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、、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、380V 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， 将异步电动机温升限制在允许范围内，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；轴承中的钢珠损坏，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，均应设有独立的过载保护、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 理检查电源是否有电，熔丝是电源线路断开否断开，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不能启动在断开电源的情况下，用万定子绕组中有断路处用表检查定子绕组有无断路线绕式转子绕组及其外部电用万用表检查转子绕组及其外部电路，并检查各连接点路有断路的接触是否紧密接通开关熔丝立即烧断，大定子电路中接地或短路多是接地或短路故障，可用电源接通后，电动兆欧表检查正确选择熔丝的额定电流熔丝过小机尚未启动，熔丝应该作星形（ Y）连接的电动改正接法即烧断机错接成三角形（△）线绕式电动机的启动变阻器把启动变阻器的手柄旋转至的手柄放在运行位置启动位置把应该作三角形 （△）接法的改正接法空载运行正常， 加电动机错接成星形（ Y）上负载后转速即恢复电动机的电压到额定值电动机的电压过低降低或停转修理转子转子铜条有断裂处负载太大适当减轻负载电动机运行时有定子绕组有一相断路检查电动机的熔丝，是否有较大的嗡嗡声， 且一相断开电流超过额定值定子绕组有短路断开电源，用万用表检查较多电动机的地基不平改善电动机的安装情况电动机有不正常电动机的联轴器松动停车检查，拧紧螺栓的振动和响声轴承磨损松动造成定子与转更换轴承子相摩擦电动机过载适当减小负载检查电动机的风扇是否脱电动机通风不好落，通风孔道是否堵塞，电动机附近是否堆放有杂物，电动机的温度过影响空气对流、通畅高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，调节好耦合装置轴承温度过高滚动轴承的轴承室中严重缺拆下轴承盖，加滑油少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。