船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 第十三章

1、船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系第第1313章章 船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行本章的主要講解內(nèi)容本章的主要講解內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)電機并聯(lián)運行的特點發(fā)電機并聯(lián)運行的特點第三節(jié)第三節(jié) 船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析第四節(jié)第四節(jié) 船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析第五節(jié)第五節(jié) 模擬式船舶同步發(fā)電機自動并車裝置的基模擬式船舶同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理本原理船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系第一節(jié)第一節(jié) 概

2、述概述 現(xiàn)代船舶大多采用交流電站，隨著船舶噸位、電氣化、自現(xiàn)代船舶大多采用交流電站，隨著船舶噸位、電氣化、自動化程度的提高，電站容量也日益增加。為了滿足船舶供動化程度的提高，電站容量也日益增加。為了滿足船舶供電的可靠性和經(jīng)濟性，一般的船舶電站均配置了兩臺以上電的可靠性和經(jīng)濟性，一般的船舶電站均配置了兩臺以上的同步發(fā)電機組做為主電源，并且這兩臺以上的發(fā)電機可的同步發(fā)電機組做為主電源，并且這兩臺以上的發(fā)電機可以通過公用母線向全船負(fù)荷供電，這就是通常所說的發(fā)電以通過公用母線向全船負(fù)荷供電，這就是通常所說的發(fā)電機并聯(lián)運行。機并聯(lián)運行。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工

3、程學(xué)院船電系第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)電機并聯(lián)運行的特點發(fā)電機并聯(lián)運行的特點12PPP12QQQ（1 1）兩臺發(fā)電機的有功功率和無功功率總是等于負(fù)載的有功功率）兩臺發(fā)電機的有功功率和無功功率總是等于負(fù)載的有功功率P P和和 無功功率無功功率Q Q，即：，即：（2 2）當(dāng)電網(wǎng)的用電負(fù)荷保持不變時，若單獨增加一臺發(fā)電機的輸入的）當(dāng)電網(wǎng)的用電負(fù)荷保持不變時，若單獨增加一臺發(fā)電機的輸入的機械功率，可使該發(fā)電機輸出的有功功率增加；與此同時，將引起另機械功率，可使該發(fā)電機輸出的有功功率增加；與此同時，將引起另一臺并聯(lián)機組輸出的有功功率自動減少。此外，由于輸入的機械功率一臺并聯(lián)機組輸出的有功功率自動減少。此外，由于輸

4、入的機械功率的增加使轉(zhuǎn)速升高，而另一臺機組因輸出的有功功率的減少也使轉(zhuǎn)速的增加使轉(zhuǎn)速升高，而另一臺機組因輸出的有功功率的減少也使轉(zhuǎn)速上升，結(jié)果將使電網(wǎng)的頻率有所升高。如果單獨減少一臺機組輸入的上升，結(jié)果將使電網(wǎng)的頻率有所升高。如果單獨減少一臺機組輸入的機械功率，則變化與上述相反。只有同時向相反方向調(diào)節(jié)兩并聯(lián)機組機械功率，則變化與上述相反。只有同時向相反方向調(diào)節(jié)兩并聯(lián)機組輸入的機械功率時，才能保持電網(wǎng)的頻率不變。輸入的機械功率時，才能保持電網(wǎng)的頻率不變。船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行，多為兩臺或多臺同容量發(fā)電機并聯(lián)。這船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行，多為兩臺或多臺同容量發(fā)電機并聯(lián)。這里以兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行為

5、例來分析同容量發(fā)電機并聯(lián)運行的一些特里以兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行為例來分析同容量發(fā)電機并聯(lián)運行的一些特點：點：船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系3 3單獨增加一臺發(fā)電機的勵磁電流時，該發(fā)電機輸出的無功功率增單獨增加一臺發(fā)電機的勵磁電流時，該發(fā)電機輸出的無功功率增加，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率將自動減少。此外，增加勵磁電加，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率將自動減少。此外，增加勵磁電流使空載電動勢增大，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率的減少使其去流使空載電動勢增大，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率的減少使其去磁效應(yīng)減少，兩者都使電網(wǎng)的電壓有所上升。單獨減少一臺發(fā)電機的

6、磁效應(yīng)減少，兩者都使電網(wǎng)的電壓有所上升。單獨減少一臺發(fā)電機的勵磁電流，則其變化與上述相反。只有同時反方向調(diào)節(jié)兩發(fā)電機的勵勵磁電流，則其變化與上述相反。只有同時反方向調(diào)節(jié)兩發(fā)電機的勵磁電流，才能保持電網(wǎng)的電壓不變。磁電流，才能保持電網(wǎng)的電壓不變。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系第三節(jié)船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析 準(zhǔn)確同步并車方式是目前船舶上普遍采用的一種并車方法。準(zhǔn)確同步并車方式是目前船舶上普遍采用的一種并車方法。為了使并聯(lián)運行的交流同步發(fā)電機保持穩(wěn)定地工作，每臺為了使并聯(lián)運行的交流同步發(fā)電機保持穩(wěn)定地工作，每臺并

7、聯(lián)運行的發(fā)電機必須滿足如下并聯(lián)運行的發(fā)電機必須滿足如下4 4個條件：個條件：（1 1）待并機組的相序與運行機組（或電網(wǎng)）的相序一致；）待并機組的相序與運行機組（或電網(wǎng)）的相序一致；（2 2）待并機組的電壓與運行機組（或電網(wǎng)）的電壓大小相等；）待并機組的電壓與運行機組（或電網(wǎng)）的電壓大小相等；（3 3）待并機組電壓的初相位與運行機組（或電網(wǎng)）電壓的相位相同；）待并機組電壓的初相位與運行機組（或電網(wǎng)）電壓的相位相同；（4 4）待并機組電壓的頻率與運行機組（或電網(wǎng)）電壓的頻率大小相等。）待并機組電壓的頻率與運行機組（或電網(wǎng)）電壓的頻率大小相等。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船

8、電系輪機工程學(xué)院船電系條件一：條件一：如圖如圖13-1 如圖如圖13-2條件二：如圖條件二：如圖13-3條件三：如圖條件三：如圖13-4實際并車時，除相序外，其他條件不可能做到完全一實際并車時，除相序外，其他條件不可能做到完全一致，而且必須有一定的頻差才能快速投入并聯(lián)運行。下致，而且必須有一定的頻差才能快速投入并聯(lián)運行。下面來分析這面來分析這3 3個并車條件。圖中個并車條件。圖中G1G1為已在電網(wǎng)運行發(fā)電為已在電網(wǎng)運行發(fā)電機，機，G2G2為待并發(fā)電機。為待并發(fā)電機。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系(a)實際接線示意圖實際接線示意圖 (b)單相等效

9、電路圖單相等效電路圖 圖圖13-1 并聯(lián)運行連接示意圖圖并聯(lián)運行連接示意圖圖 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系圖圖13-2 電壓不等時電壓不等時,并車瞬間的相量圖并車瞬間的相量圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系圖圖13-3 初相位不一致時初相位不一致時,并車瞬間向量圖并車瞬間向量圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系圖圖13-4 并車時的相量圖并車時的相量圖1U2UU1U2U2f1f船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系第

10、四節(jié)船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析第四節(jié)船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析手動并車操作關(guān)鍵要檢測和調(diào)整待并機的頻率和初相手動并車操作關(guān)鍵要檢測和調(diào)整待并機的頻率和初相位，使之滿足準(zhǔn)同步并車要求。位，使之滿足準(zhǔn)同步并車要求。一般通過一般通過“調(diào)速開關(guān)調(diào)速開關(guān)”來調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速，使待并機來調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速，使待并機的頻率接近運行機的頻率。然后進一步檢測待并機與的頻率接近運行機的頻率。然后進一步檢測待并機與原工作機組的頻率差是否小于原工作機組的頻率差是否小于0.5Hz0.5Hz，初相位是否一致，初相位是否一致。檢測這兩個并車條件的方法有同步指示燈和整步表。檢測這兩個并車條件的方法有同步指示燈和整步表法法。

11、船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（1 1）燈光旋轉(zhuǎn)法）燈光旋轉(zhuǎn)法 如圖如圖13-513-5（2 2）燈光明暗法（燈光熄滅法）燈光明暗法（燈光熄滅法） 如圖如圖13-513-5一、同步指示燈法一、同步指示燈法 按照同步指示燈的連接方式分為有燈光明暗法和燈光按照同步指示燈的連接方式分為有燈光明暗法和燈光旋轉(zhuǎn)法兩種。旋轉(zhuǎn)法兩種。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（a) 電路示意圖電路示意圖 （b） 相量圖相量圖圖圖13-5 燈光旋轉(zhuǎn)法燈光旋轉(zhuǎn)法船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程

12、學(xué)院船電系二、同步表法二、同步表法 同步表法是用來指示待并機與電網(wǎng)的電壓相位差，頻率同步表法是用來指示待并機與電網(wǎng)的電壓相位差，頻率差及其方向的儀表。目前同步表有電磁式和數(shù)字式種。差及其方向的儀表。目前同步表有電磁式和數(shù)字式種。電磁式同步表根據(jù)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的方式，有兩線圈交電磁式同步表根據(jù)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的方式，有兩線圈交叉成叉成9090，兩線圈交叉，兩線圈交叉6060和三線圈式等，和三線圈式等，圖圖13-613-6所示所示為三線圈式同步表原理圖。為三線圈式同步表原理圖。圖圖13-713-7是船舶電站是船舶電站3 3臺發(fā)電機同步表接線圖。臺發(fā)電機同步表接線圖。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7

13、-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系圖圖13-6 同步表接線原理圖同步表接線原理圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機學(xué)院電氣及自動化教研室輪機學(xué)院電氣及自動化教研室圖圖13-7 船舶電站船舶電站3臺發(fā)電機同步表接線圖臺發(fā)電機同步表接線圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系第五節(jié)第五節(jié) 模擬式船舶同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理模擬式船舶同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理 自動并車裝置自動完成手動并車操作的全過程，它由自動并車裝置自動完成手動并車操作的全過程，它由頻率預(yù)調(diào)，并車條件監(jiān)視和提前時間或提前相角捕獲頻率預(yù)調(diào)，并車條件監(jiān)視和提前時間

14、或提前相角捕獲電路等組成，電路等組成，圖圖13-813-8是其原理框圖。它可分為兩大部是其原理框圖。它可分為兩大部分：一部分為頻率預(yù)調(diào)，一部分為合閘控制。分：一部分為頻率預(yù)調(diào)，一部分為合閘控制。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系圖圖13-8 13-8 模擬式自動并車裝置模擬式自動并車裝置原理模框圖原理?？驁D船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系1 1頻差脈動電壓頻差脈動電壓 如圖如圖13-9 13-9 如圖如圖13-1013-102 2頻率預(yù)調(diào)頻率預(yù)調(diào) 如圖如圖13-1113-113 3合閘控制電路合閘控制電路 如圖如圖13-1213-12船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系Ts=1 fTs=1 ftttTs=1 fTs=1 fU1 , U212SUUUUS 圖圖13-9 13-9 正弦波頻差脈動電壓電路正弦波頻差脈動電壓電路及波形及波形(a)船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-7-6輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系圖圖13-10 13-10 三角波頻率脈沖電壓三角波頻率脈沖電壓船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021