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第十三章 船舶电力系统及设备 【学习目标】 掌握船舶电力系统的基本组成；掌握船舶电机的基本结构、维护管理及常见故障处理；掌握常用控制电器的功能及常见故障处理；掌握船舶配电板的基本组成与主要仪表、蓄电池的使用维护、主开关跳闸的应急处理。 第一节 船舶电力系统概述 1、船舶电力系统的组成 船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和负载四部分组成，如图13-1所示。 图13-1 船舶电力系统的组成 （1）电源是将其他形式的能量（如机械能、化学能等）转换为电能的装置。通常船舶电源主要是发电机组和蓄电池组。内河船舶上发电机的原动机为柴油机。 （2）配电装置是接受和分配电能的装置，也是对电源、电力网和负载进行保护、监视、测量和控制的装置。 （3）电力网是船舶输电电缆和电线的总称，即电网。电力网作为中间环节连接电源和负载，以实现能量和信息传输。船舶电力网通常包括动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。 （4）负载即用电设备，它是将电能转换成其他形式能量的装置，如电动机械、照明灯具、电话、广播、电视机等。 2、船舶电力系统的特点 （1）船舶电站容量较小，电网频率和电压波动较大。 （2）船舶电网的输电距离短，线路阻抗低，各处短路电流大。 （3）电气设备工作环境恶劣，要能在湿热、盐雾、霉菌、油气的环境中和在规定的船舶倾斜、摇摆、振动或冲击等条件下可靠工作。 3、船舶电力系统的基本参数 船舶电力系统的基本参数主要是指船舶主电网的电流种类、额定电压和额定频率。 （1）电流种类。分直流、交流两种。 （2）额定电压。大多数船舶交流电网的额定电压为400 V或440V。对于用电设备都有规定的额定电压。内河船舶用电设备的额定电压通常有12V、24V、36V、110 V、220 V、380 V等，根据电源电压的额定值比同级电力系统或用电设备的额定电压高5%左右的原则，发电机的额定电压一般为230V、400V等。 （3）额定频率。我国采用的频率为50Hz。 第二节 船舶电机 一、异步电动机 异步电动机也称感应电动机，其结构简单、坚固耐用、维护方便、运行可靠、价格低。在船舶上广泛应用三相异步电动机。 1、异步电动机的结构 异步电动机主要由定子、转子、风扇、端盖等组成，鼠笼式异步电动机的组成如图13-2所示。 图13-2 鼠笼式异步电动机 定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成。定子铁芯用硅钢片叠成，安装在机座内。三相异步电动机的定子绕组由三个绕组构成，均匀对称地分布在定子铁芯的槽中，定子绕组的3个首端和3个末端接在出线盒的接线柱上（可以连接成三角形或星形）。 转子由转子铁芯、转子绕组、转子轴及轴承组成。转子铁芯用硅钢片叠成，与转子轴固定连接。转子绕组有两种形式，一种是鼠笼式，其绕组为笼形绕组；另一种是绕线式，其绕组由导线绕成，导线均匀分布在转子铁芯槽内，绕组接成星形，附加变阻器接成三相星形，其电阻值可以调节。 2、异步电动机的工作原理 异步电动机的工作原理如图13-3所示。当定子绕组接到三相电源上时，三相对称绕组内将通过三相对称交流电流，并在空间产生旋转磁场（转速为n1）；转子绕组因切割磁力线而产生感应电动势，在转子绕组内产生感应电流；转子绕组在电流和旋转磁场作用下，产生电磁力（F），其方向可由左手定则决定；作用在转子绕组上的电磁力（F）对于转子轴形成电磁转矩（T），其方向与旋转磁场的方向一致，转子便与旋转磁场相同的方向旋转起来（转速为n2）。 图14-2 异步电动机的工作原理 异步电动机能够旋转，主要是由于旋转磁场的作用。旋转磁场的旋转方向取决于电动机与三相电源接线的相序。旋转磁场的转速（n1）称为同步转速，转子的转速（n2）将永远小于同步转速（n1），这种交流电动机称为异步电动机。转子绕组的电流是因电磁感应而产生的，异步电动机又称为感应电动机。 当转子产生的电磁转矩与怍用在转子轴上的转矩相等时，转子等速旋转；当转子产生的电磁转矩大于怍用在转子轴上的外转矩时，转子加速旋转；当转子产生的电磁转矩小于怍用在转子轴上的外转矩时，转子减速旋转。 3、异步电动机的维护管理 （1）异步电动机运行时温度的监视。异步电动机有其允许的温升（异步电动机的实际温度与环境温度之差）。如果异步电动机长期过热运行会使绝缘破坏，甚至烧毁。在任何情况下，异步电动机的温升不得超过规定的最大允许值。异步电动机温度过高的因素有负载过大、通风不良、环境温度过高等。中小型异步电动机可用手来触摸，如定子外壳（机座）较烫，已不能忍受，说明其温度已超过允许值。一般采用电阻法测试具体温度值。 （2）异步电动机负载电流的监视。注意异步电动机负载电流不要超过允许值，检测电流来监视异步电动机运行情况。异步电动机的额定电流标注在铭牌上，一般是在环境温度为40℃的情况下设计的，在此环境温度下运