第十三章 船舶电力系统及设备

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，在此环境温度下运行的异步电动机电流不允许超过额定值，否则，会使绕组过热而损坏。环境温度高于40℃时，异步电动机散热条件变差，应适当降低其额定电流使用。

（3）注意三相定子绕组电流的不平衡。由于三相电压的不平衡，相应的异步电动机三相定子绕组电流也会不平衡。由于三相定子绕组的阻抗不相等，也会造成三相定子绕组电流的不平衡。在正常情况下，如果定子绕组任意一相的电流最大值不超过额定电流时，各相绕组电流不平衡度允许达到5%。最严重的三相绕组电流不平衡，是因断相造成的，会使其他两相绕组电流很大，发热严重，甚至将定子绕组烧毁。发生断相运行时，电动机的声音会沉重，发出呜呜声，应立即停止运转，检查原因，排除故障。

（4）电网电压的监视。异步电动机的安全运行要求电网电压稳定在一定范围内。一般允许电源在增加6%及减少10%的情况下，异步电动机可以长期运行，不减少输出功率。例如，电动机的额定电压为380V，则允许在403V与342 V的范围内长期运行。使用岸电时，由于其线路电压降较大，其电压可能低于342 V，如某台异步电动机必须使用，还是可以，但应适当降低负载，将异步电动机温升在允许范围内，否则，异步电动机可能会烧坏。

（5）注意异步电动机的通风和清洁。不要将工具、零件、其他杂物放在异步电动机旁，及时清除异步电动机周围的物件，保证异步电动机的通风顺畅，有利于散热。

（6）注意异步电动机的振动、声响和气味。异步电动机运行时振动很大，应仔细检查地脚螺栓或联轴器是否松动。有些振动是由于转子静、动平衡校正不好而引起的，也有绕组短路引起的，应查明原因，排除故障。正常运转的异步电动机声音均匀、无杂音、无特殊声音。超负荷或各相绕组电流不平衡，电流过大，会有较大的嗡嗡声；轴承中的损坏，会有“咕噜……”的声音；转子和定子碰擦，会有不均匀的碰擦声。异步电动机超负荷运转时间过长，绕组因过热使绝缘损坏，能闻到一种特殊的绝缘漆的焦臭气味，应立即停止运转。

（7）注意保险丝和起动设备的工作情况。机舱里的异步电动机通常是通过磁力起动器直接启动的，启动电流较大，应经常检查接触器的工作情况。特别是触头接触是否良好，在闭合状态下应相互紧贴，不能有歪扭、变黑（氧化物）和铜斑。如果交流接触器有较大的嗡嗡声，则说明接触不良，这可能是衔铁和铁芯的接触部分落入污垢等奈质，或紧固衔铁和铁芯上的螺钉松动。当铁芯上的短路环损坏时，也会发出较大的噪声。要查明原因，予以处理。在三相交流接触器之前有三相熔断器，一相熔断丝烧断，或一相触头接触不良，都会造成异步电动机断相运行，这是不允许的。当熔断丝烧断，应查明烧断原因。有时因熔断丝使用时间较长，或者表面损伤也会引起烧断，应及时更换熔断丝。根据规范要求，容量大于0.5 kW以及所有重要用途异步电动机，均应设有的过载保护、短路保护和欠电压保护。

4、异步电动机的常见故障及处理

异步电动机的常见故障及处理见表13-1。

表13-1  异步电动机的常见故障及处理

故  障	可能原因	处  理
不能启动	电源线路断开	检查电源是否有电，熔丝是否断开，电源开关接触是否良好，电动机接线板上的接线头是否松脱
	定子绕组中有断路处	在断开电源的情况下，用万用表检查定子绕组有无断路
	线绕式转子绕组及其外部电路有断路	用万用表检查转子绕组及其外部电路，并检查各连接点的接触是否紧密
电源接通后，电动机尚未启动，熔丝即烧断	定子电路中接地或短路	接通开关熔丝立即烧断，大多是接地或短路故障，可用兆欧表检查
	熔丝过小	正确选择熔丝的额定电流
	应该作星形（Y）连接的电动机错接成三角形（△）	改正接法
	线绕式电动机的启动变阻器的手柄放在运行位置	把启动变阻器的手柄旋转至启动位置
空载运行正常，加上负载后转速即降低或停转	把应该作三角形（△）接法的电动机错接成星形（Y）	改正接法
	电动机的电压过低	恢复电动机的电压到额定值
	转子铜条有断裂处	修理转子
	负载太大	适当减轻负载
电动机运行时有较大的嗡嗡声，且电流超过额定值较多	定子绕组有一相断路	检查电动机的熔丝，是否有一相断开
	定子绕组有短路	断开电源，用万用表检查
电动机有不正常的振动和响声	电动机的地基不平	改善电动机的安装情况
	电动机的联轴器松动	停车检查，拧紧螺栓
	轴承磨损松动造成定子与转子相摩擦	更换轴承
电动机的温度过高	电动机过载	适当减小负载
	电动机通风不好	检查电动机的风扇是否脱落，通风孔道是否堵塞，电动机附近是否堆放有杂物，影响空气对流、通畅
	电源电压过高或过低	改善电动机的电压
	定子绕组中有短路	修理定子
	电动机单相运行	修理定子、转子
	定子铁芯与转子铁芯相摩擦	修理定子、转子
轴承温度过高	皮带过紧或耦合器未安装好	适当调整皮带酌松紧程度，调节好耦合装置
	滚动轴承的轴承室中严重缺少滑油	拆下轴承盖，加滑油
	油质太差	更换滑油

二、同步发电机

1、同步发电机的基本结构

船舶电站多采用旋转磁场式同步发电机。同步发电机也称三相交流发电机，主要由定子和转子两大部分组成。

定子用于产生交流电。定子由定子绕组和定子铁芯构成。定子铁芯是由硅钢片叠成。三相对称绕组嵌放在定子铁心槽内，通常采用星形（Y）连接。

转子用于产生旋转磁极。转子有两种结构形式，即隐极式和凸极式（或称显极式）。船舶柴油发电机转子多采用凸极式的。转子由励磁绕组和转子铁芯构成。励磁绕组为多个励磁线圈，嵌放在转子铁心槽内，将各励磁线圈的两个出线端分别接到固定在转轴的两个滑环上，（两个滑环彼此绝缘并对轴绝缘）。通过固定的电刷装置与滑环的滑动接触将外部直流电流引入励磁绕组中，形成磁极（极性N、S相间）。转子转动，使磁极旋转。由于转子转速与旋转磁极转速一致，因此，称为同步发电机。

2、同步发电机的工作原理

柴油机带动转子旋转，励磁绕组通直流电产生旋转磁极，定子绕组在旋转磁极的磁通作用下感应产生三相交流电。

同步发电机都带有调压器，调压器具有起压和恒压作用。

3、同步发电机和调压器常见故障及处理

同步发电机和调压器常见故障及处理见表143-2。

表13-2  同步发电机和调压器常见故障及处理

故  障	可能原因	处  理
发电机转速已达到额定值，但不能建立起电压	没有剩磁	用外电源进行充磁
	励磁绕组开路	检查从整流器至励磁绕组的连线是否有松动或断线，励磁绕组本身是否断线
	滑环锈蚀、发黑不导电	用“00”号细砂布打磨滑环
	电刷卡在刷架中或电刷线断开	检修电刷、刷架及电刷线
	线性电抗器无气隙或气隙太小	调整气隙
	调压器整流元件被击穿	检查、更换击穿的整流元件
	接线错误	检查接线，改正接线
	发电机剩磁电压与整流器输出电压极性相反	调换励磁绕组的连接
	电抗器、谐振电容器和相复励变压器之间的连线断开	检查连线，重新连接
	谐振电容器短路	更换谐振电容器
发电机电压低于额定电压	移相电抗器气隙太小	调整气隙
	电抗器、整流器及相复励变压器有一相开路	检查三者之间的接线是否有松动或断线，重新紧固连接
	整定电阻太小	调整整定电阻
	转速太低	提高转速到额定值
	发电机励磁绕组有断路	检查励磁绕组，修复或更换
	电抗器或相复励变压器抽头有变动	检查并校核电压，重新抽头接线
	电压表有误差	校对电压表
发电机电压高于额定电压	移相电抗器气隙太大	按需要调小气隙
	整定电阻的滑动触头烧坏、锈蚀、接触不良，或电阻烧断	检查、修复或更新电阻
	电抗器、相复励变压器抽头变动	按需要调节抽头接线
	电压表有误差	校正电压表
发电机在运行中突然不发电	整流器击穿	检查硅整流器，更换击穿的整流元件
	励磁绕组开路	检查从整流器至励磁绕组的连线是否松动或断线
	电抗器铁芯松动，导致气隙减小	将电抗器气隙调到所要求的数值，并紧固铁芯
	电抗器或相复励变压器线圈短路	检查、修理或更换线圈
	谐振电容器被击穿	更换击穿的谐振电容器
当负戴增加时，发电机电压大幅度下降	移相电抗器、整流器、相复励变压器有一相开路	检查三者之间连线是否断开
	整流器中有开路	检查整流器及连线，使其接通
	相复励变压器的电流绕组与电压绕组极性不一致	调换电流绕组或电压绕组，使他们二者的极性一致
	柴油机的调速器性能不良	检修调速器
	定子铁芯移位	将铁芯调回原位，并固定
发电机过热	长期过载	观察发电机输出电流及功率，并将其控制在额定值以下
	励磁绕组或定子绕组短路	检查电机定子、转子绕组，并修复短路的绕组
	三相负载不平衡	检查是否有单相大功率负载或电动机单相运转
	定子、转子相摩擦	检查电机轴承和转轴、转子铁芯是否松动
轴承过热	轴承磨损严重	更换轴承
	滑油（脂）太多、太少或变质	检查并处理，滑油量不得超过轴承室空间的2/3
	端盖或轴承装配不当	重新安装
	发电机组装配不良	重新找正安装
	转轴弯曲	校正转轴

三、直流电动机

直流电动机与三相异步电动机相比，具有调速设备简单、调速性能好和启动、制动转矩大以及过载能力强等优点，但结构复杂、造价高和维修工作量大。

1、直流电动机的基本结构

直流电动机主要由定子和转子组成，如图13-3所示。

图13-3  直流电动机分解图。

1-励磁绕组  2-主磁极  3-换向极  4-机壳  5-换向器  6-电枢  7-风扇  8-电刷架  9、10-端盖

定子由主磁极、换向磁极、机壳、电刷装置和端盖等构成。主磁极的作用是产生恒定、有一定空间分布形状的气隙磁通密度，它由主磁极铁芯和放置在铁芯上的励磁绕组构成，当给励磁绕组通入直流电流时，各主磁极均产生一定极性，相邻两主磁极的极性N、S相间。换向极又称附加极，其作用是改善直流电动机的换向，一般电动机容量超过1 kW时均应安装换向极，换向极的铁芯比主磁极的简单，一般用整块钢板制成，在其上放置换向极绕组。换向极安装在相邻的两主磁极之间，换向极绕组和电枢绕组串联在一起。机壳起到导磁和机械支撑作用，主磁极和换向极均安装在机座内。电刷装置的作用是将外部直流电源与电枢相连，电刷装置与换向器一起将外部电源的直流电流变为电枢中的交变电流。端盖主要起支撑作用，端盖安装在机座上，其上放置轴承，支承转轴，使直流电动机能灵活旋转。

转子由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和轴承等构成。电枢绕组放置在电枢铁芯上的槽内，其各个线圈的两端与换向片相连。换向器又称整流子，由相互绝缘并与转轴绝缘的换向片制成，固定在转轴上，它将外部供给的直流电流转变为电枢绕组中的交流电流，实现电枢电流换向。

2、直流电动机的基本工作原理

定子的励磁绕组通直流电流，产生空间分布形状的磁通，转子的电枢绕组通过电流时产生电磁转矩，转子便转动，经过换向器改变转子的电枢绕组中电流方向，转子将连续旋转，将电能转变为机械能。

3、直流电动机的常见故障及处理

直流电动机的常见故障及处理见表13-3。

表14-3  直流电动机的常见故障及处理

故  障	可能原因	处  理
电动机不能启动	无电源	检查线路是否完好，启动器连接是否正常，熔丝是否熔断
	过载	减小负载
	启动电流太小	检查所用启动器是否合适
	电刷接触不良	检查刷握弹簧是否松弛或改善接触面
	励磁回路断路	检查变阻器及励磁绕组是否断路，更换绕组
电动机转速不正常	电动机转速过高，且有剧烈火花	检查励磁绕组与启动器（或调速器）连接是否良好，是否接错，励磁绕组或调速器内部是否断路
	电刷位置不正常	调整电刷位置
	电枢及励磁绕组短路	检查是否短路（励磁绕组须每极分别测量电阻）
	串励直流电动机过载或空载运转	增加负载
	串励励磁绕组接反	正确接线
	磁场回路电阻过大	检查磁场变阻器和励磁绕组电阻，并检查接触是否良好
机壳漏电	电动机绝缘电阻过低	用500V兆欧表测量绕组对地绝缘电阻，如低于0.5MΩ，应予以烘干
	出线头碰壳，接线板或绕组某处绝缘损坏	修复
	接地装置不良	修复
并励（带有少量串励稳定绕组）电动机启动时反转，启动后又变为正转	串励绕组接反	互换串励绕组两个出线头
轴承漏油	滑油加得太满或所用滑油品质不符合要求	减少滑油（正常约为轴承室2/3的空间）或更换滑油
	轴承温度过高	清洗检查轴承，如或钢圈有裂纹，应予更换

第三节  常用控制电器

继电一接触器控制是电力系统中最基本、最简单的控制方法。尽管继电器、接触器存在着工作频率低、动作次数受、触头易受电弧损伤和需要经常维修等缺点，但是，由于这种控制具有结构简单、造价低、调整维修容易、抗干扰力强等优点，在船舶电力拖动的控制中普遍采用。

一、常用控制电器的功能及符号

1、组合开关

组合开关也称转换开关，它用动触片作为刀刃，以转动的方法实现动、静触片之间的通断。组合开关图形符号和文字符号如图13-4所示。

图13-4  组合开关图形和文字符号

2、行程开关

行程开关也称位置开关或限位开关，它是用于机械运动行程的一种很重要的小电流主令电器。行程开关图形符号和文字符号如图13-5所示。

图13-5  行程开关图形和文字符号

3、自动开关

自动开关又称自动空气开关、空气开关或低压断路器，它是在低压配电网络中自动切断线路故障的保护电器，可在电动机的主回路同时实现短路、过载和欠电压保护。相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压电器的组合作用。自动开关图形符号和文字符号如图13-6所示。

图13-6  自动开关图形和文字符号

4、按钮

按钮是非自动电器中一种结构简单而应用广泛的电器。它主要用在控制电路中作短时间接通或断开小电流电路，用于远距离手动控制各种电磁开关，也可以用作转换各种信号线路和电气连锁线路等。按钮图形符号和文字符号如图13-7所示。

图13-7  按钮图形和文字符号

5、接触器

接触器是一种依靠电磁力的作用使触点闭合或分离，从而接通或断开交直流主电路和大容量控制电路，并能实现远距离自动控制和频繁操作，具有欠（零）电压保护，是自动控制系统和电力拖动系统中应用广泛的低压控制电器。接触器图形符号和文字符号如图13-8所示。

图13-8  接触器图形和文字符号

接触器按主触点通过电流的种类不同，可分为交流接触器和直流接触器两大类。接触器主要由电磁系统、触点系统和灭弧装置三部分组成。根据用途不同，接触器的触头分主触头和辅助触头，主触头为常开触头，能通过较大的电流，接在电动机的主电路中，由于通过的电流大，主触头断开时会产生电弧而烧坏触头并增长切断时间，因此，主触头均设有灭弧装置，如灭弧罩；辅助触头分为常开触头和常闭触头，能通过较小的电流，常接在电动机的控制电路中。

6、继电器

继电器是传递信号的一种电器，根据输入信号电参数（如电压、电流等）的变化或者非电量参数（温度、压力、速度等）的变化，改变输出信号状态（触头闭合或断开）。它用于控制电路，起到控制和保护作用。继电器由接收输入信号的测量元件（又称感觉元件）和反应输出信号的执行元件所组成。继电器按测量元件的动作原理可分为电磁式、感应式、机械式、双金属片式、电子式、电动式等。

（1）电磁式继电器用于切换小电流的控制电路和保护电路。它由电磁机构和触点系统组成。它的结构和工作原理与电磁式接触器类似，主要区别在于继电器没有灭弧装置，也无主、辅触点之分。电磁式继电器的图形符号和文字符号如图13-9所示。

图13-9  电磁式继电器图形和文字符号

（2）时间继电器在接收到控制信号后，按要求作一定的延时使触点动作。它用于需要按时间顺序进行控制的电气控制系统中。它从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延迟后才输出信号（触点的闭合或断开）。时间继电器图形符号和文字符号和文字符号如图13-10所示。

图13-10  时间继电器图形和文字符号

（3）热继电器用于三相交流异步电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡的保护，以防止电动机过热老化或烧毁。热继电器图形符号和文字符号如图13-11所示。

图13-11  热继电器图形和文字符号

7、熔断器

熔断器俗称保险丝，是一种简单而有效的保护装置，被广泛应用于电网保护和电气设备保护，在电路中主要起短路保护作用。熔断器图形符号和文字符号如图13-12所示。

图13-12  熔断器图形和文字符号

二、常用控制电器的常见故障及处理

1、接触器的常见故障及处理

接触器的常见故障及处理见表13-4。

表13-4  接触器的常见故障及处理

故  障	可能原因	处  理
按下启动按钮，接触器吸不上或吸力不足（触点已闭合而铁芯尚未完全吸合）	电源电压过低或波动过大	调节电源电压至额定值并保持稳定
	操作回路电源容量不足或发生断线、配线错误及控制触头接触不良	增加电源容量，更换线路，修理控制触头
	线圈技术参数与使用条件不符	更换线圈
	线圈断线或烧毁，机械可动部分卡阻，转轴生锈或歪斜等	更换线圈，排除卡阻故障，修理受损零件
	触头弹簧压力与超程过大	按要求调整触头参数
按下停止按钮，接触器不释放或释放缓慢	触头弹簧压力过小	调整触头参数
	触头熔焊	排除熔焊故障，修理或更换触头
	机械可动部分卡阻，转轴生锈或歪斜	排除卡阻现象，修理受损零件
	反力弹簧损坏	更换反力弹簧
	铁芯极面有油污或尘埃粘住	清理或更换铁芯
	E形铁芯剩磁增大，使铁芯不释放	更换铁芯
线圈过热或烧损	电源电压过高或过低	调整电源电压
	线圈技术参数（如额定电压、频率、通电持续率及适用工作制等）与实际使用条件不符	调换线圈或接触器
	操作频率（交流接触器）过高	选择其他适合的接触器
	线圈制造不良或由于机械损伤、绝缘损坏等	更换线圈，排除引起线圈机械损伤的故障
	使用环境条件特殊，如空气潮湿，含有腐蚀性气体或环境温度过高	采用特殊设计的线圈
	交流接触器运动部分被卡住	排除卡住部分
	交流接触器铁芯极面不平或气隙过大	调整极面、气隙或调换铁芯

2、热继电器的常见故障及处理

热继电器的常见故障及处理见表13-5。

表13-5  热继电器的常见故障及处理

故  障	可能原因	处  理
用电设备操作正常，但热继电器频繁动作，或电气设备烧毁而热继电器不动作	热继电器的整定电流值与被保护设备的频定电流值不符	按被保护设备的容量调节或更换热继电器
	热继电器可调整部件的固定螺钉松动，不在原整定点上	将螺钉扭紧，重新进行调整试验
	热继电器通过了巨大的短路电流后，双金属元件已产生永久变形	更换并重新进行调整试验
	热继电器久未校验，灰尘堆积，或生锈，或动作机构卡住，磨损，胶木零件变形等	清洁，修理1，重新进行校验（在正常情况下，每年应校验一次）
	热继电器的可调整部件损坏，或未对准刻度	修好损坏部件，并对准刻度，重新进行调整
	热继电器的盖子未盖上，或未盖好	盖好热继电器的盖子
	热继电器的外接线螺钉未拧紧，或连接线不符合规定	拧紧接线螺钉或换上合适的连接线
	热继电器的安装方向不符合规定，或安装地方的环境温度与保护电气设备的环境温度相差太大	按规定方向安装热继电器，并按两地温度相差情况配置适当的热继电器
热继电器动作时快时慢	熟继电器内部机构有某些部件松动	加固拧紧部件
	检修中使双金属片弯折	用高倍电流预试几次，或将双金属片拆下进行热处理，以去除内应力
	外接线螺钉未拧紧	拧紧外接线螺钉
热继电器接入后主电路不通	热元件烧毁	更换热元件或热继电器
	外接线螺钉未拧紧	拧紧外接线螺钉
热继电器控制电路不通	触头烧毁，或动触片的弹性消失，动、静触头不能接触	修理或更换触头和触片
	刻度盘或调整螺钉转到不合适位置，将触头顶开	调整刻度盘或调整螺钉

第四节  船舶电站

一、配电板的组成

船舶配电板是对船舶电源发出的电能进行集中控制并分配给各用电设备的一种装置。

船舶配电板按照用途可以分为主配电板、应急配电板、充放电板、区配电板、分配电板和岸电箱等；按形状分可分为垂直立式、台式、桌式和控制台式等；按外壳结构的要求可分为防护式、防滴式和防水式。

1．主配电板

主配电板一般由发电机控制屏、并车屏、负载屏及连接母线等四部分组成。为避免受油水的沾污，通常主配电板都装在机舱平台上，且位于距离电源较近的地方。

（1）发电机控制屏用于控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组均配有单独的控制屏，控制屏的面板常设计成上、中、下三部分，其上部分装有电流表、电压表、频率表、功率表、功率因数表、转换开关；其中间部分安装发电机的主开关，以及原动机的调速开关、按钮等；其下部分一般安装发电机的励磁控制装置；其内部装有逆功率继电器、仪用互感器等。

（2）并车屏用于交流发电机组的并车整步操作。并车屏的面板上安装有同步表、同步指示灯、转换开关、操纵按钮及指示灯等。有些并车屏里面还设有汇流排分段隔离开关、粗同步电抗器、自动并车装置等。

（3）负载屏用于分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护，通过装在负载线路上的馈电开关将电能供给各用电设备或分电箱。它包括动力负载屏和照明负载屏。负载屏上通常安装有装置式自动空气开关、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关等。

（4）主汇流排及其连接件必须是铜质的，连接处应作防腐或防氧化处理。汇流排应坚固耐久，能承受短路时的机械冲击力，其最大允许温升为45℃。交流汇流排按从上到下（垂直布置）、从左到右、从前到后（水平布置）的顺序依次为A相、B相、C相。汇流排的颜色A相为绿色，B相为黄色，C相为褐色或紫色，中线为浅蓝色。直流汇流排按从上到下（垂直布置）、从左到右、从前到后（水平布置）的顺序依次为正极、中线、负极。汇流排的颜色正极为红色，负极为蓝色，中线为绿色和黄色间隔。

2．应急配电板

应急配电板用于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。它与应急发电机组安装在同一舱室内，一般位于艇甲板层。应急配电板通常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与主配电板基本相同。由于应急发电机总是单机运行，因此，不需要并车屏。

应急电网平时可由主配电板供电，只有在应急的情况下才由应急发电机组供电。因此，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电气连锁，以保证当主发电机工作并向电网供电时，应急发电机组不工作，一旦主发电机开关跳闸，应急发电机组的自动启动装置确认电网失电后立即启动并向应急供电设备供电。

3．充放电板

充放电板的作用是，对船上安装的蓄电池组进行充电和放电；控制和监视充电电源的工作情况；将蓄电池组的电能分配给船上的低压用电设备；当主电网、应急电网都失电的情况下，能自动接通蓄电池的放电回路，直接向小应急用电设备供电。

4．区配电板、分配电板

区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。区配电板供电负载组数一般较多，它主要是控制分配电板或向正常工作电流大于16 A的电气设备供电。

分配电板一般只向单一性质负载供电，供电负载组数较少，它主要用于对额定电流不超过16 A的最后分支电路进行电能分配。

5．岸电箱

船舶停靠码头或厂修时，有时需要接用岸上的交流电源。岸电是通过岸电箱接至船舶主配电板或应急配电板。岸电箱通常设置在主甲板以上的位置，面板上应设有指示灯以指示外来电缆是否有电，箱内还应设置岸电相序的监视设备，只有当接入岸电的相序与船舶电网的相序一致时，才能允许合上岸电箱的开关。

二、配电板的主要仪表和转换开关

每台同步发电机应装有电流表（A）、电压表（V）、有功功率表（W）、频率表（Hz）和功率因数表（cosφ）等五种仪表。各机组还合用同步表（S）和兆欧表（MQ）。对交流总配电板的仪表而言，应含有七种仪袁。由于同步发电机的电流、电压均为三相数值，为了节省仪表数量，可以用万能转换开关的不同切换或接线方式，将使同一只仪表进行轮流检测。

1、电压互感器

电压互感器是一个三相降压变压器，初次级绕组均采用两绕组接线法。根据船用仪表的电压等级要求，规定电压互感器的次级电压的额定值为100V。

2、电流互感器

电流互感器只装任意两相，可用两表法测定对称三相电流。根据船用仪表的电流等级要求，规定电流互感器次级电流的额定值为5A。

3、电压表

电表经转换开关的转换，可分别测量发电机的三相电压。转换开关有三个位置转换，将开关转到相应的线电压即可。每一个位置上有两组开关接通，引入相应两相间电压供电压表测量。

4、电流表

电流表经转换开关的转换，可分别测量发电机的三相电流。转换开关有三个位置转换，将开关转到相应的线电流即可。

5、功率表

功率表有7只接线端，标明了极性。其中测三相电压用的为三根引线，测C相和A相电流各为两根引线。采用两表法测量发电机三相交流电的有功功率，属于电动式仪表。因功率表接线端头较多，应严格按仪表上规定的符号和极性进行接线。

6、功率因数表

功率因数表有5根引线，其中3根为三相电压，两根为某相电流。由于船用三相负载为对称式，因此，没有必要用转换开关分别测发电机的A、B、C各相电流的功率因数，只测定一相电流即可，属电动式仪表。

功率因数表的量程为0.5（滞后）至1至0.5（超前）。滞后表示感性负载，超前表示容性负载，1为电阻性负载。船用负载为感性负载，因此，仪表读数应在滞后区内。一般数值为0.8左右。如果指针指在超前区内，则表示电流或电压引线接反，应进行换接和试验。

7、频率表

船用频率表为铁磁电动式。表面量程为45～55 Hz。它是利用电动式流比计原理制成的。

附加装置FY中装有电感、电容等电抗元件和电阻元件。发电机频率变化时，电感和电容的电抗值发生变化，促使表的指针偏角发生相应变化，指示一定的频率值。

8、同步表

同步表是专门测量待并发电机与电网机组之间的频率和相位是否同步的仪表。属于各发电机共用。转换开关指向待并发电机，即可指示出待并机的同步情况。

同步表是短时工作制，用完及时关闭。

9、兆欧表

兆欧表也称绝缘表，包括表头MΩ和附加装置FS。表头实际上是一只磁电式电压表，通入直流电源。附加装置有4根引线，1与2为交流电源引线，供内部降压、整流和滤波使用；3为滤波后输出的正极引线，作为被测试点的接点；4为滤波后负极引线，直接与MΩ表的负极相接。3经转换开关转换，可分别与电网任一相或其他照明、电力电源引线相接，即可测出该点对地（壳）绝缘电阻。

根据规定要求，船舶上要求测船舶电网对船体的绝缘电阻应不低于1 MΩ。

兆欧表可由转换开关控制，分别测定不同带电点对壳的绝缘电阻。船舶电网必须是三相三线制供电，不得有任何负载与壳形成通路，否则，将无法测定真实的绝缘电阻。各相之间的绝缘电阻不能使用此法测量。必须断开各相之间的电源和通路，改用手摇式兆欧表进行测量。

三、船用蓄电池

蓄电池是可以反复充电使用的电池，也称二次电池，它是电能和化学能相互转换的一种储能装置。船舶蓄电池作为一种低压直流电源向通信、助航、信号、电力起动等设备供电，并在船舶主电网失电而应急电网还未提供电力的情况下，负责小应急照明及起动应急发电机组。

1、船用蓄电池的分类

根据蓄电池的电极和电解液的不同，蓄电池可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。

2、船用蓄电池的使用维护

酸性蓄电池的使用及维护如下：

（1）应及时正确充电。

（2）及时调整与补充电解液。

（3）应注意保持清洁。为防止极柱夹头生锈，其上面应保持一层凡士林油膜。

（4）每15～20天应检查电解液的高度，旋紧注液孔盖，以防电解液溅出。

（5）为消除极板硫化，应按时进行过充电，定期进行全容量放电。对于经常不带负荷的蓄电池，每月应进行一次充、放电。

（6）充电时，电解液的温度不能超过规定值。

（7）蓄电池室应保持通风，并严禁烟火。

（8）应每年进行电解液化验检查。

碱性蓄电池的使用及维护如下：

（1）每次充电前，应检查蒸馏水是否充足，不足时应予以补充，以保持液面的合适高度。

（2）每年或使用50～100次左右，应更换电解液。

（3）为增加蓄电池的容量，延长其使用寿命，在碱性蓄电池的电解液中加入一定量的氢氧化锂，特别是在35℃以上使用时，应采用氢氧化钠和氢氧化锂混合电解液。

（4）保持气塞透气或定期打开气塞放气。

（5）由于碱性蓄电池的外壳带电（正极），因此，保存时不能让金属使正负极接触或负极与外壳相接触，以防短路。

（6）一般工作10～12次充放电循环或每月进行一次过充电。充电方法是以正常充电电流充电6小时，再以正常充电电流的一半连续充电6小时。

四、接岸电的要求及注意事项

船舶接岸电的耍求及注意的事项如下：

（1）要求岸电电压、频率与本船电网电压、频率一致，注意检查岸电电压、频率是否与本船电网电压、频率一致。若频率相同，仅电压不同，可通过调压器将岸电压变换成与本船电压相等后，再接至船上电网。

（2）要求岸电相序与船上电网相序一致，检查岸电相序与船上电网相序是否一致，如果相序不一致将会使船上电机反转。一般船上的岸电箱内均有相序指示灯，当指示灯显示相序正确时，才能接通岸电。

（3）要求接通岸电后，不允许再启动船上主发电机和应急发电机。船舶电站均设有与岸电的连锁保护，使两者不可能同时合闸。

（4）若岸电为三相四线制（中性点按地）时，应将船体与岸上接地装置相连，然后接岸电。

五、主开关跳闸的应急处理

配电板上主开关跳闸，使全船停电。应根据跳闸前的具体情况，采取相应措施恢复供电。

1、航行中主开关跳闸

（1）负载太大或电网发生短路，引起过载保护动作而跳闸。应当立即将一台发电机的主开关合闸，给航行设备以及为主、辅机服务的电气设备供电，保证航行安全。如果负载太大，则应再启动一台备用发电机进行并车，使其他负载可以投入使用。

（2）主开关误动作而跳闸。如果负荷不大，又没有发生短路现象，则有可能是发电机主开关本身误动作引起跳闸。如主开关失压脱扣钩松动，加上船舶振动引起失压脱扣线失电，使主开关跳闸，应立即启动另外一台备用发电机投入电网，给航行设备及为主、辅机服务的电气设备供电。

（3）调速器失灵而跳闸。如果发电机组的原动机调速器失灵，不能保证供油量的大小随负载的大小而相应增减，也会引起主开关跳闸，此时也应启动另一台备用机组投入电网。

2、并车时跳闸

并车时，如果引起跳闸，这是因没有满足并车条件合闸，冲击电流太大，使过载保护装置或逆功率保护装置动作，引起跳闸。此时要立即将任一台发电机投入电网，恢复供电。然后再次调整待并发电机的频率及相位，使其满足并车条件，然后并车转移负载，使两台发电机稳定并联运行。

✧本章小结

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。船舶电机包括异步电动机、同步发电机和直流电机，做好船舶电机的维护管理及常见故障处理。船舶电力系统中最基本、最简单的控制方法是继电一接触器控制，常用控制电器有开关、继电器、接触器、熔断器等。船舶配电板是对船舶电源发出的电能进行集中控制并分配给各用电设备的装置，包括主配电板、应急配电板、充放电板、区配电板、分配电板和岸电箱等，配电板上装有电流表（A）、电压表（V）、有功功率表（W）、频率表（Hz）和功率因数表（cosφ），以及同步表（S）和兆欧表（MΩ）。蓄电池是船舶上一种低压直流电源。配电板上主开关跳闸，使全船停电，要根据跳闸前的具体情况，采取相应措施恢复供电。

✧考试样题解析

例题1、下列不是内河船舶用电设备额定电压的是（  ）。

A.24V  B.48V  C.220V  D.380V

解析：答案为B。内河船舶用电设备的额定电压通常有12V、24 V、36V、110 V、220 V、380 V等。

例题2、主配电板的（  ）上通常安装有装置式自动空气开关、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关等。

A.发电机控制屏  B.并车屏  C.负载屏  D.连接母线

解析：答案为C。主配电板的负载屏上通常安装有装置式自动空气开关、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关等。

例题3、岸电为三相四线制（中性点按地）时，先将（  ）与岸上接地装置相连，再接岸电。

A.船体  B.发电机  C.配电板  D.岸电箱

解析：答案为A。若岸电为三相四线制（中性点按地）时，应将船体与岸上接地装置相连，然后接岸电。