轴带发电机
第45讲 轴带发电机的控制 全文免费
• 4．对负载侧短路的控
•制当负载侧发生短路时逆变器的交流侧失去电压，
因“无源”逆变器不再进行转换工作，控制单元立
即关断可控整流器，使直流电流降低到零。
•这时短路点的电流完全由调相机提供，以保证
选 择性保护动作断开短路点。当短路消除后可 控器整又流恢复工作，逆变器又起动供电。
• 轴带发电机的起动、并车、停
制 起动），带动调相机起动，并建立电压；
• ⑷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；
• ⑸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；
• ⑹轴带发电机系统已经具备供电能力，起
动 成功。图11-3表示自动起动程序。
• 二、轴带发电机与辅助发电机并联和
止 • 一、轴带发电机系统起动程 序 • 当船舶离港进入正常航行工况后，主机
转 速达到要求时，可投入轴带发电机系
• 统⑴。接通控制系统的电源； • ⑵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 允时许，起动调相机（发出允许起动信号）；
• ⑶按下异步电动机的起动按钮（或自动控
• 3．直流电抗器 •L用d 来平滑整流输出的直流脉动。一般是干式
空 芯电抗器。
• 4．有源逆变器
B2
•由晶闸管组成的有源逆变器。把直流电变换成
交 流电。
• 5．交流电抗器 L•a 用来抑制输出的谐波成分，改善交流电的波形。
一般是干式铁芯电抗器。
• 6．同步调相机 C•G 提供系统所需的全部无功功率，维持电网电压
件
• 导致停机的条件：①按停机按钮；②电源故障；
③运行故障（短路、过载、欠压、转速过低、频率
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。
船舶轴带发电机PPT
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。
轴带发电机系统ppt课件
➢ 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。
第10节船舶轴带发电机
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
船舶电气设备及系统
2020/4/21
课件
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。
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船舶电气设备及系统
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3）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+S／G)
• 改善机舱工作环境。降低机舱的噪音，同时也减少了机 舱的热源。
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船舶电气设备及系统
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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。
轴带发电机变频器介绍
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·64·2019年第01期文章编号：2095－6835（2019）01－0064－02轴带发电机变频器介绍王进（泰州口岸船舶有限公司技术部，江苏泰州225321）摘要：在船舶运营过程中，燃油费用占船舶管理成本的比例较大，为了降低运营成本，同时，随着全球绿色船舶、智能船舶的推广，更多的船舶尝试通过选择安装轴带发电机及变频器，从而充分利用船舶主机所储备的冗余功率实现节能和节约目的，使主机既能正常运行，又能带动轴带发电机发电以满足船舶正常航行的电力需要，提高船舶整体运行的经济性，并可大大降低发电噪声，改善机舱环境。
而轴带发电机变频器的使用，将使轴带发电机的使用效益最大化，相比于传统解决方案具有不可替代的作用。
从几个方面介绍了轴带发电机变频器，从而对轴带发电机变频器有更深的认识。
关键词：远洋船舶；轴带发电机；变频器；船用电站中图分类号：TM31文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.01.0641轴带发电机变频器的性能特点1.1方案对比目前采用的轴带发电机，根据螺旋桨的形式大致可以分成以下两种类型[1]。
一类为变距桨船舶的轴带发电机，它通过变距桨调节的方式使主机转速和转向不变，因此可以采用一般的三相交流同步发电机组。
另一类为定距桨船舶的轴带发电机，其主机转速是变化的，经常采用的是带转速补偿装置或频率补偿装置的船用交流发电机组。
这类轴带系统具体也分为两种不同的结构类型：①采用齿轮箱等机械装置提供稳定转速的永磁同步轴带发电机系统；②通过采用变频器调节补偿得到恒频稳压交流电。
在传统的定速轴带发电机系统中，轴带发电机由船舶的主机驱动，而主机同时也负责驱动船舶的螺旋桨。
在这种解决方案中，船舶电网频率与螺旋桨的转速密切相关。
转速的任何变化都会对电网频率产生直接影响。
因此，推进力和船速只能通过控制螺旋桨螺距，这会导致主机承受非期望负荷，不仅降低了效率，而且增加了二氧化碳排放量。
轴带发电装置的工作原理
轴带发电机系统基本工作原理系统为例来分析轴带发电机的基本工作原理。
轴带发电机SG是低频无刷同步发电机，发出非恒定频率的交流电，经品闸管整流器2变成直流电，再经晶闸管逆变器4将直流电变成标准频率的交流电，与调相机SC并联向电网供电。
轴带发电机SG只向电网提供负载所需要的有功功率，而调相机SC向电网输出负载所需要的无功功率。
调相机在系统开始启动时它是靠同轴的异步电动机拖动，是作为同步发电机运行，在自动调压器(AVR)的作用下建立起正常频率的额定电压。
系统的电压和频率就取决于调相机的电压和频率，以调相机的频率控制触发逆变器，在控制器8的作用下，当轴带发电机的逆变器已输出与调相机相同的电压和频率时，调相机的异步电动机将被自动从辅助发电机电网上断开，而此时补偿机(调相机)则由逆变器输入功率继续保持与逆变器并联运行。
这时调相机就相当于两台并联运行同步发电机中的一台原动机失去动力的同步发电机，是处于逆功率下的电动机运行状态如果轴带发电机系统与辅助发电机并车后是独立运行供电(辅助发电机被解列)，则由轴带发电机的逆变器向电网负载输出有功功率，由调相机向负载输出无功功率，这就类似于两台同样的柴油发电机并联时，将有功功率全部转移给一台发电机，并通过调节励磁电流将全部无功功率转移给另一台发电机的供电情况。
由于逆变器将直流变成交流是靠晶闸管的开关作用完成的，逆变器输出的交流电压和电流每半波都是同时导通和断开，没有落后电流的通路，所以电压和电流同相位，只输出有功功率。
系统频率的调节:改变轴带发电机的励磁电流来实现系统频率的调节，增加励磁电流，轴带发电机的电压升高，逆变器的输人电压升高和输出功率增加，因电网负载一定，故使调相机的输人功率增加、转速增加，频率上升。
系统有功负载平衡的调节:当电网负载的有功功率增加时，首先是引起调相机有功电流的增加,使其转速和频率下降，也即靠调相机动能的减少暂时提供有功功率，但与此同时，频率控制器根据频率的变化增加发电机的励磁电流(而不是直接控制主机油门)，使逆变器输出的有功功率增加来与电网负载的有功功率平衡，并恢复额定频率。
船用轴带发电机工作原理
船用轴带发电机工作原理
船用轴带发电机利用船舶上的旋转部件（如螺旋桨轴）的动能转换为电能。
它主要由转子、定子、轴带和电磁铁组成。
工作原理如下：
1. 转子：船用轴带发电机的转子通常由永磁体构成，永磁体具有固有的磁性，可以产生磁场。
2. 定子：定子是由线圈组成的电磁场部分，它固定在发电机内部。
当转子旋转时，会通过磁力感应作用引起定子上的电流。
3. 轴带：轴带是连接转子和螺旋桨轴的部件，通过与螺旋桨轴的旋转实现动能转换。
当螺旋桨轴旋转时，轴带同步旋转。
4. 电磁铁：电磁铁是用于控制和调节发电机的电流输出的装置。
通过改变电磁铁上的电流，可以调节发电机的输出电压。
当船舶运行时，螺旋桨轴转动，轴带会随之旋转。
同时，转子中的永磁体会产生磁场，磁场的变化会在定子上引发电流。
这个电流经过电磁铁的调节，最终输出为稳定的电能。
船用轴带发电机的优点是利用了船舶运行时产生的机械能，无需额外的燃料消耗。
它可以为船舶提供电力供应，满足船上各种设备和系统的用电需求。
同时，它还可以将电能存储在电池中，以备不时之需。
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三、轴发系统的工作原理
无功通道的 组成及其作 用 有功通道的 组成及其作 用
三、轴发系统的工作原理
轴发系统的功率输出特性图
轴带 发电机 的允许 功率输 出情况 取决于 转速和 航行状 态。
四、轴带发电机的运行操作
轴发系统起动程序：
1、接通控制系统电源 2、检查起动条件，发出允许起动信号 3、起动调相机，接通轴发机励磁电路，建立空载电压 4、触发整流器、逆变器，轴发机向调相机输出功率 5、切断异步电动机，轴发机具备供电能力，起动成功
自动启动程序如下图
四、轴带发电机的运行操作
轴带发电机的运行操作程序图
四、轴带发电机的运行操作
轴发系统正常停车程序：
1、起动柴油辅助常规发电机组，并切断次要负载 2、手动或自动并车及转移负载 3、主机可进行减速或倒车 4、主机转速降至40%时，终止励磁，主开关跳闸，轴带 发电机终止发电
轴发系统的特点
优点： 1.提高经济性； 2.改善机舱环境； 3.减小维修。
缺点： 1.对航速有较高要求； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
轴发系统的分类
1.变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。 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）。
轴发系统的分类
2.定螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
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。 存在的问题 ：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：1.转速补偿； 2.频率补偿。
二、轴发系统的结构
频 率 补 偿 式 轴 带 发 电 机 的 结 构
主机轴带发电机装置
本节主要内容有四部分
1.轴带发电机的基本知识 2.轴带发电机的构造 3.轴带发电机的工作原理 4.轴带发电机的运行操作
一、轴带发电机的基本知识
轴带发电机（SG）——由船舶主机（直接
或通过变速机构）驱动的发电机系统。
充分利用主机的 “功率储备余量”。
（主机额定功率+余 量=主机可长期运行 功率）。