坏→产生电压 Uaa′→经放大器放大 作直流发电机 G 励磁→G 产生一定大小和方 向的 U0→直流电动机 M 以适当速度和方向转 动带动舵叶(G 为重复短时工作制、差复励: ?并- ?串,IM 即 I 串↑→U0↓使 M 有软的机 械特性和强的过载能力, ?并为主、它为零 G 不发电) (舵角反馈同步传递机构接收机) → 带动反馈电位器 R2触点移动到 a′→电桥平衡 U aa′为零→U0为零 M 停→舵叶停在一定角度 (与舵轮转角对应) 。 三、自动操舵(正常大洋航行)工作原理 1.性能:它是一种将舵电动机的控制系统与 电罗径联系起来的操舵装置, 当船舶偏离规定 航向时, 由于电罗径与船舶的相对运动, 控制 系统工作,使船舶保持原来的航向 2.原理: 设右偏航→航向发送器使1左偏→1~2 通电 KA1通电触点闭→G 发电 UO 为正 M 左 转→舵叶左偏→舵发送器使导电环2左转追随 → 偏 航 角 φ ↑ ??φmax→ 偏 舵 角 β↑ ??βmax→1与绝缘块4接触→M 停→船回航 →1~3接触 KA2通电 M 右转→舵叶右偏→导 电环右转追随 φ↓??0 →β↓??0→1与绝缘 块4接触→M 停船舯线。 3.按工作原理,随动操舵属于开环控制,自

动操舵属于 闭环控制。 § 2-3 自动舵的基本类型及其调节规律 一、比例舵(P 舵) β=-K1φ β:偏舵角,K1:比例系数,φ: 偏航角,-:偏舵角方向是消除偏航。 性能:可消除偏航。特点:简单、精度较 差。 二、比例——微分舵(PD 舵) β=-(K1φ + K2 dφ/dt) (表示偏舵角与偏 航角和偏航角速度成比例) 微分部分作用是减少船舶的 s 航迹。 原理:船舶回到正航向前,已受到微分部 分的反向舵作用, 从而能有效地阻止因惯性而 向反方向的偏航。 微分舵又叫纠偏舵、 稳舵角 或反舵角。 三、比例——微分——积分舵(PID 舵) β=-(K1φ + K2dφ/dt+ K3? φdt ) 积分部分的作用是消除装载、船型、螺 旋桨不对称, 受持续单侧风、 浪等使偏航角在 不灵敏区(小舵角)所引起的横向移动距离。 也叫压舵,可提高保持正航向精确度。 § 2-4自动操舵系统基本工作原理 一、PID 自动舵系统工作原理 4为灵敏度(天气)调节:人为设 定系统小偏航角不动作的区域, 天气好、 该区 域应设小、即灵敏度调高;天气差、该区域应 设大、即灵敏度调低。 二、自适应舵的基本概念和调节原理 卫星等测位测定的船位, 罗径等测 定的船速、 航向等参数, 经中央计算机处理后 作信号控制舵机, 使船舶保持给定航向, 该系 统叫自适应控制系统。 第三节 船舶电站 教学目的:使学生掌握船舶电力系统及保护、 配电板、应急发电机、蓄电池、接岸电装置的 基本组成、性能和使用;掌握轴带发电机、空 气开关、 各种并车装置性能和特点; 掌握手动 并车的原理和操作。 重点:船舶电力系统、配电板的组成、性能; 掌握手动并车的原理和操作。 难点:轴带发电机、空气开关的性能。 计划课时:22节左右。

§ 3-1 船舶电力系统概况 § 3-2 电站容量与发电机组数量(机动略 § 3-3 主机轴带发电机装置 § 3-4 船舶配电板 § 3-5 万能式空气断路器 § 3-6 发电机的保护 § 3-7 发电机的并联运行条件与分析 § 3-8 手动并车整步原理与方法 § 3-9 自动准同步并车原理(机动略) § 3-10 船舶应急发电机组 § 3-11 船舶蓄电池装置 § 3-12 船舶接用岸电装置 § 3-1 船舶电力系统概况 一、系统的组成及特点 (一)船舶电力系统的组成 由电源、 配电装置、 电力网和负载四 部分组成。 1.电源 将其它能量转换成电能的装置;主要由 发电机组和蓄电池组组成。 2.配电装置 (1)定义:接受和分配电能,对电源、电力 网和负载进行保护、监视、 测量和控制的装 置。 (2)组成:各种转换和控制开关、互感器、 测量仪表、连接母线、保护电 器、自动化装 置及各种附属设备等。 (3)分类:A.总配电板(一级) ,动力配电 箱、照明配电箱(二级) ; B.应急配电板; C.充放电板。 3.船舶电力网 船舶输电电缆和电线的总称;由动力、 照明、应急、低压和弱电等电网组成。 4. 负载 将电能转换成其它形式能量的装置;种 类。 (二)船舶电力系统的特点 1. 容量小 (多为2~3台小容量柴油发 电机) ,电压、频率易波动(易全船停电) 。 2.输电线路短(短路电流大) 。 3.环境恶劣:要能在潮湿、盐雾、油

雾和霉菌的环境和在规定的船舶倾斜、摇摆、 振动和冲击等条件下可靠的工作。 二、系统的基本参数 1.电流种类—电制 50年代前用直流;现代用交流。 2.额定电压 我国限定电压500V(非电力推进 船舶)动力: (发电机) (美日440V) ; 电源 400V , 负载380V;照明:电源(变压器)230V,负 载220V。 3.额定频率 我国50Hz,美日60Hz。 § 3-2 电站容量与发电机组数量 一、 确定电站容量和选择发电机组数量的基本 原则 1.船舶的运行工况 2.确定电站容量的基本原则 电站容量以实际用电量最大的运行工 况为基础来 确定。 确定船舶电站容量的原则是: 应能满足船舶在各种运行工况下 的用电量并有适当余量。 3.发电机组容量和数量的选择原则 二、电站容量的计算 利用有关理论和统计计算 选择发电机组容量和发电机组台数 时, 应考虑机动、 寿命和维修等选发电机的基 本原则; 考虑计算的各运行工况的总功率, 还 要考虑 cosφ=0.8的无功容量。 § 3-3 主机轴带发电机装置 一、轴带发电机的特点 要点: 充分利用主机功率储备裕量, 实现节能; 主机烧重柴油, 其发电成本降低; 系统控制环 节多,管理复杂。 二、船舶轴带发电机主要类型 1.直流轴带发电机(很少) 2.交流轴带发电机(分:可变螺距螺旋桨 的主机型式;定螺距螺旋桨的主机型式) 三、变螺距螺旋桨式 主轴转速与转向恒定; 主机转速低、 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;一般轴发

和备用柴发 P 相同。 四、定螺距螺旋桨式(主要) 主轴转速与转向可变; 通过转速补偿装 置使发电机电压和频率稳定。 主要是:整流—逆变作中间环节的(晶 闸管)轴带发电机系统。 五、 轴发工作对主机的转速有限制, 因此还要 设辅助柴油发电机组。 补充:晶闸管轴带发电机系统 一、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。 2.具有自动调压器(AVR)的调相机 (也称同步补偿机 SC) 6为无功通道。 同步补 偿机提供无功功率。 3.控制(频率和逆变角)器8调节和控 制系统频率和有功功率。 二、起动 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。 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) ; 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。 三、停机 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。 § 3-4 船舶配电板 一、主(总)配电板 由发电机控制屏、并车屏、负载屏及连 接母线等组成。 1.发电机控制屏 作用: 控制、 调节、 监视和保护发电机组。 组成:上部为测量仪表[电流表(测线电 流) 、电压表(测线电压) 、频率表、功率表、 功率因数表和仪用互感器]、转换开关和指示 灯等;中部为主开关(含逆功率继电器) 、指 示灯等;下部为自励恒压装置。 2.并车屏 主要有同步表、同步指示灯等。用作交 流发电机并车操作。 3.负载屏 用来分配电能并对各馈电线路进行控 制、监视和保护。 组成: 主要有装置式自动开关、 绝缘指示 灯、兆欧表、与岸电箱相连的岸电开关等。包 括动力负载屏和照明负载屏。 主配电盘直接供电 (提高重要负载供电的可靠 性)的设备:舵机、锚机、消防泵、航行灯、 无线电电源板、电罗经、电航仪器电源箱、苏 伊士运河灯等部分重要负载, 还有空压机、 锅 炉鼓风机等大容量负载。 其中舵机和航行灯采 用两路供电、一路经应急电盘。 4.汇流排(母线) 用来汇集和分配电能;排列颜色:交 流 A、B、C 分别为绿、黄、褐或紫,中线为 浅蓝;直流正、负为红、蓝;按从上到下、从 左到右、从前到后排列。 (中间) 二、应急配电屏 作用:用来控制和监视应急电源工作 情况,并合理分配应急电源。

组成:应急发电机控制屏和应急负载 屏(同主配电屏) ,无并车屏(无整步表、同 步指示灯)和逆功率保护。 主、 应急配电屏关系: 应急电网平常由主配电 屏供电,其联络开关对应急电屏进行电气联 锁; 主发电机失压应急发电机自动起动, 并经 应急配电屏经向应急电网供电。 三、充放电屏作用 四、区配电板、分配电板 将从主配电屏输送来的电能向不同区 域的用电设备进行配电。 区:I>16A 分:I<16A 五、岸电箱 船舶停靠码头和进坞时,将岸电接入总 配电屏进行分配。

§ 3-5 万能式空气断路器 概述 1.分类 自动开关(又叫空气开关、断路 器)分为: 塑料外壳式(装置式) ,用 DZ 表示,作 分路或负荷开关; 框架式(万能式) ,用 DW 表示(陆用 DW10为主,船用 DW—94、95、98、AH 等) , 作总开关。 2.船用万能式自动空气断路器 (1)组成 触点系统、灭弧装置、自由脱扣机 构、操作传动机构和保护元件(脱扣器)等。 (2)用途 A.开关作用:通断主电路,也可以 通过分励按纽进行远距离断电操作; B.保护作用:短路、过载和欠失压时 自动切断主电路。 一、触头系统(见图1) 由主触头(断先、通后) ,副触头, 弧触头(带电通断:通先、断后)组成,都起 通断主电路的作用;辅助触点通断控制电路。 二、灭弧装置 采用磁钢片制成的灭弧栅片:利用电 磁力将电弧吸入栅片,拉 长、分割成小段和阴极效应(见图2讲)使电

弧熄灭。 三、自由脱扣机构 作用:实现操作传动装置与触点系统之 间的联系 (书图: 恢复四连 杆的刚性连接) 。 书图(b)无联系、 (c)有。分闸不能合闸, 要经再扣才能合闸(DZ 见图3) 。 四、操作传动装置作用:使触头合闸; 过程: 使储能弹簧储能, 自由脱扣机构达 “再扣”,然后利用储能快速合闸; 种类:手动操作,电磁或电动合闸。 五、保护元件(脱扣器) (见书图)概述 作用:脱扣器动作使自动开关掉闸。 种类:DZ 主要是热脱扣器(过载保护) 、 电磁式过流脱扣器(短路保护) ,复式脱扣器 (短路和过载保护) ;DW 脱扣器: 1.电磁式(DW98采用半导体式)过流脱扣 器: 多个、 (电流)线圈串联在主电路中(图 1) 。 分瞬时脱扣器:短路保护;短延时脱扣器:短 路选择性保护;长 延时脱扣器:过载或过 载选择性保护。 2.电磁式失压脱扣器 (电压)线圈并联在主电路中(图2) ;欠 失压作保护。 为避免电源电压瞬时波动造成欠压脱扣器误 动作,须采用延时跳闸机构。 3.分励脱扣器 远距离断电控制; 分通电型:按纽加电压脱扣器; 断电型:按纽加欠压脱扣器。 (见 书图) § 3-6 发电机的保护 电站保护的任务: 切除故障电气设备; 发出报 警信号。 要求保护元件具有可靠性、选择性、 快速性和灵敏性。 1.可靠性:保护装置本身必须工作可靠; 2.选择性:电力系统,从发电机到负载,应 分级设置保护装置, 使保护具有选择性; 系统 发生故障时使离故障电路最近的保护装置动 作; 其动作电流或动作延时: 短路保护动作整

定电流逐级减少、动作整定延时逐级减少。 (DW 采用整定时间) ,DZ(一般采用整定电 流)

一、外部短路保护 1. 外部短路: 发电机输出电流大大超过额 定电流; 2.要求 Id=2(或3)~5Ie、延时0.2(或 0.3)~0.6s 动作(选择性) ;Id=5~10Ie、瞬 时动作(快速性) 。 3.采用自动开关过流脱扣器(非熔断器) 或过电流继电器进行保护。 二、过载 1.发电机过载:发电机输出电流(功率) 超过额定值; 2. (规范)要求过载保护元 件 无分级卸载:I=1.25~1.35Ie、延时15~ 20s 动作 分级卸载:I=1.1~1.2Ie、延时5~10s 卸 掉次要负载, I=1.5Ie、延时15~20s 动作 3.采用自动开关(长延时)过流脱扣器或长 延时过电流继电器和分级卸载装置进行保护; 动作值按发电机电流设定。 三、 欠压保护 (对发电机和运行的电动机保护) 1.欠压原因危害:电动机过流或堵转,其 它负载不能正常工作。 2.要求发电机跳闸 带时限 U=70~80%Ue、延时1.5~3s;不带时 限 U=40~70(或50~60)%Ue、瞬时。 3. 采用自动开关欠压脱扣器或欠压继电器 进行保护 四、逆功率保护(保护发电机组) 1.逆功率保护的性质 (1)原因:并联运行的发电机,若一台发电 机的原动机发生故障使转矩消失, 则发电机进 入电动机状态, 拖动原动机转动从电网吸收功 率即逆功率, 另外并车操作未能满足并车条件 也出现逆功率。 (2) 危害: 正常运行的发电机严重过载跳闸。

(3)要求:P=-5~-15%Pe、延时1~10s(防

并车时短暂逆功率)逆功率继电器跳闸。 2.逆功率继电器 (1) GG—21型感应式逆功率继电器原理: 电流线圈的磁场和电压线圈的磁场穿过铝盘 组成一个移位磁场,铝盘感应形成幅射状电 流, 在磁场中受力作用而转动, 永久增铁起阻 尼作用。输出功率铝盘带动触点向断开处转 动, 但被挡块挡住, 逆功率铝盘带动触点闭合, 使自动开关跳闸。 改变电流线圈匝数可改变动 作值,改变挡块位置可改变延时。 接线: 电压线圈接 B、 相, C 电流线圈接 C 相。 (2)整流式逆功率继电器装置 (3)晶体管式逆功率继电器装置 § 3-7 发电机的并联运行条件与分析 一、并联运行的必要性 1.发电机容量合理利用:少负载开一台, 多负载开两至三台。 2.便于对发电机的维护管理:多台机可以 轮流进行保养和维护。 二、 并联运行的条件: 电压、 频率、 初相相同, 相序一致。 三、 频率和初相位相同, 电压有效值不同: (环 流的均压作用) 1.两机电压不等在两机间形成环流(见书 图) 。 2. 环流使电压高的发电机产生去磁电枢反应、 电压降低,电压低的发电机产生增磁电枢反 应、电压升高,结果使两机电压相等。 3.要求:ΔU<10%Ue(电抗小,一定的 电压差产生很大的冲击环流) 。 四、频率和电压相同,相位不相同:自整步作 用 1.自整步作用 2.要求:-15° <δ<15° 相差太大(180° 最大) ,两机间产生冲 击电流和冲击力矩, 不能牵入同步, 且产生振 荡(转子相对摆动) ,导致逆功率跳闸,甚至 损坏绕组。

五、并车时电压和相位相同,频率不相同 1.频率不同两机具有相位差 δ=2л(f2-

f1)Δt 和电压差,具有自整步作用。 2.要求:-0.5Hz<Δf<+0.5Hz(T=1/Δf) 频差小自整步作用使两机牵入同步,频 差大无法牵入同步。 六、相序不一致 引起很大的环流烧坏发电机, 该条 件一般可满足,航行并车不必检测。 七、合闸: 最理想是待并发电机的电流为零 时。 并车时任何一个条件不满足都会产生冲击 电流, 相位和频率条件不满足还会产生冲击转 矩。 §3-8 手动并车整步原理与方法 概述: 1. 准同步并车法: 观察和调整发电机的电 压、 频率和初相位, 使之完全满足并车条件后 并车。 2. 手动准同步并车法: 依靠操作人员观察、 判断进行并车操作; 自动准同步并车: 依靠自动装置完成并车。 3. 调压器可保证电压条件, 并车时只要调 整待并机的频率和相位 一、灯光法(同步指示灯法) 1.灯光明暗法(暗灯法) (1)电路 (2)性能 A.灯光很亮说明待并机与电网相位 差很大、 熄灭说明相位差很小或为零, 灯光明 暗度说明相位差的大小; B.灯光明暗变化快说明频差大、慢 说明频差小。 (3)合闸 调待并机的调速开关(即调油门) , 使灯光明暗变化慢(周期为3~5秒) ,灯光熄 灭后 (接近灯暗区中心) ΔU 为30%Ue 灯灭) ( , 合闸并车。 (4)缺点 灯光明暗不能说明 f2是快还是慢。 2.灯光旋转法(亮灯法) (1)电路 (2)性能 A.f2 >f 1:三灯熄灭的顺序为

L1→L2→L3→L1, f2< f 1:三灯熄灭的顺 序为 L1→L3→L2→L1; B.灯光明暗旋转快说明频差大、慢 说明频差小,L1灯光明暗度说明相位差的大 小。 (3)合闸 调待并机的调速开关:f2快减速、f2 慢加速,使灯光旋转慢(周期为3~5秒) ,熄 灭的顺序为 L1→L2→L3→L1 (快向、 顺时针, 防逆功率) 接近 L1灯熄灭区中心, , 合闸并车。

二、同步表法 1.并车操作 (1) 当同步表指针指快向、 调待并机调速 开关减速, 当同步表指针指慢向、 调调速开关 加速。 (2)当指针指快向(顺时针)旋转,转速 慢(周期为3~5秒) ,指针在红点前10° ~15° 即11点钟位置(开关惯性)合闸,待并机牵入 同步。 2.性能 (1)并车后同步表应断电(15分钟短时工 作制) 。 (2)接线要正确,转子应接电网 AB 相。 3.目前大多数船同时采用同步表法和灯光明 暗法。 三、电抗器粗同步并车原理 1.特点:基本满足并车条件:调节待并机频 率(条件同准同步) ,观测电压差别不大,不 考虑相差(最好 δ<90° 。先在待并机和电网 ) 间接入一个电抗器 (短时工作制、 空心线圈) , 限制冲击电流(I=1.2~1.4Ie)和冲击转矩, 牵入同步(电抗器不能太大:要有足够的环 流) ,然后合闸、自动延时切断电抗器。 2.电路原理: (讲)设 G1为运行机,G2为待 并机。 按下 SB2→KM2通电→辅触点闭→自锁 →限流 → 主触点闭→G2与电网接电抗器 LS→牵入同步 →KT2 通 电触 点 延时 闭 →KM4通电触点闭→DW2通电→a

a→辅触点断→KM2、 KT2、 KM4断电触 点复原 →主触点闭空气开关合闸(线圈通电 合闸,断电无影响) 四、并车失败的原因: 1)电网电压、频率波动太大; 2)空载并车; 3)并车操作不当; 4)未能及时转移负载。 五、直流发电机并车(补) 1. 条件: 电压相等 (检测仪表仅电压表) 、 极性相同。 2.并车:起动待并机→调励磁使电压稍 高于电网电压(防逆电流失、反磁跳闸)→按 下合闸按纽→增加并入机励磁减少运行机励 磁转移负荷。 3.解列:增加留用机励磁,同时减少解列机 励磁(两机的电动势一增一减) (只增或只减 一机励磁、 负荷分配改变、 电网电压增加或减 少)到负荷电流为零、再按下脱扣按纽。 4. 为保证负荷动态分配的均匀及并联运行 的稳定性, 直流复励发电机必须设均压线 (励 磁部位) 。 § 3-9 自动准同步并车原理 一、自动准同步并车原理 1.性能:利用自动并车装置检测和调整待并 发电机的电压、 频率和相位, 使之满足并车条 件,向合闸机构发出信号,使主开关合闸。 2.基本功能 (1)能检测待并机电压和频差,并且能自 动调节; (2)有一个门电路,当满足合闸条件时发出 合闸信号(不满足条件实现闭锁) ; (3)能保证合闸提前时间等于主开关固有 时间:使合闸瞬间电压、相位一致,达到准确 同步目的。 3.组成:分合闸、调压和调频三部分。 二、自动整步器(略) 。 § 3-10 船舶应急发电机组 一、应急电源

1. 设应急电源的条件: 客船及1000总吨或500 吨以上货船。 2.作用:当主电源因故障不能继续正常供电 时, 立即向船舶一部分用以保证船舶安全的用 电设备继续供电; 其功率应充分供应上述设备 的用电。 3.组成:应急发电机组及应急配电板和应急 蓄电池组及其充放电板或之一。 大应急发电机(组) ,供电时间:国际 航线的客船为36h. 小应急为蓄电池组,供电时间为 30min.( 小应急在大应急有故障时或起动过 程中投入, 用来保证最必须的用电设备不致断 电而设置) 4.应急电源供电范围 1)航行灯及国际海上避碰规则、所规定 的其它各种信号灯; 2)白昼信号探照灯及无线电测向仪,无线 电台(按国际航行要求) ; 3)各通道、梯道出口处的应急照明,每个 登艇处的应急照明,救生艇、筏、救生浮贮存 处的照明。 4)机舱主机操纵台、锅炉水位表、气压表、 总配电盘前、 应急发电机室、 舵机等处的照明; 5)驾驶室、海图室、无线电室、消防设备控 制站的照明; 6)船员、旅客公共舱室的照 明; 7)紧急集合报警装置; 8)电动应 急消防泵; 9)固定式潜水舱底泵; 10)无线电设备和 通用报警器; 11)舵机。 二、应急发电机 组要求: 1.与主电源的联锁关系:主 电源正常供电, 应急电源不能投入; 主电源失 压, 应急电源自动投入; 小应急在大应急投入 前投入(供无线电和应急照明) ,大应急投入 后自动退出;主电源供电大应急立即退出。 2. 应急配电盘由独立馈线经联络开关与 主配电盘联接,应急电网平时由主配电盘供 电。 3.主电网失电,主配电盘与应急配 电盘联络开关自动断开(先) ,应急发电机应 在30s 内自动起动, 主空气开关自动合闸 (后) 投入供电; 主电网恢复供电, 联络开关自动闭 合。 三、应急发电机的自起动控制装置(略) § 3-11 船舶蓄电池装置

种类: 酸性蓄电池:历史悠久、用途广泛、价格 低廉、船上多用,外壳不带电; 碱性蓄电池: 工作电压平稳、 可大电流放 电、机械强度高、使用寿命长,但价格较高。 一、酸性蓄电池基本结构和工作原理 1.组成 1)容器 2)极板 3)隔板(见书) 2.工作原理 二、碱性蓄电池 1.组成: 容器、极 板和活性物质等。 2.工作原理 (电 解液为 KOH、充放电比重不变) 负极 正极 负极 正极 3. 每个蓄电池的电动势一般为1.25V,放 电毕为1~1.2V,充电毕为1.4~1.8V。 三、蓄电池的容量 Q=It 单位:安时(Ah) 酸 性 蓄 电 池 以 10h 为 标 准 放 电 ( 例 200Ah:20A、放电10h) ; 碱性蓄电池以8h 为标准放电。 四、充电 1.充电种类: 1) 初充电: 新的和长期库存的蓄电池 充电; 2)经常充电:正常充电; 3)过充电:补充经常充电的不足 极板硫化原因:长时间充电不足、过放电;措 施:按时过充电、定期全容量放电。 2.充电方法: 1) 充放电制: 恒流充电法 (碱性常用) , 恒压充电法,分段恒流充电法(酸性常用、可 延长寿命) 。 2) 浮充电法: 整流充电设备处于经常 工作,电源、蓄电池、负载保持接通,一可为 负载供电、还可为蓄电池充电。 五、比重(酸性) 充电毕比重(大) :1.275~1.300, 极限电压2.4V(正常额定2V) 放电毕比重: 1.150~1.180, 极限电压

1.7V(约为90%额定电压) 电压:E=0.84+d(d 为比重) 六、维护保养 1. 酸性蓄电池液面下降的原因是产生气体 和蒸发、应加蒸馏水。 2.保持铅蓄电池通气孔畅通和蓄电池室通 风是为防爆。 3.1h 放电,酸性蓄电池不可,碱性蓄电池 可以。后者过充电、过放电能力强。 4.未加 LiOH 的碱性蓄电池温度不得超过 30℃。 § 3-12 船舶接用岸电装置 概述: 1.接岸电的作用:当船舶靠岸特别是修船时 应接岸电, 因岸电比船电便宜很多, 同时可免 去对发电机进行管理, 便于发电机的维修、 保 养。 2.接岸电的要求:电制、额定电压及额定频 率一致, 与船舶电网相序一致 (不一致电动机 反转等)且不能断相。 3.主发电机、应急发电机、岸电之间的联锁 关系是: 主发电机供电, 岸电开关合不上闸或 自动跳闸;主发电机(应急发电机)脱离电网 后,岸电开关才能和闸。主发电机失电,应急 发电机自动起动送电。 配电板上主开关与岸电 开关设有联锁保护环节。 一、相序指示器 1.电路 2.原理: 上图在正常情况通过电路分析 U1=1.5Up U2=0.4Up (Up 为 相电压) 3.性质:白(绿)灯比红灯亮、为正序,可 接岸电;红灯比白(绿)灯亮、为逆序,应将 岸电任意两根接线对换。 二、 逆(负)序继电器 1.作用:在逆序或断相时,接岸电的自 动开关不能合闸。 2.原理: (讲) 1) 正序时: Umn=0KA→线圈无电触点 断→KT 断电触点闭→U<(DW 失压脱扣器) 有电→DW 可合闸

2)逆序时:Umn≠0→KA 线圈通电触点 闭→KT 通电触点延时断→U<失电→DW 不 能合闸 第四节 船舶同步发电机的自动调节装置 教学目的: 使学生熟悉调压器的类型、 可控硅 及可控相复励恒压的原理和性能、 无刷发电机 的特号;掌握不可控相复励恒压装置的原理、 性能及调节; 掌握并联运行无功功率和有功功 率的调节及性能; 了解自动调频调载和自动分 级卸载的原理和性能、掌握其使用。 重点: 不可控相复励恒压装置的原理、 性能及 调节; 并联运行无功功率和有功功率的调节及 性能。 难点: 不可控相复励恒压装置的原理; 并联运 行无功功率和有功功率的性能。 计划课时:12节左右。 § 4-1 同步发电机电压的自动调节 § 4-2 不可控相复励恒压原理 § 4-3 晶闸管(可控硅)自动励磁装置 § 4-4 可控相复励恒压原理 § 4-5 无刷同步发电机励磁恒压系统(属于他 励) § 4-6 并联运行同步发电机无功自动分配 § 4-7 调速特性与并联有功分配 § 4-8 自动调频调载原理 § 4-9 自动分级卸载及自动增减机组 § 4-1 同步发电机电压的自动调节 保证供电品质的两个重要指标是: 电压和频率恒定。 一、自动调压装置的功能 作用: 发电机起动后转速接近额定转速 时, 能建 立额定空载电压; 当负载大小和负 载性质变化时, 能自动保持电压基本恒定。 还 有均匀分配无功功率的功能。 品质要求: 静态和动态指标均满足《海船规 范》要求。 1.自励起压: 同步发电机转子励磁电流, 是由三相 输出电压经整流而形成, 这就是自励; 起励电 流在二极管死区电压内不能导通, 故转子要有

剩磁外,还要有起压措施。 2.静态电压调整率 要求:主发电机:± 2.5%以内;应急 发电机:± 3.5%以内。 3.动态电压调整率 要求:突加(减) 50%Ie cos?<0.4 调整率± 15%以内 Δt< 1.5s。 4.强行励磁 负载突变或短路故障消除后电压可迅速 恢复。 5.合理分配发电机的无功功率 要求: P=20~100%Pe 时, 按比例分配, Q ΔQ <|10%|Qmax。 二.自动调压装置分类 1.按直流励磁电流获得方式分 1)直流励磁机他励方式 同轴直流励磁机有电刷和换向 器、不宜在船上使用。 2)静止自励方式 经整流供转子励磁、主要使用方 法。 3)交流励磁机他励方式 无电刷、滑环、发展方向。 2.按照自动调压的作用原理分 1)按电压偏差调节:静态性能好; 2)按负载扰动调节:动态性能好。 3)复合调节:静、动态性能都较好。 3.按照励磁装置的组成元件分 相复励(最多) 、三次谐波、晶闸管等。 § 4-2 不可控相复励恒压原理 一、相复励自励恒压装置 1. 同时按负载电流和负载功率因数进行调节, 前者为复励补偿、后者为 相位补偿,合称相 复励。 2.动态性能好、有好的强励能力 3.分电流叠加、电磁叠加、电势叠加三种。 二、电流叠加相复励自励恒压装置 1.电路单相电路见下: 由电流互感器、电抗器(主要作用移相) 、三 相桥式整流器及并联的 R 与 C 或硒堆(过压 保护) 、电容(作用起压)和励磁绕组等组成

2.基本原理 4.性能 1)Iv 的相量为励磁电流的空载分量, 其作用是决定发电机空载输出电压的大小; 空 载电压偏低、说明 Iv 分量偏小。 2)Ii 的相量为励磁电流的复励分量,其 作用是产生电流补偿和电压补偿; 接负载后电 压偏低、说明 Ii 分量偏小。 3)Iv 分量适当,Ii 分量太强、发电机外 特性上翘;Ii 分量太弱、发电机外特性严重下 斜。 三、电磁叠加的相复励自励恒压装置 1.特点:动态性能更好。 2.组成:同上、增加了一个三绕组变压 器(N1、N2、N3为电压、输出、电流绕组) 。 3.原理:?f≈(N1/N2)?v+(N3/N2)? I 四、交流侧电势叠加的相复励自励恒压装置 (见下图) 五、相复励装置的起压和参数调整 1.起压 初始空载电压小、 整流二极管不能导 通、利用电容(与整流桥交流侧三角形连接) 和移相电抗器串联谐振产生大电流起压。 2.参数调整 1)调空载电压↑ 电流叠加: 增加移相电抗器 (三相 铁心线圈)气隙或减少其线圈匝数; δ↑→μ↓→L↓=(μSN2)/l→Xl↓→Iv↑→E↑ 或 : N↓→L↓→E↑ 电磁叠加:增加电压绕组的匝数 N1↑→E1(U1)↑=444fN1Ф→Iu↑→Il↑→E↑ 2)调负载电压↑ 电流叠加:减少电流互感器二次绕 组 匝 数 Ni2↓→Ii↑( 电 流 比 与 匝 数 成 反 比)→Il↑→U↑ 电磁叠加:增加电流绕组的匝数 ?f↑≈(N1/N2)?v+(N3↑/N2)? i § 4-3 晶闸管(可控硅)自动励磁装置 特点:属按电压偏差调节、静态性能好。 一、测量比较电路

1.测量电路 将发电机端电压测量后整流为直流。 2.比较电路(见书画) 1) Uin<Uz: Uout=Uin (Dz 相当于开路) →起励 2)Uin>Uz: Uout=2Uz-Uin ∵ UR=Uin-Uz ∴ Uout=Uz-UR=Uz-(Uin- Uz)= 2Uz-Uin Uout↑→Uin↓→(负反馈)稳压 二、移相触发电路 根据 Uout 大小和正负、 控制可控硅的 导通角(控制角) 。 三、可控整流主电路 利用可控整流作励磁。 四、保护和起励电路 采用阻容保护, 使晶闸管不因过压、 过 流损坏; 采用人工触发起励(书图) ,因剩磁电 压其脉冲不能使晶闸管导通。 § 4-4 可控相复励恒压原理 性质: 根据电压偏差和负载电流综合调节; 在 相复励的基础上加一个按电压偏差调节的装 置。 一、变压器式(书图) 反应电压偏差的 AVR(自动电压调节器) 控制变压器铁芯饱和程度恒压。 二、移相电抗器式(书图) AVR 控制移相电抗器饱和程度恒压: UO↑→UAVR↓→I↓→电抗器 x 饱和程度 ↓→XL↑→IV↓→IF↓→IL↓→UO↓ § 4-5无刷同步发电机励磁恒压系统(属于他 励) 一、结构及特点 1.励磁机电枢 EX(转子)与发电机 G 励 磁 Nf(转子)同轴,励磁机电枢电流经整流 后作发电机励磁; 2.励磁机励磁绕组 F1、F2的电流决定于 G 输出的电流、电压; 3.无刷同步发电机的关健问题是由于具有 旋转硅整流器,从而去掉了滑环和炭刷。 二、恒压原理

EX 的励磁电流由相复励和 AVR 两部分 构成,EX 输出电流经整流后作为 G 的励磁, G 的电压为综合调节。 三、无功功率的自动调整(略) § 4-6并联运行同步发电机无功自动分配 一、无功功率分配的基本原理 1.调发电机励磁电流,即调无功功率(也 调电压) (直流发电机调励磁电流,即调有功 功率) 。因有恒压装置、当电网功率因数降低 时, 仅使发电机容量不能充分利用、 线路功率 因数降低。 2.QF(发电机总无功功率)=QL(负载) 并车时:调励磁电流使 Q 运↓、 Q 并↑ → Q 运+Q 并=QL Q 运=Q 并 (或 按比例分配)解例相反。 容量相同的两机并联, 电流表读 数相同、 功率因数表读数不同, 则有功和无功 分配都不均。 3.调压特性(书图) 1)一般为有差特性、两台机特性很难一 致; 2)负载变化,通过调励磁、使电压稳定 但略有变化,出现 无功分配不均; 3)电压下降,斜率绝对值大的无功分配 少,斜率小的无功分配多(电压升高相反) 。 二、均压连接 作用: 实现无功功率的自动调节使无功均 匀分配,适用于相复励 的发电机。 1.直流均压线: 并联运行发电机励磁绕组用两根均压 线并接; 使发电机励磁电流随无功负载变化而 相应变化, 保证无功分配均匀; 适用于容量相 同、同型号的发电机、并车冲击电流小。 2.交流均压线: 并联运行发电机电压调整器的移相电 抗器并联连接; 直流均压电流小、 更适用于容 量不同的发电机、并车冲击电流大。 3.要求: 均压电路连接要可靠, 均压线电阻要小; 视并联运行发电机容量设置不同的均压线。

三、调差装置 适用于按电压偏差调节的可控恒压装置。 § 4-7 调速特性与并联有功分配 要求: P=20~100%Pe 时, 均匀分配 P (P 相等) ΔP <|10%|P (P1=P2=…=P) : 或按比例分配:ΔP<|10%|Pmax ΔP< |20%|Pmin 一、调速器及其调速特性 1.调速器(见辅机) : 发电机原动机调速器伺服电动 机的控制开关(或手柄) (装在发电机控制屏 上) ,标有“快”(正转) 、“慢”(反转) ;“快” 对应调节调速器的弹簧预紧力增加、 柴油机油 门开度增大。 2.调速特性 f(n)=f(P):分有差(主要) 、无 差(很少) ; (见下) 人为调节弹簧预紧力增加、 可使调速特性上移 a→b,相反成立;工作点从 m→n 时,弹簧预 紧力不变、柴油机油门开度增大。 (见下) 3.性能: 1) 两机调速特性均为有差特性, 当电网 负荷变化时,能自动地、稳定地(按比例)分 配有功功率,两机能稳定的并联运行; 2)调速特性均为无差特性不能并联运 行; 3) 一台有差特性与一台无差特性并联运 行, 当电网负荷变化时, 总功率的变化量全部 由无差特性发电机承担 (不能均匀的分配有功 功率) ,有差特性发电机承担有功功率不变。 4.要求: 调速器的调差率既特性曲线的下降率 为3~5%;有功分配偏差为额定有功的± 10% 以内。 二、发电机并联运行的有功功率分配 1.并联均功,运行时频率偏低,应同时 调两机调速开关指“快”,偏高相反。 2.无差特性因负载变化、频率不变,它 与有差特性无交点(运行点) ,不能并联。 3.两台有差特性不一致时并联(见图)

原来均功两机负载变化后, 两机承担有功功率

不一致。 例如:P1=P2 (均功)→P↑(投入大负 荷如起货机)→f(n)↓→P2 (K 小)>P1 (K 大) (同时两机的功率都增加) (切除大负荷相 反) 一台应减油门、 。 另一台应加油门 (见图) , 使两机承担功率一致。 即调两机调速器进行有 功的分配和转移。 三、有功功率的转移操作 分 A 机运行、B 机并入,AB 机运 行、B 机退出(下图图为重点) ;又分功率相 等,功率不等共四种情况。 例:A 机运行、B 机并入,AB 机功率相 等(其余类似) 。 调 A 机调速开关减速(即减油门、 弹簧预紧力松) ,同时 B 机调速开关加速;观 看频率不变、如频率减少只调 B 机调速开关 加速,频率增加只调 A 机调速开关减速;调 节到:PA↓=P →PA′=(1/2)P;PB↑=0→PB′= (1/2)P 性能: 如均功的两机 A 机转移负荷到 B 机, 只调 A 机调速开关减速→电网频率减少;只 调 B 机调速开关加速→电网频率增加。 四、解列并入电网运行的发电机操作步骤 转移负载→拉闸→停原动机 § 4-8 自动调频调载原理 1.定义:在发电机并联运行时协助原动机调 速器对电网电压的频率和有功功率进行调整 的装置。 2.作用:保证电网电压的频率恒定;按并联 运行机组的容量比例进行负荷分配; 接到解列 指令、 自动转移负荷 (不能根据电网负荷的大 小自动调整发电机的台数) 。 3. 特点: 只能在发电机并联运行时投入工作。 § 4-9 自动分级卸载及自动增减机组 一、自动分级卸载装置 作用:根据过载电流的大小和负载的重要性, 按一定的时间间隙、 分级切除次要负载, 使发 电机退出过载状态; 保证发电机正常工作和主 要负载连续供电; 同时还可进行短路、 过载和 欠压保护。 ZFX—1原理

1.检测电流:三相电流→信号变换→电流 检测→信号 2. 分级卸载 1) I≥110%IN 延时5~ 8s 第一级卸载跳闸 2)仍 I≥110%IN 延时8~17s 第二 级卸载跳闸 3.短路和持续过载保护 1)电路短路,不经电流检测产生信号, 使发电机主开关瞬时跳闸; 2) 两级卸载后仍过载, 根据反时限原则、 使主开关跳闸。 4.欠压保护 U<50~60%UN 、延时1~3s,电压 检测产生信号、主开关跳闸。 二、自动增减运行机组原理(略) 第五节 船舶电网 教学目的:使学生了解船舶电网的分类和性 能; 掌握船舶电缆的类型和选择; 掌握船舶电 网的保护及特点、地气灯的原理。 重点: 船舶电缆的类型和选择; 船舶电网的保 护及特点、地气灯的原理。 难点:船舶电缆的选择;地气灯的原理。 计划课时:5节左右。 § 5-1 船舶电网的线制和分类 § 5-2 船舶电缆 § 5-3 船舶电网的保护 § 5-1 船舶电网的线制和分类 概述: 一次网络: 主配电板——负载 (分配电 板) 二次网络:分配电板——负载 一、船舶电网的分类 1.主电网:主电源经主配电板供电的电网 2.应急电网:应急电源经应急配电板供电 的电网 3.小急电网:蓄电池供电的电网 4.弱电电网:通讯、导航和报警等的电网 二、船舶电网的结线方式 1.结线方式 1) 枝状结线: 配电网络象树枝; 线路短、 开关少、可靠性差;民用船用。

2)环形结线:主馈电线为环形闭合回路;可 靠性较高、 损耗小、 但造价高、 维修保养复杂; 客船和军舰用。 三、船舶电网的线制 1.三相绝缘系统(见书图) 船上主要采用;线地无电压(较安 全) ;无相电压(需专门的照明变压器) 。 2.中性点接地的三相四线系统 陆上主要采用; 有线、 相电压分别供 动力、照明;但不安全(线地有电压) 。 3.中性点接地的三线系统 用船体作零线、 节省电缆, 很不安全、 极少用。 § 5-2 船舶电缆 船舶电网绝大部分用电缆(可靠、安全) ;按 用途分通用 (又分动力、 控制) 电缆, (射 电信 频)电缆(内有网状屏蔽层) ;按所用绝缘材 料分橡皮电缆和塑料电缆。 一、船用电缆的构造和性能 1. 导电线芯: 多采用铜绞线 (有7、 19线) , 分单芯、双芯、三芯、四芯(船上少) 。 2.电气绝缘层:分线芯和电缆外层绝缘。 3.防护套:分内护层、防腐蚀为主,由橡 胶、 塑料等构成; 铠装即外护层、 防机械损伤, 分铜丝、钢丝等。 4.绝缘材料和防护套都应是阻燃性的。 二、船用电缆牌号的选择 1. 电缆芯线截面通常是根据电缆的实 际(即计算)负荷电流来选择,但该电流应小 于电缆的最大安全(或允许)载流量;连续运 行的电动机计算电流为额定电流。 2. 直流均压和工作接地电缆芯线截面分 别不小于和等于50%主电缆芯线截面 (后者 大于1.5平方毫米) 。 3. 信号电缆和控制电缆不能共用一条 多芯电缆。 4. 三相四线中线和相线截面相同。 5. 除考虑载流量外,还要考虑压降。 三、电缆的敷设 § 5-3 船舶电网的保护 保护种类:

短路、过载、单相接地或绝缘下降、 接岸电时逆序及断相(无失压) 。 一、船舶电网的短路保护 1.动作值的整流原则(按选择性、两原则 不可同时用) 1) 时间原则: 靠电源侧动作整定时间长, 靠负载侧短,且逐级缩短; 2) 电流原则: 靠电源侧动作整定电流大, 靠负载侧小,且逐级缩小; 3)动力不超过4级,照明不超过5级。 2.保护装置 主要采用万能式 DW(总开关) 、装置式 DZ (分路开关) 和熔断器; 自动开关靠电磁式瞬 时或短延脱扣器。 万能式具有非常可靠的按时 间原则的保护选择性, 装置式具有按电流原则 选择保护的功能。 二、过载保护:不单独设置 1)主发电机——主配电板:共用主发 电机过载保护装置; 2)主配电板——分配电板:电缆按总 电流选, 同时多路过载可能性极小, 不设过载 保护。 3) 分配电箱——电器: 电缆由负载过载 保护完成。 4) 舵机本身和线路均不设置过载保护装 置。

三、单相接地及绝缘监测 1.单相接地 1)危害:一相接地、另一相与地电压 为线电压(自动开关跳闸) ;或另一相再接地 形成短路。 2)交流绝缘指示灯(地气灯) 作用:监视电网的绝缘(接地) 。 原理:正常 L1、L2、L3灯一样亮;当 C 相接 地、无或很小接地电阻,L3灯灭,L1、L2灯 亮度增加;当 C 相接地有接地电阻,L3灯变 暗,L1、L2灯亮度增加。 直流绝缘指示灯一灯灭、 一灯亮度增加, 说明 正负电缆有一个接地。 2.绝缘监测:在三相电源与船壳之间接入

三相兆欧表(非摇表) 1)结构、原理 属于带电测量的仪表, 表头结构与直流电流表 头结构一样。 2) 要求: 船舶电网绝缘电阻大于2兆欧。 3) 配电板上同时装有绝缘指示灯监视电 网的接地、装有兆欧表检测电网的绝缘。 第六节 船舶照明系统 教学目的: 使学生熟悉船舶常用灯具的分类和 用途; 掌握船舶照明系统的分类和用途; 掌握 常用电光源的发光原理。 重点:掌握船舶照明系统的分类和用途。 难点:日光灯原理和双联开关线路。 计划课时:4节左右。 § 6-1 照明的基本概念(略) § 6-2 船舶照明电光源 § 6-3 船舶照明器 § 6-4 船舶航行信号灯 § 6-5 船舶照明配电系统 § 6-1 照明的基本概念(略) § 6-2 船舶照明 电光源 按光源种类分有白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高 压汞灯、汞氙灯;按发光原理分为热辐射型、 气体放电型。 一、热辐射光源(主要有白炽灯、碘钨灯、溴 钨灯) 1.白炽灯 1)利用钨丝通电集中发热而发光。 2)简单、可调光,但寿命短、光效低。 2.卤(碘)钨灯 1)有钨丝的管内充入少量的惰性气体 (氩) ,放置少量的碘(溴) ; 2)钨丝发热蒸发、与碘化合成碘化钨,回到 灯丝上分解钨和碘、 钨附着在钨丝上, 如此在 钨丝上,如此循环。 3)灯丝不变、灯管不变黑(钨附着) ,体 积小、光效高、寿命长、光衰减小;应水平安 装、倾斜度不超过7° 二、气体放电灯 (主要有荧(日)光灯、高压汞(水银) 灯、汞 氙灯) 1.荧(日)光灯

1)组成:灯管(内壁涂有荧光粉,管 内充氩气、 放置少量水银, 两端灯丝涂有易发 射电子的物质) 、镇流器和启辉器(见下图) 等。 2)电路(见下图) : 3)原理: A.合上开关,启辉器内管氖气辉光放电 产生热量、倒 U 型双金属片弯曲与固定极接 触,灯丝通电发射电子; B.启辉器 S 两电极冷却复原断开,镇流 器 L 产生很高的自感电势加在灯管两端,氩 气电离产生热量使水银蒸发; C.水银在灯丝高压电子的撞击下电离、 发出紫外线激励荧光粉发出日光。 D. S 的作用:和 L 配合启辉(内部氖灯 并小电容作用是防干扰) ; L 的作用: 除启辉 (产生高压) 还有运行限流 外、 (稳压) 。 电子镇流器启动时产生高频脉冲电压, 不需要 启辉器。 4)特点:寿命长、光效高、光色好。 2.高压汞(水银)灯(讲) (书图为外镇式、 还有自镇式) 1)结构:石英内管有二个主电极、一 个辅电极 (接电阻) 内充氩气和放有少量汞; , 外管充氩气、内臂涂有荧光粉。 2) 通电时、 (1) 主 辅电极近首先放电, 内管温度增加、 水银蒸发电离, 辅电极接很大 电阻、放电变为主(1)主 (2)电极弧光放电, 水银电离、 发出紫外线、 激励荧光粉发出荧光, 故其具有弧光和荧光。L 的作用为限流。 3)特点:光色好、 光效高、 寿命长(自 镇式除外) ,但受电压影响大(ΔU<5%Ue 灯 灭) 、重新点燃时间长(5~10 min) 。

3. 高压钠灯 高压触发脉冲、使钠(为主) 、汞蒸气 和氙气弧光放电发光。 4. 金属卤化物灯 利用金属卤化物电离放电,需触发器和

镇流器。 5. 氙灯和汞氙灯 触发电路产生高电压, 使高气压的 (汞) 氙气弧光放电发出强光; 石英玻璃管必须保持 清洁,若用手摸过,须用洒精或蒸馏水洗净, 否则油迹在紫外线的作用下, 玻璃失去透明或 损坏。 § 6-3 船舶照明器 一、按环境分: 保护型、防水型和防爆型。 受水、汽侵害的舱室和处所,依被 侵害程度使用不同防护等级的防水型灯具。 二、按用途分: 普通照明灯、大面积投光灯、手提 行灯和探照灯。 § 6-4 船舶航行信号灯 一、航行信号灯 1. 船舶航行信号灯为: 前/后桅灯、 左 /右舷灯、尾灯。 2.闪光灯用于发出船舶过狭窄航道、 正处于转弯或后退状态的警示信号。 3. 远洋船舶上的苏伊士运河灯, 其灯 内有两个独立光源,转换使用。 二、航行灯和信号灯的控制 § 6-5 船舶照明配电系统 一、照明系统的供电和控制 船舶照明系统按功能分: 正常照明、应急照明和航行信号灯三 种基本系统。 1.正常照明系统 1)基本特点:对工作面提供适当照度、创 造良好的视觉环境。 2)从照明分配电相引出的每一独立分支线 路,最大负荷电流有限制、为10~15A,灯点 数也有限制、有利于缩小故障面。 3)船员居住舱室和一些通道、机械舱室、 公共舱室和客舱等照明, 每一处或每一舱室至 少由两个独立分支电路供电, 增加照明的可靠 性。 4)超过16A 的单个照明器,一般采用专用 分配电箱或专用供电支路供电。

5)防火要求高的舱室,照明线路切断开关应 安装在室外、且锁定在分断。 2.应急照明系统:设有大、小应急照明的船 舶,大应急照明是正常照明的一部分;临时 (小) 应急照明, 仅在充放电板设置总的自动 开关。临时(小)应急照明和航行信号灯只能 采用白炽灯。 二、照明线路的保护 船舶正常照明系统,各支路熔断器集 中在分电箱内,实现短路保护。 三、照明系统的维护 查照明线路故障,采用“试灯”(多数) 或万用表电压挡,用“交叉法”检测,不能用试 电表(中性点不接地)检测。 下图 (重点) 为照明分电箱检查 FU2是否熔断 的正确方法。

四、采用两个双联开关、两地控一灯接线(上 图重点)的关键是: 一个开关的公共点接电源、另一个开 关的公共点接负载,而其它两点随意相连。 第七节 电工仪表(附:报警系统) 教学目的: 使学生了解电工仪表的类型、 原理 和使用; 掌握常用传感器的类型和性能; 熟悉 单元组合和火警报警系统的组成、功能和原 理。 重点: 常用传感器的性能; 单元组合和火警报 警系统的功能。 难点:熟悉单元组合和火警报警系统的原理。 计划课时:5节左右。 § 7-1 电工仪表类型(表头)(讲) § 7-2 电流和电压的测量 § 7-3 功率的测量 § 7-4 兆欧表(摇表) 补充:报警系统 § 7-1 电工仪表类型(表头) 一、磁电式: 通电线圈在磁铁中受电磁力转 动, 游丝转紧产生反力, 两力平衡的转角反应 电流, 阻尼克服振动。 用于测直流电流、 电压, 刻度均匀、准确度高。

二、磁电式: 线圈通电使动、静铁芯同时磁化 产生反力, 使指针转动与游丝反力平衡。 用于 测交流电流、电压,刻度不均匀、准确度低。 三、电动式: 固定线圈通电产生磁场, 可动线 圈通电受力转动。主要用于测交、直流功率。 § 7-2 电流和电压的测量 一、电流 1.仪表串联在电路中(并表头电阻小、可 能烧坏) ,测直流 要注意极性一致。 2.直流用并联分流器(小电阻)扩大量程, 交流还可用互感器扩大量程。 二、电压 1. 仪表并联在电路中, 测直流要注意极性 一致。 2.直流用并联倍压(大)电阻扩大量程, 交流还可用互感器扩大量程。 三、互感器 1.电流互感器二次侧电流为5A,电压互 感器二次侧电压为100V; 2. 电流互感器二次侧不得开路, 电压互感 器二次侧电压不得短路; 3.互感器二次侧应接地。 § 7-3 功率的测量 一、单相: 功率表电流线圈串联在电路中,电 压线圈并联在电路中。 二、三相: 1.三相四线: 平衡: P=3P(电压线圈接相—零) 不平衡:P=PA+PB+PC 2.三相三线:两表法 P=P1+P2或 P=|P1-P2|(当一表反转时将 电流或电压线圈反接) § 7-4 兆欧表(摇表) 一、结构原理 手摇发电机产生的直流电,分别 通过同一轴上垂直的两个线圈、 一个线圈串接 被测电阻, 两线圈电流不同、 在开口永磁铁芯 中不同位置产生作用力平衡, 线圈带动的指针 位置反应被测电阻。用于测绝缘电阻。 (欧姆

表为磁电系表头加电池、电流反应电阻) 二、使用 1.选择 测低压500V 或1000V,高压用 1000V 或2500V 2.使用 检查船舶电力电缆绝缘电阻的方法 是将被检测电缆的电源和负载都断开,用 500V 摇表检查电缆芯线间和芯线对地 的绝缘电阻;后者对地短路时摇表读数为“0” 补充:报警系统 一、单元组合式报警系统 1.组成:工况参数检测装置、中央报警控制 单元、报警器,无人机仓还有延伸报警单元。 2.原理:中央报警控制单元根据工况参数检 测装置的数据或信号, 经延时确认为持续越限 或故障时发出报警信号。 3.分类:1)按工作方式分: A.连续监视报警系统, (又分监视和监 测) ,检测开关量、二位信号和越限模拟量, 后者还检测实际模拟量值; B.巡回监测报警系统,特点为所用传送 线少而检测点多。 2)按处理二位信号电器分:有触点型和无触 点型。 4.功能: 1) 功能有: 声、 光报警和声、 光应答; 连续报警;延伸报警和重复报警;故障自检、 试验自检;非运行机组的报警信号自动闭锁。 2)快闪报警流程:持续故障→按“声 应答”消声→按“光应答” →平光(到故障排 除)(声应答先、光应答后,两者联锁) 。 (光 应答: 故障报警→闪亮, 故障记忆→平光即常 亮,故障消失或正常→熄灭) 3)慢闪报警流程:故障自行消失,应 按“声应答”消声和“光应答”,若在“光应答” 前自行消失报警灯由快闪变慢闪。 4)连续报警:故障消声后,出现新故 障,重新出现吼鸣和闪光。 5)延伸报警和重复报警:无人机舱故障,延 伸至驾驶室、 轮机员室和餐厅报警, 只有声应 答, 机舱延时3分钟内无人光应答则重复报警。

6)闭锁控制:为避免错误连续报警, 分组闭锁不运行设备的参数检测。 5.要求: 为防止由于干扰或故障引起误报警或 不必要的报警,通常采用分时来确定报警。 6.实验:按“实验”按纽,完毕报警指示灯不 改变原状。 二、传感器(发送器) 1. 机舱常用报警传感器、 按检测参数分为: 温度、压力、液位、粘度、烟雾、二 氧化碳、火警、位移等。 2.机舱常用的温度传感器有: 热电偶、热敏电阻、温敏二极管、感 温包等。动力装置常用传 感器除前两种外还 有:铜热电阻、铂热电阻。 1)热电偶:基于热电势原理(不同金 属导体结点置于热端,冷端产生不同电势) ; 简单、可靠、精度高,适用于远距离传送温度 信号, 常用来检测船舶动力装置箱体内、 管路 内的高温气体、蒸汽或液体介质的温度。 2)热敏电阻:半导体元件;体积小、 感温灵敏度高,可置入狭窄的空隙、腔体、内 孔,船上用于轴承、热保护报警、火警测温。 3)铜热电阻:基于阻温关系原理;测高温易 氧化, 用于监测冷却系统温度 (40~60℃内) 。 4)铂热电阻:原理同上;稳定性好、 准 确 度 高 , 国 际 温 标 规 定 在 - 259.34 ~ 630.74℃内作标准温度监测仪器。 3. 压力传感器按原理分: 电位器式、 应变式、 电感式、 电容式 (四 种属弹性) 、压电式等;机舱常用的压力传感 器有:弹簧管或片、波纹管、膜片、膜盒、应 变片等。 1)作用:检测压力信号,并将其转换 成电信号输出。 2)压电式用于检测气缸爆发压力或喷 油嘴压力; 弹簧管和波纹管用于检测气、 液压; 波纹管还用于检测温度。 4.机舱常用的液位传感器有: 浮子式、静电式、电极棒式、电容式、 超声波等。 5.测主机转速常用非数字转速传感器为测速 发动机式;测辅机转 速常用非接触转速传感

器为磁电脉冲式; 转速传感器还有光电式、 离 心式。 三、火警(消防)报警系统 1.火警探测器 1)船用种类、原理 感温式: 利用火灾前兆的温度效应探 测火警; 感烟式: 利用火灾前兆的烟气浓度探 测火警; 感光式: 根据火焰光谱特性、 光照强 度和闪烁特性检测火灾。 2)感温式分类、性能 定温式:温度超过限定值发出信号。 差温式: 温升变化率超过限定值发出信号; 利 用空气热膨胀推动弹金属波纹膜片接通触点。 差定温式:两者超限;设定值为: 5.5℃/min、70℃。 3)感烟式分类 离子感烟式: 利用烟气粒子吸附被放 射线电离的导电离子的多少检测烟气浓度; 光电感烟式: 干货舱自动探火和报警 系统采用。 2.报警系统 1) 原理: 用来检测烟雾浓度的装在各舱 室的同类传感器, 有超标时发出开关信号, 通 过或门电路发出声光报警。 消防电铃等设在驾 驶台,船员、旅客居室通道上。消防报警监视 装置设在驾驶室, 值班驾驶员听到警铃查看火 警区域, (通过信号灯)关闭该区域通风机。 2)失火自动报警:发出火警声(间断警铃) 、 光(红色闪光)报警;按下消声按纽、火警灯 仍亮(正常灯灭、故障发生灯闪、故障存在灯 亮) 。 3)手动(玻璃)报警按纽(器) :相当于自动 火警探测器的常开触点,人发现火警使用按 纽, 小锤击碎按纽盒的玻璃, 按纽灯亮接通触 点, 报警信号发到报警指示器; 消防通道边装 有多个,原始安装与触点状态为并联/断开。 4) 监测探测器: 每一火警分路只一个 (火 警探测器多个) ,可同时探测火警和检测断线 报警(蜂鸣声/黄光) ,装在终端;同时有火灾

和断线, 火灾优先报警; 不能检测断线处最后 的火警探测器与监测探测器应对换。 5) 气体探测器: 装于危险处所空间底部, 使较重的可燃气体扩散进入探头。 6)消防报警系统和机舱组合式报警系 统,二者分别使用不同种类的报警音响设备 第八节 船舶电气安全和安全用电 教学目的:使学生掌握电气设备的船用条件; 理解接地、 接零、 额定值、 绝缘的意义和要求; 掌握绝缘材料的类型和安全用电的基本知识。 重点:电气设备的船用条件和安全用电的 基本知识。 难点:接地、接零、额定值、绝缘的意义。 计划课时:4节左右。 § 8-1 船舶电气设备 § 8-2 油轮电气系统 § 8-3 安全用电 § 8-1 船舶电气设备 船上电气设备必须符合的船用环境技术条件: 1.适用振动和冲击的条件 2. 适用倾斜和摇摆的条件 一般电器: 横倾、横摇22.5° ,纵倾、纵摇10° 。电机应直 立或首尾向卧式安装。 3. 适用环境温度的条件 无限航区电气设 备空气温度:封闭处所内:0~45℃ ; 开敞甲板:-25~45℃ 4.适用潮湿、盐雾、油雾和霉菌的环境条件 1)对电气设备最突出、最广泛的影响是绝缘 性能下降。 2)电气设备没有船用产品,采用经防湿热、 防盐雾、 防霉菌处理的陆用产品,须有关船 级社认可。 3)绝缘材料(电机中最薄弱、决定使用寿命 的材料) ① 电气设备额定值:规定工作条件下, 保证正常运行所容许使用的电压、 电流、 功率、 频率、 温升等; 最基本的额定值是电压和电流; 额定电流决定于绝缘材料最高允许温度, 热损 坏是超额定电流; ② 绝缘等级 (标在电机等铭牌上) 依据最高 : 允许温度(非电机外壳温度)分的耐热等级。 耐热等级(重点见书表) :Y、A、E、B、F、

H、C;对应极限温度为(℃) :90、105、120、 130、155、180、>180 ;船用电机大多为 E、 B、F(120~155℃) 。3)Y 级材料:未浸渍 的棉纱、丝、纸及其组合物,经高强绝缘漆或 环氧树脂处理后绝缘等级可提高;E 级材料: 高强绝缘漆、环氧树脂、合成有机薄膜、青壳 纸等。 4)各种工作制电机的正确使用:不超过绝缘 材料最高允许温度。

5.适用船舶电网电压和频率的变化 重 点:一般设备稳态电压变化率为-6%~+10%, 频率稳态变化率为± 5%(50Hz 为47.5~52.5 Hz)(比较调压器) 。 。蓄电池半导体变流器供 电稳态电压变化率为± 20%. 6.防护要求 标志“IPxx”第一位数字 x 表示防固体侵入等级, 第二位数字 x 表示防水 液侵入等级。 § 8-2 油轮电气系统 一、 危险区的安全 发生燃烧和爆炸必须具备 的条件是:可燃气体、空气(或氧气) 、火源 (或危险温度) 。 二、油轮电气系统 1.油轮配电系统 1) 对油轮配电系统的要求必须是对地绝 缘的系统。 2)对电缆类型和安装的要求 2.危险 区的电气设备 电气设备设置和安装的基 本规定 电气设备: 正常或故障下产生 的电火花不足以点燃可燃物; 用于监视、 测量 油船货油舱中油温、油位、氧气浓度等。 三、重要概念 1. 油船在卸油、 排压载水和洗舱前应向舱 内充入惰性气体。 2. 在引起爆炸或可能引起爆炸的区域和处 所,必须安装防爆型和本质安全型的电气设 备, 电气设备的控制开关和保护装置都应设在 安全区(室外) 。 3. 电气火灾不能用泡沫灭火器。 § 8-3 安全用电 一、基本知识 1.触电原因

电击: 电流流过人体而使内部器官受伤的 现象(如痉挛:破坏神经系统) (最危险) 。 电伤:人体外部受电弧等烧伤(含皮肤金 属化) 。 2.人体触电电流及安全电压 1)触电对人体的伤害决定于下列五个因 素 触电电流的大小、 时间、 部位频率和 触电者健康状况; 2)人体电阻 皮质40~100KΩ,体内 600~800Ω,汗、伤1KΩ。 3)危险电流(50Hz) 1mA 感觉、 10~30mA 不能摆脱、 50mA 有生命危险、﹥100mA 致死。 4)安全电压 等级:特别危险(潮湿、有腐蚀性蒸 汽或游离物)的建筑物:12V。高度危险(潮 湿、有导电粉沫、炎热高温、金属品较多)的 建筑物:36V。没有高度危险(干燥)的建筑 物: 65V。 人可接触的安全电压: 人体大部浸于水中: 小 于2.5V;淋湿或接触金属外壳:小于25V;最 高限值:小于50V。 手提行灯电源电压:36V。 3.触电急救注意事项 人触电不能摆脱, 他人不能直接用手等救 助。 无呼吸:人工呼吸;无心跳:心脏按摩; 无呼吸和心跳:上述两者。

二、触电安全防护措施 1.预防触电措施 2.安全保护措施 1)工作接地:将电力系统的中性点与地 连接叫工作接地。 不载流工作接地电截面为载 流电截面的二分之一。 甲板上的斜拉索具、 活动吊杆、 金属舱口盖和 输油管接地为消除静电。 2) 保护接地: 为防止因绝缘损坏而遭受触 电的危险, 将与电气设备带电部分绝缘的金属 外壳或构架同地连接叫保护接地。 适应于中性 点不接地的三相绝缘系统(船上主要采用) 。

该系统三相电机单相碰壳接地, 电机的运行几 乎不受影响; 摇测三相绕组对地绝缘, 不必断 开三相绕组, 只需在接线盒中分别检测三绕组 接线端对地绝缘。 3) 保护接零:为防止因绝缘损坏而遭受 触电的危险, 将与电气设备带电部分绝缘的金 属外壳或构架与零线连接叫保护接零。 适应于 中性点接地的三相四线系统 (陆上主要采用) 。 4) 中性点接地的三相三线系统, 保护接地 就是保护接零,但两种保护方式不同。 5)航行灯应保护接地和具有安全防护罩。
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沙发 ★孺子牛发表于 2010-5-30 22:14| 只看该作者

船舶甲板机械电力拖动及其电气控制
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精华 0 积分 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制 本章概述 现代船舶一般都把锚机,绞缆机,起货机和甲板起重设备统称为甲板 机械。

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船舶的甲板机械大多采用电力拖动自动控制系统和电动液压控制系 统。 船舶航行于海上,它处于与陆地完全不同的工作环境。机电设备运行 的可靠性决定了船舶及海员的安全。因此要求船舶机电设备必须适应 海上各种恶劣情况,如高温、潮湿和海水的侵蚀、风浪引起的撞击和 摇摆。另外,还要求机电设备操作灵活,维修方便。本篇还将介绍甲 板机电设备的日常维护要点,引入典型实例来介绍一些常见故障处理 方法。 第九章 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制 本章主要讲解内容 第一节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 第二节 起货机的电力拖动与控制的基本要求 第三节 起货机的电力拖动控制线路分析 第四节 锚机和系缆设备的电力拖动与控制 第一节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 当今各类运输船舶通常将锚机、绞缆机和起货机称为船舶甲板机 械。当然各类工程船舶上的移船绞车,捕鱼船的拖网机,救捞船的尾 拖缆机都属于运输船舶的绞车类和起货机类。船舶甲板机械的驱动方 式有电动式和液压式两大类。其相应的控制回路为电气控制回路和液 压控制回路。 在电气控制回路中,当代船舶已经引入了可编程控制器和单片机; 在液压控制回路中,大多采用电子技术和液压技术相结合的电液复合 系统,进一步提高了系统的自动化程度。 一、电动甲板机械 1.船舶甲板机械的工况特点 2.调速要求 3.工作的可靠性要求高 4.对电气设备的要求

1.船舶甲板机械的工况特点 船舶甲板机械与船舶电站紧密联系。甲板机械中某 些电动机单机功率相对发电机的容量而言,占有了 较大的权重,拖动电机的起动、制动、运行状态都 会直接影响到船舶电网参数的变化。船舶电站的容 量基本上是根据船舶机电设备的总容量来确定的。 2.调速要求

甲板机械要求调速的主要有起货机、锚机和绞缆机 等,但这几种设备对于电力拖动的各项调速指标的 要求并不高。一般要求调速范围在1:8-1:10左 右。至于特性的硬度、静差率以及动态性能方面的 指标都没有特殊的要求。目前在船用交流调速系统 中,起货机、锚机大多采用变极调速系统。有的船 舶起货机把可编程控制器和单片机引入到控制系统 中来,使其调速系统更为可靠,性能更佳。 3.工作的可靠性要求高 甲板机械及其机电设备的高可靠性运行,这是由船舶 的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外,还要 方便日常管理和维护,一旦发生意外故障,则要求鼓 掌部分能迅速恢复和切除,尽最大可能保持供电和继 续运行。 4.对电气设备的要求 对船舶的甲板机电设备有以下几点要求: (1)通用性,同一用途的设备应具有同一规格,以保 证良好的互换性。 (2)抗干扰性,目前电力电子器件在船舶中大量运 用,必须抑制各种电磁干扰、提高电子设备和微 机系统的电磁兼容性以保证这些系统的正常工 作。 (3)环境条件,要求机电设备能承受船舶在航行中发 生的振动和冲击力,以及环境温度的变化。 二、液压甲板机械 甲板起重机大多采用液压传动,锚机、系泊绞缆机和 起货机也有不少是采用液压传动的。 液压起货机、锚机和绞缆机操作方便,工作比较平 稳,可实现无级调速,而且能吸收冲击性负荷和自动 防止过载,并具有良好的制动能力。它们对环境温度 和湿度不太敏感。但它们存在加工精度要求较高,制 造安装比较复杂,维护管理工作量相对大。 表 9-1为甲板机械两种驱动方式的性能及有关情况。 第二节 起货机的电力拖动与控制的基本要求 一、船舶起货机的类型及特点 船舶起货机的类型很多。依据拖动方式来分,有电 力拖动起货机和电动液压起货机两种。从机械结构 的形式来分,主要有吊杆式起货机、回转式起货机 (克令吊)和行走(门吊)式起重机几种类型。 1.电动起货机的特点 2.电动液压起货机的特点

1. 电动起货机的特点 电动起货机系统结构紧凑、振动、噪音较小,便于实现 自动化和遥控;其缺点是电气线路较为复杂,在管理和 维护方面有一定的要求。通常采用多电动机拖动或选用 各种类型电动机的固有特性或人为特性来满足起货机对 电力拖动提出的要求。 2. 电动液压起货机的特点 电动液压起货机能实现无级平滑调速,加速时间短,具 有良好的制动能力,不需要电磁制动器。它的调速和换 向是在液力机械中进行的,而电动机维持恒速不变,因 此可采用普通鼠笼式异步电动机。它的缺点是工作效率 低,制造精度要求高,油路系统复杂,一旦管路破损、 漏油不易修复。 二、电动起货机的结构和运行特性 起货机与其他机电设备一样,由原动机,传动机构和 执行机构三部分构成。电动起货机主要由以下三个部 分构成:电动机;减速箱和离合器组成的传动机构及 卷筒;电磁/机械刹车装置与吊杆等。 1.吊杆式起货机 吊杆式起货机有单杆式和双杆式两种。单杆式电动起 货机是一种具有电动回转和变幅的起货机,见图9-1。 双杆式电动起货机是采用两台起货机在起货过程中相 互配合进行工作的,见图9-2。 双杆吊货的工作过程见图9-3。

由图9-3可见,起货电动机是重复短期工作,所以起 货电动机一般采用专用的重复短期制。这种工作制用 百分数 JC 值表示,称为暂载率或通电持续率,它表示 在一个周期内,工作时间与一个周期时间 T 之比。 式中:tg 为一周期内工作时间, t1为一周内的停止时 间。船舶起货机采用的电动机的暂载率一般为15%, 20%,25%,40%。一个周期的时间一般不超过 10分钟。 2.回转式电动起货机 回转式起货机(克令吊)它包括提升、变幅和回转三 个主要机构。其拖动方式可采用电动机拖动,也可以 用电动液压装置拖动。 如图9-4,是克令吊结构示意图,图中1是提升机构电

动机,2是变幅机构电动机,3是旋转机构电动机。通 常可操作两个机构同时运转,也可以操作三个机构同 时工作。 回转式起货机的吊货过程可以用简化的负载图来表 示,见图9-5。图中纵坐标 , , 分别为提升机 构,回转机构和变幅机构的电动机轴上的负载力矩, 横坐标为时间 t。 回转式电动起货机的工作过程为: (1)t1时间为吊起货物阶段,同时伸距由最小到最大。 (2)t2时间为继续吊货至需要高度,同时开始回转。 (3)t3时间为回转至需要位置,伸距同步由最小开始变 大。 (4)t4时间伸距继续变化至最大,同时开始落货。 (5)t5时间继续落货,直至“到位”。 (6)t6时间卸货,此时各电动机停止工作。 (7)t7时间空钩吊上,同时伸距由最大至最小。 (8)t8时间继续吊至需要高度,同时开始回转。 (9)t9时间继续回转至需要位置,同时伸距由最小开始 变大。 (10)t10时间伸距继续变化至最大,同时开始落空钩。 (11)t11时间继续落空钩,直至“到位”。 (12)t12时间为装货,各电动机停止工作。 t1 ~t12是一个工作周期,以后重复上述过程。 三、船舶起货机电力拖动的基本要求 1.提高生产率 2.对调速范围的要求 3.对电动机型式的要求 4.对控制电路的要求 1.提高生产率 生产率是起货机的重要指标,以每小时的起货量(t/h) 表示,加快提升货物的速度可提高起货机生产率,但 从安全生产的角度来看,提升速度越高越不安全。为 了提高生产率,必须合理确定额定起货速度。 提高空钩速度可以缩短起货周期、提高生产率。因为 空钩高速时造成生产事故的可能性较小,一般起货机 空钩运行速度比额定起货的速度高出许多。对电动起 货机选用飞轮惯量(GD2)小的电动机以缩短系统的 起动和制动时间也是提高生产率的一项有效措施。 2. 对调速范围的要求

调速范围是起货机的另一重要指标。起货电动机在运 行过程中,既有空钩高速,又有重载低速,要求较广 的调速范围。一般直流起货机调速范围为10:1,调 速性能良好;交流起货机的调速范围为7:1,基本上 也能满足起货的调速要求。而液压起货机的调速由液 压控制实现,拖动电动机本身不需要调速。 3. 对电动机型式的要求 电动起货机必须选用防水式、重复短期工作制的电动机 以适应甲板工作条件。直流起货机,一般采用起动力矩 大而机械特性软的复励电动机以承受冲击负载,并且能 适应轻载高速、重载低速的工况。对交流起货机,宜选 用起动力矩大、转差率高而起动电流较小的深槽式(或 双笼式)的变极调速笼式异步电动机,也可选用绕线式 异步电动机。对发电机-电动机(G-M)系统的起货 机,宜选用具有差复励绕组的发电机,使电动机获得适 用于起货机的下坠特性。此外,要选用转动惯量小的专 用电动机,使起动和制动过程中的能耗降低。 4. 对控制电路的要求 (1)电动起货机采用三档调速控制,并能实现正反 转运行。 (2)对电动机设置短路、过载、绕组过热、失压欠 压、缺相保护环节等。 (3)采用主令控制器实现运行操作,以保证起货机 操作灵活,工作可靠。 (4)电动机要求有通风机进行强制冷却,并设置风 道的风门对风机和起货电动机之间的联锁控 制。 (5)设置从零档至上升(或下降)高速档的自动延时起 动控制,以防止快速操作引起电动机过大的冲击电 流以及起货机过大的机械冲击。 (6)从高速档回零档停车时设置有三级自动制动控制: 电气制动(再生制动) 、电气与机械联合制动以及 机械制动。 (7)对于恒功率调速的电动机,中、高速档设置有重载 不上高速的控制环节:当额定负载(重载)时,既 使主令手柄扳至上升高速档,电动机也只能运行于 中速档;若电动机运行于高速档时出现重载,则应 自动回到中速档。 (8)设置“逆转矩”控制环节,即首先实现从高速挡到零 档的自动制动停车,然后再实现从零档到反向高速 档三级延时起动的自动过程。 (9)设置有电磁制动器处于松闸的状态下防止“货物自由

跌落”的保护。 (10)设置有电磁制动器线圈处于刹车状态下防止中、高 速档堵转的保护。 第三节 起货机的电力拖动控制线路分析 一、交流恒功率变极调速起货机控制系统 图9-6是国产交流变极调速起货机控制电路原理图 (注意图中电气符号的表示方法) 。 1.起货机控制电路的组成 2.控制电路分析

1. 起货机控制电路的组成 (1)利用主令控制器发出控制信号,使起货机按指令 的要求工作。 (2)电机的起动和调速环节。 (3)制动环节。 (4)保护环节。 2. 控制电路分析 (1)准备(主令控制器置零位) (2)提升第一档 (3)提升第二档 (4)提升第三档 (5)主令控制器手柄从零位直接扳到第三档 (6)主令控制器手柄直接从二档或三档扳回零位 (7)落货 (8)主令控制器手柄从下降第三档直接扳到上升第三 档或反之 (9)保护环节及其功能 二、恒转矩交流三速起货机的线路分析 恒转矩交流三速电动起货机的特点是,中高速之间为 恒转矩调速,并且高速也可以提升额定负载。防止重 载高速运行的保护装置可以省去,这样使得控制线路 变得更加简单,同时又提高了可靠性。 目前,国外生产厂家及船东采用恒转矩型式交流三速 起货机也比较多,如图9-7,为西门子公司生产的恒 转矩交流三速起货机的控制电路原理图。 1.基本结构及参数 额定电压:440V,60Hz 极数:4/8/28极 额定转数:1760/870/200r/min;

额定功率:38/19/4.4KW; 负载持续率:25/25/25%; 额定电流:69/55/38A; 起重速度:改变减速齿轮箱传动比可提升2.5/5吨重 物,提升5吨货物时其速度为37.5/18.5/3.1 r/min,提升2.5吨货物时其速度为73/36/6.1 r/min。 2.控制电路分析 (1)手柄置零位(准备) (2)提升第一档 (3)提升第二档 (4)提升第三档 (5)自动逐级延时起动过程 (6)停车过程 (7)逆转矩控制 3.控制线路中的保护环节 (1)短路保护 (2)失压保护 (3)起货电动机的过载保护 (4)风机过载保护: (5)应急停车 (6)吊杆电动机过载保护 (7)联锁保护 第四节 锚机和系缆设备的电力拖动与控制 一、锚机、绞缆机的类型及运行特点 锚机系缆机械是船舶必需配备的重要甲板机械,它们 主要用来使船舶安全地停泊于锚地或系泊于码头。锚 机与绞缆机的型式根据船舶类型及布置有多种多样, 如卧式锚机(带系缆滚筒) 、立式锚机、立式系缆绞 机和卧式绞缆机等。 全部起锚过程见图9-8。 起锚过程中电动机的典型负载图见图9-9。

在图9-9中: 第 I 阶段: 收起躺在水底的余链阶段,锚链的拉力是不 变的; 第Ⅱ阶段:随着悬链形状的改变,拉力变大,直到锚破 土; 第Ⅲ阶段:锚破土; 第Ⅳ阶段:收锚出水,随着锚链长度减小,拉力成正比减 小; 第 V 阶段: 收锚入孔,是将锚拉入并紧固于锚链孔中。

二、锚机、绞缆机械对电力拖动系统的基本要求 1.在锚机和绞缆机的控制系统中应设置自动逐级延时起 动电路和应急保护电路。 2.电动机应具有足够大的过载能力,应能满足任何一种 起锚状态所需要的最大转矩,并且能在最大负载力矩 下起动(在30min 内允许起动25次) 。 3.电动机在堵转情况下能承受堵转电流时间为1min (堵转力矩为额定力矩的两倍) ,在堵转时,对直流而 言,应能使电动机自动转到人为机械特性上运行,对 交流而言,应能自动转换到低速运行。 4.为满足必须的起锚速度和拉锚入孔时的低速,要求电 动机有一定的调速范围,一般要求在5:1~3:1。 5.在电动抛锚时,由于是位能性负载,所以要求控制系 统必须具有稳定的制动抛锚功能,匀速抛锚。 6.电动机起动次数不宜过于频繁,应能连续工作 30min,且要满足30min 内起动25次的要求。 7.采用电气和机械联合制动,以便满足快速停车及系缆 时具有轻载高速性能。 8.电力拖动装置应能满足在给定航区内,单锚破土后, 能收起双锚。 9.电动液压锚机来应具有独立的电动机驱动,其液压管路 应不受其它甲板机械的管路影响。链轮与驱动轴之间应 装有离合器,离合器应有可靠的锁紧装置;链轮或卷筒 应装有可靠的制动器,制动器刹紧后应能承受锚链断裂 负荷45%的静拉力;锚链轮上必须装有止链器。 三、交流三速锚机电气控制线路分析 交流电动锚机电气控制线路图见图9-10。 1.控制系统的特点 2.系统的工作原理

1.控制系统的特点 控制系统中的主令控制器上正反转操作均有三档位置,分别 来控制三档速度,拖动电动机采用交流三速鼠笼式电动机, 其定子上有两套绕组:一套为4极,称为高速绕组;另一套 是变极绕组,16极低速是三角形(Δ)接法,8极中速是双 星形(YY)接法,从 Δ 改接成 YY 属于恒功率调速。系统设 计低速与中速可直接起动,高速则要通过中速延时起动。正 反转是对称控制线路,系统采用了可逆的对称控制,用主令 控制器来控制锚机电动机的起动、调速、停止及反转。

当锚机电动机在高速档运行时,一旦由于某种原因过载, 系统能自动瞬时转换到中速档运行。在负载减小后,为了 重新回到高速档运行,则主令控制器手柄必须从第三档扳 回到第二档的位置,然后再扳到第三档位置,锚机电动机 才能重新进入高速运行。 系统中设置有失压保护,在低速与中速档位置设置了热保 护,在高速绕组回路设置了过载保护(过电流继电器 GLJ 的动作电流设置为高速档额定电流的110%) 。方向主接 触器 ZC 与 FC 之间以及1C 与2C 之间设置有机械联锁装 置,目的是为了防止电源短路。控制电路采用熔断器作短 路保护。 2.系统的工作原理 (1)起动及运行 ① 主令控制器手柄扳到零位: ② 起锚第一档 ③ 起锚第二档 ④ 起锚第三档 ⑤ 停车


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