船舶電氣設備與系統(tǒng) 第十二章

1、課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第十二章第十二章 船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電力系統(tǒng)的組成 第一節(jié)第一節(jié) 船舶電力系統(tǒng)船舶電力系統(tǒng) 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 本章主要介紹了船舶電力系統(tǒng)的組成、特點和本章主要介紹了船舶電力系統(tǒng)的組成、特點和 基本功能，對配電裝置中的重要設備和部件（基本功能，對配電裝置中的重要設備和部件（ 包括配電板，應急配電板，蓄電池，充放電板包括配電板，應急配電板，蓄電池，充放電板 ，岸電箱和萬能式自動空氣斷路器）作了詳情，岸電箱和萬能式自動空氣斷路器）作了詳情 的敘述，

2、此外，對船舶軸帶發(fā)電機主要類型及的敘述，此外，對船舶軸帶發(fā)電機主要類型及 工作原理作了簡單介紹。工作原理作了簡單介紹。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第一節(jié)第一節(jié) 一、一、船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電力系統(tǒng)的組成 船舶電源裝置船舶電源裝置 船舶配電裝置船舶配電裝置 船舶電力網船舶電力網 負載負載 控制電器控制電器 電工測量用儀器、儀表電工測量用儀器、儀表 圖圖12-1 典型船舶電力系統(tǒng)簡圖典型船舶電力系統(tǒng)簡圖 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 圖圖12-1 典型船舶電力系統(tǒng)簡圖典

3、型船舶電力系統(tǒng)簡圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 將機械能、化學能等能源轉變?yōu)殡娔艿难b置。將機械能、化學能等能源轉變?yōu)殡娔艿难b置。 船舶電源主要是指發(fā)電機和蓄電池。船舶電源主要是指發(fā)電機和蓄電池。 1. 船舶電源裝置船舶電源裝置 柴油機柴油機 發(fā)電機發(fā)電機 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2. 配電裝置配電裝置 對電源即發(fā)電機發(fā)出的電能、電力網和電力負載進行保護，對電源即發(fā)電機發(fā)出的電能、電力網和電力負載進行保護， 分配，轉換，控制和檢測的裝置。分配，轉換，控制和檢測的裝置。 根據供電范圍

4、和對象的不同可分為主配電板、應急配電板、根據供電范圍和對象的不同可分為主配電板、應急配電板、 動力分配電板、照明分配電板和蓄電池充放電板等。動力分配電板、照明分配電板和蓄電池充放電板等。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3. 船舶電力網船舶電力網 是全船電纜電線的總稱是全船電纜電線的總稱 ，作，作 用是將各種電源與負載按一用是將各種電源與負載按一 定關系連接起來。根據其所定關系連接起來。根據其所 接負載的性質，可分為動力接負載的性質，可分為動力 電網、低壓電網、照明電網、電網、低壓電網、照明電網、 應急電網和小應急電網等。應急電網和小應急電網

5、等。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 車床、鉆床、電焊機和盤車機等。車床、鉆床、電焊機和盤車機等。 動力裝置用輔機動力裝置用輔機 滑油泵、海水冷卻泵、淡水泵、鼓風機等?；捅谩⒑Ｋ鋮s泵、淡水泵、鼓風機等。 甲板機械甲板機械 錨機、絞纜機、舵機、起貨機、舷梯機和起艇機等。錨機、絞纜機、舵機、起貨機、舷梯機和起艇機等。 艙室輔機艙室輔機 生活用水泵、消防泵、艙底泵以及為輔鍋爐服生活用水泵、消防泵、艙底泵以及為輔鍋爐服 務的輔機等。務的輔機等。 機修機械機修機械 4. 負載負載 :用電設備，用電設備， 按系統(tǒng)可分為以下幾類：按系統(tǒng)可分為以下幾類：

6、 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 冷藏通風冷藏通風 空調裝置、伙食冷庫等用的輔機和通風機等。空調裝置、伙食冷庫等用的輔機和通風機等。 廚房設備廚房設備 電灶、電烤爐等廚房機械用輔機和電茶爐等。電灶、電烤爐等廚房機械用輔機和電茶爐等。 照明設備照明設備 機艙照明、住艙照明、甲板照明等照明設備，還機艙照明、住艙照明、甲板照明等照明設備，還 包括航行燈、信號燈以及電風扇等。包括航行燈、信號燈以及電風扇等。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 弱電設備弱電設備 無線電通信、導航和船內通信設備等。無線電通

7、信、導航和船內通信設備等。 自動化設備及其他自動化設備及其他 自動化裝置、蓄電池充放電設備、冷藏集裝箱和艏自動化裝置、蓄電池充放電設備、冷藏集裝箱和艏 側推裝置、電力推進船舶或特種工程船舶使用的推側推裝置、電力推進船舶或特種工程船舶使用的推 進電動機、生產機械和專用設備等。進電動機、生產機械和專用設備等。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 主要有各種類型的控制箱、接觸器、繼電器、各種控主要有各種類型的控制箱、接觸器、繼電器、各種控 制器和主令電器等。制器和主令電器等。 5. 控制電器控制電器 6. 電工測量用儀器、儀表電工測量用儀器、儀表 船舶

8、上常用的電工測量儀表有萬用表、兆歐表、鉗形船舶上常用的電工測量儀表有萬用表、兆歐表、鉗形 電流表、交（直）流電壓表、電流表、功率表、功率電流表、交（直）流電壓表、電流表、功率表、功率 因數表、頻率表、交流并車屏上的整步表、平時用于因數表、頻率表、交流并車屏上的整步表、平時用于 檢修的直流穩(wěn)壓電源和自耦變壓器、示波器等。檢修的直流穩(wěn)壓電源和自耦變壓器、示波器等。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。 2. 2. 額定電壓等級額定電壓等級 世界各國對電壓等級的選用與本國陸上電

9、制參數一世界各國對電壓等級的選用與本國陸上電制參數一 致，使船舶電氣設備具有通用性。致，使船舶電氣設備具有通用性。 二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數 1. 1. 電流種類電流種類( (電制電制) ) 我國鋼質海船入級規(guī)范規(guī)定：非電力推進船舶的我國鋼質海船入級規(guī)范規(guī)定：非電力推進船舶的 限制電壓為限制電壓為500 V，動力負載、具有固定敷設電纜的電，動力負載、具有固定敷設電纜的電 熱裝置等的額定電壓為熱裝置等的額定電壓為380 V，照明、生活居室的電熱，照明、生活居室的電熱 器限制電壓為器限制電壓為250 V，額定電壓為，額定電壓為220 V。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2

10、021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3. 3. 額定頻率等級額定頻率等級 我國采用我國采用50Hz50Hz，西歐各國、美國采用，西歐各國、美國采用60Hz60Hz的頻率標準。的頻率標準。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 三、船舶電力系統(tǒng)的特點（與陸電相比）三、船舶電力系統(tǒng)的特點（與陸電相比） （1 1）工作條件比較復雜，工作環(huán)境比較惡劣工作條件比較復雜，工作環(huán)境比較惡劣 （2 2）與用電設備之間的距離很短，相互影響大）與用電設備之間的距離很短，相互影響大 （3 3）船舶電站容量相對較?。┐半娬救萘肯鄬^小。 課 件 船舶電

11、氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第二節(jié)第二節(jié) 船舶電站容量和發(fā)電機組臺數的選擇船舶電站容量和發(fā)電機組臺數的選擇 一、確定電站容量和發(fā)電機臺數的基本原則一、確定電站容量和發(fā)電機臺數的基本原則 （5 5）應急工況）應急工況 貨輪和油輪的典型運行工況大致劃分如下：貨輪和油輪的典型運行工況大致劃分如下： （1 1）航行工況）航行工況 （2 2）進出港工況）進出港工況 （3 3）裝卸貨工況）裝卸貨工況 （4 4）停泊工況）停泊工況 1. 1. 船舶的運行工況船舶的運行工況 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2. 2.

12、 確定電站容量的基本原則確定電站容量的基本原則 電站容量應能滿足船舶在各種運行況下的用電量，電站容量應能滿足船舶在各種運行況下的用電量， 并有適當的裕量，確保連續(xù)可靠的供電。但從經并有適當的裕量，確保連續(xù)可靠的供電。但從經 濟性考慮，冗余功率又不能太大。濟性考慮，冗余功率又不能太大。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3. 3. 發(fā)電機組容量和數量的選擇原則發(fā)電機組容量和數量的選擇原則 發(fā)電機組的總容量決定于電站的總容量，發(fā)電機組的單發(fā)電機組的總容量決定于電站的總容量，發(fā)電機組的單 機容量和機組數量由以下幾個基本原則確定：機容量和機組數量由以下

13、幾個基本原則確定： 單機組容量單機組容量 船舶電站必須有備用機組船舶電站必須有備用機組 各機組的使用壽命應與主機壽命相當各機組的使用壽命應與主機壽命相當 維修管理方便維修管理方便 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 二、二、 應急發(fā)電機容量的確定應急發(fā)電機容量的確定 一般規(guī)范都規(guī)定客船和一般規(guī)范都規(guī)定客船和500500總噸以上的貨船應設有獨立的總噸以上的貨船應設有獨立的 應急電源。它可以是發(fā)電機，也可以是蓄電池組。作為應急電源。它可以是發(fā)電機，也可以是蓄電池組。作為 應急電源使用的發(fā)電機稱為應急發(fā)電機。應急電源使用的發(fā)電機稱為應急發(fā)電機。 1目的

14、和原則目的和原則 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 一般應急發(fā)電機需對舵機之類較大的電動機負載供電一般應急發(fā)電機需對舵機之類較大的電動機負載供電 確定應急發(fā)電機的容量通常基于下述設備所需的電功率，確定應急發(fā)電機的容量通?；谙率鲈O備所需的電功率， 即：航行燈、信號燈、應急照明設備、應急報警和信號即：航行燈、信號燈、應急照明設備、應急報警和信號 裝置、火災探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；裝置、火災探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)； 在緊急狀態(tài)下所需要的船內通信設備、應急消防泵、自在緊急狀態(tài)下所需要的船內通信設備、應急消防泵、自 動噴

15、水泵、應急艙底泵及其電動遙控設備、應急時使用動噴水泵、應急艙底泵及其電動遙控設備、應急時使用 的舵機、動力操作水密門及其指示器、報警器以及其他的舵機、動力操作水密門及其指示器、報警器以及其他 需要應急發(fā)電機供電的用電設備需要應急發(fā)電機供電的用電設備 。 2容量確定容量確定 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 三、電站容量的計算三、電站容量的計算 電站容量的計算方法有許多種，海上運輸船舶一般都采電站容量的計算方法有許多種，海上運輸船舶一般都采 用三類負荷法。三類負荷法是一種在電力設備具有較充用三類負荷法。三類負荷法是一種在電力設備具有較充 分的數據

16、前提下進行全船電力負荷計算的方法。分的數據前提下進行全船電力負荷計算的方法。 1負荷分類負荷分類 在計算全船電力負荷時，可將負荷按使用情況分為以下在計算全船電力負荷時，可將負荷按使用情況分為以下 三類：三類： （1）第）第類負荷：連續(xù)使用的負荷；類負荷：連續(xù)使用的負荷； 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （2 2）第）第類負荷：短時或重復短時使用的負荷；類負荷：短時或重復短時使用的負荷； （3 3）第）第類負荷：偶爾短時使用的負荷以及按操作規(guī)程類負荷：偶爾短時使用的負荷以及按操作規(guī)程 可以在電站尖峰負荷時間以外使用的負荷。可以在電站尖峰負荷時間

17、以外使用的負荷。 三類負荷的分法與船舶運行工況有關，如在航行工況中三類負荷的分法與船舶運行工況有關，如在航行工況中 連續(xù)使用的負荷屬于第連續(xù)使用的負荷屬于第類負荷；使用若干小時，停止類負荷；使用若干小時，停止 使用若干小時的負荷屬于第使用若干小時的負荷屬于第類負荷。在靠離碼頭工況類負荷。在靠離碼頭工況 中，雖然起錨機的工作時間較短，但在此工況中，它一中，雖然起錨機的工作時間較短，但在此工況中，它一 直使用，因此也算做第直使用，因此也算做第類負荷。類負荷。 表表12-1 萬噸級柴油機遠洋船舶的電氣設備負荷分類萬噸級柴油機遠洋船舶的電氣設備負荷分類 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 課 件 輪

18、機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 表表12-1 12-1 萬噸級柴油機遠洋船舶的電氣設備負荷分類萬噸級柴油機遠洋船舶的電氣設備負荷分類 第第類負荷類負荷第第類負荷類負荷第第類負荷類負荷第第類負荷類負荷第第類負荷類負荷第第類類 負負 荷荷 舵機舵機 起貨機起貨機 起錨機起錨機 絞纜機絞纜機 主機淡水泵主機淡水泵 主機海水泵主機海水泵 主機滑油泵主機滑油泵 主機噴油嘴冷卻主機噴油嘴冷卻 泵泵 排氣渦輪滑油泵排氣渦輪滑油泵 主機燃油循環(huán)泵主機燃油循環(huán)泵 透平發(fā)電機凝水透平發(fā)電機凝水 泵泵 鍋爐燃油泵鍋爐燃油泵 鍋爐鼓風機鍋爐鼓風機 消防總用泵消防總用泵 燃油分油機燃油分油機 輕柴油

19、分油機輕柴油分油機 滑油分油機滑油分油機 燃油駁運泵燃油駁運泵 輕柴油輸送泵輕柴油輸送泵 滑油輸送泵滑油輸送泵 艙底泵艙底泵 壓載泵壓載泵 日用淡水泵日用淡水泵 衛(wèi)生水泵衛(wèi)生水泵 飲水泵飲水泵 熱水循環(huán)泵熱水循環(huán)泵 蒸發(fā)器凝水泵蒸發(fā)器凝水泵 蒸發(fā)器給水泵蒸發(fā)器給水泵 主機盤車機主機盤車機 機艙起吊機機艙起吊機 車床車床 砂輪砂輪 鉆床鉆床 電焊機電焊機 救生艇吊艇機救生艇吊艇機 舷梯起吊機舷梯起吊機 探造燈探造燈 消防泵消防泵 貨油泵貨油泵 冷藏貨艙壓縮機冷藏貨艙壓縮機 冷卻泵冷卻泵 貨艙通風機貨艙通風機 機艙通風機機艙通風機 CO2CO2室抽風機室抽風機 冷藏機艙抽風機冷藏機艙抽風機 冷藏機

20、艙送風機冷藏機艙送風機 廚房送風機廚房送風機 廚房抽風機廚房抽風機 浴室、廁所抽風浴室、廁所抽風 機機 照明設備照明設備 助航、通訊用變助航、通訊用變 流機流機 主空氣壓縮主空氣壓縮 機機 油灶鼓風機油灶鼓風機 空調壓縮機空調壓縮機 空調淡水泵空調淡水泵 空調送風機空調送風機 伙食冷庫壓伙食冷庫壓 縮機縮機 電動鍋爐給電動鍋爐給 水泵水泵 充電機組充電機組 無線電無線電 雷達雷達 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2電動機負荷系數的計算電動機負荷系數的計算 （1）電動機利用系數）電動機利用系數1 1 K1K 1 2 1 P P K 1 2 1

21、P P K P P 通常電動機的額定功率應略大于機械設備的額定功率通常電動機的額定功率應略大于機械設備的額定功率 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （2 2）機械負荷系數）機械負荷系數K K2 2 2 3 2 P P K P P3 3電機拖動的機械設備電機拖動的機械設備 （3 3）電動機負荷系數）電動機負荷系數K K3 3 21 1 3 3 KK P P K 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （4 4）電動機以額定功率運行時從電網吸收的功率）電動機以額定功率運行時從電網吸收的功率 e P P 1

22、 4 e （5 5）電動機實際消耗的功率）電動機實際消耗的功率P P5 5 43 1 3 3 5 PK P K P P P P2 2 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （6 6）無功功率）無功功率Q Q5 5 tgPQ 55 為電動機的功率因數角。為電動機的功率因數角。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3 3系數的確定系數的確定 （1 1）負荷系數的確定）負荷系數的確定 一般機械的軸功率可由產品樣本查得，機械負荷系數可根一般機械的軸功率可由產品樣本查得，機械負荷系數可根 據輪機專業(yè)或舾裝專業(yè)提

23、供的設備實際使用數據來確定。據輪機專業(yè)或舾裝專業(yè)提供的設備實際使用數據來確定。 （2 2）同時系數的確定）同時系數的確定 對第對第類負荷來說，考慮到各輔機和用電設備最大負荷的類負荷來說，考慮到各輔機和用電設備最大負荷的 不同時性，同時系數選不同時性，同時系數選0.80.9 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 對第對第類負荷來說，可按該負荷平均使用時間與工作周期之類負荷來說，可按該負荷平均使用時間與工作周期之 比來估算：比來估算： 用電設備一個工作周期 期內的平均工作時間用電設備在一個工作周 0 K 4負荷表的編制負荷表的編制 （1）根據輪機、舾裝

24、等專業(yè)提供的數據選擇電動機和電氣設）根據輪機、舾裝等專業(yè)提供的數據選擇電動機和電氣設 備，并計算各電動機和電氣設備的額定所需功率；備，并計算各電動機和電氣設備的額定所需功率； （2）根據船舶類型選擇所需計算工況，確定各工況下所需使）根據船舶類型選擇所需計算工況，確定各工況下所需使 用的電動機、電氣設備和使用情況，并進行分類；用的電動機、電氣設備和使用情況，并進行分類； 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （3）確定負荷系數，并計算各用電設備的實際使用功率；）確定負荷系數，并計算各用電設備的實際使用功率； （4）計算每一工況下各類負荷的總功率，按其

25、同時系數計算）計算每一工況下各類負荷的總功率，按其同時系數計算 總負荷。在交流電制中，還需要計算無功功率和平均功總負荷。在交流電制中，還需要計算無功功率和平均功 率因數；率因數； （5）考慮）考慮5%的網絡損耗，得出發(fā)電站的功率；的網絡損耗，得出發(fā)電站的功率； （6）根據上述計算，選擇發(fā)電機組，并核算各工況下發(fā)電機）根據上述計算，選擇發(fā)電機組，并核算各工況下發(fā)電機 的負荷百分率，一般來說發(fā)電機應有的負荷百分率，一般來說發(fā)電機應有1020%的儲備功的儲備功 率。率。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第三節(jié)第三節(jié) 船舶配電裝置船舶配電裝置 主要功

26、能：主要功能： （1）正常運行時，手動或自動接通或切斷電源至用電設備間的）正常運行時，手動或自動接通或切斷電源至用電設備間的 供電網絡，對電網供電或停止供電。供電網絡，對電網供電或停止供電。 （2）測量和監(jiān)視電力系統(tǒng)的各種電氣參數（電壓、頻率、電流、）測量和監(jiān)視電力系統(tǒng)的各種電氣參數（電壓、頻率、電流、 功率、功率因數、絕緣電阻等）。功率、功率因數、絕緣電阻等）。 （3）調整電力系統(tǒng)的各電氣參數值（例如電壓、頻率的調整）。）調整電力系統(tǒng)的各電氣參數值（例如電壓、頻率的調整）。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （4）當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不能正常

27、運行時，保護電路將）當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不能正常運行時，保護電路將 自動地切斷故障電路或發(fā)出報警信號。自動地切斷故障電路或發(fā)出報警信號。 （5）對電路狀態(tài)、開關狀態(tài)以及偏離正常的工作狀態(tài)進行）對電路狀態(tài)、開關狀態(tài)以及偏離正常的工作狀態(tài)進行 信號顯示。信號顯示。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 一、一、 主配電板主配電板 并車屏并車屏負載屏負載屏 發(fā)電機控制屏發(fā)電機控制屏 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖12-4 某輪主配電板的板面布置圖某輪主配電板的板面布置圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng)

28、 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 控制屏內還裝有逆功率繼電器和儀用互感器等?？刂破羶冗€裝有逆功率繼電器和儀用互感器等。 1. 發(fā)電機控制屏發(fā)電機控制屏 用來控制、調節(jié)、監(jiān)視和保護發(fā)電機組。每臺發(fā)電機組用來控制、調節(jié)、監(jiān)視和保護發(fā)電機組。每臺發(fā)電機組 均配有單獨的控制屏。均配有單獨的控制屏。 其上部分裝有測量儀表、轉換開關、指示燈、主要電源其上部分裝有測量儀表、轉換開關、指示燈、主要電源 開關、原動機的調速開關和按鈕等開關、原動機的調速開關和按鈕等 ； 下部一般安裝有發(fā)電機主開關，有的船舶也裝有發(fā)電機下部一般安裝有發(fā)電機主開關，有的船舶也裝有發(fā)電機 勵磁控制裝置。勵磁控制

29、裝置。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 負載屏上裝有裝置式空氣開關、電壓表、電流表、轉換開關、絕緣負載屏上裝有裝置式空氣開關、電壓表、電流表、轉換開關、絕緣 指示燈、兆歐表以及與岸電箱相連的岸電開關（指示燈、兆歐表以及與岸電箱相連的岸電開關（如圖如圖12-5 ）等。）等。 2. 并車屏并車屏 并車屏用于交流發(fā)電機組的并聯運行、解列等操作。主要由頻率表并車屏用于交流發(fā)電機組的并聯運行、解列等操作。主要由頻率表 （電網和待并機）、同步表與同步指示燈及其轉換開關、調速開關、（電網和待并機）、同步表與同步指示燈及其轉換開關、調速開關、 合（分）閘按鈕

30、、投切順序選擇和轉換開關等組成。合（分）閘按鈕、投切順序選擇和轉換開關等組成。 3.負載屏負載屏 負載屏的主要功能是對各饋電線路進行控制、監(jiān)視和保護，通過裝負載屏的主要功能是對各饋電線路進行控制、監(jiān)視和保護，通過裝 在負載屏上的饋電開關將電能供給船上各用電設備或分配電板。它在負載屏上的饋電開關將電能供給船上各用電設備或分配電板。它 包括動力負載屏和照明負載屏。包括動力負載屏和照明負載屏。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 1 11 L L L l K T41 l K l K S T42 T43 T V 21 A 21 11121

31、3 21 22 23313233 F43-45F41/45 Q29 U t t2 2 t t3 3，即，即 各級保護裝置動作時間的整定值應從用電設備到發(fā)電各級保護裝置動作時間的整定值應從用電設備到發(fā)電 機處逐級增大，如按電流原則整定，則應有機處逐級增大，如按電流原則整定，則應有I I1 1II2 2II3 3。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖12-21 12-21 船舶電網短路保護示意船舶電網短路保護示意 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2電網的過載保護電網的過載保護 船舶電網大多為幅

32、射型饋線式配電網絡，饋線的截面積船舶電網大多為幅射型饋線式配電網絡，饋線的截面積 又都與發(fā)電機及用電設備的容量相配合的。由于發(fā)電機又都與發(fā)電機及用電設備的容量相配合的。由于發(fā)電機 和用電設備的過載保護裝置同時保護了電網，電網中不和用電設備的過載保護裝置同時保護了電網，電網中不 設專門的過載保護裝置。須指出的是，舵機電動機和它設專門的過載保護裝置。須指出的是，舵機電動機和它 的供電線路根據規(guī)范要求均不設過載保護，只設短路保的供電線路根據規(guī)范要求均不設過載保護，只設短路保 護和過載報警裝置。護和過載報警裝置。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3

33、3單相接地及電網的絕緣監(jiān)測單相接地及電網的絕緣監(jiān)測 單相接地監(jiān)視單相接地監(jiān)視 船舶配電板上大多裝有絕緣指示燈（亦稱地氣燈）以監(jiān)船舶配電板上大多裝有絕緣指示燈（亦稱地氣燈）以監(jiān) 視電網的單相接地。圖視電網的單相接地。圖12-22是地氣燈的電氣工作原理圖。是地氣燈的電氣工作原理圖。 電網絕緣監(jiān)測電網絕緣監(jiān)測 配電板兆歐表安裝在主配電板上，它能在線隨時監(jiān)測船配電板兆歐表安裝在主配電板上，它能在線隨時監(jiān)測船 舶電網的絕緣電阻。兆歐表其工作原理如圖舶電網的絕緣電阻。兆歐表其工作原理如圖12-23所示。所示。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖1212

34、22 22 絕緣指示燈電路圖絕緣指示燈電路圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖12-23 12-23 兆歐表原理圖兆歐表原理圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 4 4岸電的相序和斷相保護岸電的相序和斷相保護 相序及斷相保護由負序繼電器完成。相序及斷相保護由負序繼電器完成。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 五、萬能式自動空氣斷路器五、萬能式自動空氣斷路器 國內外制造的船用發(fā)電機主開關的型式很多國內外制造的船用發(fā)電機主開關的型式很多, 結構

35、不盡相結構不盡相 同，但基本原理大同小異，一般都是由觸頭單片、滅弧同，但基本原理大同小異，一般都是由觸頭單片、滅弧 裝置、自動脫扣機構，操作機構和保護裝置組成。其結裝置、自動脫扣機構，操作機構和保護裝置組成。其結 構框圖見圖構框圖見圖12-24。 1觸頭和滅弧系統(tǒng)觸頭和滅弧系統(tǒng) 自動空氣斷路器大多是采用滅弧柵進行滅弧。自動空氣斷路器大多是采用滅弧柵進行滅弧。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2. 自由脫扣機構自由脫扣機構 自由脫扣機構的作用是使觸頭保持完好閉合或迅速斷開。自由脫扣機構的作用是使觸頭保持完好閉合或迅速斷開。 圖圖12-2512-

36、25所示是一個四連桿機構，它是觸頭系統(tǒng)和操作傳所示是一個四連桿機構，它是觸頭系統(tǒng)和操作傳 動裝置之間的聯系機構。動裝置之間的聯系機構。 3. 操作機構操作機構 操作機構用于控制自由脫扣機構的動作，實現觸頭閉合操作機構用于控制自由脫扣機構的動作，實現觸頭閉合 或斷開?；驍嚅_。 （1 1）手動操作）手動操作 各種類型的自動空氣斷路器都有手動合閘操作手柄，通各種類型的自動空氣斷路器都有手動合閘操作手柄，通 常有轉動和上下扳動兩種型式。常有轉動和上下扳動兩種型式。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （2）電磁或電動合閘）電磁或電動合閘 DW-94型電動

37、合閘主開關采用電動操作時，其合閘操作型電動合閘主開關采用電動操作時，其合閘操作 線路原理如圖線路原理如圖12-26所示。所示。 DW-95、DW-98型電動合閘采用電磁操作，其合閘操作型電動合閘采用電磁操作，其合閘操作 線路原理圖如圖線路原理圖如圖12-27所示。所示。 AH型采用電磁鐵直推式合閘，線路原理圖如圖型采用電磁鐵直推式合閘，線路原理圖如圖12-28所所 示。示。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 萬能式自動空氣斷路器通常設有電流脫扣器、失壓脫扣萬能式自動空氣斷路器通常設有電流脫扣器、失壓脫扣 器及分勵脫扣器，通過它們對自由脫扣機構的

38、作用來實器及分勵脫扣器，通過它們對自由脫扣機構的作用來實 現對主電路的短路、過載、失壓、欠壓等保護及遙控分現對主電路的短路、過載、失壓、欠壓等保護及遙控分 勵操作。其原理示意圖如圖勵操作。其原理示意圖如圖12-29所示。所示。 （3）保護元件：）保護元件： 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖12-24 12-24 萬能式自動空氣斷路器的框圖萬能式自動空氣斷路器的框圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 (a)(a)合閘位置合閘位置 (b)(b)分閘位置分閘位置 (c)(c)為準備合閘位置為準備

39、合閘位置 圖圖12-25 12-25 自由脫扣機構示意圖自由脫扣機構示意圖 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 圖圖12-26 12-26 電動合閘原理圖電動合閘原理圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖12-27 DW9812-27 DW98電磁合閘控制線路電磁合閘控制線路圖圖12-28 AH12-28 AH型電磁合閘原理圖型電磁合閘原理圖 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 圖圖12-29 12-29 脫扣器原

40、理示意圖脫扣器原理示意圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第六節(jié)第六節(jié) 船舶軸帶發(fā)電機系統(tǒng)船舶軸帶發(fā)電機系統(tǒng) 一、軸帶發(fā)電機的特點一、軸帶發(fā)電機的特點 動力來源于船舶主機的發(fā)電機稱為軸帶發(fā)電機（動力來源于船舶主機的發(fā)電機稱為軸帶發(fā)電機（Shaft Generator簡稱簡稱SG），由軸帶發(fā)電機向船上電網饋送電），由軸帶發(fā)電機向船上電網饋送電 能的系統(tǒng)稱為軸帶發(fā)電系統(tǒng)。圖能的系統(tǒng)稱為軸帶發(fā)電系統(tǒng)。圖12-30表示軸帶發(fā)電機表示軸帶發(fā)電機 （SG）和船舶主機（）和船舶主機（ME）之間的關系。）之間的關系。 圖圖12-30 12-30 軸帶發(fā)電機和

41、船舶主機之間的關系圖軸帶發(fā)電機和船舶主機之間的關系圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 1. 軸帶發(fā)電機的優(yōu)點軸帶發(fā)電機的優(yōu)點 （1）能有效利用主機能源）能有效利用主機能源 （2）利于能量綜合利用。）利于能量綜合利用。 （3）能減少潤滑油消耗及副機維護保養(yǎng)費用。）能減少潤滑油消耗及副機維護保養(yǎng)費用。 （4）節(jié)約費用，節(jié)省空間。）節(jié)約費用，節(jié)省空間。 2. 軸帶發(fā)電裝置的類型軸帶發(fā)電裝置的類型 根據螺旋槳型式不同，軸帶發(fā)電機可分為根據螺旋槳型式不同，軸帶發(fā)電機可分為定距槳定距槳 （FPP）和和變距槳（變距槳（CPP）軸帶發(fā)電兩種裝置。軸帶發(fā)電兩種

42、裝置。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3. 軸帶發(fā)電機的功率輸出特性軸帶發(fā)電機的功率輸出特性 變轉速的軸帶發(fā)電機允許輸出的功率，因受電樞電流和變轉速的軸帶發(fā)電機允許輸出的功率，因受電樞電流和 勵磁電流額定值的限制，在不同的轉速范圍內是有所不勵磁電流額定值的限制，在不同的轉速范圍內是有所不 同的，其典型功率輸出特性如圖同的，其典型功率輸出特性如圖12-31所示。所示。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 圖圖12-31 12-31 軸帶發(fā)電機的功率輸出特性軸帶發(fā)電機的功率輸出特性

43、 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 二、軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的組成原理二、軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的組成原理 1. 軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的組成軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的組成 圖圖12-32是定距槳晶閘管變流器軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的結構是定距槳晶閘管變流器軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的結構 框圖。系統(tǒng)主要由三大部分組成：框圖。系統(tǒng)主要由三大部分組成： 主回路有功通道主回路有功通道 無功通道無功通道 控制器控制器 2. 系統(tǒng)基本工作原理系統(tǒng)基本工作原理 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3. 軸帶發(fā)電機的運行操作軸帶發(fā)電機的運行操作 （1）軸帶發(fā)電機

44、系統(tǒng)起動程序）軸帶發(fā)電機系統(tǒng)起動程序 圖圖12-33表示的是軸帶發(fā)電機自動起動程序框圖。表示的是軸帶發(fā)電機自動起動程序框圖。 （2）軸帶發(fā)電機與輔助發(fā)電機并聯和轉換）軸帶發(fā)電機與輔助發(fā)電機并聯和轉換 如果是手動并車，其整步合閘、負載轉移和輔助柴油發(fā)如果是手動并車，其整步合閘、負載轉移和輔助柴油發(fā) 電機的解列與一般的手動準同步并車操作相同。這一切電機的解列與一般的手動準同步并車操作相同。這一切 操作通常是由自動并車裝置完成。操作通常是由自動并車裝置完成。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （3）停機條件）停機條件 導致停機的條件如下：導致停機的條

45、件如下： 按停機按鈕；按停機按鈕； 電源故障；電源故障； 運行故障（短路、過載、欠壓、轉速過低、運行故障（短路、過載、欠壓、轉速過低、 頻率過高等）；頻率過高等）； 系統(tǒng)中任一電機繞組過熱等。系統(tǒng)中任一電機繞組過熱等。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （4）正常停機的操作程序）正常停機的操作程序 當船舶需要轉入機動工況（如進港等）時，因主機將進行當船舶需要轉入機動工況（如進港等）時，因主機將進行 減速、倒車、停車等操縱，軸帶發(fā)電機應停止工作。減速、倒車、停車等操縱，軸帶發(fā)電機應停止工作。 起動柴油輔助發(fā)電機組，并切除次要負載。起動柴油輔助發(fā)電

46、機組，并切除次要負載。 完成輔助發(fā)電機的手動或自動并車及轉移負荷之后才能操完成輔助發(fā)電機的手動或自動并車及轉移負荷之后才能操 縱主機減速或倒車?？v主機減速或倒車。 當主機轉速降低到額定轉速的當主機轉速降低到額定轉速的40以下時，軸帶發(fā)電機勵以下時，軸帶發(fā)電機勵 磁終止，主開關跳閘。逆變器停止觸發(fā)，軸帶發(fā)電機終止磁終止，主開關跳閘。逆變器停止觸發(fā)，軸帶發(fā)電機終止 發(fā)電。發(fā)電。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （5）軸帶發(fā)電機運行中存在的問題）軸帶發(fā)電機運行中存在的問題 船舶在整個運輸過程中必然會遇到移泊、緊急停車和船舶在整個運輸過程中必然會遇到

47、移泊、緊急停車和 緊急倒車等情況。這些均涉及到軸帶發(fā)電機和輔助柴緊急倒車等情況。這些均涉及到軸帶發(fā)電機和輔助柴 油發(fā)電機帶電轉換和并聯運行問題。油發(fā)電機帶電轉換和并聯運行問題。 4.軸帶發(fā)電機的布置形式軸帶發(fā)電機的布置形式 軸帶發(fā)電機可以布置在柴油機自由端或是齒輪端，采用傳軸帶發(fā)電機可以布置在柴油機自由端或是齒輪端，采用傳 動齒輪進行傳動，軸帶發(fā)電機除了作為發(fā)電機外，有的船動齒輪進行傳動，軸帶發(fā)電機除了作為發(fā)電機外，有的船 舶緊急情況下還可作為電動機。舶緊急情況下還可作為電動機。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 圖圖12-32

48、 12-32 軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的結構框圖軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的結構框圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖12-33 12-33 軸帶發(fā)電機自動起動程序框圖軸帶發(fā)電機自動起動程序框圖 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 三、軸帶發(fā)電機的工作模式三、軸帶發(fā)電機的工作模式 1 1工作模式工作模式 （1 1）PTIPTI模式模式 PTIPTI即即POWER TAKE INPOWER TAKE IN的縮寫。此時軸帶發(fā)電機作為電動的縮寫。此時軸帶發(fā)電機作為電動 機從另一臺發(fā)電機的電盤中獲取電能，它把電能轉換成機

49、從另一臺發(fā)電機的電盤中獲取電能，它把電能轉換成 機械能，推動船舶前進。機械能，推動船舶前進。 （2 2）PTOPTO模式模式 PTOPTO即即POWER TAKE OFFPOWER TAKE OFF的縮寫。此時主機作為船舶的原動的縮寫。此時主機作為船舶的原動 機，通過減速齒輪箱變速不僅起推進作用，同時通過軸機，通過減速齒輪箱變速不僅起推進作用，同時通過軸 帶發(fā)電機把機械能轉變?yōu)殡娔芟虼瞎╇姟Оl(fā)電機把機械能轉變?yōu)殡娔芟虼瞎╇姟?課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （3 3）BOOSTERBOOSTER模式模式 BOOSTERBOOSTER模式

50、即增強制式，這時兩臺主機僅起推進作用，模式即增強制式，這時兩臺主機僅起推進作用， 兩臺軸帶發(fā)電機由兩臺主發(fā)電機通過電盤供電，由減速兩臺軸帶發(fā)電機由兩臺主發(fā)電機通過電盤供電，由減速 齒輪箱變速，與主機同步，一起推動船舶。在這種情況齒輪箱變速，與主機同步，一起推動船舶。在這種情況 下，船舶可以獲得高于設計的主機負荷，通過軸帶發(fā)電下，船舶可以獲得高于設計的主機負荷，通過軸帶發(fā)電 機增加和提高船舶的推進能力。機增加和提高船舶的推進能力。 后推進裝置和系統(tǒng)控制如圖后推進裝置和系統(tǒng)控制如圖12-3412-34所示。該系統(tǒng)中軸帶發(fā)所示。該系統(tǒng)中軸帶發(fā) 電機可以用電機可以用PTIPTI、PTOPTO和和BOO

51、STERBOOSTER的控制模式對離合器進行的控制模式對離合器進行 控制。控制。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 圖圖12-34 12-34 后推進裝置和系統(tǒng)控制后推進裝置和系統(tǒng)控制 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2 2控制模式的實現控制模式的實現 軸帶發(fā)電機的控制模式是通過軸帶發(fā)電機的控制模式是通過PLCPLC對離合器的控制來完對離合器的控制來完 成的。海上多用途工作船采用成的。海上多用途工作船采用VERCVERC系統(tǒng)實現對可調漿的系統(tǒng)實現對可調漿的 控制，同時通過控制，

52、同時通過I/OI/O端口與主機控制系統(tǒng)、電站系統(tǒng)、端口與主機控制系統(tǒng)、電站系統(tǒng)、 集中監(jiān)測系統(tǒng)、操縱桿、集中監(jiān)測系統(tǒng)、操縱桿、DPDP等連接。軸帶發(fā)電機的等連接。軸帶發(fā)電機的PTIPTI 、PTOPTO和和BOOSTERBOOSTER控制模式的轉換是由各系統(tǒng)相互作用完控制模式的轉換是由各系統(tǒng)相互作用完 成的，主要由可調漿控制系統(tǒng)、電站控制系統(tǒng)和主機三成的，主要由可調漿控制系統(tǒng)、電站控制系統(tǒng)和主機三 大系統(tǒng)完成的。大系統(tǒng)完成的。 課 件 船舶電氣設備與系統(tǒng) 2021-7-5 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第七節(jié)第七節(jié) 船舶中壓電力系統(tǒng)船舶中壓電力系統(tǒng) 有關中壓電力系統(tǒng)的定義，世界各處以及在不同領域的有關中壓電力系統(tǒng)的定義，世界各處以及在不同領域的 標準不是完全一致的。常用的標準不是完全一致的。常用的IEEEIEEE標準標準100100規(guī)定中壓交流規(guī)定中壓交流 電力系統(tǒng)的定義是指額定電壓大于電