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绪论1

第一篇 船舶电机3

第1章 电与磁3

1.1 磁场的基本概念和基本物理量3

1.1.1 磁场的基本概念3

1.1.2 磁场的基本物理量4

1.1.3 铁磁材料的磁性能5

1.2 磁路及其基本定律7

1.2.1 磁路7

1.2.2 磁路的基本定律7

1.3 电流在磁场中的力效应9

1.3.1 电磁作用力的大小9

1.3.2 电磁力的方向——左手定则10

1.4 电磁感应10

1.4.1 直导体中的感应电动势10

1.4.2 线圈中的感应电动势11

1.4.3 自感12

1.4.4 铁心线圈电路13

小结16

复习思考题16

第2章 变压器18

2.1 变压器的基本结构和铭牌数据18

2.2 变压器的工作原理及运行特性19

2.2.1 变压器的空载运行及变压原理19

2.2.2 变压器的负载运行及磁势平衡关系20

2.2.3 变压器的运行特性22

2.3 三相变压器24

2.3.1 三相电压的变换24

2.3.2 变压器原、副边绕组的同名端25

2.3.3 三相变压器的连接组别26

2.4 自耦变压器及仪用互感器27

2.4.1 自耦变压器27

2.4.2 仪用互感器28

小结29

复习思考题30

第3章 异步电动机32

3.1 三相异步电动机的结构与铭牌数据32

3.1.1 三相异步电动机的基本结构32

3.1.2 额定数据33

3.2 异步电动机的工作原理34

3.2.1 定子旋转磁场34

3.2.2 异步电动机的工作原理36

3.2.3 三相异步电动机的转差率及其运行状态36

3.3 异步电动机的运行特性37

3.3.1 异步电动机的转子磁场及磁势平衡关系37

3.3.2 异步电动机的等效电路38

3.3.3 异步电动机的转矩及功率平衡方程41

3.3.4 异步电动机的机械特性42

3.4 单相异步电动机46

3.4.1 定子单相绕组通电时的磁场及机械特性46

3.4.2 单相异步电动机的分类47

小结48

复习思考题49

第4章 同步电机51

4.1 三相交流同步电机的基本结构、工作原理及铭牌数据51

4.1.1 三相交流同步电机的基本结构51

4.1.2 三相交流同步发电机的基本工作原理52

4.1.3 铭牌数据53

4.2 三相交流同步发电机运行特性53

4.2.1 同步发电机空载运行特性53

4.2.2 同步发电机对称负载运行54

4.2.3 三相交流同步发电机电压平衡方程和相量图56

4.2.4 三相交流同步发电机的外特性及调节特性58

4.2.5 三相交流同步发电机的功角特性59

4.3 同步电动机61

4.3.1 同步电动机的基本原理61

4.3.2 同步电动机的无功功率调节61

4.3.3 同步电动机起动62

4.3.4 永磁同步电动机63

小结64

复习思考题65

第5章 直流电机66

5.1 直流电机的工作原理和结构特点66

5.1.1 直流电机的工作原理66

5.1.2 直流电机的构造68

5.1.3 直流电机的额定值69

5.2 直流电机的励磁方式和运行特性70

5.2.1 直流电机的励磁方式70

5.2.2 直流电机的基本理论70

5.2.3 直流发电机的运行特性71

5.2.4 直流电动机的运行特性73

5.2.5 直流电机的电枢反应和直流电机的换向75

5.3 无刷直流电动机76

5.3.1 无刷直流电动机的基本结构76

5.3.2 无刷直流电动机的基本原理79

5.3.3 无刷直流电动机正反转控制方法80

小结81

复习思考题82

第6章 控制电机83

6.1 伺服电动机83

6.1.1 交流伺服电动机83

6.1.2 直流伺服电动机84

6.1.3 伺服电动机应用举例85

6.2 测速发电机86

6.3 自整角机87

6.3.1 控制式自整角机87

6.3.2 力矩式自整角机89

6.4 步进电动机91

6.4.1 典型结构和工作原理92

6.4.2 基本特点93

小结94

复习思考题95

第7章 电力拖动基础96

7.1 电力拖动系统运行的基本概念96

7.1.1 生产机械的负载转矩特性96

7.1.2 电动机的工作状态及电力拖动系统运行方程式97

7.2 三相异步电动机的起动、制动与调速99

7.2.1 异步电动机的起动99

7.2.2 异步电动机的制动102

7.2.3 异步电动机的调速106

7.3 直流电动机的起动、制动与调速109

7.3.1 直流电动机的起动109

7.3.2 直流电动机的制动110

7.3.3 直流电动机的调速112

小结113

复习思考题114

第二篇 船舶电气设备的自动控制116

第8章 电动机的自动控制基础116

8.1 控制电器的结构原理和功能116

8.1.1 接触器116

8.1.2 主令电器119

8.1.3 熔断器121

8.1.4 继电器122

8.1.5 电磁制动器124

8.2 电动机的基本保护环节125

8.2.1 短路电流保护125

8.2.2 过载保护126

8.2.3 零电压和欠电压保护126

8.2.4 缺相保护127

8.3 控制电路的基本控制环节127

8.3.1 点动控制127

8.3.2 连续控制127

8.3.3 行程控制127

8.3.4 多地点控制128

8.3.5 互锁控制128

8.3.6 连锁控制128

8.3.7 双位控制129

8.3.8 时间控制129

8.3.9 典型控制电路130

8.4 可编程序控制器及应用133

8.4.1 可编程序控制器工作原理133

8.4.2 FX2n系列PLC简介135

8.4.3 FX2n可编程控制器基本指令136

8.4.4 PLC选型137

8.4.5 梯形图编程的一般要求和常识138

小结140

复习思考题141

第9章 船舶甲板机械电力拖动与控制142

9.1 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法142

9.1.1 甲板机械的特点、驱动及控制方式142

9.1.2 船舶电力拖动系统的分类143

9.2 起货机的电力拖动与控制的基本要求144

9.2.1 船舶起货机的类型及特点144

9.2.2 电动起货机的结构和运行特性144

9.2.3 起货机对电力拖动控制的基本要求147

9.2.4 电动起货机的运行特点及电路控制要求148

9.3 起货机的电力拖动控制线路149

9.3.1 交流恒功率变极调速起货机的控制149

9.3.2 交流恒转矩变极调速起货机的控制152

9.4 锚机和系缆设备的电力拖动与控制基本要求156

9.4.1 锚机运行特点157

9.4.2 锚机对电力拖动控制的要求157

9.4.3 锚机和系缆设备的电力拖动控制线路158

小结160

复习思考题160

第10章 船舶舵机的电力拖动与控制161

10.1 舵机电力拖动与控制的基本要求161

10.2 操舵方式及基本工作原理161

10.2.1 单动操舵的工作原理161

10.2.2 随动操舵的工作原理162

10.2.3 自动操舵的工作原理163

10.3 自动舵的基本类型及其调节规律165

10.3.1 自动舵的基本类型165

10.3.2 自动舵的调节规律165

10.4 自动操舵系统基本要求和工作原理167

10.4.1 自动操舵系统基本要求167

10.4.2 自动操舵系统的工作原理168

小结174

复习思考题175

第11章 辅助机械的电力拖动与控制176

11.1 备用泵的自动切换控制电路176

11.1.1 组合起动屏176

11.1.2 控制线路原理和运行分析176

11.2 分油机的自动控制180

11.2.1 概述180

11.2.2 FOPX型分油机的基本工作原理181

11.2.3 FOPX型分油机自控系统的组成182

11.2.4 FOPX型分油机的基本控制过程184

11.2.5 FOPX型分油机的运行状态监视和参数调整186

11.3 油水分离器的自动控制187

11.3.1 油水分离系统的组成187

11.3.2 自动排油控制190

11.3.3 油分浓度检测报警器191

11.3.4 常见故障的检查193

11.4 船舶冷藏箱设备的自动控制195

11.4.1 概述195

11.4.2 制冷系统工作原理196

11.4.3 电气控制系统的结构197

11.4.4 电气控制系统的控制功能198

11.4.5 运行过程中的管理201

小结203

复习思考题204

第三篇 船舶电站及其自动化装置205

第12章 船舶电力系统的组成205

12.1 概述205

12.1.1 船舶电力系统的组成及特点205

12.1.2 船舶电力系统的基本参数206

12.1.3 发电机容量及台数确定的原则207

12.1.4 应急发电机容量的确定208

12.2 配电装置208

12.2.1 配电装置分类208

12.2.2 主配电板的构成及功能208

12.2.3 分配电板209

12.2.4 应急配电板209

12.2.5 充放电板209

12.2.6 蓄电池210

12.2.7 岸电箱215

12.3 万能式自动空气断路器216

12.3.1 触头和灭弧系统217

12.3.2 自由脱扣机构217

12.3.3 操作机构217

12.4 船舶电网219

12.4.1 船舶电网的分类220

12.4.2 船舶电网的结线方式220

12.4.3 船舶电网的线制222

12.4.4 船舶电缆223

12.5 电网的保护及保护装置224

12.5.1 电网的短路保护224

12.5.2 电网的过载保护224

12.5.3 单相接地及电网的绝缘监测224

12.6 同步发电机的保护及保护装置225

12.6.1 发电机的外部短路保护225

12.6.2 发电机的过载保护226

12.6.3 发电机的欠压保护226

12.6.4 逆功率保护227

12.7 轴带发电机装置228

12.7.1 船舶轴带发电机的主要类型228

12.7.2 变螺距桨船舶的轴带发电机228

12.7.3 定距桨船舶的轴带发电机230

小结230

复习思考题231

第13章 同步发电机的并车运行232

13.1 并车的条件及分析232

13.2 同步发电机的手动并车234

13.2.1 同步指示灯法235

13.2.2 同步表法236

13.3 同步发电机自动并车装置的基本原理237

13.3.1 自动并车装置基本原理237

13.3.2 船舶电站自动整步器239

小结240

复习思考题241

第14章 同步发电机电压及无功功率自动调整242

14.1 自动电压调整的基础知识242

14.1.1 自励恒压装置的作用242

14.1.2 自励恒压装置的基本要求242

14.2 不可控相复励自励恒压励磁系统244

14.2.1 不可控相复励装置自励起压及恒压的基本原理244

14.2.2 电流叠加相复励自励恒压装置246

14.2.3 电磁叠加相复励自励恒压装置247

14.2.4 电磁叠加带电压曲折绕组的相复励系统248

14.3 晶闸管自励恒压励磁系统248

14.3.1 测量比较环节249

14.3.2 移相触发环节及励磁主回路250

14.4 可控相复励自励恒压励磁系统251

14.4.1 可控相复励变压器式可控相复励装置251

14.4.2 可控移相电抗器式可控相复励装置252

14.4.3 可控电抗器分流的调压器252

14.4.4 交流侧晶闸管分流的调压器252

14.4.5 直流侧晶闸管分流的调压器253

14.5 无刷发电机励磁系统253

14.6 并联运行发电机组间无功功率分配254

小结255

复习思考题256

第15章 电力系统频率及有功功率自动调整257

15.1 电力系统有功功率自动调整基础知识257

15.1.1 调速器及其调速特性258

15.1.2 发电机并联运行的有功功率分配260

15.1.3 有功功率的转移操作261

15.2 自动调频调载原理262

15.2.1 自动调频调载装置的原理262

15.2.2 自动调频调载方法265

15.2.3 自动分级卸载268

小结269

复习思考题270

第16章 船舶电站自动化271

16.1 概述271

16.2 船舶电站自动控制装置的系统组成271

16.2.1 电力自动管理系统的结构类型271

16.2.2 SIMOS PMA 71型电力自动管理系统的系统组成272

16.2.3 GENOP 71型发电机保护／并车单元273

16.2.4 OP 7型液晶显示操作单元和PLC单元277

16.3 船舶电站自动化主要功能简介278

16.3.1 对柴油发电机组的控制278

16.3.2 船舶电网的监视和发电机的保护功能282

16.3.3 PMA 71的功率自动管理功能285

16.4 船舶中压电力系统简介287

小结291

复习思考题291

第四篇 船舶电气安全管理293

第17章 船舶照明系统管理293

17.1 船舶照明系统分类293

17.1.1 主照明系统293

17.1.2 应急照明系统（大应急照明）293

17.1.3 临时应急照明（小应急照明）293

17.1.4 航行灯、信号灯系统293

17.2 船舶常用灯具与控制线路294

17.2.1 船舶常用灯具的基本类型294

17.2.2 船舶照明电光源294

17.2.3 船舶照明系统控制线路297

17.3 船舶照明系统的维护保养300

17.3.1 照明系统的维护周期和要求300

17.3.2 船舶照明系统维护保养注意事项300

17.4 船舶照明系统的常见故障检查300

17.4.1 短路故障301

17.4.2 接地故障301

17.4.3 断路故障301

17.4.4 日光灯常见故障、原因及排除方法301

小结302

复习思考题303

第18章 船舶安全用电和安全管理304

18.1 船用电机的基本要求304

18.2 船舶电机常见故障及其维护304

18.2.1 直流电机的常见故障及其维护304

18.2.2 三相交流异步电动机的常见故障及其维护306

18.2.3 船舶发电机的常见故障及其维护308

18.3 船舶安全用电309

18.3.1 人体安全保护309

18.3.2 船舶电气设备接地与保护措施311

18.4 船舶电气火灾的预防314

18.5 油船电气系统的安全管理314

18.5.1 油船的舱室区域划分与电气装置要求314

18.5.2 油船静电起火的预防315

18.5.3 油船电气设备的管理要求316

小结317

复习思考题318

第19章 船舶电气管理人员的安全职责319

19.1 船舶修理及建造时的职责319

19.1.1 船舶电气设备的修理类别、期限和范围319

19.1.2 修理项目的确定和修理后的检验319

19.1.3 监造新船时的职责320

19.2 船舶航行期间的职责321

19.2.1 船舶机动状态下的安全职责321

19.2.2 船舶正常航行状态下的安全职责321

19.2.3 船舶停泊状态下的安全职责321

19.3 船员交接班时的职责322

19.3.1 交接内容322

19.3.2 交接要求322

小结322

复习思考题323

附录 电工系统常用电器、电机符号324

参考文献329