船舶电气知识.docx

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船舶电气知识

第七章交流变频调速及变频器

N实际转速

N1同步转速

S转差率f电机供电频率p电机极对数

三相异步电动机的调速方法：

改变转差率（适用于绕线式异步电动机）和

改变旋转磁场的同步转速（适用于鼠笼式异步电动机）

1改变转差率：

电动机定子电源电压

2改变旋转磁场的同步转速：

定子极对数供电电源频率

交流异步电机最主要的调节方式是：

变频调速

现代的变频器都是由大功率电子器件构成，被称为静止式变频装置，

是系统的中心环节

变频调速系统由静止式变频装置、交流电动机、控制电路三大部分组成

控制任务大多由微处理机承担

交流变频调速的三种基本控制方式

忽略定子漏阻抗压降，三相异步电动机每相电压：

U1~E1=4.44*f1*W1*Kw1*①m

U1电机每相电压E1感应电动势fl频率W1每相绕组匝数

Kw1匝数系数①m每极磁通

基频（额定频率）以下的变频调速有三种控制方式

1恒电动势频率比E1/f1通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，改善了低速性能,但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力受到限制。

2恒压频率比U1/f1（最容易实现，机械特性是平行下移，硬度也较好，满足一般，低速带载能力差，需对定子压降实行补偿）

3转子全磁通的感应电动势频率比Er/f1实现起来比较复杂基频以下，电压和频率成比例变化

基频以上，磁通和频率成反比例变化

变频调速以下几个特点：

1从基频以下调速，为恒转矩调速方式；从基频以上调速，近似恒功率调速方式

2调速范围大3机械特性较硬，静差率小相对稳定性好

4运行时转差率小损耗较小效率高5频率可连续调节，变频调速为无级调速交直交变频器有：

整流器滤波器逆变器（逆变器是核心，里面核心元器件是大功率开关器件，分为两组，轮流控制切换频率，改变输出交流电频率，按直流输入端接入滤波器的不同分为电压源型和电流源型。

按电子开关频率不同分为180度导电型和120度导电型。

）

交直交变频器的调压方法有可控硅整流器调压，直流斩波器调压，PWM调压

主电路包括：

整流电路，中间电路，逆变电路。

整流环节通常使用：

电力二极管，晶闸管，IGBT，电力电子器件。

整流通常是将交流不可控的整流成直流。

PWM频率较

高，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高看系统的调速范围和稳态性能。

交—交变频器CYCLO（eyelo---converter）或循环变频器，可用于驱动同步或异步电动机，堵转转矩和保持转矩大，动态过载能力强，可四象限运行，电动机功率因数达到1.

电流型逆变器适用于需要回馈制动和经常进行正反转控制的生产机械输出的电流波形为方波，与负载阻抗角无关，并能实现电动机的四象限运行，要求其整流环节为可控整流，直流侧接的是直流电流源，多接大电感，构成高阻抗的电流源，无须设置续流二极管，感性负载能量反馈须改变直流侧电压的极性，都有单相和三相工作的逆变形式。

换流方式：

负载换流，强迫换流，三相电流源型晶闸管逆变电路，开始角度差为120度，

电流源型变频器CSI由整流器，滤波器，逆变器等三部分组成，整流电路将电网的交流电转换成直流电，再经桥式逆变转变为频率可调的交流电，供给推进电机，改变整流电路的触发角，就改变了中间直流环节电压，改变逆变电路的触发脉冲顺序，就改变了推进电机的转向，

负载换向型变频器LCI属于电流源型变频器，整个转速范围输出扭矩大，启动扭矩大，控制简单，同时由于无电刷和熔断器，维护方便，和交---交变频方式相比，使用

电子器件数量少，

电压型变频器VSI和CSI都属于交一直一交变频器，整流器用二极管，可保持电力系统能在任何电机速度的时候功率因数接近0.95，逆变器用IGBT，

电压型逆变器输出的电压形为方波，直流侧接的是直流电压源，多接大电容，作缓冲滤波，构成低阻抗的电压源，功率开关器件都反向并联二极管，为感性负载提供能量至直流侧通路，都有单相和三相工作的逆变形式。

三相电压源型各相开始导电时的角度差为120度，

通用变频器外部接口电路包括：

顺序控制指令输入，频率指令输入电路，检测信号输出电路及数字信号输入输出电路，

所有变频器对外接电流信号标准都是4—20mA，都采用屏蔽线，频率端子的设定方式包括电压设定，电流设定，外接电位器设定。

CM端是公共端，频率设定主要以频率给定端为主。

通用变频器中过电压或欠电压保护参数与调速过程无关。

AUTOCHIEFC20网络型主机遥控系统：

系统结构：

驾驶台操作单元、集控室操作单元、主机接口单元MEI、主机安全单元ESU、数字调速器单元DGU、分布式处理单元。

ACC20型主机遥控系统是集控制、报警和安全保护于一体的综合推进控制系统。

ACC20采用分布式模块化的设计，分布式模块DPU采用标准化设计，模块之间通过双冗余的CAN（controlareanetwork）现场总线互联。

AutoChiefW系统是一种主从型的多微机控制系统，控制单元并无冗余措施。

因此，ACC20系统的可靠性要高得多。

分布式处理单元DPU:

是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程I/O单

元，以单片机作为微处理器，是系统的核心单元。

ACC20系统可以无缝地集成到同一公司生产的K-Chief500（或DATACHIEFC20）型报警监视与控制系统（也采用CAN总线）中，通过dPSC单元与K-Chief500系统相连。

在K-Chief500系统的操作站OS上可以对ACC20系统进行系统组态、参数修改及状态监视，如ACC20系统中各个模块的状态显示，对于使用者十分方便。

一些非重要的传感器可以与K-Chief500系统共享，这样就有效地减少了安装和电缆成本。

系统文件都储存在K-CHIEF500系统的操作站。

打开操作站的ACC20界面，可以看到本船ACC20系统的实际配置框图，包括设备安装位置、工作状态、控制器总线状态；双击DPU图标，可以看到该DPU的各通道号、通道

作用、通道参数设臵、通道状态、通道报警设定值等。

K-Chief600是船舶自动化系统，系统可配置16到20000个通道。

标准的模块化

设计满足个性化系统的配置要求，产品覆盖了从简单的报警系统到高度集成的具备先进过程控制与电站功率管理系统的报警监控系统。

AUTOCHIEFC20网络型主机遥控系统：

系统结构：

驾驶台操作单元、集控室操

作单元、主机接口单元MEI、主机安全单元ESU、数字调速器单元DGU、分布式处理单元。

驾驶台操作单元、集控室操作单元主要包括：

控制面板ACP和单手柄复合车钟

LTU（CombinedLeverandtelegraphunit）。

ACC20系统结构：

驾驶台操作单元、集控室操作单元、主机接口单元MEI、主机安全单元ESU、数字调速器单元DGU、分布式处理单元。

ACC20基于事件型表现在分布式处理单元DPU，采用模块化设计、具有通信功

能的智能化远程I/O单元，以单片机作为微处理器

ACP:

AutoChiefcontrolpanel:

AutoChief控制面板

驾驶台操作单元、集控室操作单元主要包括：

控制面板ACP和单手柄复合车钟LTU

（CombinedLeverandtelegraphunit）。

按钮式车钟是在机旁操作台

ACP组成部件：

显示器、旋转球、功能键。

操作轮盘用于菜单选择、工作模式改变、配置改变等，与鼠标作用相同

MEI（主机接口单元）作用：

专门为主机遥控系统的电动部分与主机气动操纵系统相

连接而设计，提供了各种与气动操纵系统接口的开关量和模拟量输入输出通道。

主要

特性：

3个电位器输入，三端连接（4.5V,滑动端,0V）;5个电流输入，三端连接（24V,电流输入，0V）;14个开关量输入（带线路检查）；2个电流/电压输出（+/-

20mA和+/-10V）;10个电磁阀驱动信号（带断线检查）；2个继电器输出；对于

所有通道进行监视和故障报警；自检；CAN网络状态、误差管理。

应急停车按钮属于ESU,而操作轮盘属于DPU在日常检测物标，比如温度、压力、转速等，传感器把测量的数据往往转换成可观察信号，比如温度计显示，压力表指针显示等。

系统性误差：

在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。

如果能找出产生误差的原因，并设法测定出其大小，那么系统误差可以通过校的方法予以减少或者消除。

比如，仪器误差是由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用仪器而造成的。

如仪器的零点不准，仪器未调整好，外界环境（光线、温度、湿度、电磁场等）对测量仪器的影响等所产生的误差。

随机误差也称为偶然误差和不定误差。

两根不同金属丝连接形成一个闭合回路，如两个连接处温度不同，则会产生一个持续电流，热电偶式温度计根据这个原理工作。

水传感器检测装置是安装在分油机上，用来检测分油机输出口干净油中含水量。

多元供水调节器往往设计用来互为替代，一旦某种调节功能失效，其他调节功能可以替代，其中必须包括手动调节。

应急停车由执行机构操作而不是报警和检测系统。

三分钟延迟报警：

如果机舱故障报警三分钟内无人消除，则会导致全船报警。

而全船报警是在驾驶台控制台触发。

IC:

IntelligentCard,智能卡

集成网络型监测报警系统是目前最先进的系统。

会影响柴油机安全的工况参数需要报警和自动停车安全装置，如，滑油压力、缸套水温度、超速，其他的只需要报警就可以了。

数字电路的故障常用诊断方法有常规检测法和逻辑法两种。

常规检测法：

1.直观检测法。

2•顺序检测法。

一是由输入级向输出级逐级检查，采用该方法通常需要在输入端加相应信号，然后沿着信号的流向逐级向输出级进行测量，直到发现故障为止。

3.比较法。

逻辑法：

1.群举测试法。

群举测试法是指在被测试电路的输入端输入所有可能存在的输入信号，作为测试码，然后观察被测电路输出是否符合电路逻辑功能的故障检测方法。

2.伪群举测试法。

为了克服群举测试法中测试码过多、测试时间长的缺陷，在实际测试时，往往先把电路进行合理分块，且每一个被划分的电路都进行群举测试法，从而使操作简单。

DATACHIEFC20是网络型监视报警和控制系统。

系统的主要组成单元：

分布式处理单元DPU;

现场工作站（本地操作站）LOS;

远程工作站（远程操作站）ROS

CAN现场总线网、Ethernet网和网关单元（SGW和dPSC）;

值班呼叫单元（延伸报警单元）WBU、WCU。

DPU是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程I/O单元，以单片机作为微处理器，是系统的核心单元。

DPU单元直接与传感器和执行器连接，独立实现参数的监视、报警和控制;对来自传感器的信号进行处理和监视，向外设输出模拟量和开关量控制信号。

DPU用双芯屏蔽电缆（或双绞线）连接到冗余的CAN总线上，与ROS和

LOS进行数据通信。

DPU模块的类型：

DPU有模拟量输入、热电偶输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出模块或输入输出混合模块（RIOC1〜C4,用于电站系统）等各种类型

烟雾探测器种类：

1.离子感烟式探测器，它是在电离室内含有少量放射性物质，可使电离室内空气成为导体，允许一定电流在两个电极之间空气中通过，射线使局部空气成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性。

当