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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