电动液压舵机装置

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电动液压舵机装置,教学目的：使学生掌握锚机、起货机控制电路的性能、特点，理解锚机、起货机控制电路的原理、了解其分析方法。,重点：锚机、起货机控制电路的性能。,难点：锚机，交直流起货机控制电路的原理分析。,方案课时：10节左右。,第一节 甲板机械电力拖动控制原理,1-1 锚机的电力拖动与控制,1-2 锚机控制线路,1-3 船舶起货机的电力拖动与控制,1-4 直流电动起货机,1-5 交流电动起货机,1-6 电动液压起货机机动略,1-7 电力拖动系统故障检测与维护,甲板机械电力拖动控制原理,返回,1-1 锚机的电力拖动与控制,性能：,一般锚机与绞缆机构成联动机,一、锚机运行工作特点,阶段一：收起躺在海底的锚链力矩不变；,阶段二：收紧锚链力矩增加；,阶段三：拨锚出土力矩大；,阶段四：收起悬于水中的锚及锚链力矩减少；,阶段五：拉锚入锚链孔中力矩回增。,二、对电力拖动及控制的要求,一对电力拖动的要求,要点：堵转1分钟、软或下坠的机械特性、30分钟短时工作制、防水式。,二对电动锚机控制线路的根本要求,要点：主令直接从0到高速、线路逐级加速、防电流冲击；抛锚为再生或能耗制动、回零为电气和机械制动，有短路、失压、过载、断相保护。,返回,1-2 锚机控制线路,一、交流三速电动机,1双速绕组 n=(1-s)60f1/P,2电机绕组,两套：一套为4极,高速n0=1500r/min；,另一套含8极YY中速n0=750r/min、16极低速n0=375r/min,二、控制线路原理,合上QS、SAHL1亮表示电源有电,SA主令控制器0SA通KA2零压继电器通电KA27闭接通控制线路零位、欠失压保护KT1通电KT114瞬时断KT2通电KT24瞬时闭,KT3通电KT322瞬时闭,2起锚一挡 SA起1,SA2通KM1通电KM12主触点闭a,KM19断对KM2互锁,KM117闭b,SA4通KM3通电KM31主触点闭c,KM311断对KM4-1 、KM4-2互锁,KM313断对KM5互锁,SA7通KM6通电KM620断KT3 断电d,b KM621闭 YB通电抱闸松R4、V2为续流电路e,aM接成低速M低速运转YB电路极性：上+、下-,c e,dKT322延时断经济电阻R3接入减少线圈发热：延长使用寿命、省电,YB不接经济电阻为强励松闸,3. 起锚二挡 SA起2,SA4断KM3断电KM31主触点断a,KM311闭b,KM313闭,SA5通KM4-2通电KM4-21主触点闭c,b KM4-210断对KM3互锁,KM4-211闭KM4-1通电KM4-12主触点闭d,KM4-110断对KM3互锁,KM4-118断e,a,cM由低速换成中速运转,d,eKT1断电KT114延时闭使低速直接到高速有中速运行的间隙0.52s,4起锚三挡 SA起3,SA6通KM5通电KM53主触点闭aa,KM510断对KM3互锁 主触点断M换成 高速运转,KM4-1 、KM4-2断电辅触点复原,KM513闭自锁,KM519断KT2断电KT24延时断KA1 接入,5抛锚,同起锚、KM2通电、M 反转；深水抛锚M为再生制动也有能耗制动、变加速为等速。,6停顿 SA0 SA7断KM6断电YB断电为机械制动；,SA321为再生电气制动0。,7保护高速运行的过载保护其余保护略,高速过载KA1达动作值KA116闭KA3 通电KA316闭自锁,KA313断KM5断电a,a KM53主触点断b b,KM510闭KM4-1 、KM4-2通电主触点闭M转入中速,KM513断、KM519闭KT 2瞬时闭短接KA1,过载消失、KA1达释放值KA116断、但KA3自锁仍通电；,故要由3挡回2挡3挡进才能重新进入高速。,返回,1-3 船舶起货机的电力拖动与控制,一、起货机运行工作的特点,分吊杆式又分单吊和双吊、旋转式,二、对电力拖动及控制的要求,要点：过载能力强；起动转矩大；机械特性软重载低速、轻载高速；调速范围广nmax/nmin=710；转动惯量小；能防水和重复短期工作。,三、对控制线路的要求,要点：,1采用主令控制器操作，其操作手柄的正、反和调速各档具有明显的空间位置差异；起动、加速与操作速度无关。,2手柄从零位快速扳到高速档，应能使转速由零自动逐级加速到高速，不发生由静止起动直接到中速或高速；,3采用电气制动与电磁机械制动相配合的制动；不发生中速、高速反接制动，以防止电流的冲击和损耗；高速超载时自动返回中速，采用再生或能耗或倒拉制动等速下放重物，控制线路设有防止重载高速提升和超速下落的保护环节。,4不发生自由落体，电机绕组先通电后松闸，应先接通高低档绕组后断开低高档绕组的交替电路环节。,5设强制低速下放重物的应急按纽；具有零位保护；设短路、过载、欠失压和起/落货互锁等保护。,返回,1-4 直流电动起货机,一、双输出GM系统起货机,1GM系统的工作原理,2双输出直流发电机,1两个独立的励磁电路控制两个独立的电枢绕组输出电路；,2系统具有电机台数少、体积小、重量轻和装机容量小等优点。,3控制线路原理,1变流机组M交-G直- GE直的起动,起动过程：合上QS KM2通电主触点闭a,按下SB2KM1通电自锁常开辅触点闭KT1通电b,常闭辅触点断对KM2互锁,主触点闭M交从自耦变压器分压降压起动,a ,bKT1触点延时闭KA1通电常闭触点断KM1、KM2、KT1依次断电触点复原,常开触点闭KM3通电c,c主触点闭M交加全压运转GE、G带动转动,KM4通电触点闭GE发电HL亮,2SA主令控制器0,SA1通KA2零压继电器触点闭零位保护和欠失压保护,KT2通电触点瞬时闭短接RE经济电阻,3SA上升1,SA1断,SA2通KMH通电常闭触点断对KML互锁,上方两个常开触点闭a,下方常开触点闭b,aG励磁绕组得直流方向：上下G先转动发电M电枢获电产生转矩先有励磁c c,SA4通KMB通电常开触点闭YB通电抱闸松M起动,b 常闭触点断KT2断电触点延时断RE接入,5SA 上升各位0停车,a. SA2、SA4断KMH 、KMB断电触点复原G励磁电流0的时间t1很小G发电0M因惯性处于再生制动状态；,b. YB电流经RBF、V3放电减少磁力=弹力的时间为t2在时 间t1t2内M电源无电在惯性下产生能耗制动；,c. YB电流磁力弹力电路除能耗制动外增加抱闸制 动。,(6) SA下降各位：类似下降，但重物下降为再生制动。,(7) SA上升各位下降5或相反,KMH由通电变断电、KML由断电变通电电机为反接制动冲击电流力矩大FA过流继电器达动作值整定2.53Ie触点断KA2断电KML断电G无励磁不发电M不能变向运转防止冲击电流。,二、晶闸管直流电动起货机,返回,1-5 交流电动起货机,一、交流三速起货机,一变极调速起货机简介,电机采用三套绕组：P=2、4、14，n0=1500、750、214r/min,控制线路性能,二控制线路各挡位工作情况的分析,1SA0准备,合上QS、SKM5通电主触点闭1M风机启动,SA0 SA1通KA1通电触点闭接通控制线路零位、欠失压保护a,合上SCSA4通KM1通电KT5通电,aKT3、KT4通电 a,2SA起货1,SA1断,SA2通KMH通电主触点闭2M有低速正转转矩,KM1通电主触点闭,SA5通KMB通电触点26闭YB通电抱闸松M低速运转,KT515闭,KMB通电触点16闭KT1通电触点延时闭KM4通电触点27断经济电阻R3接入,3. SA起货2,1 SA4断、SA7通KM1断电、KM2通电换成中速,2KM212断KM2先通电、KM1才断电，电机低速中速供电不中 断,3 SA9闭KT2通电触点10瞬时闭KMH9、KML11串联构成“逆转矩控制电路。,4SA起货3,轻载KI为释放值触点20断KA2无电触点21闭,SA8通KM3通电主触点闭M高速,重载KI达动作值触点闭KA2通电触点21断KM3无电M不能进入高速,特点：中速过载不能进入高速锚机：高速过载退回中速,5SA：0起货3,0位：KA1、KT3、KT4通电，KM1、KT5依次通电，KM5通电。,过1位： KMH通电，虽KMB通电但开场励磁不够、YB未松YB松闸固有时间大于手柄过1位时间，为低速堵转KMH、KM1通电。,过2位：KM2通电开场YB仍未松，中速堵转；随后YB松闸进入中速。,到3位：轻载：KM225断KT3断电经0.5s延时KM3通电进入高速。,重载： KA2通电不能进入高速。,过程：低速堵转中速堵转中速高速轻载,不能进高速重载,6. SA：起货2、30,SA7SA8断KM2KM3断电,SA4通KM1通电M进展反响制动到低速,SA5断KMB、YB断电YB经V、R4放电释放磁能抱闸仍松；,电机进入低速后叫能耗制动速度低，反响电能不够变成热能消耗的电能故叫能耗制动。,YB放电到磁力弹力开场机械制动；,SA2断,SA9断KT210延时断KMH断电能耗制动毕、剩机械制动。,制动过程为：反响高速能耗+机械降速后机械速度接近零,7落货：同起货由KML控制,重载落货时为反响制动，但电流小、KI失去作用，可高速。,8起货3落货3或相反 如起货3落货3,经0位：KT2断电触点10延时断KMH断电，先完成起30反响制动，再进展0落3起动过程。,逆转矩控制：先制动停车、再反向起动，防止反接制动产生电流冲击。,9保护：BT为温度继电器、电机T13010%动作；SB为紧急 运行按纽。,其它保护略。,10负载继电器的连接 IF决定于IB和功率因素,返回,1-6 电动液压起货机,特点：可实现无级调速和微动转动，可频繁起停和换 向、对电网冲击小，但价格贵、管理麻烦。,组成：电机和油泵构成油泵机组发电机，油马达电动机，管路导线，电磁阀开关等。,一、液压系统工作原理辅机学,1主油泵和油马达,主油泵为斜盘式双向变量泵，改变倾斜盘倾斜角的方向，改变油马达的吸排油的流动方向，从而改变油马达的旋转方向；改变倾斜盘倾斜角的排量大小，从而改变油马达的转速。,2液压系统工作原理,1) 组成,M1：主油泵电动机,M2：辅油泵电动机提供液压刹车压力油，补充主油泵系统油液,1M、2M吊杆电动机：控制起货机前后吊杆上下、左右移动。,2) 1M2M控制,用按纽和机械联锁点动控制正反转，SQ为上升限位开关。,抱闸YB1经V三相整流通直流，1M通电、YB1通电Rf短接抱闸松，1M断电、YB1断电抱闸制动，同时Rf接入加快放电=L/R。,3) M1、M2控制,起货机在零位SA1、SA2零位开关常开触点复原断控制油马达的双刹车YV1、YV2断电制动；,按下SB4KM1通电M2起动；,SA1、SA2零位时常闭触点闭按下SB6要求M2起动1分钟后再起动M1KM2通电自锁SA1、SA2实现零位联锁M1通过KT、KM3、KM4实现Y降压起动。,起落货SA1、SA2常开触点闭YV1、YV2刹车松油马达带动起货机SA1、SA2常闭触点断M1仍自锁运行。,返回,1-7电力拖动系统故障检测与维护,返回,第二节,船舶舵机的电力拖动与控制,教学目的：使学生掌握舵机电力拖动的特点；操舵方式及原理、性能；自动舵的类型及特点。,重点：各种操舵的性能，自动舵的特点。,难点：各种操舵的原理。,方案课时：4节左右。,2-1 舵机电力拖动与控制的根本要求,2-2 操舵方式及根本工作原理,2-3 自动舵的根本类型及其调节规律,2-4 自动操舵系统根本工作原理,返回,2-1 舵机电力拖动与控制的根本要求,一、舵机装置,舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四局部组成。,1电动机械舵机装置小船,电动机通过齿轮转动带动舵叶,2电动液压舵机装置远洋船,电动机通过液压系统转动带动舵叶,二、对电力拖动与控制的根本要求,1供电要可靠,舵机应两路供电，一路要经应急配电盘。不设过载保护。,2电动机的运行要可靠,标准规定：舵机电力拖动装置，应能在船舶处于最深航海吃水，并以最大营运航速前进时，将舵自任一舷的35转至另一舷的35，且能在不大于28s的时间内将舵自任何一舷的35转至另一舷的30。,舵机电动机有软的机械特性和足够大的过载能力，堵转时间应能持续1min以上，仍不致将电动机烧坏。,3控制系统要可靠,1应有驾驶台和舵机舱两个以上控制站、并设转换开关防同时操作。,2设有自动、随动、应急三种操舵。,3应设舵叶偏转限位开关，失压报警，自动操舵极限角自动报警。,返回,2-2 操舵方式及根本工作原理,一、单动应急操舵小船用或随动操舵坏用的 工作原理,性质：,1操舵手柄或舵轮位置不与舵叶位置相对应，要用舵角指示器才能知道舵叶所转角度。,2操舵手柄向某一方向，电动机拖动舵叶向相应方向，手柄回零，舵叶固定在某一角度。,3要使舵叶回到中间位置，手柄反向。,4太平舵：手直接板动舵叶。,二、随动操舵系统的工作原理,特点：舵叶角度与舵轮位置自动同步。自动操舵船进出港、 避碰 、通过狭窄航道、遇风浪及冰山等使用随动操舵,原理,舵轮转动发送电位器R1触点移动电桥平衡破坏产生电压Uaa经放大器放大作直流发电机G励磁G产生一定大小和方向的U0直流电动机M以适当速度和方向转动带动舵叶G为重复短时工作制、差复励：并- 串，IM 即I串U0使M有软的机械特性和强的过载能力， 并为主、它为零G不发电舵角反响同步传递机构接收机带动反响电位器R2触点移动到a电桥平衡U aa为零U0为零M停舵叶停在一定角度与舵轮转角对应。,三、自动操舵正常大洋航行工作原理,1性能：它是一种将舵电动机的控制系统与电罗径联系起来的操舵装置，当船舶偏离规定航向时，由于电罗径与船舶的相对运动，控制系统工作，使船舶保持原来的航向,2原理：,设右偏航航向发送器使1左偏12通电KA1通电触点闭G发电UO为正M左转舵叶左偏舵发送器使导电环2左转追随偏航角 max偏舵角 max1与绝缘块4接触M停船回航13接触KA2通电M右转舵叶右偏导电环右转追随0 01与绝缘块4接触M停船舯线。,3按工作原理，随动操舵属于开环控制，自动操舵属于 闭环控制。,返回,2-3 自动舵的根本类型及其调节规律,一、比例舵P舵,=-K1 ：偏舵角，K1：比例系数，：偏航角，-：偏舵角方向是消除偏航。,性能：可消除偏航。特点：简单、精度较差。,二、比例微分舵PD舵,=-K1 + K2 d/dt表示偏舵角与偏航角和偏航角速度成比例,微分局部作用是减少船舶的s航迹。,原理：船舶回到正航向前，已受到微分局部的反向舵作用，从而能有效地阻止因惯性而向反方向的偏航。微分舵又叫纠偏舵、稳舵角或反舵角。,三、比例微分积分舵PID舵,=-K1 + K2d/dt+ K3dt,积分局部的作用是消除装载、船型、螺旋桨不对称，受持续单侧风、浪等使偏航角在不灵敏区小舵角所引起的横向移动距离。,也叫压舵，可提高保持正航向准确度。,返回,2-4自动操舵系统根本工作原理,一、PID自动舵系统工作原理,4为灵敏度天气调节：人为设定系统小偏航角不动作的区域，天气好、该区域应设小、即灵敏度调高；天气差、该区域应设大、即灵敏度调低。,二、自适应舵的根本概念和调节原理,卫星等测位测定的船位，罗径等测定的船速、航向等参数，经中央计算机处理后作信号控制舵机，使船舶保持给定航向，该系统叫自适应控制系统。,返回,第三节,船舶电站,教学目的：使学生掌握船舶电力系统及保护、配电板、应急发电机、蓄电池、接岸电装置的根本组成、性能和使用；掌握轴带发电机、空气开关、各种并车装置性能和特点；掌握手动并车的原理和操作。,重点：船舶电力系统、配电板的组成、性能；掌握手动并车的原理和操作。,难点：轴带发电机、空气开关的性能。,方案课时：22节左右。,3-1 船舶电力系统概况,3-2 电站容量与发电机组数量机动略,3-3 主机轴带发电机装置,3-4 船舶配电板,3-5 万能式空气断路器,3-6 发电机的保护,3-7 发电机的并联运行条件与分析,3-8 手动并车整步原理与方法,3-9 自动准同步并车原理机动略,3-10 船舶应急发电机组,3-11 船舶蓄电池装置,3-12 船舶接用岸电装置,返回,3-1 船舶电力系统概况,一、系统的组成及特点,一船舶电力系统的组成,由电源、配电装置、电力网和负载四局部组成。,1电源,将其它能量转换成电能的装置；主要由发电机组和蓄电池组组成。,2配电装置,1定义：承受和分配电能，对电源、电力网和负载进展保护、监视、 测量和控制的装置。,2组成：各种转换和控制开关、互感器、测量仪表、连接母线、保护电 器、自动化装置及各种附属设备等。,3分类：A总配电板一级，动力配电箱、照明配电箱二级； B应急配电板；C充放电板。,3船舶电力网,船舶输电电缆和电线的总称；由动力、照明、应急、低压和弱电等电网组成。,4. 负载,将电能转换成其它形式能量的装置；种类。,二船舶电力系统的特点,1容量小多为23台小容量柴油发电机，电压、频率易波动易全船停电。,2输电线路短短路电流大。,3环境恶劣：要能在潮湿、盐雾、油雾和霉菌的环境和在规定的船舶倾斜、摇摆、振动和冲击等条件下可靠的工作。,二、系统的根本参数,1电流种类电制,50年代前用直流；现代用交流。,2额定电压,我国限定电压500V非电力推进船舶；动力：电源发电机400V美日440V，负载380V；照明：电源变压器230V，负载220V。,3额定频率 我国50Hz，美日60Hz。,返回,3-2 电站容量与发电机组数量,一、确定电站容量和选择发电机组数量的根本原那么,1船舶的运行工况,2确定电站容量的根本原那么,电站容量以实际用电量最大的运行工况为根底来 确定。,确定船舶电站容量的原那么是：,应能满足船舶在各种运行工况下的用电量并有适当余量。,3发电机组容量和数量的选择原那么,二、电站容量的计算,利用有关理论和统计计算,选择发电机组容量和发电机组台数时，应考虑机动、寿命和维修等选发电机的根本原那么；考虑计算的各运行工况的总功率，还要考虑cos=0.8的无功容量。,返回,3-3 主机轴带发电机装置,一、轴带发电机的特点,要点：充分利用主机功率储藏裕量，实现节能；主机烧重柴油，其发电本钱降低；系统控制环节多，管理复杂。,二、船舶轴带发电机主要类型,1直流轴带发电机很少,2交流轴带发电机分：可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距螺旋桨的主机型式,三、变螺距螺旋桨式,主轴转速与转向恒定；主机转速低、主机与轴发间设增速齿轮；例：齿轮 比为1：10、f=50Hz、n=150r/min、那么P=2；一般轴发和备用柴发P一样。,四、定螺距螺旋桨式主要,主轴转速与转向可变；通过转速补偿装置使发电机电压和频率稳定。,主要是：整流逆变作中间环节的(晶闸管)轴带发电机系统。,五、轴发工作对主机的转速有限制，因此还要设辅助柴油发电机组。,补充：晶闸管轴带发电机系统,一、组成,1轴带发电机1SG、晶闸管整流器2、直流平滑滤波电抗器3、晶闸管逆变器4和交流电抗器5构成主回路有功通道。变压器11和晶闸管整流器7是轴带发电机励磁电流调节电路。轴带发电机三相逆变器提供有功功率。,2具有自动调压器AVR的调相机也称同步补偿机SC6为无功通道。同步补偿机提供无功功率。,3控制频率和逆变角器8调节和控制系统频率和有功功率。,二、起动,当船舶离港进入正常航行工况如公海后，主机转速到达要求时，可投入轴带发电机系统。,1接通控制系统的电源；,2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 位时，允许起动调相机发出允许起动信号；,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，逆变器开场向调相机输出功率，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。,三、停机,当船舶需要转入机开工况如进港等时，因主机将进展减速、倒车、停车等操纵，轴带发电机应停顿工作。主要步骤：123,1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，逆变器停顿触发，轴带发电机终止发电。,返回,3-4 船舶配电板,一、主总配电板,由发电机控制屏、并车屏、负载屏及连接母线等组成。,1发电机控制屏,作用：控制、调节、监视和保护发电机组。,组成：上部为测量仪表电流表测线电流、电压表测线电压、频率表、功率表、功率因数表和仪用互感器、转换开关和指示灯等；中部为主开关含逆功率继电器、指示灯等；下部为自励恒压装置。,2并车屏,主要有同步表、同步指示灯等。用作交流发电机并车操作。,3负载屏,用来分配电能并对各馈电线路进展控制、监视和保护。,组成：主要有装置式自动开关、绝缘指示灯、兆欧表、与岸电箱相连的岸电开关等。包括动力负载屏和照明负载屏。,主配电盘直接供电提高重要负载供电的可靠性的设备：舵机、锚机、消防泵、航行灯、无线电电源板、电罗经、电航仪器电源箱、苏伊士运河灯等局部重要负载，还有空压机、锅炉鼓风机等大容量负载。其中舵机和航行灯采用两路供电、一路经应急电盘。,4汇流排母线,用来聚集和分配电能；排列颜色：交流A、B、C分别为绿、黄、褐或紫，中线为浅蓝；直流正、负为红、蓝；按从上到下、从左到右、从前到后排列。中间,二、应急配电屏,作用：用来控制和监视应急电源工作情况，并合理分配应急电源。,组成：应急发电机控制屏和应急负载屏同主配电屏，无并车屏无整步表、同步指示灯和逆功率保护。,主、应急配电屏关系：应急电网平常由主配电屏供电，其联络开关对应急电屏进展电气联锁；主发电机失压应急发电机自动起动，并经应急配电屏经向应急电网供电。,三、充放电屏作用,四、区配电板、分配电板,将从主配电屏输送来的电能向不同区域的用电设备进展配电。,区：I16A 分：I16A,五、岸电箱,船舶停靠码头和进坞时，将岸电接入总配电屏进展分配。,返回,3-5 万能式空气断路器,概述,1分类 自动开关又叫空气开关、断路器分为：,塑料外壳式装置式，用DZ表示，作分路或负荷开关；,框架式万能式，用DW表示陆用DW10为主，船用DW94、95、98、AH等，作总开关。,2船用万能式自动空气断路器,1组成,触点系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动机构和保护元件脱扣器等。,2用途,A开关作用：通断主电路，也可以通过分励按纽进展远距离断电操作；,B保护作用：短路、过载和欠失压时自动切断主电路。,一、触头系统见图1,由主触头断先、通后，副触头，弧触头带电通断：通先、断后组成，都起通断主电路的作用；辅助触点通断控制电路。,二、灭弧装置,采用磁钢片制成的灭弧栅片：利用电磁力将电弧吸入栅片，拉,长、分割成小段和阴极效应见图2讲使电弧熄灭。,三、自由脱扣机构,作用：实现操作传动装置与触点系统之间的联系书图：恢复四连 杆的刚性连接。,书图b无联系、c有。分闸不能合闸，要经再扣才能合闸DZ见图3。,四、操作传动装置作用：使触头合闸；,过程：使储能弹簧储能，自由脱扣机构达“再扣，然后利用储能快速合闸；,种类：手动操作，电磁或电动合闸。,五、保护元件脱扣器见书图概述,作用：脱扣器动作使自动开关掉闸。,种类：DZ主要是热脱扣器过载保护、电磁式过流脱扣器短路保护，复式脱扣器短路和过载保护；DW脱扣器：,1电磁式DW98采用半导体式过流脱扣器：,多个、电流线圈串联在主电路中图1。,分瞬时脱扣器：短路保护；短延时脱扣器：短路选择性保护；长 延时脱扣器：过载或过载选择性保护。,2电磁式失压脱扣器,电压线圈并联在主电路中图2；欠失压作保护。,为防止电源电压瞬时波动造成欠压脱扣器误动作，须采用延时跳闸机构。,3分励脱扣器 远距离断电控制；,分通电型：按纽加电压脱扣器；,断电型：按纽加欠压脱扣器。见书图,返回,3-6 发电机的保护,电站保护的任务：切除故障电气设备；发出报警信号。,要求保护元件具有可靠性、选择性、快速性和灵敏性。,1可靠性：保护装置本身必须工作可靠；,2选择性：电力系统，从发电机到负载，应分级设置保护装置，使保护具有选择性；系统发生故障时使离故障电路最近的保护装置动作；其动作电流或动作延时：短路保护动作整定电流逐级减少、动作整定延时逐级减少。DW采用整定时间，DZ(一般采用整定电流),3快速性：对于故障保护电器要求动作快速，以免事故扩大 造成损害。,4灵敏性：对于故障和非正常状态的反响能力。,一、外部短路保护,1外部短路：发电机输出电流大大超过额定电流；,2要求Id=2或35Ie、延时0.2或0.30.6s动作选择性；Id=510Ie、瞬时动作快速性。,3.采用自动开关过流脱扣器非熔断器或过电流继电器进展保护。,二、过载,1发电机过载：发电机输出电流功率超过额定值； 2标准要求过载保护元件,无分级卸载：I=1.251.35Ie、延时1520s动作,分级卸载：I=1.11.2Ie、延时510s卸掉次要负载， I=1.5Ie、延时1520s动作,3采用自动开关长延时过流脱扣器或长延时过电流继电器和分级卸载装置进展保护；动作值按发电机电流设定。,三、欠压保护对发电机和运行的电动机保护,1欠压原因危害：电动机过流或堵转，其它负载不能正常工作。,2要求发电机跳闸,带时限U=7080%Ue、延时1.53s；不带时限U=4070或5060%Ue、瞬时。,3采用自动开关欠压脱扣器或欠压继电器进展保护,四、逆功率保护保护发电机组,1逆功率保护的性质,1原因：并联运行的发电机，假设一台发电机的原动机发生故障使转矩消失，那么发电机进入电动机状态，拖动原动机转动从电网吸收功率即逆功率，另外并车操作未能满足并车条件也出现逆功率。,2危害：正常运行的发电机严重过载跳闸。,3要求：P=-5-15%Pe、延时110s防并车时短暂逆功率逆功率继电器跳闸。,2逆功率继电器,1GG21型感应式逆功率继电器原理：电流线圈的磁场和电压线圈的磁场穿过铝盘组成一个移位磁场，铝盘感应形成幅射状电流，在磁场中受力作用而转动，永久增铁起阻尼作用。输出功率铝盘带动触点向断开处转动，但被挡块挡住，逆功率铝盘带动触点闭合，使自动开关跳闸。改变电流线圈匝数可改变动作值，改变挡块位置可改变延时。,接线：电压线圈接B、C相，电流线圈接C相。,2整流式逆功率继电器装置,3晶体管式逆功率继电器装置,返回,3-7 发电机的并联运行条件与分析,一、并联运行的必要性,1发电机容量合理利用：少负载开一台，多负载开两至三台。,2便于对发电机的维护管理：多台机可以轮流进展保养和维护。,二、并联运行的条件：电压、频率、初相一样，相序一致。,三、频率和初相位一样，电压有效值不同：环流的均压作用,1两机电压不等在两机间形成环流见书图。,2环流使电压高的发电机产生去磁电枢反响、电压降低，电压低的发电机产生增磁电枢反响、电压升高，结果使两机电压相等。,3要求：U10%Ue电抗小，一定的电压差产生很大的冲击环流。,四、频率和电压一样，相位不一样：自整步作用,1自整步作用,2要求：-1515,相差太大180最大，两机间产生冲击电流和冲击力矩，不能牵入同步，且产生振荡转子相对摆动，导致逆功率跳闸，甚至损坏绕组。,五、并车时电压和相位一样，频率不一样,1频率不同两机具有相位差=2(f2- f1)t和电压差，具有自整步作用。,2要求：-0.5Hzf+0.5HzT=1/f,频差小自整步作用使两机牵入同步，频差大无法牵入同步。,六、相序不一致,引起很大的环流烧坏发电机，该条件一般可满足，航行并车不必检测。,七、合闸：,最理想是待并发电机的电流为零时。并车时任何一个条件不满足都会产生冲击电流，相位和频率条件不满足还会产生冲击转矩。,返回, 3-8 手动并车整步原理与方法,概述：,1准同步并车法：观察和调整发电机的电压、频率和初相位，使之完全满足并车条件后并车。,2手动准同步并车法：依靠操作人员观察、判断进展并车操作；,自动准同步并车：依靠自动装置完成并车。,3调压器可保证电压条件，并车时只要调整待并机的频率和相位,一、灯光法同步指示灯法,1灯光明暗法暗灯法,1电路,2性能,A灯光很亮说明待并机与电网相位差很大、熄灭说明相位差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小；,B灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。,3合闸,调待并机的调速开关即调油门，使灯光明暗变化慢周期为35秒，灯光熄灭后接近灯暗区中心U为30%Ue灯灭，合闸并车。,4缺点,灯光明暗不能说明f2是快还是慢。,2灯光旋转法亮灯法1电路,2性能,Af2 f 1：三灯熄灭的顺序为L1L2L3L1， f2 f 1：三灯熄灭的顺序为L1L3L2L1；,B灯光明暗旋转快说明频差大、慢说明频差小，L1灯光明暗度说明相位差的大小。,3合闸,调待并机的调速开关：f2快减速、f2慢加速，使灯光旋转慢周期为35秒，熄灭的顺序为L1L2L3L1快向、顺时针，防逆功率，接近L1灯熄灭区中心，合闸并车。,二、同步表法,1并车操作,1当同步表指针指快向、调待并机调速开关减速，当同步表指针指慢向、调调速开关加速。,2当指针指快向顺时针旋转，转速慢周期为35秒，指针在红点前1015即11点钟位置开关惯性合闸，待并机牵入同步。,2性能,1并车后同步表应断电15分钟短时工作制。,2接线要正确，转子应接电网AB相。,3目前大多数船同时采用同步表法和灯光明暗法。,三、电抗器粗同步并车原理,1特点：根本满足并车条件：调节待并机频率条件同准同步，观测电压差异不大，不考虑相差最好90。先在待并机和电网间接入一个电抗器短时工作制、空心线圈，限制冲击电流I=1.21.4Ie和冲击转矩，牵入同步电抗器不能太大：要有足够的环流，然后合闸、自动延时切断电抗器。,2电路原理：讲设G1为运行机，G2为待并机。,按下SB2KM2通电辅触点闭自锁 限流,主触点闭G2与电网接电抗器LS牵入同步,KT2通电触点延时闭KM4通电触点闭DW2通电a,a辅触点断KM2、KT2、KM4断电触点复原,主触点闭空气开关合闸线圈通电合闸，断电无影响,四、并车失败的原因：,1电网电压、频率波动太大；,2空载并车；,3并车操作不当；,4未能及时转移负载。,五、直流发电机并车补,1条件：电压相等检测仪表仅电压表、极性一样。,2并车：起动待并机调励磁使电压稍高于电网电压防逆电流失、反磁跳闸按下合闸按纽增加并入机励磁减少运行机励磁转移负荷。,3解列：增加留用机励磁，同时减少解列机励磁两机的电动势一增一减只增或只减一机励磁、负荷分配改变、电网电压增加或减少到负荷电流为零、再按下脱扣按纽。,4为保证负荷动态分配的均匀及并联运行的稳定性，直流复励发电机必须设均压线励磁部位。,返回,3-9 自动准同步并车原理,一、自动准同步并车原理,1性能：利用自动并车装置检测和调整待并发电机的电压、频率和相位，使之满足并车条件，向合闸机构发出信号，使主开关合闸。,2根本功能,1能检测待并机电压和频差，并且能自动调节；,2有一个门电路，当满足合闸条件时发出合闸信号不满足条件实现闭锁；,3能保证合闸提前时间等于主开关固有时间：使合闸瞬间电压、相位一致，到达准确同步目的。,3组成：分合闸、调压和调频三局部。,二、自动整步器略。,返回,3-10 船舶应急发电机组,一、应急电源,1设应急电源的条件：客船及1000总吨或500吨以上货船。,2作用：当主电源因故障不能继续正常供电时，立即向船舶一局部用以保证船舶平安的用电设备继续供电；其功率应充分供给上述设备的用电。,3组成：应急发电机组及应急配电板和应急蓄电池组及其充放电板或之一。,大应急发电机组，供电时间：国际航线的客船为36h.,小应急为蓄电池组，供电时间为30min.( 小应急在大应急有故障时或起动过程中投入，用来保证最必须的用电设备不致断电而设置),4应急电源供电范围,1航行灯及国际海上避碰规那么、所规定的其它各种信号灯；,2白昼信号探照灯及无线电测向仪，无线电台按国际航行要求；,3各通道、梯道出口处的应急照明，每个登艇处的应急照明，救生艇、筏、救生浮贮存处的照明。,4机舱主机操纵台、锅炉水位表、气压表、总配电盘前、应急发电机室、舵机等处的照明； 5驾驶室、海图室、无线电室、消防设备控制站的照明； 6船员、旅客公共舱室的照明； 7紧急集合报警装置； 8电动应急消防泵；,9固定式潜水舱底泵； 10无线电设备和通用报警器； 11舵机。二、应急发电机组要求： 1与主电源的联锁关系：主电源正常供电，应急电源不能投入；主电源失压，应急电源自动投入；小应急在大应急投入前投入供无线电和应急照明，大应急投入后自动退出；主电源供电大应急立即退出。,2应急配电盘由独立馈线经联络开关与主配电盘联接，应急电网平时由主配电盘供电。 3主电网失电，主配电盘与应急配电盘联络开关自动断开先，应急发电机应在30s内自动起动，主空气开关自动合闸后投入供电；主电网恢复供电，联络开关自动闭合。三、应急发电机的自起动控制装置略,返回,3-11 船舶蓄电池装置,种类：,酸性蓄电池：历史悠久、用途广泛、价格低廉、船上多用，外壳不带电；,碱性蓄电池：工作电压平稳、可大电流放电、机械强度高、使用寿命长，但价格较高。,一、酸性蓄电池根本构造和工作原理,1组成,1容器 2极板 3隔板见书,2工作原理,二、碱性蓄电池 1组成： 容器、极板和活性物质等。 2工作原理 电解液为KOH、充放电比重不变,负极 正极 负极 正极,3. 每个蓄电池的电动势一般为1.25V，放电毕为11.2V，充电毕为1.41.8V。,三、蓄电池的容量,Q=It 单位：安时Ah,酸性蓄电池以10h为标准放电例200Ah：20A、放电10h；,碱性蓄电池以8h为标准放电。,四、充电,1充电种类：,1初充电：新的和长期库存的蓄电池充电；,2经常充电：正常充电；,3过充电：补充经常充电的缺乏 极板硫化原因：长时间充电缺乏、过放电；措施：按时过充电、定期全容量放电。,2充电方法：,1充放电制：恒流充电法碱性常用，恒压充电法，分段恒流充电法酸性常用、可延长寿命。,2浮充电法：整流充电设备处于经常工作，电源、蓄电池、负载保持接通，一可为负载供电、还可为蓄电池充电。,五、比重酸性,充电毕比重大：1.2751.300，极限电压2.4V正常额定2V,放电毕比重：1.1501.180，极限电压1.7V约为90%额定电压,电压：E=0.84+dd为比重,六、维护保养,1酸性蓄电池液面下降的原因是产生气体和蒸发、应加蒸馏水。,2保持铅蓄电池通气孔畅通和蓄电池室通风是为防爆。,31h放电，酸性蓄电池不可，碱性蓄电池可以。后者过充电、过放电能力强。,4未加LiOH的碱性蓄电池温度不得超过30。,返回,3-12 船舶接用岸电装置,概述：,1接岸电的作用：当船舶靠岸特别是修船时应接岸电，因岸电比船电廉价很多，同时可免去对发电机进展管理，便于发电机的维修、保养。,2接岸电的要求：电制、额定电压及额定频率一致，与船舶电网相序一致不一致电动机反转等且不能断相。,3主发电机、应急发电机、岸电之间的联锁关系是：主发电机供电，岸电开关合不上闸或自动跳闸；主发电机应急发电机脱离电网后，岸电开关才能和闸。主发电机失电，应急发电机自动起动送电。配电板上主开关与岸电开关设有联锁保护环节。,一、相序指示器,1电路,2原理：,上图在正常情况通过电路分析,U1=1.5Up U2=0.4Up Up为相电压,3性质：白绿灯比红灯亮、为正序，可接岸电；红灯比白绿灯亮、为逆序，应将岸电任意两根接线对换。,二、 逆负序继电器,1作用：在逆序或断相时，接岸电的自动开关不能合闸。,2原理：讲,1正序时：Umn=0KA线圈无电触点断KT断电触点闭UDW失压脱扣器有电DW可合闸,2逆序时：Umn0KA线圈通电触点闭KT通电触点延时断U失电DW不能合闸,返回,第四节 船舶同步发电机的自动调节装置,教学目的：使学生熟悉调压器的类型、可控硅及可控相复励恒压的原理和性能、无刷发电机的特号；掌握不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节；掌握并联运行无功功率和有功功率的调节及性能；了解自动调频调载和自动分级卸载的原理和性能、掌握其使用。,重点：不可控相复励恒压装置的原理、性能及调节；并联运行无功功率和有功功率的调节及性能。,难点：不可控相复励恒压装置的原理；并联运行无功功率和有功功率的性能。,方案课时：12节左右。,4-1 同步发电机电压的自动调节,4-2 不可控相复励恒压原理,4-3 晶闸管可控硅自动励磁装置,4-4 可控相复励恒压原理,4-5 无刷同步发电机励磁恒压系统属于他励,4-6 并联运行同步发电机无功自动分配,4-7 调速特性与并联有功分配,4-8 自动调频调载原理,4-9 自动分级卸载及自动增减机组,返回,4-1 同步发电机电压的自动调节,保证供电品质的两个重要指标是：,电压和频率恒定。,一、自动调压装置的功能,作用：,发电机起动后转速接近额定转速时，能建 立额定空载电压；当负载大小和负载性质变化时，能自动保持电压根本恒定。还有均匀分配无功功率的功能。,品质要求：,静态和动态指标均满足?海船标准?要求。,1自励起压：,同步发电机转子励磁电流，是由三相输出电压经整流而形成，这就是自励；起励电流在二极管死区电压内不能导通，故转子要有剩磁外，还要有起压措施。,2静态电压调整率,要求：主发电机：2.5%以内；应急发电机：3.5%以内。,3动态电压调整率 要求：突加减50%Ie cos0.4 调整率15%以内 t1.5s。,4强行励磁,负载突变或短路故障消除后电压可迅速恢复。,5合理分配发电机的无功功率,要求：P=20100%Pe时，Q按比例分配，Q |10%|Qmax。,二自动调压装置分类,1按直流励磁电流获得方式分,1直流励磁机他励方式,同轴直流励磁机有电刷和换向器、不宜在船上使用。,2静止自励方式,经整流供转子励磁、主要使用方法。,3交流励磁机他励方式,无电刷、滑环、开展方向。,2按照自动调压的作用原理分,1按电压偏差调节：静态性能好；,2按负载扰动调节：动态性能好。,3复合调节：静、动态性能都较好。,3按照励磁装置的组成元件分,相复励最多、三次谐波、晶闸管等。,返回,4-2,不可控相复励恒压,原理,一、相复励自励恒压装置,1同时按负载电流和负载功率因数进展调节，前者为复励补偿、后者为 相位补偿，合称相复励。,2动态性能好、有好的强励能力,3分电流叠加、电磁叠加、电势叠加三种。,二、电流叠加相复励自励恒压装置,1电路单相电路见下：,由电流互感器、电抗器主要作用移相、三相桥式整流器及并联的R与C或硒堆过压保护、电容作用起压和励磁绕组等组成2根本原理,4性能,1Iv的相量为励磁电流的空载分量，其作用是决定发电机空载输出电压的大小；空载电压偏低、说明Iv分量偏小。,2Ii的相量为励磁电流的复励分量，其作用是产生电流补偿和电压补偿；接负载后电压偏低、说明Ii分量偏小。,3Iv分量适当，Ii分量太强、发电机外特性上翘；Ii分量太弱、发电机外特性严重下斜。,三、电磁叠加的相复励自励恒压装置,1特点：动态性能更好。,2组成：同上、增加了一个三绕组变压器N1、N2、N3为电压、输出、电流绕组。,3原理：İfN1/N2İv+N3/N2İ I,四、交流侧电势叠加的相复励自励恒压装置见以下图,五、相复励装置的起压和参数调整,1起压,初始空载电压小、整流二极管不能导通、利用电容与整流桥交流侧三角形连接,和移相电抗器串联谐振产生大电流起压。,2参数调整,1调空载电压,电流叠加：增加移相电抗器三相铁心线圈气隙或减少其线圈匝数；,L=(SN2)/lXlIvE 或：NLE,电磁叠加：增加电压绕组的匝数,N1E1U1=444fN1IuIlE,2调负载电压,电流叠加：减少电流互感器二次绕组匝数Ni2Ii(电流比与匝数成反比)IlU,电磁叠加：增加电流绕组的匝数 İfN1/N2İv+N3/N2İ i,返回,4-3 晶闸管可控硅自动励磁装置,特点：属按电压偏差调节、静态性能好。,一、测量比较电路,1测量电路,将发电机端电压测量后整流为直流。,2比较电路见书画,1) UinUz：UoutUin Dz相当于开路起励,2UinUz： Uout2UzUin, URUinUz, UoutUzURUz-Uin Uz2UzUin,UoutUin负反响稳压,二、移相触发电路,根据Uout大小和正负、控制可控硅的导通角控制角。,三、可控整流主电路,利用可控整流作励磁。,四、保护和起励电路,采用阻容保护，使晶闸管不因过压、过流损坏；,采用人工触发起励书图，因剩磁电压其脉冲不能使晶闸管导通。,返回,4-4,可控相复励恒压原理,性质：根据电压偏差和负载电流综合调节；在相复励的根底上加一个按电压偏差调节的装置。,一、变压器式书图,反响电压偏差的AVR自动电压调节器控制变压器铁芯饱和程度恒压。,二、移相电抗器式书图,AVR控制移相电抗器饱和程度恒压：,UOUAVRI电抗器x饱和程度XLIVIFILUO,返回,4-5无刷同步发电机励磁恒压系统属于他励,一、构造及特点,1励磁机电枢EX转子与发电机G励磁Nf转子同轴，励磁机电枢电流经整流后作发电机励磁；,2励磁机励磁绕组F1、F2的电流决定于G输出的电流、电压；,3无刷同步发电机的关健问题是由于具有旋转硅整流器，从而去掉了滑环和炭刷。,二、恒压原理,EX的励磁电流由相复励和AVR两局部构成，EX输出电流经整流后作为G的励磁，G的电压为综合调节。,三、无功功率的自动调整略,返回,4-6并联运行同步发电机无功自动分配,一、无功功率分配的根本原理,1调发电机励磁电流，即调无功功率也调电压直流发电机调励磁电流，即调有功功率。因有恒压装置、当电网功率因数降低时，仅使发电机容量不能充分利用、线路功率因数降低。,2QF发电机总无功功率=QL负载,并车时：调励磁电流使Q运、Q并 Q运+Q并=QL Q运=Q并或按比例分配解例相反。,容量一样的两机并联，电流表读数一样、功率因数表读数不同，那么有功和无功分配都不均。,3调压特性书图,1一般为有差特性、两台机特性很难一致；,2负载变化，通过调励磁、使电压稳定但略有变化，出现 无功分配不均；,3电压下降，斜率绝对值大的无功分配少，斜率小的无功分配多电压升高相反。,二、均压连接,作用：,实现无功功率的自动调节使无功均匀分配，适用于相复励 的发电机。,1直流均压线：,并联运行发电机励磁绕组用两根均压线并接；使发电机励磁电流随无功负载变化而相应变化，保证无功分配均匀；适用于容量一样、同型号的发电机、并车冲击电流小。,2交流均压线：,并联运行发电机电压调整器的移相电抗器并联连接；直流均压电流小、更适用于容量不同的发电机、并车冲击电流大。,3要求：,均压电路连接要可靠，均压线电阻要小；视并联运行发电机容量设置不同的均压线。,三、调差装置,适用于按电压偏差调节的可控恒压装置。,返回,4-7 调速特性与并联有功分配,要求： P=20100%Pe时，P均匀分配P相等： P |10%|P P1=P2=P,或