船舶电力拖动系统_WG310050
船舶电力系统
第六章船舶电力系统§6-1 船舶电力系统概述一、船舶电力系统的组成及特点1．船舶电力系统的组成船舶电力系统是由电源装置、配电装置、电力网和负载组成并按照一定方式连接的整体，是船上电能产生、传输、分配和消耗等全部装置和网络的总称.其结构简图如图6-1所示.图6—1典型船舶系统简图1）电源装置。
将机械能、化学能等能源转变为电能的装置.船舶电源主要是指发电机和蓄电池。
2）配电装置。
对电源和用电设备进行保护、监测、分配、转换、控制的装置。
3）船舶电力网.是全船电缆电线的总称，也是电能的生产者(各种电源）和电能的消耗者(各类用电设备)的中间传递环节.船舶电力网根据其所连接的负载性质和类别可以分为动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。
4）负载。
即用电设备。
船舶负载有：甲板机械、船舶舵机、动力装置用辅机(为主机和主锅炉等服务的辅机，如主机滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等)、舱室辅机（生活水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等)、电力推进设备(主电力推进装置、首尾侧推装置等）、机修机械（车床、钻床、电焊机等）、冷藏通风(冷藏集装箱、空调装置、伙食冷库和通风机等）、照明设备、船舶通信导航设备（无线电通信设备、导航和船内通信设备)等。
2．船舶电力系统的特点根据船用负载的特点,船舶电力系统的电站容量、连接方式、电压等级、配电装置等与陆上电力系统有着很大的差别。
从驱动发电机的原动机形式分类，船舶发电机组有柴油发电机组、蒸汽发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组等。
船舶电站单机容量一般不超过l 000kW，装机总功率不超过5 000 kW（电力推进船和特种船除外)，相比陆上要小得多。
船舶电力系统大多采用多台同容量同类型的发电机组联合供配电的方式，以方便管理维护。
正常航行时仅有1台或2台发电机向电网供电,但是要求船舶发电机组有较高品质的调速和调压装置来满足负载变化、在突发局部故障时也能保障船舶安全运行。
船舶电力系统概论(ppt 280页)
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
2019/9/7
课件
电压等级
具体的额定电压等级一般都尽可能与岸电相同。 交流船舶电网多数为380V或为440V。 某些(电推)船舶上采用的6KV 、3.3KV的电力系统。
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
2019/9/7
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频率等级
规定船舶交流配电系统的标准频率为50Hz或60Hz。
潮湿和盐雾在绝缘材料表面形成漏电薄膜，在湿 热条件下霉菌分泌有机酸，加剧了表面的潮湿性。
油雾和灰尘粘附于表面也增加了表面的漏电，而 且阻碍散热使温升增高，潮湿的水分子渗入绝缘 材料的裂缝和毛细孔中，使漏电流增大导致绝缘 电阻的下降。
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
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（5） 适应船舶电网电压和频率的波动
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
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电源种类
2019/9/7
电源种类又称电制。 船舶电力系统常采用交流和直流两种电制。
除了某些特种工程船舶和小型船，如供水、供油 船和小艇，仍采用直流电制或交、直流混合电制 外，对于几乎所有大、中型船舶，不论是液货船、 集装箱船还是客船，都优先采用交流电制。
照明线路的负载需采 用双保险丝进行保护。
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
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2）．中性点接地的三相四线系统
特点： 不需用照明变压器。 中性点接地电位固定， 系统内部过电压较小。
若单线接地，形成一 相对地短路，可通过 保护装置切除，但供 电连续性较差。
课件
（8）船舶电力系统与其他系统的联系
2019/9/7
船舶电力系统与其他系统联系是相互联系的，燃油 系统、润滑油系统、空气系统、冷却水系统及其他 系统相联系。
工程类船舶舵机的电力拖动与控制
船舶舵机电力拖动系统的定期维护与保养
定期检查：确保船舶舵机电力拖动 系统的正常运行，及时发现并解决 潜在问题。
润滑保养：定期对船舶舵机电力拖 动系统的各个部件进行润滑，保证 系统的顺畅运行。
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清洁保养：保持船舶舵机电力拖动 系统的清洁，防止灰尘、污垢等杂 质对系统造成损害。
船舶舵机电力拖动系统的技术展望
添加标题
高效能电机和驱动技术：随着电力电子技术和 控制理论的不断发展，高效能电机和驱动技术 将在船舶舵机电力拖动系统中得到广泛应用。
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智能控制技术：利用人工智能和机器学习技术， 实现对船舶舵机电力拖动系统的智能控制，提 高系统的稳定性和可靠性。
添加标题
集成化设计：通过集成化设计，将船舶舵机电 力拖动系统与其他船舶系统进行有机整合，实 现船舶整体性能的提升。
工程类船舶舵机的电 力拖动与控制
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04
船舶舵机电力 拖动系统的控 制
02
船舶舵机电力 拖动系统概述
05
船舶舵机电力 拖动系统的应 用
03
船舶舵机电力 拖动系统的设 计
06
船舶舵机电力 拖动系统的维 护与保养
紧固保养：定期检查并紧固船舶舵 机电力拖动系统的各个连接部位， 防止松动或脱落。
船舶舵机电力拖动系统的故障诊断与排除
故障类型：机械故障、电气故障、液压故障等 诊断方法：观察法、听诊法、触诊法、仪器检测法等 排除步骤：确定故障类型、分析故障原因、制定排除方案、实施排除等 注意事项：保持安全意识，遵循操作规程，及时维护保养等
船舶电力系统的组成讲义课件
船舶电力系统的组成讲义课件1. 简介船舶电力系统是指为船舶提供电力供应的一套设备和系统。
它包括发电机、输电系统、配电系统和用电设备等组成部分。
本讲义将详细介绍船舶电力系统的各个组成部分及其工作原理。
2. 组成部分2.1 发电机发电机是船舶电力系统的核心部件之一，它可以将机械能转换为电能。
常见的船舶发电机包括柴油发电机、燃气发电机和涡轮发电机等。
发电机的输出电压和频率需要根据船舶的需要进行调整。
2.2 输电系统输电系统用于将发电机产生的电能传输到各个用电设备。
船舶输电系统主要由高压开关设备、高压电缆和变压器等组成。
其中，变压器起到调节电压和功率的作用，确保电能的稳定供应。
2.3 配电系统配电系统用于将输电系统传输过来的电能分配给不同的用电设备。
船舶配电系统包括主配电系统和辅助配电系统。
主配电系统主要用于供应船舶的主要用电设备，如船载动力设备；而辅助配电系统则用于供应船舶的辅助设备，如照明设备和通信设备等。
2.4 用电设备用电设备是船舶电力系统的终端设备，用于满足船舶各个部门的不同电力需求。
常见的船舶用电设备包括电动机、照明设备、通信设备和导航设备等。
3. 工作原理船舶电力系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.发电机产生电能：当发电机启动后，通过燃料燃烧或其他方式产生机械能，然后转换为电能。
2.输电系统传输电能：发电机输出的电能通过输电系统中的高压开关设备和电缆传输到不同的用电设备区域。
3.变压器调节电压：输电系统中的变压器可以根据需要调节电能的电压，确保供电的稳定性。
4.配电系统分配电能：变压器将电能传输到配电系统，根据需要将电能分配给不同的用电设备。
5.用电设备消耗电能：用电设备接收到分配的电能后，将其转换为对应的机械能或其他形式的能量，以满足船舶各个部门的需求。
4. 维护与安全为了确保船舶电力系统的正常运行和安全性，需要进行定期维护和检查。
具体的维护措施包括：•定期检查发电机的外观和绝缘性能，及时清洁和更换损坏的部件。
船舶高压电力系统
三、船舶高压电力系统安全操作及检修注意事项
3.船舶高压隔离开关操作规程 操作前：应确保断路器在相应分、合闸位置以防带负载分合隔离开关 操作中：如发现绝缘子严重破损、隔离开关传动杆严重损���等现象时，不得进行操 作 操作时：应戴好安全帽、绝缘手套穿好绝缘靴 操作后：要将防误闭锁装置锁好，以防下次发生误操作
1.船舶高压电力系统的组成
发电机产生的高压交流电经过变压器降压后，供给各个 用电设备。开关柜用于控制和保护高压电力系统的设备 ，母线用于分配高压交流电，电缆用于将母线与各个用 电设备连接起来
二、船舶高压电力系 统的配电装置
2.船舶高压电力系统的配电装置
(一)高压配电装置 高压断路器高压断路器是中最重要的控制和保护设备。根据断路器使用的灭弧介质，可分 为以下几种类型
二、船舶高压电力系统的配电装置
真空断路器：真空断路器是 在高度真空中灭弧，真空断 路器开断能力强，开断时间 短、体积小、占用面积小、 无噪声、无污染、寿命长， 可以频繁操作，检修周期长 。 真空断路器目前在我国的 配电系统中已逐渐得到广泛 应用
三、船舶高压电力系统安 全操作及检修注意事项
三、船舶高压电力系统安全操作及检修注意事项
油断路器：以绝缘油为灭弧介质，可分为多油断路器和少油断路器
空气断路器：以压缩空气作为灭弧介质，此种介质防火、防爆、无毒、无腐蚀 性，使用方便
六氟化硫(SF6 )断路器：SF6 断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的 SF6 气体作为灭弧介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点，但金属消耗多 、价格较贵。是高压电器的重要发展方向
(一)安全操作规程
1.船舶高压发电机检修操作规程 检修船舶高压发电机，必须将发电机组方式选择开关打到"手动"位置，防止发电机组 误起动。 断开发电机主开关，关闭励磁电源，合上接地开关，才能进行检修
船舶电气设备与系统
临时应急照明必须采用蓄电池组供电;并应保证当主电网 及应急电网失电或者电压降至’40％ 额定值时能自动接 通;主电网及应急电网电压恢复时能自动切断
临时应急照明系统不得采用荧光灯为光源;更不得设置就 地开关
4 电力推动系统
4 2 电力推进的优缺点
4 2 1 优点
可采用中 高速原动机;以减小体积和重量
原动机可在最大限度上统一化;以至标准化;从而可减少备品;提高互换
性
提高船舶的营运率
有利于船舶总体布置;也便于建造和营运管理
可更合理地选择螺旋桨的尺寸和转速;不必受原动机的限制;从而使螺旋
3 照明系统
3 2 照明灯具：
由于船上的环境条件比陆地上苛刻;因而对船舶灯具的结构 和型式有着更高的要求;设计中选用船舶灯具时;除了遵照规范及 有关标准的要求外;还应注意下列问题：
船用灯具的材料应该是坚固 轻巧 美观;并能满足使用环境的要求
结构要牢固 零部件不易落下 防震性好； 防潮 防水性好;尤其是露 天安
3 照明系统
3 1 照明系统的分类：
3 1 1 船舶照明按其功能大致可如下分类：
室内照明
舱室主体照明
局部辅助照明
娱乐美化气氛照明
室外照明
室外通道照明
室外工作照明甲板照明
探照灯和投光灯
航行信号灯
3 照明系统
3 1 照明系统的分类：
3 1 2 大多数按供电方式分类非严格：
正常照明系统———船舶主电源供电
3 照明系统
3 1 2 2 应急照明系统
对载有滚装货的客船;除上述要求外;还必须在所有的旅客公
第二章船舶电机与电力拖动系统7
第二章 船舶电机与电力拖动系统
一、锚机运行工作特点
运行工况：1.正常起锚工况；2.应急起锚工况；3.抛锚工 况。 正常起锚工况：—— 正常起锚工况有5个阶段： ①.收躺锚链：电动机轴上负载转矩不变，且较小。 ②.拉紧锚链：轴上负载转矩逐渐增大。 ③.拔锚出土：负载转矩达到最大，“出土”后突然减 小。 ④.提锚出水：负载转矩逐渐减小。 ⑤.拉锚入孔：负载转矩再次用所增大，但不多。 注意：拔锚不出土时电动机将堵转，此时要求电动机能够 承受堵转转矩。 为了减小对电动机的冲击，通常可以通过主机推进器 推动船舶前进，依靠船舶前进的动力拔锚出土。
第二章 船舶电机与电力拖动系统
第二章 船舶电机与电力拖动系统
第二章 船舶电机与电力拖动系统
第二章 船舶电机与电力拖动系统
7.1锚机的电力拖动与控制
主要内容：—— 两大点。 一. 锚机运行工作特点 ； 二. 对电力拖动及控制的要求 ； 学习要求： 1. 锚机运行工作特点主要要求知道锚机的3种工 况和起锚过程中各个阶段的特点； 2. 对电力拖动及控制的要求包含两方面：⑴. 对 电动机的要求；⑵. 对控制线路的要求。
空气断路器 Βιβλιοθήκη S第二章 船舶电机与电力拖动系统
电源开关
SA
起锚 抛锚 3210123
手 柄 0 位
手柄在零位时，将电源开关SA闭合，合 上空气断路器QS，由于手柄在零档时主令控 制器的触点只有SA1一路接通，此时KA2线圈 通电自锁触头闭合，控制线路有电。为其它 操作做准备。
第二章 船舶电机与电力拖动系统
7.2 锚机控制线路
主要内容：—— 三部分内容： 一.复杂电路分析方法和控制线路符号说明； 二.锚机电动机起动和运转的分析； 三.电动机的停止过程分析。 学习要求： 1.学会复杂电路分析方法； 2.能够结合对船舶锚机电力拖动及控制线路要求和锚机 工作过程、特点，分析“交流三速锚机控制线路图”。
船舶电力拖动系统—变压器
4.2 变压器
首、末端
绕组名
单相变压器
首端 末端
首端
末端
三相变压器 中点
高压绕组
A
X
ABC
XYZ
N
低压绕组
a
x
abc
xyz
n
4.2 变压器
同名端的判别(交流法)
N1I1 N2 I2 N1I0
I1
I0
(
N2 N1
I2)
I0
(
I2 k
)
I1
N2 N1
I2
I1 N2 I2 N1
➢原副边的电流比近似等于它们匝数比 的倒数； ➢原边电流随副边电流成正比关系。 ➢变压器的电流变换作用也表明虽然原 副边没有直接电的联系，但是通过磁的 联系将电能从原边传送到了副边。
4.2 变压器
三相变压器的联结组
三相变压器的联结组——高、低绕组对应线电动势之间的相位差，不仅 与绕组的极性（绕法）和首末端的标志有关，而且与绕组的连接方式有 关。由于三相变压器原、副绕组可以分别采用不同的连接方法，绕组出 线端也可以采用不同的标法，还有绕组的绕法均会使三相变压器原、副 绕组线电动势之间出现不同的相位差，这对使用变压器有重要影响。
4.2 变压器
3. 阻抗变换原理
i1
i2
u1
u2 Z
i1
u1
Z
ZL
U2 I2
N2 N1
U1
N1 N2
I1
( N2 )2 U1 N1 I1
1 k2
Z
船舶电力拖动21世纪高职船舶系列教材
船舶电力拖动21世纪高职船舶系列教材•内容简介：•本书是一本阐述电机基本原理、常用低压电气线路和船舶电力拖动专业知识的教材。
全书共分十三章，第一章至第八章主要阐述直流电机、变压器、三相异步电动机、同步电动机，意在突出交流异步电动机的应用，突出电机的拖动性能主线。
第九章至第十章阐述常用低压电器基本知识。
第十一章至十三章主要阐述船舶机舱辅机控制、船舶甲板机械电力拖动控制、船舶舵机装置的自动控制系统，对每个控制环节给出具体的控制电路，深入浅出，层次分明，并采用树状形式对电路图进行原理论述。
本书编写时力求实用性，可作为高职高专教材，也可供从事船舶电气工程技术人员的学习和培训教材。
•目录：•第一章直流电机的原理••第一节直流电机的工作原理••第二节直流电机的基本结构和铭牌数据••第三节直流发电机的运行原理••第四节直流电动机的运行原理••第五节直流电机的换向••本章小结••思考题与习题••第二章直流电动机的电力拖动•第一节电力拖动系统的运动方程式••第二节生产机械的负载转矩特性••第三节他励直流电动机的机械特性••第四节他励直流电动机的启动和反转••第五节他励直流电动机的制动••第六节他励直流电动机的调速••本章小结••思考题与习题••第三章变压器••第一节变压器的基本工作原理、用途及结构••第二节变压器的空载运行••第三节变压器的负载运行••第四节变压器参数测定••第五节变压器的运行特性••第六节三相变压器•第七节其他用途的变压器••本章小结••思考题与习题••第四章三相感应电动机••第一节三相交流绕组••第二节三相交流绕组的磁动势••第三节三相交流绕组的电动势••第四节三相异步电动机的结构与基本工作原理••第五节三相异步电动机的空载运行••第六节三相异步电动机的负载运行••第七节三相异步电动机的功率和电磁转矩••第八节三相异步电动机的工作特性••第九节三相异步电动机的参数测定••本章小结••思考题与习题•第五章三相异步电动机的电力拖动••第一节三相异步电动机的电磁转矩••第二节三相异步电动机的机械特性••第三节三相异步电动机的启动••第四节三相异步电动机的调速••第五节三相异步电动机的反转与制动••本章小结••思考题与习题••第六章同步电动机••第一节同步电机的基本结构与工作原理••第二节同步电动机的电动势相量图••第三节同步电动机的功率、转矩和功(矩)角特性••第四节同步电动机的启动••本章小结••思考题与习题•第七章其他用途的电动机••第一节单相异步电动机••第二节其他电动机••本章小结••思考题与习题••第八章电动机的选择••第一节电动机的一般选择••第二节电动机的发热与温升••第三节电动机额定功率的选择••本章小结••思考题与习题••第九章常用低压电器••第一节电器的作用与分类••第二节低压电器的电磁机构及执行机构••第三节常用控制电器•思考题与习题••第十章继电器一接触器控制电路基本环节••第一节电气图••第二节三相笼型感应电动机全压启动控制电路••第三节三相笼型感应电动机减压启动控制电路••第四节三相绕线转子感应电动机启动控制电路••第五节三相感应电动机电制动控制电路••第六节三相感应电动机调速控制电路••思考题与习题••第十一章船舶甲板机械电力拖动控制••第一节锚机的电力拖动与控制••第二节锚机控制线路••第三节直流电动起货机••第四节交流电动起货机••第五节电动液压起货机•思考题与习题••第十二章船舶机舱辅机控制••第一节船舶冷藏装置自动控制••第二节空调设备电气控制••第三节船舶辅助锅炉自动控制••第四节船舶分油机电气系统••思考题与习题••第十三章船舶舵机装置的自动控制系统••第一节舵与舵机装置••第二节操舵方式及基本工作原理••第三节自动舵的基本类型及其基本要求••第四节舵机自动控制系统实例••思考题与习题••附录电气图常用图形及文字符号新旧对照表。
船舶综合电力推进系统
电缆和变压器参数计算
确定电缆截面积、绝缘材料和变压器 容量等，以满足系统电压、电流和功 率要求。
优化策略及实施方法
能量管理策略优化
01
通过智能算法和实时数据分析，优化能量分配和管理，提高系
统效率和稳定性。
设备布局与空间优化
02
合理布局设备，减少空间占用和重量，提高船舶载货量和航行
性能。
控制系统集成与优化
制技术等。
技术挑战分析
分析综合电力推进系统在市场推 广过程中遇到的困难，如成本较 高、船东接受度有限等，并提出 相应的解决策略。
市场推广难题
研究国际和国内法规政策对综合 电力推进系统发展的影响，以及 如何通过政策引导推动其更广泛 的应用。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
控制策略
采用先进的控制算法和技术，如矢量控制、直接转矩控制等，实现推进装置的高 效控制和优化运行。
储能装置及其应用
储能装置
包括电池、超级电容、飞轮等储能设 备，用于储存和释放电能。
应用场景
在船舶电力推进系统中，储能装置可 用于峰值削峰、能量回收、备用电源 等场景，提高电力系统的稳定性和经 济性。
PART 03
02
采用先进的故障诊断算 法，及时发现并定位故 障点。
03
制定详细的故障排除流 程，指导船员快速有效 地解决故障问题。
04
建立故障数据库，对常 见故障进行分类整理， 为后续的故障预防提供 参考。
预防性维护计划制定
01
02
03
04
根据船舶电力推进系统的特点 和运行状况，制定针对性的预
防性维护计划。
合理安排维护周期和项目，确 保关键部件得到及时维护和更
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《船舶电力拖动系统》课程教学大纲
一、课程名称
1.中文名称 ：船舶电力拖动系统
2.英文名称 ：Marine Electric Driving System
3.课程号：24104010
二、学时
总学时 36 学时 其中：授课 30 学时 实验 6 学时
三、考核方式（考试或考查）
考试
四、适用专业
电气工程及其自动化专业
五、课程简介（200字以内）
本课程主要以船上的辅助机械为控制对象，介绍舱室机械和轮机起货机
及甲板机械的电力拖动自控制系统，对舱机等的自动控制系统也作了较为
详细的介绍。
六、本门课程在教学计划中的地位、作用和任务
本门课程是电气技术专业学生的限定选修课，为有志从事船舶电气自动
化专业领域工作的学生而开设．通过本课程的学习使学生掌握船舶电力拖
动自控系统的知识，掌握分析有关电气控制线路的方法，使学生具备从事
船舶电力工作的基本能力。
七、课程内容和教学要求
1. 内容：（内容包括章节内容和学时分配）
内容 教学时数 课外时数 说明
第一章 电动机的自动控制基础
第1节 控制电器的结构原理和功能
第2节 电动机的基本保护环节
第3节 控制电路的基本环节
10 10
实验：三相异步电动机Y--Δ降压起动控制
3
第二章 船舶甲板机械电力拖动与控制
第1节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法
第2节 起货机的电力拖动与控制的基本要求
第3节 起货机的电力拖动控制线路
第4节 锚机和系缆设备的电力拖动与控制的基
本要求
8 8
实验：交流电动起货机控制系统
3
第三章 船舶舵机的电力拖动与控制
第1节 舵机的电力拖动与控制的基本要求
第2节 操舵方式及基本工作原理
第3节 舵机的基本类型极其调节规律
第4节 自动操舵系统基本要求和工作原理
6 6
第四章 辅助机械的电力拖动与控制
第1节 备用泵的自动切换控制电路
第2节 分油机的自动控制
第3节 油水分离器的自动控制
6 6
2.要求：
通过学习，要求学生掌握电动机的常用继电——接触器控制线路以及
轮机起货机舱机等机械的电力拖动自动控制系统，达到能熟练阅渎，船舶
各种电气控制线路的能力。
八、实验内容
实验一：三相异步电动机Y--Δ降压起动控制
实验二：交流电动起货机控制系统
九、教材及主要参考资料
1. 教材：（如果是英文教材，需配中文译名）
《船舶电气设备及系统》，郑华耀主编，大连海事大学出版杜出版。2005.7
2. 主要参考资料：（包括书籍和杂志）
《船舶电力拖动自动控制系统》，冒天诚主编，交通出版社出版。
十、先修课程
《电路原理》、《电机学》