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第1章 电与磁 1

1.1 磁场的基本概念和基本物理量 1

1.1.1 磁场的基本概念 1

1.1.2 磁场的基本物理量 1

1.2 铁磁材料的磁性能 4

1.2.1 磁性材料的B－H曲线 4

1.2.2 剩磁和矫顽力 5

1.2.3 磁滞回线 6

1.2.4 磁滞损失 6

1.2.5 涡流及涡流损耗 7

1.3 磁路的基本概念 9

1.3.1 磁路 9

1.3.2 磁路的基本定律与磁路的特点 9

1.3.3 恒定磁通无分支磁路的计算 11

1.4 电磁感应 13

1.4.1 电磁感应现象 13

1.4.2 导体中的感应电动势 14

1.4.3 导体上的洛伦兹力 15

1.4.4 自感 16

1.4.5 铁芯线圈电路 17

本章小结 19

第2章 变压器 21

2.1 变压器的分类 21

2.2 变压器的基本结构和铭牌 21

2.2.1 变压器的基本结构 21

2.2.2 变压器的铭牌数据 22

2.3 变压器的工作原理及运行特性 23

2.3.1 变压器的工作原理 23

2.3.2 变压器的同名端标志 23

2.3.3 极性（同名端）测试 24

2.3.4 空载理想变压器的电压比 25

2.3.5 阻抗比（等效阻抗） 26

2.4 实际变压器 27

2.4.1 铁芯对变压器的影响 27

2.4.2 变压器的等效电路 28

2.4.3 电压调整（变压器的运行特性） 29

2.5 特殊变压器 30

2.5.1 双电压输出变压器 30

2.5.2 自耦变压器 30

2.5.3 仪用互感器 31

2.6 三相变压器 33

2.6.1 三相变压器组的磁路 33

2.6.2 三相变压器的磁路 34

2.6.3 三相变压器的基本性质 34

2.6.4 三角形－三角形联结 35

2.6.5 三角形－星形联结 36

2.6.6 星形－星形联结 36

2.6.7 开口三角形联结 37

本章小结 37

第3章 直流电机 40

3.1 直流电机的结构与工作原理 40

3.1.1 发电机的工作原理 40

3.1.2 直流发电机的磁场及励磁方式 42

3.1.3 电枢、换向器和电刷 43

3.1.4 直流电机的额定值 45

3.2 电枢绕组的感应电势、电磁转矩和电磁功率 45

3.2.1 感应电势（感应电压） 45

3.2.2 电磁转矩 47

3.2.3 电磁功率 47

3.3 直流发电机的运行特性 48

3.3.1 发电机带载运行时的能量转换过程 48

3.3.2 电枢反应 48

3.3.3 换向极 50

3.3.4 直流发电机的空载特性 50

3.4 直流电动机 55

3.4.1 机械功率、电磁转矩和转速 55

3.4.2 直流电动机的机械特性 56

3.4.3 电枢反应 58

3.4.4 换向极 59

本章小结 59

第4章 异步电动机 61

4.1 三相异步电动机结构与铭牌数据 61

4.1.1 三相异步电动机的基本结构 61

4.1.2 三相异步电动机的铭牌数据 64

4.2 异步电动机的旋转磁场与工作原理 64

4.2.1 三相异步电动机的旋转磁场 64

4.2.2 异步电动机的转动原理 68

4.2.3 异步电动机的转差率 68

4.3 异步电动机的定子与转子电路 69

4.3.1 定子电路中各电量的关系 69

4.3.2 转子电路中各电量的关系 70

4.3.3 定子和转子各量的相互关系 72

4.4 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 74

4.4.1 电磁转矩 74

4.4.2 三相异步电动机的转矩特性与机械特性 75

4.5 三相异步电动机工作特性与选择 81

4.5.1 三相异步电动机的工作特性 81

4.5.2 三相异步电动机的选择 83

4.6 单相异步电动机 84

4.6.1 单相异步电动机的结构 84

4.6.2 单相异步电动机的转矩－速度特性 85

4.6.3 单相异步电动机的工作原理 86

4.6.4 堵转转矩 87

4.6.5 电阻起动异步电动机 88

4.6.6 电容分相式异步电动机 89

4.6.7 罩极式单相异步电动机 89

4.6.8 通用型单相异步电动机 90

本章小结 91

第5章 同步电机 94

5.1 三相同步发电机 94

5.1.1 发电机的基本类型与基本结构 94

5.1.2 定子与转子的主要特性 95

5.1.3 励磁与励磁机 96

5.1.4 三相同步发电机额定值 97

5.2 同步发电机的电枢反应 98

5.2.1 电枢电流？a与空载电势？0同相位（即ψ＝0°）时的电枢反应 99

5.2.2 电枢电流？a比空载电势？0滞后90°（即ψ＝90°）时的电枢反应 99

5.2.3 电枢电流？a比空载电势？0超前90°（即ψ＝90°）时的电枢反应 100

5.2.4 同步发电机实际运行时的电枢反应 101

5.3 同步发电机的电势方程和相量图 103

5.3.1 凸极式同步发电机 103

5.3.2 隐极式同步发电机 105

5.4 同步发电机的运行特性 105

5.4.1 同步发电机的空载特性 105

5.4.2 同步发电机的短路特性 107

5.4.3 同步发电机的外特性（输出特性曲线） 107

5.4.4 同步发电机的调节特性 109

5.4.5 同步发电机的功角特性 109

5.4.6 三相同步发电机单机运行时的特点 111

5.5 同步电动机 112

5.5.1 概述 112

5.5.2 同步电动机的起动 112

5.5.3 同步电动机带载运行 113

5.5.4 功率和扭矩 114

5.5.5 励磁与无功功率 115

5.5.6 V形曲线 116

5.5.7 同步电动机的停止 117

本章小结 118

第6章 控制电机 120

6.1 伺服电动机 120

6.1.1 交流伺服电动机 120

6.1.2 直流伺服电动机 122

6.2 测速发电机 124

6.3 自整角机 125

6.3.1 力矩式自整角机 126

6.3.2 控制式自整角机 128

本章小结 130

第7章 电力拖动基础 131

7.1 电力拖动系统运行的基本概念 131

7.1.1 生产机械的负载转矩特性 131

7.1.2 电动机的工作状态及电力拖动系统运行方程式 133

7.2 三相异步电动机的起动、制动与调速 135

7.2.1 异步电动机的起动 135

7.2.2 异步电动机的制动 139

7.2.3 异步电动机的调速 142

7.3 直流电动机的起动、制动与调速 147

7.3.1 直流电动机的起动及改变转向 147

7.3.2 直流电动机的制动 148

7.3.3 直流电动机的调速 151

本章小结 153

第8章 电力拖动控制电路及系统 155

8.1 常用控制电器 155

8.1.1 主令电器 155

8.1.2 熔断器 157

8.1.3 接触器 159

8.1.4 继电器 160

8.2 电动机的基本保护环节 162

8.2.1 短路保护 163

8.2.2 过载保护 163

8.2.3 失电压（欠电压）保护 163

8.2.4 缺相保护 164

8.3 三相异步电动机控制电路的基本控制环节 164

8.3.1 电气控制系统图 164

8.3.2 点动控制 166

8.3.3 连续控制 166

8.3.4 多地点控制 167

8.3.5 行程控制 167

8.3.6 互锁控制 168

8.3.7 联锁控制 168

8.3.8 双位控制 168

8.4 典型控制电路 169

8.4.1 电动机正反转控制电路 169

8.4.2 海（淡）水柜水位自动控制电路 170

8.4.3 三相异步电动机起动控制电路 171

8.4.4 三相异步电动机的制动控制电路 173

8.4.5 变极调速控制电路 175

8.4.6 直流电动机起动控制电路 176

8.5 可编程序控制器 177

8.5.1 PLC的基本组成和工作原理 178

8.5.2 S7-200 PLC概述 180

8.5.3 S7-200 PLC使用举例 185

本章小结 190

第9章 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制 191

9.1 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 191

9.1.1 电动甲板机械 191

9.1.2 液压甲板机械 192

9.2 起货机的电力拖动与控制的基本要求 193

9.2.1 船舶起货机的类型及特点 193

9.2.2 电动起货机的结构和运行特性 193

9.2.3 船舶起货机电力拖动的基本要求 196

9.3 起货机的电力拖动控制线路分析 198

9.3.1 交流恒功率变极调速起货机控制系统 198

9.3.2 恒转矩交流三速起货机的线路分析 202

9.4 锚机和系缆设备的电力拖动与控制 206

9.4.1 锚机、绞缆机的类型及运行特点 206

9.4.2 锚机、绞缆机械对电力拖动系统的基本要求 208

9.4.3 交流三速锚机电气控制线路分析 208

本章小结 210

第10章 船舶舵机的电力拖动与控制 211

10.1 舵机电力拖动与控制的基本要求 211

10.2 单动舵 212

10.3 随动舵 213

10.4 自动舵 214

10.4.1 自动舵的基本类型 214

10.4.2 自动操舵系统的基本要求 217

10.4.3 自动舵的工作原理 218

本章小结 226

第11章 舱室辅助机械的电气控制 228

11.1 泵组自动切换控制电路分析 228

11.1.1 机组的手动操作 228

11.1.2 机组的自动切换操作 228

11.2 空压机控制电路分析 230

11.2.1 空压机“手动”起动 230

11.2.2 空压机“手动”停止 230

11.2.3 空压机控制系统的保护措施 230

11.3 船舶辅锅炉的电气自动控制 233

11.3.1 船舶辅锅炉电气自动控制系统的主要环节 233

11.3.2 辅锅炉电气自动控制系统实例分析 242

本章小结 246

第12章 船舶电力系统概述 248

12.1 船舶电力系统的组成与特点 248

12.1.1 船舶电力系统的组成 248

12.1.2 船舶电力系统的运行特点 250

12.1.3 船舶电力系统设计的规范和标准 250

12.1.4 船舶电力系统的类型 250

12.2 船舶电站 252

12.2.1 船舶电站的分类和特点 252

12.2.2 船舶电力系统的基本参数 253

12.2.3 船舶电力负荷的计算 254

12.2.4 船舶电站发电机组功率和数量的确定 256

12.3 船舶配电装置和电器 257

12.3.1 配电装置的功能 257

12.3.2 主配电板 257

12.3.3 船用开关 259

12.3.4 船舶应急配电板 268

12.3.5 充放电板和蓄电池 269

12.3.6 船用保护电器 272

12.4 船舶电力网 275

12.4.1 船舶电网的基本要求 275

12.4.2 船舶电网的线制 276

12.4.3 船舶电网基本类型 277

12.4.4 船用电缆 278

12.5 船舶电力系统的继电保护 280

12.5.1 船舶电力系统保护对保护装置的基本要求 280

12.5.2 同步发电机的保护 280

12.5.3 船舶电网的保护 287

12.6 船舶轴带发电机系统 288

12.6.1 轴带发电机的特点 288

12.6.2 轴带发电机系统的组成原理 290

12.7 船舶中压电力系统 293

12.7.1 “泰安口”半潜式电力推进船中压电力系统的结构 293

12.7.2 “泰安口”半潜式电力推进船电力系统的运行模式 295

12.7.3 中压电力系统的隔离开关和接地开关 296

本章小结 296

第13章 船舶同步发电机的并联运行 298

13.1 船舶同步发电机并联运行的特点 298

13.2 船舶同步发电机并联运行原理 299

13.2.1 并联运行名词术语 299

13.2.2 同步发电机并联运行的条件 299

13.2.3 同步发电机并联运行分析 300

13.2.4 并联运行对原动机的要求 302

13.3 同步发电机并联运行操作方式 303

13.4 手动准同步并车装置 305

13.4.1 操作的依据 305

13.4.2 同步指示灯 305

13.4.3 同步指示器 306

13.4.4 手动并车操作过程 308

13.5 粗同步并车 310

13.6 半自动同步并车装置 311

13.6.1 同步脉冲发生器 311

13.6.2 带并车指令的同步指示器 311

13.7 自动准同步并车装置 313

13.7.1 自动准同步并车装置的基本功能 313

13.7.2 自动同步装置的工作原理 314

本章小结 323

第14章 同步发电机电压及无功功率自动调整 324

14.1 励磁自动调整装置概述 324

14.1.1 励磁自动调整装置的作用 324

14.1.2 励磁自动调整装置的技术指标 325

14.2 励磁自动调整装置的分类 326

14.3 励磁自动调节系统的调节原理 327

14.3.1 调节特性 327

14.3.2 按机端电压偏差调节 328

14.3.3 按负载电流大小及相位进行调节 328

14.3.4 综合调节 329

14.4 自动电压调节器 330

14.5 自励同步发电机起压条件 332

14.6 不可控相复励自励调压装置 333

14.6.1 不可控相复励自励发电机 333

14.6.2 相复励原理 333

14.6.3 电流叠加相复励自励调压装置 334

14.6.4 电磁叠加相复励自励调压装置 336

14.6.5 三绕组相复励自励调压装置 336

14.7 可控相复励自励调压装置 340

14.8 晶闸管励磁自动调整装置 341

14.9 并联运行同步发电机之间无功功率的分配 343

本章小结 346

第15章 同步发电机频率及有功功率自动调整 348

15.1 调频调载概述 348

15.2 原动机调速器及其调速特性 349

15.3 并联运行发电机之间有功功率的分配 351

15.4 自动调频调载装置 355

15.4.1 自动调频调载装置的功能 355

15.4.2 自动调频调载装置的工作原理 355

15.4.3 T4800型功率自动分配装置 360

本章小结 363

第16章 船舶电站自动控制系统 364

16.1 船舶电站自动控制系统概述 364

16.2 船舶电站自动控制系统的组成及功能 365

16.3 柴油发电机组自动起停控制 368

16.4 主柴油发电机组的控制电路分析 370

16.4.1 对控制电路的基本要求 370

16.4.2 控制电路的组成和工作原理 371

16.5 船舶电站自动控制系统实例分析 375

16.6 电站的功率管理 378

16.7 船舶应急电站自动控制 388

16.7.1 供电电源的自动转换 388

本章小结 391

第17章 船舶照明系统及信号灯系统的管理 393

17.1 船舶照明系统管理 393

17.1.1 照明系统概述 393

17.1.2 船舶照明系统分类 393

17.1.3 船舶照明系统特点及要求 394

17.1.4 航行灯与信号灯系统 395

17.2 船舶常用灯具与控制线路 395

17.2.1 船舶常用灯具的基本类型 395

17.2.2 船舶照明属具 396

17.2.3 油船及特殊船舶的附加要求 396

17.2.4 船舶照明系统控制线路 396

17.3 灯光信号设备 398

17.3.1 号灯的特性 398

17.3.2 号灯的型式 399

17.3.3 号灯的控制 399

17.3.4 自动雾号汽笛 401

17.4 船舶照明系统的维护保养 403

17.4.1 照明系统的维护周期和要求 403

17.4.2 船舶照明系统维护保养注意事项 403

17.5 船舶照明系统的常见故障检查 403

17.5.1 短路故障 403

17.5.2 接地故障 404

17.5.3 断路故障 404

本章小结 404

第18章 船舶内部通信及信号装置 406

18.1 船内电话通信系统 406

18.1.1 船用声力电话 406

18.1.2 船用自动电话 407

18.1.3 船用指挥电话 407

18.2 船舶操纵信号设备 408

18.2.1 电气传令钟 409

18.2.2 舵角指示器和电动舵角传令钟 412

18.2.3 交流型舵角指示器及电车钟常见故障分析 413

18.2.4 主机转速测量系统 413

18.3 船舶内部电气信号装置 414

18.3.1 通用紧急报警系统 416

18.3.2 火灾自动探测系统及可燃气体探测报警系统 416

18.4 船用广播系统 419

本章小结 422

第19章 船舶电气安全管理与维护 423

19.1 船舶安全用电 423

19.1.1 人体安全保护 423

19.1.2 船舶电气设备接地与保护措施 424

19.2 船舶电气设备防火、防爆和防静电 427

19.2.1 电气设备的防火、防爆 427

19.2.2 电气设备的灭火 427

19.2.3 防静电常识 427

19.2.4 船舶防静电的措施 428

19.3 油船电气设备的安全管理 428

19.3.1 油船的舱室区域划分与电气装置要求 428

19.3.2 油船静电起火的预防 429

19.3.3 油船电气设备的管理要求 430

本章小结 431

第20章 船舶电气管理人员的职责 432

20.1 船舶修理时的职责 432

20.1.1 船舶电气设备的修理类别、期限和范围 432

20.1.2 修理项目的确定和修理后的检验 432

20.2 监造新船时的职责 433

20.2.1 审图和监造 433

20.2.2 系泊试验和航行试验 433

20.3 船舶主要电气设备调试 439

20.3.1 主开关和综合保护装置的调试 439

20.3.2 锚机、绞缆机拖动电气控制系统的调试 440

20.3.3 舵机拖动电气控制系统的调试 440

20.4 船舶航行期间的职责 442

20.4.1 船舶机动状态下的安全职责 442

20.4.2 船舶正常航行状态下的安全职责 443

20.4.3 船舶停泊状态下的安全职责 443

20.5 船员交接班时的职责 443

20.5.1 交接内容 443

20.5.2 交接要求 443

本章小结 444

参考文献 445