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1、船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第一节第一节 概述概述 现代船舶大多采用交流电站，随着船舶吨位、电气化、自现代船舶大多采用交流电站，随着船舶吨位、电气化、自动化程度的提高，电站容量也日益增加。为了满足船舶供动化程度的提高，电站容量也日益增加。为了满足船舶供电的可靠性和经济性，一般的船舶电站均配置了两台以上电的可靠性和经济性，一般的船舶电站均配置了两台以上的同步发电机组做为主电源，并且这两台以上的发电机可的同步发电机组做为主电源，并且这两台以上的发电机可以通过公用母线向全船负荷供电，这就是通常所说的发电以通过公用母线向全船负荷供电，这就是通常所说的
2、发电机并联运行。机并联运行。返回第1页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第二节第二节 发电机并联运行的特点发电机并联运行的特点（1 1）两台发电机的有功功率和无功功率总是等于负载的有功功率）两台发电机的有功功率和无功功率总是等于负载的有功功率P P和和 无功功率无功功率Q Q，即：，即：（2 2）当电网的用电负荷保持不变时，若单独增加一台发电机的输入的）当电网的用电负荷保持不变时，若单独增加一台发电机的输入的机械功率，可使该发电机输出的有功功率增加；与此同时，将引起另机械功率，可使该发电机输出的有功功率增加；与此同时，将引起另一台并联机组
3、输出的有功功率自动减少。此外，由于输入的机械功率一台并联机组输出的有功功率自动减少。此外，由于输入的机械功率的增加使转速升高，而另一台机组因输出的有功功率的减少也使转速的增加使转速升高，而另一台机组因输出的有功功率的减少也使转速上升，结果将使电网的频率有所升高。如果单独减少一台机组输入的上升，结果将使电网的频率有所升高。如果单独减少一台机组输入的机械功率，则变化与上述相反。只有同时向相反方向调节两并联机组机械功率，则变化与上述相反。只有同时向相反方向调节两并联机组输入的机械功率时，才能保持电网的频率不变。输入的机械功率时，才能保持电网的频率不变。船舶同步发电机的并联运行，多为两台或多台同容量发
4、电机并联。这船舶同步发电机的并联运行，多为两台或多台同容量发电机并联。这里以两台发电机并联运行为例来分析同容量发电机并联运行的一些特里以两台发电机并联运行为例来分析同容量发电机并联运行的一些特点：点：返回第2页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3 3单独增加一台发电机的励磁电流时，该发电机输出的无功功率增单独增加一台发电机的励磁电流时，该发电机输出的无功功率增加，而另一台发电机输出的无功功率将自动减少。此外，增加励磁电加，而另一台发电机输出的无功功率将自动减少。此外，增加励磁电流使空载电动势增大，而另一台发电机输出的无功功率的减少使其去流
5、使空载电动势增大，而另一台发电机输出的无功功率的减少使其去磁效应减少，两者都使电网的电压有所上升。单独减少一台发电机的磁效应减少，两者都使电网的电压有所上升。单独减少一台发电机的励磁电流，则其变化与上述相反。只有同时反方向调节两发电机的励励磁电流，则其变化与上述相反。只有同时反方向调节两发电机的励磁电流，才能保持电网的电压不变。磁电流，才能保持电网的电压不变。第3页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第三节船舶同步发电机的并联运行条件分析船舶同步发电机的并联运行条件分析 返回 准确同步并车方式是目前船舶上普遍采用的一种并车方法。准确同步并车
6、方式是目前船舶上普遍采用的一种并车方法。为了使并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台为了使并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台并联运行的发电机必须满足如下并联运行的发电机必须满足如下4 4个条件：个条件：（1 1）待并机组的相序与运行机组（或电网）的相序一致；）待并机组的相序与运行机组（或电网）的相序一致；（2 2）待并机组的电压与运行机组（或电网）的电压大小相等；）待并机组的电压与运行机组（或电网）的电压大小相等；（3 3）待并机组电压的初相位与运行机组（或电网）电压的相位相同；）待并机组电压的初相位与运行机组（或电网）电压的相位相同；（4 4）待并机组电压的频率与运行机组（或
7、电网）电压的频率大小相等。）待并机组电压的频率与运行机组（或电网）电压的频率大小相等。第4页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系条件一：条件一：如图如图13-1 如图如图13-2条件二：条件二：如图如图13-3条件三：条件三：如图如图13-4实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，而且必须有一定的频差才能快速投入并联运行。下致，而且必须有一定的频差才能快速投入并联运行。下面来分析这面来分析这3 3个并车条件。图中个并车条件。图中G1G1为已在电网运行发电为已在电网运行发电机，机，G2G
8、2为待并发电机。为待并发电机。第5页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系(a)实际接线示意图实际接线示意图 (b)单相等效电路图单相等效电路图 图图13-1 并联运行连接示意图图并联运行连接示意图图 返回第6页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系图图13-2 电压不等时电压不等时,并车瞬间的相量图并车瞬间的相量图返回第7页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系图图13-3 初相位不一致时初相位不一致时,并车瞬间向量图并车瞬间向量图返回第
9、8页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系图图13-4 并车时的相量图并车时的相量图返回第9页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第四节船舶同步发电机手动并联运行分析第四节船舶同步发电机手动并联运行分析返回手动并车操作关键要检测和调整待并机的频率和初相手动并车操作关键要检测和调整待并机的频率和初相位，使之满足准同步并车要求。位，使之满足准同步并车要求。一般通过一般通过“调速开关调速开关”来调节原动机转速，使待并机来调节原动机转速，使待并机的频率接近运行机的频率。然后进一步检测待并机与的频率
10、接近运行机的频率。然后进一步检测待并机与原工作机组的频率差是否小于原工作机组的频率差是否小于0.5Hz0.5Hz，初相位是否一致，初相位是否一致。检测这两个并车条件的方法有同步指示灯和整步表。检测这两个并车条件的方法有同步指示灯和整步表法法。第10页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系（1 1）灯光旋转法）灯光旋转法 如图如图13-513-5（2 2）灯光明暗法（灯光熄灭法）灯光明暗法（灯光熄灭法）如图如图13-513-5一、同步指示灯法一、同步指示灯法 按照同步指示灯的连接方式分为有灯光明暗法和灯光按照同步指示灯的连接方式分为有灯光明暗法
11、和灯光旋转法两种。旋转法两种。第11页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系（a)电路示意图电路示意图 （b）相量图相量图图图13-5 灯光旋转法灯光旋转法返回第12页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系二、同步表法二、同步表法 同步表法是用来指示待并机与电网的电压相位差，频率同步表法是用来指示待并机与电网的电压相位差，频率差及其方向的仪表。目前同步表有电磁式和数字式种。差及其方向的仪表。目前同步表有电磁式和数字式种。电磁式同步表根据产生旋转磁场的方式，有两线圈交电磁式同步表根据产生旋转磁
12、场的方式，有两线圈交叉成叉成9090，两线圈交叉，两线圈交叉6060和三线圈式等，和三线圈式等，图图13-613-6所示所示为三线圈式同步表原理图。为三线圈式同步表原理图。图图13-713-7是船舶电站是船舶电站3 3台发电机同步表接线图。台发电机同步表接线图。第13页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系图图13-6 同步表接线原理图同步表接线原理图返回第14页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室图图13-7 船舶电站船舶电站3台发电机同步表接线图台发电机同步表接线图返回
13、第15页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第五节第五节 模拟式船舶同步发电机自动并车装置的基本原理模拟式船舶同步发电机自动并车装置的基本原理 返回自动并车装置自动完成手动并车操作的全过程，它由自动并车装置自动完成手动并车操作的全过程，它由频率预调，并车条件监视和提前时间或提前相角捕获频率预调，并车条件监视和提前时间或提前相角捕获电路等组成，电路等组成，图图13-813-8是其原理框图。它可分为两大部是其原理框图。它可分为两大部分：一部分为频率预调，一部分为合闸控制。分：一部分为频率预调，一部分为合闸控制。第16页/共23页船舶电气设备与系
14、统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系图图13-8 13-8 模拟式自动并车装置模拟式自动并车装置原理模框图原理模框图返回第17页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1 1频差脉动电压频差脉动电压 如图如图13-9 13-9 如图如图13-1013-102 2频率预调频率预调 如图如图13-1113-113 3合闸控制电路合闸控制电路 如图如图13-1213-12第18页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系Ts=1 fTs=1 ftttTs=1 fTs=1 fU
15、1,U2US 图图13-9 13-9 正弦波频差脉动电压电路及正弦波频差脉动电压电路及波形波形(a)返回第19页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系图图13-10 13-10 三角波频率脉冲电压三角波频率脉冲电压返回第20页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系图图13-11 13-11 移相法检测频率方向移相法检测频率方向返回第21页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系同步条件EH-221频差及符号检测EH-222并车、合闸控制EH-215整步调速控制EH-212并车信号手控并车令合闸信号电网、发电机电压信号G1G2G3合闸禁合主开关报警加速减速通电图图13-12 13-12 模块式自动整步器的原模块式自动整步器的原理框图理框图返回第22页/共23页船舶电气设备与系统 课 件2023/3/29轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系感谢您的观看。感谢您的观看。第23页/共23页