船舶轴带发电机PPT
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船舶轴带发电机
船舶轴带发电机一、主要类型●频率变动型●频率稳定型●复合型l:轴带发电机；2 :晶闸管整流器；3 :电抗器；4 :晶闸管道变器；5 :短路电抗器；6 :同步调相机；7 :励磁变换器；8 :控制装置；9 :励磁变压器；10 :负载●关键问题：根据主机的运行条件，对主机转速的变化进行补偿，以获得恒频、恒压的电力转速补偿方式：无频率补偿型：发电机的频率随主机转速而变化频率补偿型：采用机械或电气的控制手段保持船舶电网的频率变距桨和轴带发电机工作原理:发电机与主机转轴靠机械传动装置（减速齿轮箱）联在一起缺点：①输出电源频率受主机负荷变化的影响；②可以和其他发电机并联运行，但时间不宜过长；③输出功率的大小受主机允许输出功率的限制；三、定距浆船舶的轴带发电机船舶电气安全管理一、船舶照明系统的维护保养1. 照明系统的维护周期和要求★测量线路的绝缘电阻检查灯头接线是否老化和开断检查室外灯具水密性能与锈蚀开航前，应检查航行灯、信号灯的供电电源、灯具及故障报警装置探照灯、运河灯在使用前应检查其电源、开关、连接电缆和灯具的水密性能及绝缘电阻情况2. 照明系统维护保养注意事项★尽量避免带电更换灯泡，更换的灯泡应与电源电压一致，功率不能超过灯具允许的容量。
在检修某些特殊部位，例如辅锅炉内部、柴油机曲轴箱、压载舱、储水柜等地方需用临时照明时，必须使用带有安全网罩的36 V以下的低压灯。
装卸易燃危险货物时，不可使用携带式货舱灯。
应急照明灯具应涂以红漆标记，以示区别。
经常检查灯泡是否良好，损坏的应及时更换.。
甲板、船桥等露天投光灯具，开灯前应先脱去帆布，用完要及时将帆布罩妥。
室外水密插座，通电前先检查插头螺母是否旋紧，取出插头前检查电源是否切断，用毕后应旋紧防水盖。
需要张挂彩灯时，要考虑到供电线路和开关的载流量、各相电流分配是否平衡，并要配备好保护装置。
油船严禁张挂彩灯二、船舶电气火灾的预防★1.电气设备起火原因电气设备的绝缘下降或损坏，电气线路发生短路、接地等故障引起的火花；电气设备长期过载、超负荷工作，温升超过允许值，甚至燃烧；继电器、接触器通断‘情况不良，灭弧不好；直流电机换向不好，换向火花过大；导体或电缆连接点松动，接触不好，引起局部发热甚至燃烧。
轴带发电机系统ppt课件
第1章第2页
➢ 用电设备的节能 改变拖动方案—改恒速电力拖动为（变频）调速拖动
•减小额外损耗 •提高电动机的效率
M
恒速拖动
M
变频拖动
第1章第3页
2，轴带发电机系统的类型
轴带发电机由主轴驱动，其发电机的输出频率、电压
随主机转速变化，恒频恒压是轴带发电机的关键问题 ➢ 无频率补偿型系统：
只能在转速不超过频率变化允许范围时才使用
检测
f*
P*
AFR
UT
L
U*
AVR Q* VR-1 UM 2/3
PWM有源逆变的有功和无功的 解耦控制
第1章第25页
上海海事大学电气系刘以建制作
《电源技术》 电子教案
应用案例 ---轴带发电机
一、 概述
1，船舶供电及用电设备的节能途径
➢ 船舶电站的节能 ① 提高主机废气热的回收率
— 废气透平发电机系统（T/G系统） ② 发电机以重油代替柴油，降低燃油费用
— 轴带发电机系统（S/G系统） 轻柴油的价格约为重油的一倍
SC电压的变动是由无功负荷引起的,通过AVR调整 励磁, 以调整电压,满足无功负荷的需要.
第1章第11页
③ 限制谐波电流, 改善电压波形 逆变器输出的电流波形有很大谐波, 同步补偿机和 交流电抗器共同起了交流滤波的作用
io
L
uo
SC
④ 供给持续短路电流 电力系统发生短路故障时,需要进行“选择性切
断”, 发电装置应具有提供足够大短路电流的能力.
第1章第4页
概述
➢变距螺旋桨+轴带发电机装置 CPP+S/G
主机转速维持不变，航行中靠改变螺距以改变推力。 轴带发电机转速不变，恒频输出。
➢ 用电设备的节能 改变拖动方案—改恒速电力拖动为（变频）调速拖动
•减小额外损耗 •提高电动机的效率
M
恒速拖动
M
变频拖动
第1章第3页
2，轴带发电机系统的类型
轴带发电机由主轴驱动，其发电机的输出频率、电压
随主机转速变化，恒频恒压是轴带发电机的关键问题 ➢ 无频率补偿型系统：
只能在转速不超过频率变化允许范围时才使用
检测
f*
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AFR
UT
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U*
AVR Q* VR-1 UM 2/3
PWM有源逆变的有功和无功的 解耦控制
第1章第25页
上海海事大学电气系刘以建制作
《电源技术》 电子教案
应用案例 ---轴带发电机
一、 概述
1，船舶供电及用电设备的节能途径
➢ 船舶电站的节能 ① 提高主机废气热的回收率
— 废气透平发电机系统（T/G系统） ② 发电机以重油代替柴油，降低燃油费用
— 轴带发电机系统（S/G系统） 轻柴油的价格约为重油的一倍
SC电压的变动是由无功负荷引起的,通过AVR调整 励磁, 以调整电压,满足无功负荷的需要.
第1章第11页
③ 限制谐波电流, 改善电压波形 逆变器输出的电流波形有很大谐波, 同步补偿机和 交流电抗器共同起了交流滤波的作用
io
L
uo
SC
④ 供给持续短路电流 电力系统发生短路故障时,需要进行“选择性切
断”, 发电装置应具有提供足够大短路电流的能力.
第1章第4页
概述
➢变距螺旋桨+轴带发电机装置 CPP+S/G
主机转速维持不变，航行中靠改变螺距以改变推力。 轴带发电机转速不变，恒频输出。
第44讲轴带发电机及运行要求
采用变距桨，航行时主机转速基本不变，
用这种主机驱动发电机，跟一般柴油发电机一样， 发出的电能直接向电网供电。不同的是，原动机 （主机）比发电机大得多（5～10倍），在发电 机的整个负载范围内，频率（转速）不随负载的 变化而变化，这个概念对以后讨论并联运行很重 要。
图11-1 直接供电系统原理
• 具有转速补偿的二次设备有电磁滑差联轴节
系统、行星齿轮传动系统、可控液压发动机
系统和电动机—发电机系统等。多数系统都
已淘汰。目前国外采用可控液压发动机系统。
• 具有频率补偿的二次设备主要是带晶闸
管逆变器的轴带发电机系统。轴带发电机发 出的电能需要通过二次设备转换才能供电。 我们把主机轴带的一次设备（机械装置或发 电机）与二次转换设备组成的发电系统称为 轴带发电机系统，简称轴带发电机系统。
• 直接供电的系统原理如图11-1所示。主机
的转速较低，一般都是通过增速齿轮驱动 发电机。
• 发电机与主机的驱动有采用固定连接的，
即只要主机运转发电机就运转；也有采用 离合器连接的，合上离合器发电机才能被 驱动。较多的是采用固定连接。
• 二、间接供电
• 船舶采用定距桨，主机转速按航行或作业的
需要随时会变化。轴带发电机的频率将随转速的 变化而变化，发出的这种电能是无法直接供给电 网使用的，必须通过中间环节把变化的频率变换 成稳定频率才能使用。因此，定距桨轴带发电机 的核心问题是解决频率的稳定。
• 首先要明确，由主机轴带的不一定是旋转发电机，
可以是其他机械。如果是旋转发电机，交流或直 流都可以，但现在直流很少使用。把主机直接带 动的发电机或其他机械称为一次设备。这样就把 用来转换的中间设备称为二次设备。
• 如果通过二次设备能得到稳定的转速，就可以驱
用这种主机驱动发电机，跟一般柴油发电机一样， 发出的电能直接向电网供电。不同的是，原动机 （主机）比发电机大得多（5～10倍），在发电 机的整个负载范围内，频率（转速）不随负载的 变化而变化，这个概念对以后讨论并联运行很重 要。
图11-1 直接供电系统原理
• 具有转速补偿的二次设备有电磁滑差联轴节
系统、行星齿轮传动系统、可控液压发动机
系统和电动机—发电机系统等。多数系统都
已淘汰。目前国外采用可控液压发动机系统。
• 具有频率补偿的二次设备主要是带晶闸
管逆变器的轴带发电机系统。轴带发电机发 出的电能需要通过二次设备转换才能供电。 我们把主机轴带的一次设备（机械装置或发 电机）与二次转换设备组成的发电系统称为 轴带发电机系统，简称轴带发电机系统。
• 直接供电的系统原理如图11-1所示。主机
的转速较低，一般都是通过增速齿轮驱动 发电机。
• 发电机与主机的驱动有采用固定连接的，
即只要主机运转发电机就运转；也有采用 离合器连接的，合上离合器发电机才能被 驱动。较多的是采用固定连接。
• 二、间接供电
• 船舶采用定距桨，主机转速按航行或作业的
需要随时会变化。轴带发电机的频率将随转速的 变化而变化，发出的这种电能是无法直接供给电 网使用的，必须通过中间环节把变化的频率变换 成稳定频率才能使用。因此，定距桨轴带发电机 的核心问题是解决频率的稳定。
• 首先要明确，由主机轴带的不一定是旋转发电机，
可以是其他机械。如果是旋转发电机，交流或直 流都可以，但现在直流很少使用。把主机直接带 动的发电机或其他机械称为一次设备。这样就把 用来转换的中间设备称为二次设备。
• 如果通过二次设备能得到稳定的转速，就可以驱
船舶轴带发电机培训材料
修时间和成本。
船舶轴带发电机选型
03
与配置
选型依据及参数
船舶主柴油机参数
根据船舶主柴油机的功率、转速等参数，选择匹配的轴带发电机。
船舶电力负荷需求
分析船舶的电力负荷需求，包括航行、停泊、作业等不同工况下的 负荷变化，以确定轴带发电机的功率范围。
轴带发电机类型
根据船舶的推进方式、轴系布置等条件，选择适合的轴带发电机类 型，如永磁式、异步式等。
冷却系统
用于降低发电机运行时的温度，保证发电机的正常工作。
工作原理及过程
励磁过程
通过励磁系统向转子励磁绕组提 供直流电，建立磁场。
切割磁力线
当转子在定子内旋转时，其励磁绕 组产生的磁场与定子绕组中的导体 切割磁力线，从而在定子绕组中产 生感应电动势。
电能输出
感应电动势经定子绕组的接线端子 引出，通过电缆和开关等设备输送 到船舶电网，为船舶提供电能。
船舶轴带发电机培训材 料
目录
• 船舶轴带发电机概述 • 船舶轴带发电机结构与工作原理 • 船舶轴带发电机选型与配置 • 船舶轴带发电机运行与维护 • 船舶轴带发电机性能评价与指标 • 船舶轴带发电机市场前景与发展趋势
船舶轴带发电机概述
01
定义与原理
定义
船舶轴带发电机，简称轴发，是 一种利用船舶主机动力驱动发电 机发电的装置。
速等功能，确保电力系统的稳定运行。
选型与配置案例分析
1 2
某型船舶轴带发电机选型案例
分析某型船舶的推进方式、主柴油机参数和电力 负荷需求，选择合适的轴带发电机型号和功率范 围。
某型船舶轴带发电机配置案例
介绍某型船舶的轴带发电机配置方案，包括并联 运行设计、能源管理策略和控制系统设计等。
船舶轴带发电机选型
03
与配置
选型依据及参数
船舶主柴油机参数
根据船舶主柴油机的功率、转速等参数，选择匹配的轴带发电机。
船舶电力负荷需求
分析船舶的电力负荷需求，包括航行、停泊、作业等不同工况下的 负荷变化，以确定轴带发电机的功率范围。
轴带发电机类型
根据船舶的推进方式、轴系布置等条件，选择适合的轴带发电机类 型，如永磁式、异步式等。
冷却系统
用于降低发电机运行时的温度，保证发电机的正常工作。
工作原理及过程
励磁过程
通过励磁系统向转子励磁绕组提 供直流电，建立磁场。
切割磁力线
当转子在定子内旋转时，其励磁绕 组产生的磁场与定子绕组中的导体 切割磁力线，从而在定子绕组中产 生感应电动势。
电能输出
感应电动势经定子绕组的接线端子 引出，通过电缆和开关等设备输送 到船舶电网，为船舶提供电能。
船舶轴带发电机培训材 料
目录
• 船舶轴带发电机概述 • 船舶轴带发电机结构与工作原理 • 船舶轴带发电机选型与配置 • 船舶轴带发电机运行与维护 • 船舶轴带发电机性能评价与指标 • 船舶轴带发电机市场前景与发展趋势
船舶轴带发电机概述
01
定义与原理
定义
船舶轴带发电机，简称轴发，是 一种利用船舶主机动力驱动发电 机发电的装置。
速等功能，确保电力系统的稳定运行。
选型与配置案例分析
1 2
某型船舶轴带发电机选型案例
分析某型船舶的推进方式、主柴油机参数和电力 负荷需求，选择合适的轴带发电机型号和功率范 围。
某型船舶轴带发电机配置案例
介绍某型船舶的轴带发电机配置方案，包括并联 运行设计、能源管理策略和控制系统设计等。
第10节船舶轴带发电机
2）频率补偿型S／C系统 这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网 的频率保持轴带发电机装置组成的(CPP+S／c)属于这种 系统。
轮机学院电气及自动化教研室
课 件
船舶电气设备及系统
2018/10/27
3）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+S／G) 该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。 船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机 的频率大致恒定。在CPP+S／G系统中，只在切换发电机 时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运 行是非常困难的。 4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理 由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。
轮机学院电气及自动化教研室
课 件
船舶电气设备及系统
2018/10/27
轴带发电机系统也存在一些缺点： • 船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助 柴油发动机组供电。 • 对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采 取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得 较为复杂。 • 一次投资(即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的 好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有 关(功率越大越好)，还与时间的利用率(即船舶在一年中航 行的时间)有关。
轮机学院电气及自动化教研室
课 件
船舶电气设备及系统
2018/10/27
船舶电力系统概论PPT课件(280页)
对于油船、化学品船等液货船及其他特殊 船舶，必须注意其配电系统的特殊要求， 如油船可以采用的配电系统只限制在：
直流双线绝缘系统； 交流单相双线绝缘系统； 交流三相三线绝缘系统。
接地和接地装置
电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连 接称接地。 电气设备的接地方式分三种：
工作接地 保护接地 重复接地
4）其他设备 电加热器、电风扇、电视机。
2) 船舶电力系统的特点
船舶电力系统是一个独立的电力系统。
总容量不超过各发电机容量的5～10倍的电网称为独立 电网，船舶电力系统属于独立电网。
在独立电网中，调节运行发电机的电压或原动机的转 速，除了改变本身有功功率和无功功率的承担外，还 影响电网的频率和电压。
电源种类
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。
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。
火线对地220V，欠安全。
3）．中性点接地三线系统
利用船体作为中线形 成回路，节省电缆, 容易发生触电和短路 故障。
中国船级社《钢质海船入级与建造规范》规定：
1600总吨及以上的船舶动力、电热及照明配 电系统，均不应采用利用船体作回路的配电 系统。又规定钢铝混合结构的船舶，严禁铝 质部分作导电回路。
(2)可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。
(3)优质 应满足电能用户对电压、频率和波形等质量的要求。
直流双线绝缘系统； 交流单相双线绝缘系统； 交流三相三线绝缘系统。
接地和接地装置
电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连 接称接地。 电气设备的接地方式分三种：
工作接地 保护接地 重复接地
4）其他设备 电加热器、电风扇、电视机。
2) 船舶电力系统的特点
船舶电力系统是一个独立的电力系统。
总容量不超过各发电机容量的5～10倍的电网称为独立 电网，船舶电力系统属于独立电网。
在独立电网中，调节运行发电机的电压或原动机的转 速，除了改变本身有功功率和无功功率的承担外，还 影响电网的频率和电压。
电源种类
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。
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。
火线对地220V，欠安全。
3）．中性点接地三线系统
利用船体作为中线形 成回路，节省电缆, 容易发生触电和短路 故障。
中国船级社《钢质海船入级与建造规范》规定：
1600总吨及以上的船舶动力、电热及照明配 电系统，均不应采用利用船体作回路的配电 系统。又规定钢铝混合结构的船舶，严禁铝 质部分作导电回路。
(2)可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。
(3)优质 应满足电能用户对电压、频率和波形等质量的要求。
10十节船舶轴带发电机系统
逆变 直流 滤波 控制器 整流 励磁回路
有 功 功 率
无 功 功 率 变压器 整流
2．具有自动调压器（AVR） 的调相机6 （也称同步补偿机 SC）为无功通道。同步补偿 机提供无功功率。
3．控制器8 （频率和逆变角） 调节和控制系统频率和有功 功率。
三、轴带发电机系统基本工作原理与运行操作 1、工作原理：有功通道提供有功功率。 无功通道提供无功功率。 频率调节：改变轴带发电机的励磁电流实现系统频率 的调节。 有功功率的调节：由频率控制器根据频率的变化增加 发电机的励磁电流，使逆变器输出的有功功率增加 来达到与电网负载的有功功率的平衡。（不是直接 调主机油门）。 无功功率的调节：由自动调压器AVR改变励磁电流以 保持电压的恒定和无功功率的平衡。（与同步发电 机调节无功功率的原理同）
• 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。
2、定螺距桨的主机轴带发电机（多用）
系统特点： 主机转速和转向是可变的。—— 只有在船舶定 速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时 才能让轴带发电机并网投入工作。 同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此， 必须通过转速补偿装置使发电机电压和频率稳定。 措施： 1.转速补偿； 方法：1.变流机组稳定供电频率；2.行星齿轮传动系 统；3.轴带异步发电机；4.电磁滑差离合器恒速系统。
3、轴带发电机的功率输出特性P187图7－34
主机转速在75%～100% 额定转速内可输出额 定功率，在40%～ 75%内输出功率将随 转速的下降而成正比 的下降，当转速低于 额定转速的40%时发 电机所产生的电压已 无法维持逆变器的工 作，轴带发电机系统 停止工作。
有 功 功 率
无 功 功 率 变压器 整流
2．具有自动调压器（AVR） 的调相机6 （也称同步补偿机 SC）为无功通道。同步补偿 机提供无功功率。
3．控制器8 （频率和逆变角） 调节和控制系统频率和有功 功率。
三、轴带发电机系统基本工作原理与运行操作 1、工作原理：有功通道提供有功功率。 无功通道提供无功功率。 频率调节：改变轴带发电机的励磁电流实现系统频率 的调节。 有功功率的调节：由频率控制器根据频率的变化增加 发电机的励磁电流，使逆变器输出的有功功率增加 来达到与电网负载的有功功率的平衡。（不是直接 调主机油门）。 无功功率的调节：由自动调压器AVR改变励磁电流以 保持电压的恒定和无功功率的平衡。（与同步发电 机调节无功功率的原理同）
• 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。
2、定螺距桨的主机轴带发电机（多用）
系统特点： 主机转速和转向是可变的。—— 只有在船舶定 速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时 才能让轴带发电机并网投入工作。 同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此， 必须通过转速补偿装置使发电机电压和频率稳定。 措施： 1.转速补偿； 方法：1.变流机组稳定供电频率；2.行星齿轮传动系 统；3.轴带异步发电机；4.电磁滑差离合器恒速系统。
3、轴带发电机的功率输出特性P187图7－34
主机转速在75%～100% 额定转速内可输出额 定功率，在40%～ 75%内输出功率将随 转速的下降而成正比 的下降，当转速低于 额定转速的40%时发 电机所产生的电压已 无法维持逆变器的工 作，轴带发电机系统 停止工作。
船舶电力系统的组成精品PPT课件
2.3 轴带发电机装置
6KV
1.3 发电机容量及台数确定的原则
*船舶电站容量和发电机组数量是从满足船舶用电的需求，
并保证船舶的安全性和经济性而确定的。
*船舶电站容量既不等于全船所有用电设备的标称电功率的 总和，也不等于船舶某一运行工况下所用全部用电设备 标称电功率的总和。
* 总功率是通过船舶在各种运行工作情况下的电力负荷计 算来确定的。并考虑到电网损耗、同时系数等，最后才 能确定发电机组的功率和数量。
发电机组容量和数量的选择原则
*单机组容量以最高负荷率为80％来确定为宜 *船舶电站必须有备用机组，其容量要能满足船舶各运行 工况的用电需求
确定单机组容量和机组数量时，要考虑各机组的使用寿 命应与主机寿命相当
发电机容量及台数确定的原则
方法：
➢若以高效率经济运行为原则，针对电站容量和各工况的 用电量及其相对运行周期等具体情况，可选择：小功率多 机组、大功率少机组、不同功率的机组。
发电机容量及台数确定的原则
船舶的运行工况 航行工况 （货轮的全速满载航行时间约占船舶运行周期的
41％，油轮占64％） 进出港工况 （船舶进出港低速航行、靠离码头等机动时间约
占运行周期的1％） 离靠码头状态（起锚到主机起动为止的整个备航阶段）
装卸货工况 （货轮装卸所载货物期间约占运行周期的18％， 油轮占7％）
船舶电力系统的基本参数
额定电压、频率等级
额定电压、频率关系到电气设备的重量、体积。 与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。
*例如美国和日本采用450V、60Hz的电制， *我国和前苏联等均采用400V、50Hz的电制。
额定频率：我国采用50Hz，欧美采用60Hz。 船舶电网：中、低压。 我 国 ： 2 4 V、110V、220V、380V、1KV、3KV、
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系统频率调节:改变SG的励磁电流.励磁电流增加，电压升高，
输出功率增加，调相机SC的输入功率增加，转速增加、频率上 升。
系统有功功率的调节：电网负载有功功率增加，引起调相机
速度和频率下降，控制器增加励磁电流，使逆变器输出增加。
系统无功功率的调节：当负载无功功率变化时，引起调相机
无功电流变化，引起电压变化，AVR自动改变励磁电流，保持电 压恒定和无功功率平衡。
5）轴带发电机在运行中的问题
紧急停车，紧急倒车等情况，有可能导致轴带发电机和柴油发 电机带电转换和并联运行 必须在主机额定转速60%—110%的范围内进行 主机紧急停车和紧急倒车时采用两种方法: 1、主机转速降到60%以下，采用失电转换； 2、主机转速维持在60%，带电转换后急剧减速。
轴带发电机的布置形式
2.交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较 复杂。—— 有定（FPP）、变距浆(CPP)2种。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
⑴变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋 桨推力大小和方向。
控制： —— 需要两方面的控制 1.主机油门控制； 2.螺旋桨螺距控制。
过载范围 （30S内）
转速 范围内可以输出额定功率， 0.6
2、40%-75%范围内输出功率随 0.5
转速的下降成正比下降，
3、低于40%时，无法维持 逆变器工作，停止运行。
0.4 0.75 1
Nsg
船舶电气设备与系统
2、轴带发电机系统的组成原理
定距浆晶闸管变流器轴 带发电机系统 由三部分组成： 1）主回路有功通道 由1、2、3、4、5构成。 2)无功通道 由具有自动调压器的调 相机构成。 3）控制器 频率和逆变角控制器调 节和控制系统频率和有 功功率。
D、内河
4、交流轴带发电机必须解决的主要问题是 问题。
A、频率稳定 B、电压稳定 C、功率因数 D、提高效率
5、采用轴带发电装置时，配备辅助发电机组的目的是保证 时
的供电。
A、发生故障 B、出现应急情况 C、停航或机动航行 D、用
电量增加
船舶电气设备与系统
小结
通过本章学习我们了解了 ⑴轴带发电机系统的基本知识；特别是对定螺 距浆主机轴带发电机如何保持电压频率的恒定 进行了分析。 ⑵轴带发电机的运行操作及注意事项。 (3) 轴带发电机的几种主要工作模式。
①转速补偿方法：
1.变流机组稳定供电频率； 2.行星齿轮传动系统； 3.轴带异步发电机； 4.电磁滑差离合器恒速系统。 变流机组：控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。 行星齿轮：液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。 异步发电机：与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。 滑差离合器：励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。
通过PLC对离合器的控制来实现 由可调距桨控制系统、电站控制系统、主机三大系统相互作用 完成。
船舶电气设备与系统
4、轴带发电机的几种主要工作模式
想一想
1、船舶轴带发电机优越性有哪些？有哪 些类型？ 2、对于主机转速变化的定距浆船舶，如 何维持轴带发电机的电压和频率恒定？
3、采用轴带发电机装置为何还要配备辅 助发电机组？
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
②频率补偿
方法：采用整流 — 逆变装置作为中间环节的系统。 非恒定频率交流电经整流后，供给晶闸管三相逆变器变换为
恒定频率三相交流电，三相逆变器提供有功功率，而无功功率 由同步补偿机来提供。
同步补偿机励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压 调整器功能。
主讲：陈建良
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
ⅰ组成：主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机SC发
电。可充分利用主机的“储备余量”（一般主机额定功率+余量 =主机可长期运行功率）。
ⅱ特点：
优点： 1.有效利用主机能源，经济高效； 2.利于能量综合利用，（排气余热等）； 2.节约费用，节省空间，改善机舱环境； 3.减少滑油消耗，减少维修保养费用。
浙江国际海运职业技术学院
第12章第6节轴带发电机系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性； 2、轴带发电机系统的组成原理； 3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项； 4、轴带发电机的几种主要工作模式。
轴带发电机可节能、提高经济效率——节能：利用主机的 功率储备；经济效率：减少燃油成本。
船舶电气设备与系统
与手动准同步并车相同 3）停机条件 ➢按停机按钮 ➢电源故障 ➢运行故障 ➢系统中任一电机绕组过热等 4）正常停机的操作程序（机动航行） ➢起动柴油发电机 切除次要负载 ➢完成并车，转移负载后主机才可减速 ➢主机转速40%以下，SG主开关跳闸，逆变器停止触发。
船舶电气设备与系统
3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项
而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转 速恒定）。
存在的问题 ： 1.风浪对转速的波动有影响； 2.需要解决主机低速问题（传动机构） 3.主机与柴油机组速度特性不一样， 不能长时 并联运行。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
⑵定螺距桨的主机轴带发电机
系统特点： 主机转速和转向是可变的。—— 只有在船舶定速航行
船舶电气设备与系统
3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项
1）起动程序（正常航行，主机转速达到要求时） ➢接通控制系统电源； ➢检查起动条件(无故障报警，主机转速大于75%）起动调相机建立电压； ➢接通SG的励磁电路，发电机起压； ➢给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器输出功率，异步电机断电； ➢起动成功 2）与辅助发电机并联和转换
重点、难点：
定螺距浆主机轴带发电机如何保持电压频率的恒定
船舶电气设备与系统
作业
一、复习本节课的内容。 二、完成习题册12章轴带发电机相关的习题。
船舶电气设备与系统
THE END
THANKS ！
船舶电气设备与系统
船舶电气设备与系统
该图是定距浆晶闸管
1.轴带发电机
2.晶闸管整流器
3.直流平滑滤波电抗器 4.晶闸管逆变器
5.交流电抗器
6.调相机
7.晶闸管整流器 8.频率和逆变角控制器
9.熔断器 10.空气开关 11.变压器
2、轴带发电机系统的组成原理
工作原理：SG输出非恒定频率的交流电，经整流变直流电，
再经逆变器变标准频率的交流电。SG只提供有功功率，SC向电 网输出无功功率。开始时，异步电机带动调相机建立正常频率 的额定电压，当逆变器已输出与调相机相同的电压和频率式， SC的异步电机自动断电。此时，SC相当于并联运行中逆功率运 行的发电机。
可专设同步补偿机。通常采 用辅助发电机替代，通过柴 油机拖入同步后，用离合器 脱开。
Ⅳ、轴带发电机的功率输出特
性
Psge
受电枢电流和励磁电流额定值的限制，
不同的转速范围有不同的输出功率。 1.2
额定功率输出特性表明： 1、主机转速在75%-100%额定 1
船舶电气设备与系统
练一练
1、轴带发电机是指船舶主发电机 。
A、和柴油机同轴制造 B、由皮带轮传动 C、由专用柴油机驱
动 D、由船舶主机驱动
2、轴带发电机通常在船舶 运行。
A、机动航行期间 B、定速航行期间 C、抛锚期间 D、装卸
货期间
3、 船舶配置交流轴带发电机较为方便。
A、定距桨
B、变距桨
C、远洋
可布置在自由端或齿轮端，除了作发电机外，还可以作为电动 机，实现船舶应急推进。
船舶电气设备与系统
4、轴带发电机的几种主要工作模式
1、工作模式 以多用途船为例 主要有三种模式 1）PTI模式 轴带发电机作为电动机，从电网获电。 2）PTO模式 轴带发电机作为发电机，向电网供电。 3）BOOSTER模式 两台轴带发电机从电网获电，与两台主机一起推进船舶。 2、控制模式的实现
缺点： 1.只能定速航行时工作； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
ⅲ 船舶轴带发电机主要类型
主要类型 ： 1.直流轴带机；2.交流轴带机。
说明： 1.虽然直流轴带机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直
流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。因此，直 流轴带发电机较少用。若将直流电逆变成交流电，则逆变麻烦。
时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时才能让轴带发 电机并网投入工作。
同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此，必须采取 措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施： —— 具体措施下面分别讨论
1.转速补偿；（例如行星齿轮传动型、液力传动型） 2.频率补偿。（例如晶闸管整流-逆变型）
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1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
输出功率增加，调相机SC的输入功率增加，转速增加、频率上 升。
系统有功功率的调节：电网负载有功功率增加，引起调相机
速度和频率下降，控制器增加励磁电流，使逆变器输出增加。
系统无功功率的调节：当负载无功功率变化时，引起调相机
无功电流变化，引起电压变化，AVR自动改变励磁电流，保持电 压恒定和无功功率平衡。
5）轴带发电机在运行中的问题
紧急停车，紧急倒车等情况，有可能导致轴带发电机和柴油发 电机带电转换和并联运行 必须在主机额定转速60%—110%的范围内进行 主机紧急停车和紧急倒车时采用两种方法: 1、主机转速降到60%以下，采用失电转换； 2、主机转速维持在60%，带电转换后急剧减速。
轴带发电机的布置形式
2.交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较 复杂。—— 有定（FPP）、变距浆(CPP)2种。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
⑴变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋 桨推力大小和方向。
控制： —— 需要两方面的控制 1.主机油门控制； 2.螺旋桨螺距控制。
过载范围 （30S内）
转速 范围内可以输出额定功率， 0.6
2、40%-75%范围内输出功率随 0.5
转速的下降成正比下降，
3、低于40%时，无法维持 逆变器工作，停止运行。
0.4 0.75 1
Nsg
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2、轴带发电机系统的组成原理
定距浆晶闸管变流器轴 带发电机系统 由三部分组成： 1）主回路有功通道 由1、2、3、4、5构成。 2)无功通道 由具有自动调压器的调 相机构成。 3）控制器 频率和逆变角控制器调 节和控制系统频率和有 功功率。
D、内河
4、交流轴带发电机必须解决的主要问题是 问题。
A、频率稳定 B、电压稳定 C、功率因数 D、提高效率
5、采用轴带发电装置时，配备辅助发电机组的目的是保证 时
的供电。
A、发生故障 B、出现应急情况 C、停航或机动航行 D、用
电量增加
船舶电气设备与系统
小结
通过本章学习我们了解了 ⑴轴带发电机系统的基本知识；特别是对定螺 距浆主机轴带发电机如何保持电压频率的恒定 进行了分析。 ⑵轴带发电机的运行操作及注意事项。 (3) 轴带发电机的几种主要工作模式。
①转速补偿方法：
1.变流机组稳定供电频率； 2.行星齿轮传动系统； 3.轴带异步发电机； 4.电磁滑差离合器恒速系统。 变流机组：控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。 行星齿轮：液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。 异步发电机：与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。 滑差离合器：励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。
通过PLC对离合器的控制来实现 由可调距桨控制系统、电站控制系统、主机三大系统相互作用 完成。
船舶电气设备与系统
4、轴带发电机的几种主要工作模式
想一想
1、船舶轴带发电机优越性有哪些？有哪 些类型？ 2、对于主机转速变化的定距浆船舶，如 何维持轴带发电机的电压和频率恒定？
3、采用轴带发电机装置为何还要配备辅 助发电机组？
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
②频率补偿
方法：采用整流 — 逆变装置作为中间环节的系统。 非恒定频率交流电经整流后，供给晶闸管三相逆变器变换为
恒定频率三相交流电，三相逆变器提供有功功率，而无功功率 由同步补偿机来提供。
同步补偿机励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压 调整器功能。
主讲：陈建良
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
ⅰ组成：主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机SC发
电。可充分利用主机的“储备余量”（一般主机额定功率+余量 =主机可长期运行功率）。
ⅱ特点：
优点： 1.有效利用主机能源，经济高效； 2.利于能量综合利用，（排气余热等）； 2.节约费用，节省空间，改善机舱环境； 3.减少滑油消耗，减少维修保养费用。
浙江国际海运职业技术学院
第12章第6节轴带发电机系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性； 2、轴带发电机系统的组成原理； 3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项； 4、轴带发电机的几种主要工作模式。
轴带发电机可节能、提高经济效率——节能：利用主机的 功率储备；经济效率：减少燃油成本。
船舶电气设备与系统
与手动准同步并车相同 3）停机条件 ➢按停机按钮 ➢电源故障 ➢运行故障 ➢系统中任一电机绕组过热等 4）正常停机的操作程序（机动航行） ➢起动柴油发电机 切除次要负载 ➢完成并车，转移负载后主机才可减速 ➢主机转速40%以下，SG主开关跳闸，逆变器停止触发。
船舶电气设备与系统
3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项
而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转 速恒定）。
存在的问题 ： 1.风浪对转速的波动有影响； 2.需要解决主机低速问题（传动机构） 3.主机与柴油机组速度特性不一样， 不能长时 并联运行。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
⑵定螺距桨的主机轴带发电机
系统特点： 主机转速和转向是可变的。—— 只有在船舶定速航行
船舶电气设备与系统
3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项
1）起动程序（正常航行，主机转速达到要求时） ➢接通控制系统电源； ➢检查起动条件(无故障报警，主机转速大于75%）起动调相机建立电压； ➢接通SG的励磁电路，发电机起压； ➢给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器输出功率，异步电机断电； ➢起动成功 2）与辅助发电机并联和转换
重点、难点：
定螺距浆主机轴带发电机如何保持电压频率的恒定
船舶电气设备与系统
作业
一、复习本节课的内容。 二、完成习题册12章轴带发电机相关的习题。
船舶电气设备与系统
THE END
THANKS ！
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船舶电气设备与系统
该图是定距浆晶闸管
1.轴带发电机
2.晶闸管整流器
3.直流平滑滤波电抗器 4.晶闸管逆变器
5.交流电抗器
6.调相机
7.晶闸管整流器 8.频率和逆变角控制器
9.熔断器 10.空气开关 11.变压器
2、轴带发电机系统的组成原理
工作原理：SG输出非恒定频率的交流电，经整流变直流电，
再经逆变器变标准频率的交流电。SG只提供有功功率，SC向电 网输出无功功率。开始时，异步电机带动调相机建立正常频率 的额定电压，当逆变器已输出与调相机相同的电压和频率式， SC的异步电机自动断电。此时，SC相当于并联运行中逆功率运 行的发电机。
可专设同步补偿机。通常采 用辅助发电机替代，通过柴 油机拖入同步后，用离合器 脱开。
Ⅳ、轴带发电机的功率输出特
性
Psge
受电枢电流和励磁电流额定值的限制，
不同的转速范围有不同的输出功率。 1.2
额定功率输出特性表明： 1、主机转速在75%-100%额定 1
船舶电气设备与系统
练一练
1、轴带发电机是指船舶主发电机 。
A、和柴油机同轴制造 B、由皮带轮传动 C、由专用柴油机驱
动 D、由船舶主机驱动
2、轴带发电机通常在船舶 运行。
A、机动航行期间 B、定速航行期间 C、抛锚期间 D、装卸
货期间
3、 船舶配置交流轴带发电机较为方便。
A、定距桨
B、变距桨
C、远洋
可布置在自由端或齿轮端，除了作发电机外，还可以作为电动 机，实现船舶应急推进。
船舶电气设备与系统
4、轴带发电机的几种主要工作模式
1、工作模式 以多用途船为例 主要有三种模式 1）PTI模式 轴带发电机作为电动机，从电网获电。 2）PTO模式 轴带发电机作为发电机，向电网供电。 3）BOOSTER模式 两台轴带发电机从电网获电，与两台主机一起推进船舶。 2、控制模式的实现
缺点： 1.只能定速航行时工作； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
ⅲ 船舶轴带发电机主要类型
主要类型 ： 1.直流轴带机；2.交流轴带机。
说明： 1.虽然直流轴带机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直
流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。因此，直 流轴带发电机较少用。若将直流电逆变成交流电，则逆变麻烦。
时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时才能让轴带发 电机并网投入工作。
同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此，必须采取 措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施： —— 具体措施下面分别讨论
1.转速补偿；（例如行星齿轮传动型、液力传动型） 2.频率补偿。（例如晶闸管整流-逆变型）
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性