船用柴油发电机组的重要组成

　　1、柴油发电机组

　　康明斯发电系统通常是一套由燃烧柴油或重油的内燃机驱动的发电机组。偶尔也能发现气体内燃机，也有燃气轮机，蒸汽轮机或联合循环轮机，特别是在更高容量级别轻型高速的船舶上，或者是燃气作为一种便宜燃料选用的船上（例如，油产品中的废气，液化天然气船上挥发出的气体，等等）。

　　在康明斯发电机组推进系统中，发电机一般是中高速机，它比直接用于推进的低速机有更低的毛重和成本。电站的高效性被高度关注，柴电系统中有多台发电机在冗余的网络上；这意味着高的可靠性但复杂的诊断装置和短的修理时间。

　　内燃机不断的向着更高的效率和减少排放发展，目前，一个中速发电机在最佳工作点时耗油比不多于200gkwh。即使这被看作一个高的燃料利用因数，它仅代表这燃料中40%的能量被利用，其余的能量以热或者废气的形式散失掉。

　　此外，当负荷低于50%的最大持续额定负荷时效率下降的很快。在这种工作条件下，燃烧不充分，产生高浓度的氮氧化物和硫化物，也产生结碳增加保养成本。在柴电装置中有若干发电机组组，这是为了实现根据负荷通过启动或停止发电机组，保持发电机的负载在其最佳作业点，也就是为了每一台运行的发电机组的平均负荷尽可能地接近其最佳负荷点。

　　a)中速机燃油消耗曲线实例

　　b)直接机械推进和四个康明斯发电机组推进系统从内燃机到桨轴总的效率对比

　　2、发电机

　　大多数的新造船舶和所有的商业船舶都有交流发电站和交流配电装置。发电机是同步发电机，转子上有通直流电的励磁绕组，定子上有三相绕组，当柴油发电机组带动转子旋转时，励磁电流形成的磁场在三相绕组中感应出三相正弦电压。感应电压的频率正比于转子转速n[转速]和同步发电机磁极数p。

　　一个两极的发电机在速度为3600转速时，一个在四极的发电机在转速为1800转速时，以及一个六极发电机在转速为1200转速时等等，电压频率都是60Hz。对于两极、四极和六极的发电机在速度分别为3000转速、1500转速和1000转速时，电压频率为50Hz。大型中速发电机通常工作在720 转速为电网供60Hz电（发电机极数为10），或者工作在750 转速为电网供50Hz电（发电机极数为8）。

　　通过电刷和滑环，直流电预先通入到励磁绕组中。现在的发电机都是无刷励磁，降低保养和停机时间。无刷励磁机是一个同步发电机（定子上有直流励磁，三相绕组在转子上）和一个旋转的整流器。之后整流电流通入励磁绕组。

　　励磁通过自动电压调整器（调压板）来控制，稳压板检查发电机的端电压并与参考值进行比较。简单来说，这个控制面板具有PID特性，其积分用途根据发电机负荷给出一个电压降。电压降确保并机运行的发电机所分担的无功功率相等。根据最实用的规则，发电机终端电压的静态变化率不超过额定电压的2.5%。而且，最大的瞬时负载变化不允许导致电压变化超过额定电压的-15%或+20%，除非在总系统设计中有主要说明和解释。为了满足这个瞬间要求，AVR通常也根据测量的定子电流加入前馈控制功能。

　　除了励磁绕组之外，转子也装有阻尼绕组，它有轴向的铜条穿过转子磁极的外围，在两端被铜环短路。阻尼绕组的目的就是为了在定转子间引入电磁阻尼。同步发电机如果没有阻尼绕组就不能产生阻尼，会致使频率和负荷变化时负载分配分配都产生大的振荡。

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