船舶轴带发电机教学提纲
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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
《船舶动力装置》课程教学大纲
本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述船舶动力装置是轮机工程专业的一门专业课程。
本课程的教学内容主要包括船舶轴系及传动装置设计、管路系统设计、主机与螺旋桨选型设计、推进轴系的振动及控制、船舶动力装置总体设计等。
通过本课程的学习，使学生能够掌握船舶动力装置设计的基本原理、基本内容和方法。
2.设计思路船舶动力装置是轮机工程专业一门实践性和综合性较强的专业课程。
本课程的开设旨在培养学生具备正确的设计思想和观点，掌握船舶动力装置设计的基本原理、基本内容和方法，灵活应用过去所学的数学、物理基础知识和专业知识，解决设计的问题，为今后从事船舶动力装置设计打下坚实的基础。
本课程的教学任务是重点讲授船舶动力装置的原理与设计，使学生掌握：船舶动力装置的基本组成；船舶推进装置、船舶传动设备等的构造及工作原理；船舶管路系统的原理、组成及布置设计原则；船舶推进装置的特性与配合的基本知识。
学生通过本课程的学习，对船舶推进系统、轴系、管系、船、机、桨工况配合，机舱布置与规划等有较为系统的认识，为以后从事的工作打下良好的基础。
本课程教学内容编排如下：- 1 -（1）船舶动力装置引论：船舶动力装置的基本概念、形成与发展，常用船舶动力装置的组成原理及特点，介绍推进装置的配置形式。
要求掌握船舶动力装置的组成和类型、柴油机动力装置；理解蒸汽动力装置、燃气轮机动力装置；了解联合动力装置等。
（2）主柴油机原理与选型：船用主柴油机的基本原理和特性，主机选型论证方法。
要求掌握主柴油机的工作原理和特性；理解柴油机推进装置的选型分析；了解柴油机推进装置功率传递过程。
（3）船舶轴系设计：轴系的任务和组成，轴系零部件的选型与设计方法。
要求掌握轴系的布置设计、传动轴机构与设计、尾轴管装置的结构与设计；理解轴系部件的结构与选型；了解轴系负荷与合理校中。
（4）后传动设备原理与选型设计：传动设备的结构原理与特点，以及选型要求。
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。
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课 件
船舶电气设备及系统
2018/10/27
第10节船舶轴带发电机
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
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
2020/4/21
课件
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
2020/4/21
课件
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。
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。
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船舶电气设备及系统
2020/4/21
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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
2020/4/21
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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
2020/4/21
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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。
轮机概论课程教学大纲
轮机概论课程教学大纲-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN“轮机概论”课程教学大纲一、课程教学大纲基本信息二、课程性质、任务与目的及基本要求课程性质：《轮机概论》是航海技术专业的必修课程。
学生通过学习《轮机概论》，可以更好地了解船舶轮机设备的基本知识，科学地操纵使用船舶设备，确保船舶设备的正常使用，保证船舶的正常营运意义重大。
任务与目的：本课程是为航海技术专业的学生了解船舶机械设备的类型、工作原理、作用和基本使用特点，为提高学生全面素质，增强适应职业的能力和继续学习的能力打下一定的基础。
基本要求:1.了解轮机管理基础知识；2.熟悉船舶柴油机动力装置的基本结构和工作原理、主要系统和工作特性及运行管理要求；了解船舶推进装置的传动方式、轴系的组成；3.了解船用泵、液压马达、海水淡化装置、活塞式空气压缩机、船舶辅锅炉、制冷与空调装置的基本原理；4.掌握各种甲板机械工作原理；船舶系统的种类、组成、工作原理及管理使用要求；5.了解船舶电气的基础知识。
三、教学内容及要求第一章轮机管理基础【目的要求】1．了解轮机的基本知识；2．掌握热力状态参数；3．理解热与功的定义，水蒸汽的性质和湿空气的性质，传热的三种基本方式。
【主要内容】1．轮机的含义，轮机装置的基本组成；2. 热力状态参数；3．热与功、水蒸汽与湿空气、传热的三种基本方式。
重点：船舶动力装置的组成；热力状态参数。
难点：水蒸汽与湿空气。
第二章船舶柴油机动力装置【目的要求】1．了解柴油机的工作原理、基本结构、工作系统和操纵系统；2．理解柴油机的运转特性及主要工作指标，了解主机在各种航行条件下操纵要领；3．掌握柴油机的运行管理。
【主要内容】1．柴油机的工作原理和基本结构；2.柴油机的运转特性及主要工作指标；3．柴油机的工作系统；4．柴油机的运行管理。
重点：柴油机的工作原理、基本结构、工作系统和运行管理。
难点：柴油机的运转特性和在各种航行条件下的操纵。
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。
10十节船舶轴带发电机系统
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 供由根具同有有据同步自功负补 动功步载偿电率补变机压，偿化来调而机进提整无励行供器功磁控。功功能率电制。流， 通代步后常，可，采通专用用过设离辅柴同合助油步器发机补脱电拖偿开机入机。替。同
同步补偿机为一工作在过励磁状态(如同带了容性负 载)下空载运行的同步发电机。当负载功率因数低时， 适当增加补偿机的励磁，输出较多的无功功率，满 足负载无功功率的需要。当功率因数升高时，减少 励磁，而维持电网电压的恒定－即同步补偿机带有 自动电压调整器（AVR）。
即：调相机（同步补偿机）具有：输出无功功率，维 持系统的电压、频率等作用。
停车
额 定 输 出 线性 区 下降 域 输出 区域
轴带发电机的功率输出特性
4、晶闸管轴带发电机系统
组成：
交
流
电
抗
1．轴带发电机1
器
（ 流 波 逆 器 通S电器变5道G构抗）2器。、成器、4直变主和晶3流、压回交闸平晶器管流路滑闸整1电有滤管1 抗功和 晶闸管整流器7是轴
逆变
直流 滤波
带发电机励磁电流调
2、轴带发电机的运行操作
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。
交流轴带机因主机转速的变化既影响电压，还 影响电网频率，为保证电压、频率稳定，须针对不 同主机及螺旋桨类型采取不同的措施，其控制较复 杂。—— 有可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距 螺旋桨的主机型式2种。
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 供由根具同有有据同步自功负补 动功步载偿电率补变机压，偿化来调而机进提整无励行供器功磁控。功功能率电制。流， 通代步后常，可，采通专用用过设离辅柴同合助油步器发机补脱电拖偿开机入机。替。同
同步补偿机为一工作在过励磁状态(如同带了容性负 载)下空载运行的同步发电机。当负载功率因数低时， 适当增加补偿机的励磁，输出较多的无功功率，满 足负载无功功率的需要。当功率因数升高时，减少 励磁，而维持电网电压的恒定－即同步补偿机带有 自动电压调整器（AVR）。
即：调相机（同步补偿机）具有：输出无功功率，维 持系统的电压、频率等作用。
停车
额 定 输 出 线性 区 下降 域 输出 区域
轴带发电机的功率输出特性
4、晶闸管轴带发电机系统
组成：
交
流
电
抗
1．轴带发电机1
器
（ 流 波 逆 器 通S电器变5道G构抗）2器。、成器、4直变主和晶3流、压回交闸平晶器管流路滑闸整1电有滤管1 抗功和 晶闸管整流器7是轴
逆变
直流 滤波
带发电机励磁电流调
2、轴带发电机的运行操作
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。
交流轴带机因主机转速的变化既影响电压，还 影响电网频率，为保证电压、频率稳定，须针对不 同主机及螺旋桨类型采取不同的措施，其控制较复 杂。—— 有可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距 螺旋桨的主机型式2种。
船舶轴发及高压电站讲义
轴带异步发电机系统AG
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/5/21
变距螺旋桨+轴带 发电机装置 CPP+S/G
定距桨+定速装置 +轴带发电机 FPP+CS+S/G
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/5/21
定距桨+轴带发电机+恒频装置FPP+S/G+CF
轮机工程学院船电系
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/5/21
废气透平发电 T/G系统
船舶主机轴带发电 S/G系统
轮机工程学院船电系
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电力系统及其自动化
2018/5/21
船舶轴带发电机装置是由船舶主机驱动发电机供电的装置
优点： 经济节能：主机效率高，耗油量少，使用低价的重柴油； 改善机舱环境：航行时船舶机舱只有主机运行，噪声和热 源减少。
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/5/21
采用船舶高压电力系统后，保护装置、接地、变压器、配电 方式、开关型式、电缆端头的构造及处理方法都与500V以下 船舶低压电力系统有很大差别，特别是船舶高压电力系统往 往采用中性点接地系统，与低压电力系统普遍采用中性点绝 缘系统有着本质的区别，中性点采用何种接地方式也是船舶 中压电力系统需要解决的关键技术。目前，从国内外应用来 看，船舶高压电力系统普遍采用高电阻接地方式。船舶高压 电力系统给船舶电气系统带来一系列的新变化，船舶设计、 使用管理者必须特别注意。
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/5/21
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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
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。
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
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。
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
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
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
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。
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
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。
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。
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。
船舶轴带发电机
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。
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。
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。
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
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
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。
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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
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。
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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。
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
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。
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
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
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。
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3、轴带发电机的运行操作程序及操作注意事项
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。
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
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。
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。
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。
船舶轴带发电机
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。
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。
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。
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
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