船舶电气设备及系统(精)
《船舶电气设备及系统》课程教案3
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船舶电气设备与系统
船舶电气设备与系统引言船舶电气设备与系统是指在船舶上安装和使用的一系列电气设备和配套的电气系统。
船舶作为一种特殊的载运工具，需要依靠电气设备来实现各种功能，比如能源供应、通信系统、导航系统等。
本文将介绍船舶电气设备与系统的基本组成、常见设备和系统，并探讨其在船舶运行中的重要性。
船舶电气设备与系统的基本组成船舶电气设备与系统主要包括发电设备、配电设备和用电设备三个部分。
1.发电设备：船舶上的发电设备主要用于为整个船舶提供所需的电能。
一般来说，船舶发电设备包括柴油发电机、柴油机发电机组和液化气发电机。
发电设备的选择要考虑船舶的功率需求和使用环境等因素。
2.配电设备：配电设备主要负责将发电设备产生的电能分配给船舶上的各个用电设备。
常见的配电设备有配电盘、电气柜和开关设备等。
配电设备需要具备安全可靠的特性，确保正常供电的同时能够及时切断电源以防止事故发生。
3.用电设备：用电设备包括船舶上的各种电器设备和系统。
例如，航行灯、通信设备、导航系统、卫生间设备等。
这些用电设备需要接入到配电设备中，通过电能供应实现其功能。
船舶电气设备与系统的常见设备和系统1.主发电机：主发电机是船舶的主要发电设备，通常由柴油机驱动发电机旋转，产生电能供给整个船舶使用。
主发电机的种类有很多，包括速度调节型发电机、变频电机和恒速电机等。
2.电池系统：电池系统是船舶电气系统的重要组成部分，主要用于储存电能以备不时之需。
船舶上的电池系统一般由大型蓄电池组成，通过充电装置对电池进行充电。
3.航行灯：航行灯是船舶上的重要导航标志，用于指示船舶的运行状态和方向。
航行灯的种类有航行信号灯、危险灯和国际辅助导航灯等，其亮度和颜色有一定规定。
4.导航系统：船舶导航系统是船舶安全航行的关键设备，包括全球卫星导航系统（GPS）、捷锐导航系统和无线电导航设备等。
这些导航系统能够为船舶提供准确的位置信息和航行指引。
船舶电气设备与系统的重要性船舶电气设备与系统在船舶运行中起着至关重要的作用。
船舶电气设备与系统课件(1)
船舶电气设备与系统课件(1)船舶电气设备与系统课件船舶电气设备与系统是船舶工程设计中的一项重要内容，涵盖了船舶的起重装置、通信设备、航行灯光、电力系统、自动化控制等多个方面，是保障船舶安全、可靠、高效运行的重要保障。
以下是船舶电气设备与系统课件相关的主要内容。
一、电力系统1.电气供电: 介绍了船舶电力系统的组成结构，包括发电机、开关柜、变压器等组件，以及基本的电力系统原理和电路图等基础知识。
2.电气负载: 展示了船舶电气负载的种类和特点，包括配电系统、船舶动力设备、通信设备、航行灯光等方面，需要根据船舶的实际情况进行合理的负载分配和控制。
3.电气保护: 介绍了船舶电气保护的基本原理和电路图，包括短路、过载、接地故障等常见问题的保护措施，保证船舶电气系统的安全运行。
二、通信设备1.雷达系统: 阐述了雷达技术的基本原理和功能，包括目标探测与跟踪、地形测量、天气预警等方面，以及雷达系统的组成结构和工作原理。
2.卫星通信: 介绍了船舶卫星通信的基本概念、类型和功能，包括GMDSS通信、FBB通信、VSAT通信等，以及通信设备的选型和使用管理。
3.无线电导航: 展示了无线电导航设备的种类和特点，包括VHF导航、GPS导航、无线电信标等方面，以及导航设备的操作和维护方法。
三、船舶控制系统1.船舶自动化: 介绍了船舶自动化技术的基本概念和应用，包括船舶动力控制、油水分离、船舶货物搬运等方面，以及自动化系统的设计和优化。
2.舵机系统: 阐述了船舶舵机系统的组成结构和工作原理，包括电动舵机、液压舵机等方面，以及舵机系统的操作和调试。
3.起重机系统: 展示了船舶起重机系统的种类和特点，包括船舶起重机、桥吊、起重头等方面，以及起重机系统的选型和布局。
总之，船舶电气设备与系统课件涵盖的内容较为广泛、细节繁多，需要结合船舶的实际情况进行综合分析和运用，确保船舶的安全、高效运行。
船舶电气设备与系统课件资料
新技术在船舶电气设备与系
06
统中的应用
电力电子技术在船舶电气设备中的应用
变频调速技术
通过电力电子技术实现电 机调速，提高设备运行效 率。
船舶电气设备与系统 课件资料
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目录
• 船舶电气设备与系统概述 • 船舶电力系统 • 船舶电气设备 • 船舶通信与导航系统 • 船舶电气设备与系统维护与管理 • 新技术在船舶电气设备与系统中
的应用
01
船舶电气设备与系统概述
船舶电气设备与系统的定义和重要性
定义
船舶电气设备与系统是指安装在船舶上，用于实现船舶 正常运行、导航、通信、照明等各种功能的电气设备和 系统的总称。
谐波抑制技术
通过电力电子技术抑制谐 波产生，提高船舶电网的 电能质量。
电力电子变换器
用于实现电能的变换和控 制，以满足船舶设备对电 能的各种需求。
网络化、智能化技术在船舶电气系统中的应用
综合船桥系统
01
运用网络技术集成导航、通信、自动化等功能，实现船舶智能
化管理。
船舶远程监控与故障诊断
02
借助网络技术，实现远程实时监控船舶设备运行状态，快速诊
船舶电气设备与系统的基本组成和分类
基本组成
船舶电气设备与系统主要由电源、配电系统、用电设备 和自动化控制系统等组成。其中，电源包括主发电机、 应急发电机等；配电系统包括高压配电板、低压配电板 等；用电设备包括推进装置、辅机、照明设备、通信设 备等；自动化控制系统则包括各种自动化仪表、控制装 置等。
船舶电气设备及系统
船舶电气设备及系统简介船舶是一种特殊的运输工具，其电气设备及系统的设计和运行要求相对于其他领域有一定的特殊性。
船舶电气设备及系统包括船舶的发电机、配电系统、电动机、电路保护装置以及相关的控制系统等。
本文将对船舶电气设备及系统的基本原理、常见故障及维护进行介绍。
船舶电气设备发电机船舶发电机是船舶电气系统的重要组成部分，其主要任务是为船舶提供电力供应。
船舶发电机通常采用柴油机或涡轮增压器作为动力源，通过旋转磁场与定子绕组之间的相互作用产生电能。
发电机常见的类型包括交流发电机和直流发电机，其中交流发电机更为常见。
配电系统船舶配电系统用于将发电机产生的电力分配到各个电气设备上。
船舶配电系统通常包括主配电室、辅助配电室和船舶各个区域的配电盘。
主配电室负责将发电机产生的电力通过主电缆输送到辅助配电室，再经辅助配电室分配到各个区域的配电盘。
配电盘则用于将电力分配到具体的设备上。
电动机船舶电动机广泛应用于推进装置、泵类设备以及各种船用机械设备中。
根据船舶的不同需求，电动机的类型也有所不同，包括直流电动机和交流电动机。
电动机在船舶运行过程中起到了至关重要的作用。
船舶电气系统电路保护装置船舶电气系统中的电路保护装置用于保护电气设备免受过流、过载和短路等故障的影响。
常见的电路保护装置包括熔断器、断路器和隔离开关等。
这些装置可以在电路发生故障时自动切断电流，防止设备的损坏或引发火灾等安全事故。
控制系统船舶电气系统的控制系统用于对各种设备进行监控和控制。
控制系统可采用自动控制或手动控制方式。
自动控制系统通常基于船舶的工作条件和设备状态，通过传感器和执行器进行控制，以实现船舶的安全运行。
手动控制系统则需要操作人员根据船舶运行条件进行相应的操作。
常见故障及维护船舶电气设备故障船舶电气设备故障可能包括电气接触不良、电气设备过热、电气设备损坏等。
在航行中，船舶电气设备故障可能对船舶的安全性和船员的生命财产安全造成严重影响。
因此，定期的维护和检修非常重要。
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船舶电力系统的负载和特点
船舶电力系统的负载：船舶电力系统的负载就是用电 设备，可分为4类。
1.电力拖动负载：包括甲板机械、舱室机械等； 2.照明负载：照明灯具，信号灯（重要设备）； 3.通讯导航设备：无线电、车钟、电罗经、雷达等（ 重要设备）； 4.其他设备：生活用电设备。 船舶电力系统的特点：—— 主要3个。
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、变距浆2种。
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。
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）。
第十一章 船舶电站
§11-1.船舶电力系统概述 §11-2.电站容量与发电机组数量 §11-3.主机轴带发电机装置 §11-4.船舶配电板 §11-5.万能式空气断路器 §11-6.发电机的保护 §11-7.发电机的并联运行条件与分析 §11-8.手动并车整步原理与方法 §11-9.自动准同步并车原理 §11-10.船舶应急发电机组 §11-11.船舶蓄电池装置 §11-12.船舶接用岸电装置
利用系数：实际需要功率与配置功率之差；机械负荷 系数：实际轴功率与最大轴功率之差；电动机负荷系数： 考虑半载或轻载工作；同时系数：考虑不同时工作。
实际确定用方法有 “三类负荷法”，“需要系数法” 等。注意：连续负荷为I类负荷，短时、重复短时为II类负 荷，偶然短时为III类负荷。III类负荷不考虑。
船舶电气设备及系统
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三、油船及特殊船舶的附加要求
〔4〕双管制和三管制的荧光灯接线
图17-6 为双管制日光灯接线图
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图17-5 双线圈镇流日光灯接线原理图
图17-6 双管制日光灯接线图
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第三节 灯光信号设备
一、号灯的特性 表17-1为海船号灯的种类和特性
二、号灯的型式
第1类号灯适用于50m和50m以上船舶,分为单、双层 两个系列，使用船舶号灯专用灯泡，表17-2为第1类 号灯规格表
〔4〕防爆型：用于可能积聚易燃易爆气体和各有关危险区域，其密封性能最 好。用于装有易燃性物体和存在爆炸性气体的舱室，如蓄电池室，油漆贮藏 室，分油机室，舱底花铁板之下和油舱的第二类区域。
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二、船舶照明属具
1．开关：一般舱室灯开关应安装在门开启边，有的舱室有二扇门，可采 用双联开关；储藏室、蓄电池室、油漆间、消防设备控制站等舱室开关不 应设在室内；厕所、浴室等处开关通常设在门外；冷库、粮库、行李舱、 邮件舱等处开关应设在门外且开关上应带接通指示灯。
对于客船，应急电源的供电时间应大于36小时；
对于货船， 应急电源供电时间一般应大于18小时。
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3. 临时应急照明〔小应急照明〕
在主照明和应急照明系统发生故障时，临时应急照明系 统应能发挥作用。主要分布在驾驶室，船舶重要通道， 扶梯口和机舱重要处所。
船舶电气设备及系统精ppt课件
1 Wb =108 Mx
三．磁场强度H
a．用来确定磁场与产生磁场的电流关系，表示不考虑磁 场媒质的磁性（磁导率）时的磁场的强弱和方向。 b ．安培环路公式
c．半径x处的磁场强度 Hx=IN/2πx=IN/lx 或H=IN/L 周长) 其中F=IN为磁动势（磁势）
(lx：半径为x时
单位：安培（A） 且F=Hl H单位：A/m
更正
—— 书上P.3.图1-2-1的“B-H曲线”—— 不准 确。两种情况 —— 考虑剩磁和不考虑剩磁。
铁磁材料的类型
分法：—— 根据磁性能分类。
①. 软磁材料；②.硬磁材料；③.矩磁材料。
特点：—— 磁滞回线面积（形状）不同。 软磁材
料
硬磁材料
矩磁材料
铁磁材料的用途
软磁材料：
用来制造电机、变压器等的铁心。
1～有6章了，学电习动本“机磁课，路就程”和要介“对电绍它机进的学行”就的控是知制识这，；最座基“本小的控制方 法 是城继电市-接”触电器力控系制统，第维7～护1、0章管学理习的及就是电力
拖动 的维基本修控等制所方法必；须。具备的部分知
识。
本课程学习方法
认真 ： 特别是开始部分更需要认真。 认真听 ；认真预、复习 ； 认真做作业。
磁场强度H ： H=∑I/l
磁导率——反映的是材料导磁能力。
磁导率μ ：
B=μH
注意：磁路的物理量的单位。
磁场基本物理量
一．磁感应强度B（又称磁通密度） a．意义：表示磁场内某点的磁场强弱和方向。
磁力线方向：磁铁外部N→S 内部S→N
当各点B大小相等，方向相同时为均匀磁场。 b． 带电导体在磁场中受到力作用 ∵B=F/LI
四．磁导率μ
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船舶电气设备与系统
2018/9/17
2. 电力拖动系统运动方程式 简单拖动系统的运动规律可用如下的运动方程来描述, 即
d GD 2 dn T TL J dt 375 dt
机 械 角 速 度 =2n/60, J[kg· m 2] 为 系 统 转 动 惯 量 , GD2[N· m2] 为 系 统 的 飞 轮 矩 , 这 两 者 之 间 的 关 系 为 J=GD2/4g, 重力加速度常数g=9.81[m / s2].
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第二节 三相异步电动机的起动、制动与调速
一、 异步电动机的起动 1.（1） 鼠笼式三相交流异步电动机全电压直接起动 起动时电动机的电磁转矩T=Tst， TL=TLst，根据拖动系统运动方程式， 此时ΔT＞0，拖动系统由静止开始加 速起动。在加速过程中T的变化规律 是从a点沿曲线①变化到b点，TL的变 化规律是从C点沿油线②变化到b点。 在转速从零加速到nb的过程中，T始 终大于TL直到b点，T = TL，ΔT=0， 起动过程结束，拖动系统以转速nb稳 定运行于b点。
(2) 位能性恒转矩负载机械特性: 负载转矩是受重力作用而产生 的, 其负载转矩的大小和作用方 向始终保持不变, 不受转速大小 和转动方向的影响.
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2. 变转矩负载机械特性 (1) 通风机型负载机械特性: 其转矩与转速的平方成正比。
(2) 恒功率型负载机械特性: 转矩与转速成反比, 而两
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电动机轴上的等效负载转矩 TL与工作机构的实际负载转 矩Tc的关系为
TL ( c / )Tc (nc / n)Tc
多轴电力拖动系统化简为等效的单轴系统
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根据系统储存的总动能不变的原则可进行等效飞轮 矩的折算. 电动机轴上总的等效动能应等于各轴的动 能之和 1 1 2 2 J ( J 0 2 J 1 1 Jc2 c) 2 2 从而可得折算到电动机轴上的单轴等效飞轮矩为
一、 生产机械的负载转矩特性 负载的转矩特性是指负载转矩与转速之间的关系n=f(TL)特 性.大致可归纳为恒转矩和变转矩两类
1. 恒转矩负载特性 (1) 反抗性恒转矩负载机械特 性 : 负载转矩的作用方向总是与 运动方向相反 , 始终是阻碍运动 的.
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者之积(功率)近似保持不变。
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船舶起货机的多级传动机构是 反抗性摩擦转矩，当起升重物 时电动机的负载阻转矩是位能 转矩与反抗转矩之和TL，而下 放重物时则是两者之差TL/。
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二、 电动机的工作状态及电力拖动系统运行方程式 1.电动机的工作状态 电动机的运行状态根据其电磁转矩与转速方向的关系， 分为电动运行状态和制动运行状态。
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船舶电气设备与系统 第七章 电力拖动基础
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本节概述 电动机在电力拖动系统中作为原动机驱动生产机械工 作。 电力拖动系统有两种运行状态：一是相对稳定状态， 此时电动机以恒定转速旋转或静止不动；二是过渡状 态，如电动机起动、制动及转向改变时，转速处于加 速或减速的显著变动状态。 分析、研究电力拖动系统运行状态的主要依据是：1） 电动机的机械特性n=f（T），即电动机的转速随电磁 转矩变化的规律；2）生产机械的负载转矩特性n=f （TL），即生产机械的转速与负载转矩之间的关系。
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（2） 改善起动性能的特殊三相异步电动机 1) 高转差率鼠笼电动机 转子鼠笼导条采用截面小而电阻率大的合金铝或黄铜制 成.这种电动机适于拖动冲击性转矩负载或起重机械。用 于拖动一些船舶甲板机械, 如锚机等。 2) 深槽式和双笼式异步电动机 深槽式转子的槽形窄而深。正常运行时有转差率小而效 率高的优点。
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船讲解内容 第一节 电力拖动系统运行的基本概念 第二节 三相异步电动机的起动、制动与调速
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第三节 直流电动机的起动、制动与调速
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第一节 电力拖动系统运行的基本概念
2 GD2 GD0 GD12 (n1 / n) 2 GDc2 (nc / n) 2
当T=TL时, dn/dt=0, 系统以不变的转速稳定运行. 只 要T≠TL, 则dn/dt≠0, 从而使系统处于加速或减速的变 化状态.
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3.电力拖动系统维持稳定运行的条件 稳定工作点：当系统受到诸如电压 的波动、负载的变化等扰动时 , 将 引起系统转速的变化 . 若转速升高 所引起的电动机转矩小于负载阻转 矩 , 或减速引起电动机转矩大于负 载阻转矩 , 其作用都是力图阻止转 速的偏离 , 因而扰动消逝后它将能 够恢复到原平衡点. 电动机机械特性曲线与负载特性曲线的交点是系统的一个 平衡点,系统维持稳定运行的条件为：在该交点所对应的 转速之上有T＜TL，而在交点所对应的转速之下T＞TL 。
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异步电动机可通过采用双鼠笼式或深槽式等特殊结构 的转子，以改善全电压直接起动性能。这两种类型的 异步电动机特点是起动转矩大，而起动电流较小。 起动时，转子频率较高，电流的“趋肤效应”使转子 电流大部分集中在双鼠笼式的上笼，或深槽式转子的 槽口部分，使得转子绕组呈现出较大的电阻值，而相 比普通电动机具有较大的起动转矩；起动过程结束， 电动机进入正常运行后，转子频率变得很小，电流的 “趋肤效应”消失，转子绕组所呈现的电阻值与普通 电动机相仿。