轴带发电机

船舶轴带发电机一、主要类型●频率变动型●频率稳定型●复合型l:轴带发电机；2 :晶闸管整流器；3 :电抗器；4 :晶闸管道变器；5 :短路电抗器；6 :同步调相机；7 :励磁变换器；8 :控制装置；9 :励磁变压器；10 :负载●关键问题：根据主机的运行条件，对主机转速的变化进行补偿，以获得恒频、恒压的电力转速补偿方式：无频率补偿型：发电机的频率随主机转速而变化频率补偿型：采用机械或电气的控制手段保持船舶电网的频率变距桨和轴带发电机工作原理:发电机与主机转轴靠机械传动装置（减速齿轮箱）联在一起缺点：①输出电源频率受主机负荷变化的影响；②可以和其他发电机并联运行，但时间不宜过长；③输出功率的大小受主机允许输出功率的限制；三、定距浆船舶的轴带发电机船舶电气安全管理一、船舶照明系统的维护保养1. 照明系统的维护周期和要求★测量线路的绝缘电阻检查灯头接线是否老化和开断检查室外灯具水密性能与锈蚀开航前，应检查航行灯、信号灯的供电电源、灯具及故障报警装置探照灯、运河灯在使用前应检查其电源、开关、连接电缆和灯具的水密性能及绝缘电阻情况2. 照明系统维护保养注意事项★尽量避免带电更换灯泡，更换的灯泡应与电源电压一致，功率不能超过灯具允许的容量。

在检修某些特殊部位，例如辅锅炉内部、柴油机曲轴箱、压载舱、储水柜等地方需用临时照明时，必须使用带有安全网罩的36 V以下的低压灯。

装卸易燃危险货物时，不可使用携带式货舱灯。

应急照明灯具应涂以红漆标记，以示区别。

经常检查灯泡是否良好，损坏的应及时更换.。

甲板、船桥等露天投光灯具，开灯前应先脱去帆布，用完要及时将帆布罩妥。

室外水密插座，通电前先检查插头螺母是否旋紧，取出插头前检查电源是否切断，用毕后应旋紧防水盖。

需要张挂彩灯时，要考虑到供电线路和开关的载流量、各相电流分配是否平衡，并要配备好保护装置。

油船严禁张挂彩灯二、船舶电气火灾的预防★1.电气设备起火原因电气设备的绝缘下降或损坏，电气线路发生短路、接地等故障引起的火花；电气设备长期过载、超负荷工作，温升超过允许值，甚至燃烧；继电器、接触器通断‘情况不良，灭弧不好；直流电机换向不好，换向火花过大；导体或电缆连接点松动，接触不好，引起局部发热甚至燃烧。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·64·2019年第01期文章编号：2095－6835（2019）01－0064－02轴带发电机变频器介绍王进（泰州口岸船舶有限公司技术部，江苏泰州225321）摘要：在船舶运营过程中，燃油费用占船舶管理成本的比例较大，为了降低运营成本，同时，随着全球绿色船舶、智能船舶的推广，更多的船舶尝试通过选择安装轴带发电机及变频器，从而充分利用船舶主机所储备的冗余功率实现节能和节约目的，使主机既能正常运行，又能带动轴带发电机发电以满足船舶正常航行的电力需要，提高船舶整体运行的经济性，并可大大降低发电噪声，改善机舱环境。

而轴带发电机变频器的使用，将使轴带发电机的使用效益最大化，相比于传统解决方案具有不可替代的作用。

从几个方面介绍了轴带发电机变频器，从而对轴带发电机变频器有更深的认识。

关键词：远洋船舶；轴带发电机；变频器；船用电站中图分类号：TM31文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.01.0641轴带发电机变频器的性能特点1.1方案对比目前采用的轴带发电机，根据螺旋桨的形式大致可以分成以下两种类型[1]。

一类为变距桨船舶的轴带发电机，它通过变距桨调节的方式使主机转速和转向不变，因此可以采用一般的三相交流同步发电机组。

另一类为定距桨船舶的轴带发电机，其主机转速是变化的，经常采用的是带转速补偿装置或频率补偿装置的船用交流发电机组。

这类轴带系统具体也分为两种不同的结构类型：①采用齿轮箱等机械装置提供稳定转速的永磁同步轴带发电机系统；②通过采用变频器调节补偿得到恒频稳压交流电。

在传统的定速轴带发电机系统中，轴带发电机由船舶的主机驱动，而主机同时也负责驱动船舶的螺旋桨。

在这种解决方案中，船舶电网频率与螺旋桨的转速密切相关。

转速的任何变化都会对电网频率产生直接影响。

因此，推进力和船速只能通过控制螺旋桨螺距，这会导致主机承受非期望负荷，不仅降低了效率，而且增加了二氧化碳排放量。

轴带发电机系统基本工作原理系统为例来分析轴带发电机的基本工作原理。

轴带发电机SG是低频无刷同步发电机，发出非恒定频率的交流电，经品闸管整流器2变成直流电，再经晶闸管逆变器4将直流电变成标准频率的交流电，与调相机SC并联向电网供电。

轴带发电机SG只向电网提供负载所需要的有功功率，而调相机SC向电网输出负载所需要的无功功率。

调相机在系统开始启动时它是靠同轴的异步电动机拖动，是作为同步发电机运行，在自动调压器(AVR)的作用下建立起正常频率的额定电压。

系统的电压和频率就取决于调相机的电压和频率，以调相机的频率控制触发逆变器，在控制器8的作用下，当轴带发电机的逆变器已输出与调相机相同的电压和频率时，调相机的异步电动机将被自动从辅助发电机电网上断开，而此时补偿机(调相机)则由逆变器输入功率继续保持与逆变器并联运行。

这时调相机就相当于两台并联运行同步发电机中的一台原动机失去动力的同步发电机，是处于逆功率下的电动机运行状态如果轴带发电机系统与辅助发电机并车后是独立运行供电(辅助发电机被解列)，则由轴带发电机的逆变器向电网负载输出有功功率，由调相机向负载输出无功功率，这就类似于两台同样的柴油发电机并联时，将有功功率全部转移给一台发电机，并通过调节励磁电流将全部无功功率转移给另一台发电机的供电情况。

由于逆变器将直流变成交流是靠晶闸管的开关作用完成的，逆变器输出的交流电压和电流每半波都是同时导通和断开，没有落后电流的通路，所以电压和电流同相位，只输出有功功率。

系统频率的调节:改变轴带发电机的励磁电流来实现系统频率的调节，增加励磁电流，轴带发电机的电压升高，逆变器的输人电压升高和输出功率增加，因电网负载一定，故使调相机的输人功率增加、转速增加，频率上升。

系统有功负载平衡的调节:当电网负载的有功功率增加时，首先是引起调相机有功电流的增加,使其转速和频率下降，也即靠调相机动能的减少暂时提供有功功率，但与此同时，频率控制器根据频率的变化增加发电机的励磁电流(而不是直接控制主机油门)，使逆变器输出的有功功率增加来与电网负载的有功功率平衡，并恢复额定频率。

船用轴带发电机工作原理
船用轴带发电机利用船舶上的旋转部件（如螺旋桨轴）的动能转换为电能。

它主要由转子、定子、轴带和电磁铁组成。

工作原理如下：
1. 转子：船用轴带发电机的转子通常由永磁体构成，永磁体具有固有的磁性，可以产生磁场。

2. 定子：定子是由线圈组成的电磁场部分，它固定在发电机内部。

当转子旋转时，会通过磁力感应作用引起定子上的电流。

3. 轴带：轴带是连接转子和螺旋桨轴的部件，通过与螺旋桨轴的旋转实现动能转换。

当螺旋桨轴旋转时，轴带同步旋转。

4. 电磁铁：电磁铁是用于控制和调节发电机的电流输出的装置。

通过改变电磁铁上的电流，可以调节发电机的输出电压。

当船舶运行时，螺旋桨轴转动，轴带会随之旋转。

同时，转子中的永磁体会产生磁场，磁场的变化会在定子上引发电流。

这个电流经过电磁铁的调节，最终输出为稳定的电能。

船用轴带发电机的优点是利用了船舶运行时产生的机械能，无需额外的燃料消耗。

它可以为船舶提供电力供应，满足船上各种设备和系统的用电需求。

同时，它还可以将电能存储在电池中，以备不时之需。

本文主要分析轮轴带发电机主开关运行中跳闸故障，找出原因并排除。

一、轴发供电及故障现象船舶发电机轴发（即轮轴带发电机）电力系统电路如图1所示，轴发和侧推可单独工作于主配电板 C 段。

图1 轴发电力系统轴发参数：AC400V，1000kW，三相；侧推参数：电机AC400 V，800kW，三相，外部拖动液压控制的可变螺距螺旋桨。

轴发主开关ACB1和侧推主开关ACB2型号均为MT25H2，2500 A，开关控制模块型号micrologic 2.0A，电站管理单元为丹麦DEIF 公司的PPU（Paralleling and Protection Unit，并车与保护单元）控制器。

侧推启动器原理为自耦变压器降压起动。

故障现象：轴发和侧推主开关合闸后，启动侧推，有时出现轴发主开关跳闸现象，重新合闸后，大多情况下能启动成功且使用正常。

跳闸时，主配电板及PPU 无报警。

由于故障并非一直存在，故障查找分析有一定难度。

二、故障分析主开关出现跳闸，可分为接到分闸信号和未接到分闸信号2种情况：接到分闸信号，PPU 输出分闸信号、手动分闸信号、逆功率保护输入分闸信号等；未接到分闸信号，主开关自身保护环节过载、欠压、短路导致跳闸，或内部机械机构过度磨损及振动引起跳闸。

根据故障现象——跳闸只在侧推启动时出现，说明跳闸原因与启动过程有关，即启动电流过大或过载保护整定值不合适。

操作人员担心如果确实存在启动时电流过大，易导致某些电气部件损坏，以至于不敢使用。

考虑到上述问题及主开关的可靠性较好，先排查启动电流。

三、故障查找侧推电机启动电流过大的可能原因：侧推主电机、启动控制箱内部自耦变压器、降压启动的动作切换开关以及有关接线等电气单元，或变矩桨桨叶缠绕异物、螺距不在零位，导致启动阻力矩较大等外部机械单元，需分别排查确认。

（1）轴承等正常，变矩桨桨叶无异物，螺距零位准确。

启动侧推之前，变矩桨液压油已经充分预热，并提前运转，可排除阻力矩的影响。

轴带发电机工作原理
轴带发电机是利用磁通的变化而将电能转变为机械能的一种新型发电机。

其工作原理是：轴带发电机是由电动机与发电机组成的。

电动机利用机械能转变为电能，而发电机利用电能转变为机械能。

轴带发电机具有结构简单，工作可靠，造价低等优点，在目前的电气设备中得到广泛应用。

轴带发电机的转子和定子都是由钢丝绳或钢丝绳与皮带轮组成。

电动机在旋转时，通过皮带轮将机械能转化为电能，从而带动发电机转子旋转，于是就可以给灯泡供电了。

轴带发电机的转子和定子都是由电机与轴带组成的，转子在电动机旋转时通过磁极相互吸引产生电磁转矩（即力矩）；定子在转子转动时也同时随着轴带旋转，由磁极相互吸引产生电磁转矩（即力矩）。

轴带发电机的优点：
1.结构简单，造价低
轴带发电机是利用磁介质实现电能向机械能的转换，而不像同步电动机那样需要有较复杂的调速系统，也不需要专门的励磁装置。

它是靠转子上的电磁转矩将电能转变为机械能，因而结构简单，造价低廉。

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abb轴带发电机原理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述本文介绍了ABB轴带发电机的原理和工作原理，以及相关的设计要点。

轴带发电机是一种创新型的发电机，通过将传统发动机与电动机相结合，在发电过程中实现能量转换，为可持续能源领域的应用提供了新的解决方案。

1.2 文章结构本文分为以下几个部分来详细介绍ABB轴带发电机原理及其应用：- 引言：对文章进行概述，并说明文章结构和目的。

- 轴带发电机原理：详细说明ABB轴带发电机的工作原理和设计要点。

- 理论说明：介绍轴带发电机的动力学模型、磁场分析以及电动机转矩控制算法。

- 概述：探讨轴带发电机在市场应用前景、技术发展趋势以及可持续性考虑方面的相关问题。

- 结论：总结本文的主要内容，并展望未来轴带发电机的发展，并提出建议和改进方向。

1.3 目的本文旨在深入探讨ABB轴带发电机的原理和工作原理，进一步加深对其在能源领域应用的理解。

同时，通过讨论市场应用前景和技术发展趋势，为相关行业提供参考，并提出改进方向以促进其可持续发展。

该文对于轴带发电机技术的推广和应用具有重要的指导意义。

2. 轴带发电机原理：2.1 原理说明：轴带发电机是一种利用张力带或绳索来传输动力并产生电能的装置。

它的工作原理基于以下几个关键概念：势能转换、磁感应现象和电磁感应。

首先，通过向轴带施加一定的张力，将机械能转换为轴带的弹性势能，这使得轴带具备储存能量和释放能量的特性。

接下来，在发电机中引入一个磁场，当张力轴带在转动过程中经过磁场时，轴带中的导体将受到磁场作用力（洛伦兹力）的影响，并发生位移。

最后，根据法拉第电磁感应定律，导体在磁场中运动时会产生感应电动势，从而实现了机械能到电能的转换。

2.2 工作原理：轴带发电机由主要组件包括驱动装置、综合控制系统和发电单元等。

驱动装置通过给轴带施加适当的张力以及对其进行稳定传动，控制系统则根据负载需求和运行状态来自动调节驱动装置，并监测整个系统的性能参数。

轴带发电机的优点
(1)船舶节能是船舶设计和营运中的一项重要内容。

从船舶发电系统来看，采用轴带发电机是有效利用主机能源的重要措施。

因为轴带发电机的动力来自主机，低速运行的主机的热效率比发电用的中、高速柴油机要高;此外主机采用重油做燃料，而发电用的柴油机使用的燃料是轻质柴油，轻质柴油比重油价格要高多了。

所以使用轴带发电机，成本可以降低，降低主机燃油消耗,提高综合经济性。

船用交流轴带发电机由主机拖动，可以长期使主机在较高负荷下运行,消耗主机剩余功率,节约副机燃料油。

另外，主机效率一般比辅助柴油机的中速柴油机要高，提高了综合经济性。

(2)利于能量综合利用。

主机配备轴带发电机后，在船舶正常航行时,由轴带发电机供电。

不必使用辅助柴油机,因而可以省去副机动力系统的功耗，而主机辅助系统功耗基本不变。

目前,船舶副机的排烟余热一般没有得到利用，而四冲程的辅助柴油机较二冲程的主柴油机排烟温度高，因此浪费了大量排气余热。

如果设置主机轴带发电机，辅助柴油机因运行时间少，其排气余热浪费减少，而主机的排气余热可以得到更为有效的利用。

(3)减少润滑油消耗及副机维护保养费用:船舶正常航行时，由主机轴带发电机供电，可以减少辅助柴油机运行时间，其滑油耗量减少，磨损减少，从而降低了运行维护费用。

(4)使用交流轴带发电装置后，可以少设置柴油发电机组的台数，从而节约了柴油发电机购置费用，同时使机舱布置空间增大，有利于机
舱布置。

在航行期间使用交流轴带发电装置，减少了机舱噪声和温度，改善了机舱工作环境。

轴带发电装置的类型
船用轴带发电装置就是由船舶主机通过变速装置直接驱动一台发电机发电，它有很多类型，可以根据船舶的种类、吨位、主机型式和主要动力装置的选用情况等选用相应类型的轴带发电装置。

根据螺旋桨形式不同，轴带发电机可分为定距桨(FPP)和调距桨(CPP)轴带发电两种装置。

(1)可调螺距桨(CPP)船舶轴带发电装置
调距桨轴带发电装置适用调距桨船舶。

无论船舶是机动航行还是正常航行，调距桨主机转速基本保持不变，轴带发电装置电压频率基本保持恒定，因此可以采用一般的船用交流发电机组,其工作原理及操作均比较简单，但是在轴带发电机和主轴之间应采用中间传动机构，以提高轴带发电机的转速，使发电机体积不致太大。

在船舶航行中，主机转速恒定,轴带发电装置利用率近似为100%。

由于主机与柴油机组的速度特性不一致，调距桨轴带发电装置不能与船舶柴油发电机组长时并联运行。

(2)固定螺距桨(FPP)船舶的轴带发电装置
当主机驱动定距桨时，随着主机工况变化转速变化，轴带发电机的转速随之变化，其电压和频率不能保持稳定。

为使轴带发电机的频率稳定在允许的范围内，就必须配备自动调节装置。

当前经常采用的是转速补偿装置和频率补偿装置。

对于定距桨型轴带发电装置解决频率不同的方式，归纳起来主要有:旋转变流机组稳频型、行星齿轮传动型液力传动型以及晶闸管(可控硅)整流-逆变器型。