第12章 船舶电力系统概述

1、船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 第第12章章 船舶电力系统概述船舶电力系统概述 12.1 概述概述 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 本章主要介绍了船舶电力系统的组成、特本章主要介绍了船舶电力系统的组成、特 点和基本功能，对配电装置中的重要设备点和基本功能，对配电装置中的重要设备 和部件（包括配电板，应急配电板，蓄电和部件（包括配电板，应急配电板，蓄电 池，充放电板，岸电箱和万能式自动空气池，充放电板，岸电箱

2、和万能式自动空气 断路器）作了详情的叙述，此外，对船舶断路器）作了详情的叙述，此外，对船舶 轴带发电机主要类型及工作原理作了简单轴带发电机主要类型及工作原理作了简单 介绍。介绍。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 12.1 概述概述 12.1.1 12.1.1 系统的组成及特点系统的组成及特点 1) 船舶电力系统的组成船舶电力系统的组成 电源装置电源装置 配电装置配电装置 电力网电力网 负载负载 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 船舶电气设备及系统 2021-

3、6-23 课 件 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 将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。 船舶电源主要是指发电机和蓄电池。船舶电源主要是指发电机和蓄电池。 (1) 电源装置电源装置 柴油机柴油机 发电机发电机 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 (2) 配电装置配电装置 对电源和用电设备保护、监测、分配、转换、控制的装置对电源和用电设备保护、监测、分配、转换、控制的装置。 按用途可分为主配电板、应急配电板、充发电板、区配电按用途可分为主配电板、应急配电板、充发电板、

4、区配电 板、分配电板和岸电箱等几种。板、分配电板和岸电箱等几种。 按形状分可分为垂直立式、台式、桌式和控制台式四种。按形状分可分为垂直立式、台式、桌式和控制台式四种。 按外壳结构可分为防护式、防滴式和防水式。按外壳结构可分为防护式、防滴式和防水式。 (3) 船舶电力网船舶电力网 是是全船电缆电线的总称全船电缆电线的总称 ，包括动力电网、照明电网、应急，包括动力电网、照明电网、应急 电网、低压电网和弱电电网。电网、低压电网和弱电电网。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 轮机学院电气

5、及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 电加热器、电风扇、电视机。电加热器、电风扇、电视机。 1）各种电力拖动设备）各种电力拖动设备 舵机、锚机、起货机、油泵及水泵等。舵机、锚机、起货机、油泵及水泵等。 2）船舶电气照明设备）船舶电气照明设备 照明灯具，信号灯等。照明灯具，信号灯等。 3）船舶通信导航设备）船舶通信导航设备 无线电收发报机、声光报警装置、电车钟、舵无线电收发报机、声光报警装置、电车钟、舵 角指示器、电罗经、雷达等。角指示器、电罗经、雷达等。 4）其他设备）其他设备 (3) 负载负载 :用电设备用电设备 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 轮机学院电气及自动化教研室

6、轮机学院电气及自动化教研室 （3）船舶是一个工作环境恶劣的场所。）船舶是一个工作环境恶劣的场所。 （1）船舶电力系统是一个独立的电力系统。）船舶电力系统是一个独立的电力系统。 （2）船舶电网的输电距离短，线路阻抗低，）船舶电网的输电距离短，线路阻抗低， 各处短路电流大。各处短路电流大。 2) 船舶电力系统的特点船舶电力系统的特点 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 我国采用我国采用50Hz50Hz，日本、美国等采用，日本、美国等采用60Hz60Hz的频的频 率标准。率标准。 早期采用直流早期采用直流(调压容易，配电简单，调速平滑

7、；调压容易，配电简单，调速平滑； 但可靠性，经济性可维护性缺陷多但可靠性，经济性可维护性缺陷多)，由于电力电子，由于电力电子 技术发展，除少数特殊船舶，技术发展，除少数特殊船舶，几乎所有大中型船舶几乎所有大中型船舶 均采用交流电力系统。均采用交流电力系统。 2) 2) 额定电压等级额定电压等级 交流船舶电网多数为交流船舶电网多数为380V380V或为或为440V440V。某些。某些( (电电 推推) )船舶上采用的船舶上采用的6KV 6KV 、3.3KV3.3KV的电力系统。的电力系统。 3) 3) 额定频率额定频率 12.1.1 12.1.1 系统的组成及特点系统的组成及特点 1) 1) 电

8、流种类电流种类( (电制电制) ) 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 12.1.2 12.1.2 发电机容量及台数确定的原则发电机容量及台数确定的原则 1) 1) 船舶的运行工况船舶的运行工况 （5 5）应急工况）应急工况 货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下：货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下： （1 1）航行工况）航行工况 （2 2）进出港工况）进出港工况 （3 3）装卸货工况）装卸货工况 （4 4）停泊工况）停泊工况 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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

9、2) 2) 确定电站容量的基本原则确定电站容量的基本原则 电站容量应能满足船舶在各种运行况下的电站容量应能满足船舶在各种运行况下的 用电量，并有适当的裕量，确保连续可靠用电量，并有适当的裕量，确保连续可靠 的供电。但从经济性考虑，冗余功率又不的供电。但从经济性考虑，冗余功率又不 能太大。能太大。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 3) 3) 发电机组容量和数量的选择原则发电机组容量和数量的选择原则 （3 3）一般船舶电站设置）一般船舶电站设置2 2至至3 3台台( (包括备用机组包括备用机组) )同同 型号、同容量的机组，最多

10、为型号、同容量的机组，最多为4 4台台( (电力推进除外电力推进除外) )。 （1 1）应能满足船舶在各种运行工况下的用电量）应能满足船舶在各种运行工况下的用电量, , 并有适当的裕量并有适当的裕量, ,以保证连续可靠的供电。以实以保证连续可靠的供电。以实 际用电量最大的运行工况为基础来确定。际用电量最大的运行工况为基础来确定。 （2 2）裕量功率不能太大，以保证其经济性。）裕量功率不能太大，以保证其经济性。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 (4) (4) 发电机组的总容量决定于电站的总容量，发电机组的总容量决定于电站的总容

11、量， 发电机组的单机容量和机组数量由以下几个基发电机组的单机容量和机组数量由以下几个基 本原则确定：本原则确定： 单机组容量单机组容量( (最高负荷最高负荷80%80%确定为宜确定为宜) ) 船舶电站必须有备用机组船舶电站必须有备用机组( (满足各种工况满足各种工况) ) 各机组的使用寿命应与主机寿命相当各机组的使用寿命应与主机寿命相当 维修管理方便维修管理方便 船舶电站的实际容量综合考虑了船舶电动机的船舶电站的实际容量综合考虑了船舶电动机的 利用系数，负荷系数同时性系数等因素。利用系数，负荷系数同时性系数等因素。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机

12、学院电气及自动化教研室 12.1.4 12.1.4 应急发电机容量的确定应急发电机容量的确定 一般规范都规定客船和一般规范都规定客船和500总吨以上的货船总吨以上的货船 应设有独立的应急电源。它可以是发电机应设有独立的应急电源。它可以是发电机(大应大应 急急) ，也可以是蓄电池组，也可以是蓄电池组(小应急小应急) 。作为应急电。作为应急电 源使用的发电机称为应急发电机源使用的发电机称为应急发电机。 应急发电机应具有独立的冷却和燃油供给单应急发电机应具有独立的冷却和燃油供给单 元，并设有满足规则要求的起动装置。当船舶发元，并设有满足规则要求的起动装置。当船舶发 生火灾或其他灾害引起主电源供电实效

13、时它能自生火灾或其他灾害引起主电源供电实效时它能自 动起动和自动向应急电网供电，尽快承担额定负动起动和自动向应急电网供电，尽快承担额定负 载，最长时间不得超过载，最长时间不得超过45秒。秒。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 确定应急发电机的容量通常基于下述设备所确定应急发电机的容量通常基于下述设备所 需的电功率，即：航行灯、信号灯、应急照明设需的电功率，即：航行灯、信号灯、应急照明设 备、应急报警和信号装置、火灾探测和报警装置备、应急报警和信号装置、火灾探测和报警装置 及防火门的固定和释放系统；在紧急状态下所需及防火门的固定

14、和释放系统；在紧急状态下所需 要的船内通信设备、应急消防泵、自动喷水泵、要的船内通信设备、应急消防泵、自动喷水泵、 应急舱底泵及其电动遥控设备、应急时使用的舵应急舱底泵及其电动遥控设备、应急时使用的舵 机、动力操作水密门及其指示器、报警器、其他机、动力操作水密门及其指示器、报警器、其他 需要应急发电机供电的用电设备需要应急发电机供电的用电设备 一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机 负载供电，在确定容量时，应考虑到最大电动机负载供电，在确定容量时，应考虑到最大电动机 起动时瞬态电压降的影响。起动时瞬态电压降的影响。 船舶电气设备及系统 2021-6-23

15、课 件 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 12.2 12.2.1 配电装置分类配电装置分类 主配电板主配电板 应急配电板应急配电板 蓄电池充放电板蓄电池充放电板 分配电板分配电板 岸电箱和岸电箱和 交流配电板交流配电板 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 12.2.2 主配电板的构成及功能主配电板的构成及功能 由发电机控制屏、并车屏、负载屏和连接母线四部分组成。由发电机控制屏、并车屏、负载屏和连接母线四部分组成。 并车屏并车屏负载屏负载屏发电机控制屏发电机控制屏 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件

16、 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 其下部分一般安装发电机的励磁控制装置；控制屏内装其下部分一般安装发电机的励磁控制装置；控制屏内装 有逆功率继电器、仪用互感器。有逆功率继电器、仪用互感器。 1) 发电机控制屏发电机控制屏 用来控制、调节、监视和保护发电机组用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组。每台发电机组 均配有单独的控制屏。均配有单独的控制屏。 其上部分装有电流表及其转换开关、电压表及其转换开其上部分装有电流表及其转换开关、电压表及其转换开 关、频率表、功率表、功率因数表；关、频率表、功率表、功率因数表； 其中间部分安装发电机的主开关、原动机的调速开关、其中

17、间部分安装发电机的主开关、原动机的调速开关、 按钮等；按钮等； 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 负载屏上装有装置式空气开关、电压表、电流表、转换负载屏上装有装置式空气开关、电压表、电流表、转换 开关、绝缘指示灯、兆欧表以及与岸电箱相连的岸电开开关、绝缘指示灯、兆欧表以及与岸电箱相连的岸电开 关等。关等。 2) 并车屏并车屏 用作发电机组的并车整步操作用作发电机组的并车整步操作。其面板上装有同步表、。其面板上装有同步表、 同步指示灯、转换开关、操纵按钮及指示灯等。有些并同步指示灯、转换开关、操纵按钮及指示灯等。有些并 车屏里面

18、还设有汇流排分段隔离开关、粗同步电抗器等。车屏里面还设有汇流排分段隔离开关、粗同步电抗器等。 3.负载屏负载屏 用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护，用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护， 并将电能供给各用电设备或分电箱并将电能供给各用电设备或分电箱。包括动力负载屏和。包括动力负载屏和 照明负载屏。照明负载屏。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 4) 汇流排汇流排 交流汇流排按从上到下交流汇流排按从上到下(垂直排列垂直排列)、从左到、从左到 右、从前到后右、从前到后(水平布置水平布置)的顺序依次为的顺序依次

19、为A相相 (绿色绿色)，B相相(黄色黄色)，C相相(褐色或紫色褐色或紫色)，中线，中线 为浅蓝色。为浅蓝色。 直流汇流排按从上到下直流汇流排按从上到下(垂直排列垂直排列)、从左到右、从左到右 、从前到后、从前到后(水平布置水平布置)的顺序为正极的顺序为正极(红色红色)， 负极负极(蓝色蓝色)，中线，中线(绿色和黄色间隔绿色和黄色间隔)。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 12.2.3 分配电板分配电板 实际中实际中,区配电板和分配电板统称为分配电板。区配电板和分配电板统称为分配电板。 区（分）配电板是向成组用电设备进行区（分）

20、配电板是向成组用电设备进行 供电的开关和控制设备的组合装置。供电的开关和控制设备的组合装置。 区配电板主要是控制其他区域配电板、区配电板主要是控制其他区域配电板、 分配电板或向正常工作电流大于分配电板或向正常工作电流大于16A的电气设的电气设 备供电。备供电。 分配电板一般只向单一性质负载供电分配电板一般只向单一性质负载供电,主主 要用作对额定电流不超过要用作对额定电流不超过16A的最后分支电路的最后分支电路 进行电能分配。进行电能分配。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 12.2.4 应急配电板应急配电板 用来控制和监视应急

21、发电机组的工作情况，并向船用来控制和监视应急发电机组的工作情况，并向船 舶应急用电设备供电舶应急用电设备供电。 应急配电板用于应急发电机控制和监视，并向应急应急配电板用于应急发电机控制和监视，并向应急 用电设备供电。它与应急发电机组安装在同一舱室用电设备供电。它与应急发电机组安装在同一舱室 内，一般位于艇甲板上。应急配电板由应急发电机内，一般位于艇甲板上。应急配电板由应急发电机 控制屏和应急配电屏组成，其上面安装的仪器仪表控制屏和应急配电屏组成，其上面安装的仪器仪表 与主配电板基本相同。应急发电机总是单机运行，与主配电板基本相同。应急发电机总是单机运行， 所以不需要并车屏、逆功率继电器和同步表

22、。所以不需要并车屏、逆功率继电器和同步表。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 应急电网平时可由主配电板供电，当主发电机发生应急电网平时可由主配电板供电，当主发电机发生 故障或检修时才由应急发电机组供电。主配电板连故障或检修时才由应急发电机组供电。主配电板连 通应急配电板有供电通应急配电板有供电联络开关联络开关, 它与应急配电板的它与应急配电板的 主开关之间设有电气联锁，以保证主发电机并向电主开关之间设有电气联锁，以保证主发电机并向电 网供电网供电 (即主网不失电即主网不失电) 时，应急发电机组不工作。时，应急发电机组不工作。

23、应急配电板的电源开关与主配电板接向应急配电板应急配电板的电源开关与主配电板接向应急配电板 供电联络开关之间设有供电联络开关之间设有电气联锁电气联锁。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 12.2.5 充放电板充放电板 船舶小应急照明，操纵仪器和无线电设备的电源均采用船舶小应急照明，操纵仪器和无线电设备的电源均采用 蓄电池，船舶设置充放电板对蓄电池进行充电、放电，蓄电池，船舶设置充放电板对蓄电池进行充电、放电， 实现向用电设备正常供电。实现向用电设备正常供电。 （4）当主电网、应急电网都失电的情况下，能自动接通）当主电网、应急电网

24、都失电的情况下，能自动接通 蓄电池的放电回路直接向小应急用户供电。蓄电池的放电回路直接向小应急用户供电。 （1）对船上安装的蓄电池组进行充电和放电；）对船上安装的蓄电池组进行充电和放电； （2）控制和监视充电电源的工作情况；）控制和监视充电电源的工作情况； （3）将蓄电池组的电能分配给船上的低压用电设备；）将蓄电池组的电能分配给船上的低压用电设备； 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 12.2.6 蓄电池蓄电池 1) 蓄电池在船舶上的应用蓄电池在船舶上的应用 (1) 作为应急电源或备用电源，一般商船都把蓄电池作为作为应急电源或备

25、用电源，一般商船都把蓄电池作为 船舶小应急电源，在船舶主电网失电而应急发电机组尚船舶小应急电源，在船舶主电网失电而应急发电机组尚 未正常供电的时间内，蓄电池组则供电给小应急负载；未正常供电的时间内，蓄电池组则供电给小应急负载； (2) 作为低压设备的电源（如供电给无线电收发报机、自作为低压设备的电源（如供电给无线电收发报机、自 动电话交换机和各种警报器）；动电话交换机和各种警报器）； (3)作为应急发电机组和救生艇上柴油机的起动电源，用作为应急发电机组和救生艇上柴油机的起动电源，用 作罗经的直流电源等。作罗经的直流电源等。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 轮机学院电气及自动化教

26、研室轮机学院电气及自动化教研室 2) 船用蓄电池的类别船用蓄电池的类别 船用蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类。船用蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类。 酸性蓄电池也称为铅酸蓄电池，船用历史最久，酸性蓄电池也称为铅酸蓄电池，船用历史最久， 常用于柴油机的起动和应急照明。常用于柴油机的起动和应急照明。 碱性蓄电池包括镉碱性蓄电池包括镉-镍蓄电池、铁镍蓄电池、铁-镍蓄电池、锌镍蓄电池、锌- 银蓄电池和镉银蓄电池和镉-银蓄电池等，主要用于无线电通信银蓄电池等，主要用于无线电通信 设备。但价格较高，民用船舶较少采用。设备。但价格较高，民用船舶较少采用。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课

27、件 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 3) 蓄电池的主要性能蓄电池的主要性能 酸性电池的充放电曲线酸性电池的充放电曲线碱性电池的充放电曲线碱性电池的充放电曲线 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 4) 蓄电池的结构及工作原理蓄电池的结构及工作原理 (1) 酸性蓄电池酸性蓄电池 酸性蓄电池的结构酸性蓄电池的结构 酸性蓄电池主要由容器、酸性蓄电池主要由容器、 极板和隔板等几部分组极板和隔板等几部分组 正极的活性物质是二氧正极的活性物质是二氧 化铅（化铅（PbO2） 负极的活性物质是海绵负极的活性物质是海绵 状纯铅

28、（状纯铅（Pb） 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 酸性蓄电池的电解液为浓度在酸性蓄电池的电解液为浓度在27-37的稀的稀 硫酸溶液，比重为硫酸溶液，比重为128131。酸性电池是。酸性电池是 利用铅、二氧化铅和硫酸的化学反应来储存电利用铅、二氧化铅和硫酸的化学反应来储存电 能和释放电能的，能和释放电能的， 424422 22SOPOHSOPPSOHOP bbbb 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 充电时电解液稀硫酸的比重会增加；放电时由于生充电时电解液稀硫酸

29、的比重会增加；放电时由于生 成水，比重降低。成水，比重降低。实际工程中采用比重计来测量电实际工程中采用比重计来测量电 解液的比重，从而估计出蓄电池电动势的大小。酸解液的比重，从而估计出蓄电池电动势的大小。酸 性蓄电池的电动势，主要与电解液比重性蓄电池的电动势，主要与电解液比重d有关。比有关。比 重高，电动势也高，重高，电动势也高，E与与d之间的关系可由经验公之间的关系可由经验公 式来表示。式来表示。 dE84. 0 如在蓄电池充电完毕将外电路断开后，测得的比重如在蓄电池充电完毕将外电路断开后，测得的比重 为为1.28时，则根据上式可估算出其电动势为时，则根据上式可估算出其电动势为2.12V。

30、船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 (2) 碱性蓄电池碱性蓄电池 由容器、极板和活性物质构成由容器、极板和活性物质构成 碱性蓄电池可分为镉碱性蓄电池可分为镉镍镍(Cd-NJ)、铁、铁-镍镍(Fe-Ni)、 锌锌银银(Zn-Ag)、镉、镉银银(Cd-Ag)等系列。船舶主要采等系列。船舶主要采 用镉用镉镍、铁镍、铁镍蓄电池，下面以镉镍蓄电池，下面以镉镍碱性蓄电池镍碱性蓄电池 为例作介绍。为例作介绍。 碱性蓄电池的电解液为碱性蓄电池的电解液为20的氢氧化钾的氢氧化钾(KOH)水溶液水溶液 (或纯氢氧化钠溶液或纯氢氧化钠溶液)，比重为，

31、比重为1.21.27。蓄电池充电时。蓄电池充电时 将电能变为化学能储存起来，放电时将化学能变为电能将电能变为化学能储存起来，放电时将化学能变为电能 输送给用电设备，两电极所发生的化学反应是可逆的。输送给用电设备，两电极所发生的化学反应是可逆的。 在充放电过程中总的化学反应方程式为：在充放电过程中总的化学反应方程式为： 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 223 )(22)()(22OHNKOHOHCOHNKOHC idid 碱性蓄电池中每个电池的电动势为碱性蓄电池中每个电池的电动势为1.25V。放电时，电压。放电时，电压 变化在

32、变化在1.21V范围内，电流增大时可达到范围内，电流增大时可达到0.7V，低于，低于0.7V 就不应再放电。充电时，电压变化在就不应再放电。充电时，电压变化在1.4I.8V范围内。范围内。 电解液在充放电过程中只作电流的传导体，不参与化学电解液在充放电过程中只作电流的传导体，不参与化学 反应，其浓度不变，因而不能根据比重来判断充放电的反应，其浓度不变，因而不能根据比重来判断充放电的 程度，只能采取测量电压的方法来判断碱性蓄电池的充程度，只能采取测量电压的方法来判断碱性蓄电池的充 放电的程度。放电的程度。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自

33、动化教研室 (2) 蓄电池的容量蓄电池的容量 蓄电池的储存电能的能力称为容量。容量一般用安培蓄电池的储存电能的能力称为容量。容量一般用安培小时来表小时来表 示，它等于放电电流示，它等于放电电流I与放电时间与放电时间t的乘积，即，的乘积，即，Q=I t(Ah) 。 碱性蓄电池的容量一般是以碱性蓄电池的容量一般是以8小时小时作为标准放电电流。作为标准放电电流。 酸性蓄电池通常以酸性蓄电池通常以10小时小时的的放电电流放电电流为标准放电电流。额定容为标准放电电流。额定容 量被定义为在电解液温度为量被定义为在电解液温度为25，以，以10小时放电电流连续放电小时放电电流连续放电 至终止电压时所输出的容量

34、。至终止电压时所输出的容量。 例如例如200Ah容量的酸性蓄电池是指能以容量的酸性蓄电池是指能以20A的电流放电的电流放电10h。 蓄电池的容量与放电电流的大小及电解液的温度有关，因此如蓄电池的容量与放电电流的大小及电解液的温度有关，因此如 果超过标准放电电流进行放电，不但会降低容量，而且会严重果超过标准放电电流进行放电，不但会降低容量，而且会严重 影响蓄电池的寿命。影响蓄电池的寿命。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 5) 船用蓄电池的充放电方式船用蓄电池的充放电方式 充电种类充电种类 初次充电初次充电 、正常充电、均衡充电

35、、正常充电、均衡充电 初次充电初次充电使用铅酸电池时，初次向电池内加入电使用铅酸电池时，初次向电池内加入电 解液进行充电，充电的第一阶段电流为额定容量的解液进行充电，充电的第一阶段电流为额定容量的 0.07，充到单格电压上升到，充到单格电压上升到2.4V为止为止,第二阶段电流为第二阶段电流为 额定容量的额定容量的0.04,充到单格电压上升到充到单格电压上升到2.5V，且相对密，且相对密 度和电压在度和电压在3小时内稳定。小时内稳定。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 正常充电正常充电对已经放过电的铅酸电池对已经放过电的铅酸电池

36、,为了使其为了使其 恢复到原来规定容量而进行的充电恢复到原来规定容量而进行的充电,充电分两个基充电分两个基 本点阶段本点阶段,第一阶段按标准充电电制的电流第一阶段按标准充电电制的电流(额定容额定容 量的量的0.1)充电充电6-7小时小时,第二阶段用第一阶段电流的第二阶段用第一阶段电流的 一半充电一半充电2-3小时小时.对已经放过电的碱性电池对已经放过电的碱性电池,第一阶第一阶 段用段用1/4容量的电流充电容量的电流充电6-7小时小时,第二阶段用第一阶第二阶段用第一阶 段电流的一半充电段电流的一半充电2-3小时小时,然后再效正电解液然后再效正电解液,整个整个 充电过程结束充电过程结束. 船舶电气

37、设备及系统 2021-6-23 课 件 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 均衡充电均衡充电多个小电池组合使用的蓄电池在长多个小电池组合使用的蓄电池在长 时间使用后，各小电池往往产生相对密度、容量时间使用后，各小电池往往产生相对密度、容量 和不均衡现象，为此需要每月进行一次均衡充电，和不均衡现象，为此需要每月进行一次均衡充电， 其方法是先进行正常充电；静置其方法是先进行正常充电；静置1小时后，用初次小时后，用初次 充电第二阶段的电流充到有剧烈气泡产生为止；充电第二阶段的电流充到有剧烈气泡产生为止； 再静置再静置1小时，反复上述充电过程，直到电压和相小时，反复上述充电过程，直到

38、电压和相 对密度保持稳定才完成。对密度保持稳定才完成。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 充电的方法充电的方法 恒压充电法、恒流充电法、分段恒流充电法、浮恒压充电法、恒流充电法、分段恒流充电法、浮 充电法、过充法。充电法、过充法。 恒压充电法恒压充电法充电过程中充电电压始终保持不充电过程中充电电压始终保持不 变变,这种方法装置简单这种方法装置简单,方法容易。但是，刚开始充方法容易。但是，刚开始充 电时，充电电流大大超过正常充电电流，容易造电时，充电电流大大超过正常充电电流，容易造 成极板弯曲，活性物质脱落。此外，随着蓄电池成极

39、板弯曲，活性物质脱落。此外，随着蓄电池 电压的上升，充电电流逐渐减小，会使极板深处电压的上升，充电电流逐渐减小，会使极板深处 得不到很好的还原，电能贮藏不足，因此，船上得不到很好的还原，电能贮藏不足，因此，船上 一般不采用。一般不采用。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 恒流充电法恒流充电法充电过程中充电电流始终保持不充电过程中充电电流始终保持不 变。由于充电过程中电池电压逐渐升高，为保持变。由于充电过程中电池电压逐渐升高，为保持 充电电流不致减少，充电电源的电压就必须不断充电电流不致减少，充电电源的电压就必须不断 提高。这种

40、要求给操作带来很多麻烦，而且到充提高。这种要求给操作带来很多麻烦，而且到充 电后期，充电电流还是很大，会造成电解液中的电后期，充电电流还是很大，会造成电解液中的 水分解，形成很多气泡，不仅损失电能，也容易水分解，形成很多气泡，不仅损失电能，也容易 破坏极板。破坏极板。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 分段恒流充电法分段恒流充电法 第一阶段充电电流调整在第一阶段充电电流调整在1/10额定容量值上进额定容量值上进 行充电；按第一阶段充电电流充电行充电；按第一阶段充电电流充电10小时左右，小时左右， 单个电池上升至单个电池上升至2

41、.4V左右时左右时(蓄电池可能会发出气蓄电池可能会发出气 泡泡)，应转入第二阶段充电；，应转入第二阶段充电； 第二阶段充电电流调整在第二阶段充电电流调整在1/20额定容量值上进额定容量值上进 行充电；按第二阶段充电电流充电行充电；按第二阶段充电电流充电35小时，调小时，调 整电解液的比重，使其达到整电解液的比重，使其达到1.285左右；左右； 再按第二阶段充电电流充电再按第二阶段充电电流充电1小时，至此即完小时，至此即完 成整个充电。成整个充电。 目前，多数船舶上都采用此法。目前，多数船舶上都采用此法。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自

42、动化教研室 浮充法浮充法 蓄电池直接和直流电源并联，电网向其他负蓄电池直接和直流电源并联，电网向其他负 载供电，同时也向蓄电池充电，当外负载减少时，载供电，同时也向蓄电池充电，当外负载减少时， 电网电压略有升高，充电电流自动增加；反之则电网电压略有升高，充电电流自动增加；反之则 自动减少。由于这种充电方法充电电流是浮动的，自动减少。由于这种充电方法充电电流是浮动的， 故称浮充法。一旦电网因故失电，蓄电池可立即故称浮充法。一旦电网因故失电，蓄电池可立即 代替发动机向用户供电。这种方法，一般用于直代替发动机向用户供电。这种方法，一般用于直 流发动机由主轴带动的小型船舶，如小型渔船等。流发动机由主轴

43、带动的小型船舶，如小型渔船等。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 过充法过充法 蓄电池在使用过程中往往因长期充电不足，蓄电池在使用过程中往往因长期充电不足， 过放电或外部短路等原因使极板硫化，从而使充过放电或外部短路等原因使极板硫化，从而使充 电电压和电解液相对密度都不容易上升。为了使电电压和电解液相对密度都不容易上升。为了使 蓄电池良好运行，对下列情况必须进行过充电。蓄电池良好运行，对下列情况必须进行过充电。 蓄电池放电到极限电压以下；蓄电池放电到极限电压以下； 蓄电池放电后，停放蓄电池放电后，停放12昼夜没有及时充电；昼夜

44、没有及时充电； 蓄电池极板抽出过；蓄电池极板抽出过； 以最大电流放电超过限度以最大电流放电超过限度 电解液内混有杂质电解液内混有杂质 个别电池极板硫化，充电时相对密度不易上升。个别电池极板硫化，充电时相对密度不易上升。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 通常对长期担负工作的蓄电池，每月至少进行通常对长期担负工作的蓄电池，每月至少进行 一次过充电，对负载较轻的蓄电池，也应每一次过充电，对负载较轻的蓄电池，也应每23个个 月进行一次过充电。月进行一次过充电。 酸性蓄电池过充电有两种方法酸性蓄电池过充电有两种方法： 充电终了，该用正

45、常充电率的一半电流继续充电。充电终了，该用正常充电率的一半电流继续充电。 在电压和电解液相对密度均为最大值时，每隔半小在电压和电解液相对密度均为最大值时，每隔半小 时观察一次电压和测量一次相对密度。连续四次，时观察一次电压和测量一次相对密度。连续四次， 如无变化，而极板冒泡激烈，即停止充电。如无变化，而极板冒泡激烈，即停止充电。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 充电结束后，停止充电充电结束后，停止充电1小时，再改用正常充电小时，再改用正常充电 率的一半电流充电，至冒泡后停止率的一半电流充电，至冒泡后停止1h，再充，如此，再充

46、，如此 重复重复23次，直至电压及相对密度均无变化并冒泡次，直至电压及相对密度均无变化并冒泡 激烈为止。激烈为止。 对于碱性蓄电池对于碱性蓄电池，一般工作，一般工作1012次充放电循环或次充放电循环或 每月应进行一次过充电。充电方法是以正常充电电每月应进行一次过充电。充电方法是以正常充电电 流充流充6h，再以正常充电电流的一半连续充电，再以正常充电电流的一半连续充电6小时。小时。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 蓄电池充、放电终了的判断蓄电池充、放电终了的判断 可根据电解液的相对密度可根据电解液的相对密度(比重比重)及蓄电池

47、的及蓄电池的 电压进行判断。电压进行判断。 根据电解液的相对密度判断，即当蓄电池充电根据电解液的相对密度判断，即当蓄电池充电 到电解液的相对密度为到电解液的相对密度为1.2751.31时，正、负极时，正、负极 板的活性物质已接近放出全部硫酸，即电池已被板的活性物质已接近放出全部硫酸，即电池已被 “充足充足”； 放电时，蓄电池放电到电解液相对密度为放电时，蓄电池放电到电解液相对密度为 1.13-1.18时，正、负极板的活性物质已接近全部时，正、负极板的活性物质已接近全部 转化为硫酸铅，即蓄电池的电能已经转化为硫酸铅，即蓄电池的电能已经“放完放完”； 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件

48、 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 根据蓄电池的电压的变化判断，即蓄电池的电压与根据蓄电池的电压的变化判断，即蓄电池的电压与 电解液的相对密度有关，电解液的相对密度大，电压电解液的相对密度有关，电解液的相对密度大，电压 就高，反之则低。单元电池电压平均为就高，反之则低。单元电池电压平均为2V。当蓄电池。当蓄电池 开始充电时，电压很快上升到开始充电时，电压很快上升到2.1V，然后逐步缓慢上，然后逐步缓慢上 升，直到升，直到2.3V，再经过几小时后，升高到，再经过几小时后，升高到2.6V左右，左右， 并一直维持不变，而且正负极板附近剧烈冒出气泡，并一直维持不变，而且正负极板附近

49、剧烈冒出气泡， 这时，蓄电池已经这时，蓄电池已经“充足充足”。放电时，蓄电池电压立。放电时，蓄电池电压立 即降低到即降低到2.0-1.95V，然后逐步缓慢下将，到，然后逐步缓慢下将，到1.9V，很，很 快就降低到快就降低到1.7-1.8V，这时蓄电池已经，这时蓄电池已经“放完放完”，不可，不可 继续放电，否则会腐蚀铅板。继续放电，否则会腐蚀铅板。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 对于对于碱性蓄电池碱性蓄电池，充放电是否终了，主要根据，充放电是否终了，主要根据 电压判断。一般每个蓄电池电压上升到电压判断。一般每个蓄电池电压上升

50、到1.4- 1.8V时，而且继续充电时，而且继续充电1h内不变，即认为充电内不变，即认为充电 终了。放电时，则每个蓄电池电压降低到规定终了。放电时，则每个蓄电池电压降低到规定 的放电终止电压时，即认为放电终了。根据产的放电终止电压时，即认为放电终了。根据产 品规格不同，放电终止电压一般在品规格不同，放电终止电压一般在0.5-1.0V范范 围内。围内。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 蓄电池的日常维护、保养蓄电池的日常维护、保养 （1）酸性蓄电池）酸性蓄电池 a. 每每10天检查一次电压、电解液的相对密度及高度，天检查一次电压

51、、电解液的相对密度及高度， 并做好记录。如果低于规定值，要及时补充蒸馏水并做好记录。如果低于规定值，要及时补充蒸馏水 (电解液电解液)后，进行充电后，进行充电,然后清洁表面。然后清洁表面。 b. 不经常使用的蓄电池，每月至少要检查一次，并不经常使用的蓄电池，每月至少要检查一次，并 进行补充电。进行补充电。 c. 蓄电池表面，每蓄电池表面，每3个月进行一次彻底清洁。清洁时个月进行一次彻底清洁。清洁时 先用温水擦除接头处的氧化物，然后再涂上牛油或先用温水擦除接头处的氧化物，然后再涂上牛油或 凡士林，防止氧化。凡士林，防止氧化。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 轮机学院电气及自动化教

52、研室轮机学院电气及自动化教研室 （2）碱性蓄电池）碱性蓄电池 a. 每每15天检查一次电压、电解液密度和高度，并天检查一次电压、电解液密度和高度，并 做好记录。如果低于规定值，应及时补充蒸馏做好记录。如果低于规定值，应及时补充蒸馏 水水(电解液电解液)，进行充电，然后清洁表面，进行充电，然后清洁表面。 b. 每每2个月检查一次螺丝塞和透气橡皮套管。如个月检查一次螺丝塞和透气橡皮套管。如 果弹性失效应换新。果弹性失效应换新。 c. 每每6个月要彻底清洁一次蓄电池。如果有锈蚀，个月要彻底清洁一次蓄电池。如果有锈蚀， 应用煤油擦光，再涂上一层无酸凡士林。应用煤油擦光，再涂上一层无酸凡士林。 船舶电气

53、设备及系统 2021-6-23 课 件 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 蓄电池维护保养注意事项蓄电池维护保养注意事项 a. 注意保持蓄电池表面及整体清洁。不要有油渍注意保持蓄电池表面及整体清洁。不要有油渍 污垢在上面，绝对不允许在上面放置金属工具、污垢在上面，绝对不允许在上面放置金属工具、 物品，以防造成短路，损坏蓄电池。物品，以防造成短路，损坏蓄电池。 b. 保持极柱、夹头和铁质提手等处的清洁。如出保持极柱、夹头和铁质提手等处的清洁。如出 现电腐蚀或氧化物等应及时擦试干净，以保证现电腐蚀或氧化物等应及时擦试干净，以保证 导电的可靠性。平时应将这些零件表面涂上凡导电的可靠

54、性。平时应将这些零件表面涂上凡 士林，防止锈蚀。士林，防止锈蚀。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 c. 平时注意盖好注液孔的上盖，以防止船舶航行平时注意盖好注液孔的上盖，以防止船舶航行 时电解液溢出，或海水进入到蓄电池，必须保时电解液溢出，或海水进入到蓄电池，必须保 持气孔畅通。持气孔畅通。 d. 蓄电池放电终了，应及时按要求进行充电。蓄电池放电终了，应及时按要求进行充电。 e. 蓄电池室内严禁烟火。蓄电池室内严禁烟火。 f. 碱性蓄电池充电时，不要取下气塞，以防止进碱性蓄电池充电时，不要取下气塞，以防止进 入大量碳酸气，而

55、使电解液失效。一般每年或入大量碳酸气，而使电解液失效。一般每年或 使用过使用过50-100次充放电循环，应更换一次电解次充放电循环，应更换一次电解 液，要注意保持排气胶官畅通，定期打开气塞液，要注意保持排气胶官畅通，定期打开气塞 排气，防止气体聚集太多而造成蓄电池膨胀。排气，防止气体聚集太多而造成蓄电池膨胀。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 岸电箱通常设置在主甲板以上的位置岸电箱通常设置在主甲板以上的位置,面板上应设有指面板上应设有指 示灯以指示外来电缆是否有电示灯以指示外来电缆是否有电,箱内还应设置岸电相序箱内还应设置岸电

56、相序 的监视设备。的监视设备。 12.2.7 岸电箱岸电箱 相序指示器：接电容为相序指示器：接电容为A相，灯亮的为相，灯亮的为B相，灯暗的为相，灯暗的为 C相相. 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 111 (cos90sin90 )(cos( 120 )sin( 120 )(cos120sin120 ) 2 1313 () (1) 2222 ( 0.20.6) 22 CAB N UUU jRRR U jRRR UjUjUj j U jjj U j jU jj sin() A ut sin(120 ) B ut sin(120

57、) C ut A U B U C U 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 A U B U C U ( 0.50.866)( 0.20.6) ( 0.31.466) BBN UUU jUjU jU ( 0.50.866)( 0.20.6) ( 0.30.266) CCN UUU jUjU jU 1.49 B UU 0.4 C UU A U B U C U 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 万能式自动空气断路器的框图万能式自动空气断路器的框图 是一种带有保护装置的开

58、关电器。由触头系统、灭弧装是一种带有保护装置的开关电器。由触头系统、灭弧装 置、自由脱扣机构、操作传动装置和保护元件组成。置、自由脱扣机构、操作传动装置和保护元件组成。 12.3 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 12.3.1 触头和灭弧系统触头和灭弧系统 自动空气断路器大多是采用灭弧栅进行灭弧自动空气断路器大多是采用灭弧栅进行灭弧 在合闸时弧触头先接通，然后依次是副触头和主触头。而在合闸时弧触头先接通，然后依次是副触头和主触头。而 分闸时，主触头先断开，然后是副触头和弧触头，断开电分闸时，主触头先断开，然后是副触头和弧触头，

59、断开电 路产生的电弧在弧触头熄灭。路产生的电弧在弧触头熄灭。 触头由主触头、副触头和弧触头组成。触头由主触头、副触头和弧触头组成。 主触头承担电路的正常工作电流。主触头承担电路的正常工作电流。 弧触头是为了避免断开电路时产生的电弧烧坏主触头而设弧触头是为了避免断开电路时产生的电弧烧坏主触头而设 置的。置的。 副触头是考虑到断开电路时，电流由主触头移到弧触头的副触头是考虑到断开电路时，电流由主触头移到弧触头的 瞬间，可能因压降太大产生电弧烧坏主触头而设置的。瞬间，可能因压降太大产生电弧烧坏主触头而设置的。 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自

60、动化教研室 自由脱扣机构的作用是使触头保持闭合或迅速断开。自由脱扣机构的作用是使触头保持闭合或迅速断开。 （a）合闸位置）合闸位置（b）分闸位置）分闸位置（c）准备合闸位置）准备合闸位置 12.3.2 自由脱扣机构自由脱扣机构 船舶电气设备及系统 2021-6-23 课 件 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 自动空气断路器的传动装置有手柄式、连杆式、电磁式、自动空气断路器的传动装置有手柄式、连杆式、电磁式、 电动式等几种。合闸前都必须使储能弹簧储能电动式等几种。合闸前都必须使储能弹簧储能,自由脱扣机自由脱扣机 构构“再扣再扣”,利用储能弹簧释放的能量实现合闸。利用储能弹簧释