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铁芯线圈电路 13
小结 16
复习思考题 17
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 48
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 57
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 60
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 91
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动方程式 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常用电器的结构原理和功能 116
8.1.1接触器 117
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 125
8.2电动机的基本保护环节 125
8.2.1短路电流保护 126
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 128
8.3.3行程控制 128
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 130
8.3.9典型控制电路 130
8.4可编程序控制器及其应用 133
8.4.1可编程序控制器工作原理 133
8.4.2 FX系列可编程序控制器简介 136
8.4.3 FX2n可编程控制器基本指令 137
8.4.4 FX2n可编程序控制器步进指令 137
8.4.5梯形图编程的一般要求和常识 138
小结 141
复习思考题 142
第9章 船舶甲板机械电力拖动与控制 143
9.1船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 143
9.1.1甲板机械的特点、驱动及控制方式 143
9.1.2船舶电力拖动系统的分类 144
9.2起货机的电力拖动与控制的基本要求 145
9.2.1船舶起货机的类型及特点 145
9.2.2电动起货机的结构和运行特性 145
9.2.3起货机对电力拖动控制的基本要求 148
9.2.4电动起货机的运行特点及电路控制要求 149
9.3起货机的电力拖动控制线路 150
9.3.1交流恒功率变极调速起货机的控制 150
9.3.2交流恒转矩变极调速起货机的控制 153
9.4锚机和系缆设备的电力拖动与控制基本要求 157
9.4.1锚机运行特点 158
9.4.2锚机对电力拖动控制的要求 158
9.4.3锚机和系缆设备的电力拖动控制线路 159
小结 161
复习思考题 161
第10章 船舶舵机的电力拖动与控制 162
10.1舵机电力拖动与控制的基本要求 162
10.2操舵方式及基本工作原理 162
10.2.1单动操舵的工作原理 162
10.2.2随动操舵的工作原理 163
10.2.3自动操舵的工作原理 164
10.3自动舵的基本类型及其调节规律 166
10.3.1自动舵的基本类型 166
10.3.2自动舵的调节规律 166
10.4自动操舵系统基本要求和工作原理 168
10.4.1自动操舵系统基本要求 168
10.4.2自动操舵系统的工作原理 169
小结 175
复习思考题 176
第11章 辅助机械的电力拖动与控制 177
11.1备用泵的自动切换控制电路 177
11.1.1组合起动屏 177
11.1.2控制线路原理和运行分析 177
11.2分油机的自动控制 181
11.2.1概述 181
11.2.2 FOPX型分油机的基本工作原理 182
11.2.3 FOPX型分油机自控系统的组成 183
11.2.4 FOPX型分油机的基本控制过程 185
11.2.5 FOPX型分油机的运行状态监视和参数调整 187
11.3油水分离器的自动控制 188
11.3.1油水分离系统的组成 188
11.3.2自动排油控制 191
11.3.3油分浓度检测报警器 192
11.3.4常见故障的检查 194
11.4船舶冷藏箱设备的自动控制 196
11.4.1概述 196
11.4.2制冷系统工作原理 197
11.4.3电气控制系统的结构 198
11.4.4电气控制系统的控制功能 199
11.4.5运行过程中的管理 202
小结 204
复习思考题 205
第三篇 船舶电站及其自动化装置 206
第12章 船舶电力系统 206
12.1概述 206
12.1.1船舶电力系统的组成及特点 206
12.1.2船舶电力系统的基本参数 208
12.1.3发电机容量及台数确定的原则 209
12.1.4应急发电机容量的确定 210
12.2船舶电源 210
12.2.1船舶电源分类 210
12.2.2船舶同步发电机 211
12.2.3船舶轴带发电机 211
12.2.4船舶新能源 215
12.2.5船舶蓄电池 216
12.3配电装置 221
12.3.1配电装置分类 221
12.3.2主配电板的构成及功能 221
12.3.3分配电板 222
12.3.4应急配电板 222
12.3.5充放电板 222
12.3.6岸电箱 222
12.4船舶电力系统中的常用电器 224
12.4.1万能式自动空气断路器 224
12.4.2装置式自动空气开关 227
12.4.3逆功率继电器 227
12.4.4负序继电器 228
12.4.5电网绝缘监视仪 229
12.5船舶电网 229
12.5.1船舶电网的分类 229
12.5.2船舶电网的结线方式 230
12.5.3船舶电缆 233
12.6船舶电力系统的保护及保护装置 233
12.6.1船舶电网的保护 234
12.6.2同步发电机的保护及保护装置 235
12.6.3船舶变压器的保护 237
12.6.4船舶负载的保护 237
12.7船舶中压电力系统 238
12.7.1“泰安口”半潜式电力推进船中压电力系统的结构 238
12.7.2“泰安口”半潜式电力推进船电力系统的运行模式 240
12.7.3中压电力系统的隔离开关和接地开关 241
12.7.4船舶中压保护 242
12.7.5船舶电力推进系统中的中压系统 243
小结 246
复习思考题 247
第13章 同步发电机的并车运行 248
13.1并车的条件及分析 248
13.1.1理想的并车条件 248
13.1.2并车条件的分析 248
13.2同步发电机的手动并车 251
13.2.1同步指示灯法 251
13.2.2同步表法 252
13.2.3手动并车程序及注意事项 253
13.3同步发电机自动并车的基本原理 256
13.3.1自动并车基本原理 256
13.3.2自动并车装置 258
小结 261
复习思考题 262
第14章 同步发电机电压及无功功率自动调整 263
14.1自动电压调整的基础知识 263
14.1.1同步发电机的电压波动 263
14.1.2自励恒压装置的作用 265
14.1.3自励恒压装置的基本要求 265
14.2相复励原理 267
14.2.1同步发电机的自励起压原理 267
14.2.2相复励恒压原理 268
14.2.3相复励的基本形式 269
14.3不可控相复励装置 269
14.3.1电流叠加相复励自励恒压装置 269
14.3.2电磁叠加的相复励自励恒压装置 270
14.3.3电磁叠加带电压曲折绕组的相复励系统 271
14.4可控相复励自励恒压励磁系统 272
14.4.1可控相复励变压器式可控相复励装置 272
14.4.2可控移相电抗器式可控相复励装置 272
14.4.3可控电抗器分流的调压器 273
14.4.4交流侧晶闸管分流的调压器 273
14.4.5直流侧晶闸管分流的调压器 273
14.5无刷发电机励磁系统 274
14.5.1无刷同步发电机的组成 274
14.5.2无刷励磁方式 274
14.6并联运行发电机组间无功功率分配 276
小结 279
复习思考题 280
第15章 电力系统频率及有功功率自动调整 281
15.1电力系统有功功率自动调整基础知识 281
15.1.1电力系统频率波动的原因及其影响 281
15.1.2调速器及其调速特性 282
15.1.3发电机并联运行的有功功率分配 285
15.1.4有功功率的转移操作 286
15.1.5调差系数与功率分配间的关系 286
15.2自动调频调载原理 287
15.2.1自动调频调载装置的原理 287
15.2.2自动调频调载方法 289
15.2.3自动分级卸载 290
小结 291
复习思考题 292
第16章 船舶电站自动化 293
16.1概述 293
16.1.1有关规范 293
16.1.2基本功能 293
16.1.3电站自动化的技术特点 294
16.2船舶电站自动控制装置的系统组成 294
16.2.1电力自动管理系统的结构类型 294
16.2.2船舶自动化电站的功能组成 295
16.2.3 SIMOS PMA71型电力自动管理系统的组成 296
16.2.4 GENOP71型发电机保护/并车单元 298
16.2.5 OP7型液晶显示操作单元和PLC单元 301
16.2.6发电机并车与保护单元和空气断路器、调速器之间电气接线示例 302
16.2.7发电机并车与保护单元的通信和系统参数设置 303
16.3船舶电站自动化主要功能简介 303
16.3.1对柴油发电机组的控制 303
16.3.2船舶电网的监视和发电机的保护功能 307
16.3.3 PMA71的功率自动管理功能 310
16.4发电机并车和保护器（PPU）实现的自动化电站简介 312
16.4.1 DEIF公司的Multi—Line2产品PPU简介 312
16.4.2基于PPU和PLC模块实现的自动化电站 314
16.4.3 PPU对调速器和AVR的控制 314
16.4.4 PPU和PLC构建的系统应用分析 317
小结 323
复习思考题 324
第四篇 船舶电气安全管理 325
第17章 船舶照明系统管理 325
17.1船舶照明系统分类 325
17.1.1主照明系统 325
17.1.2应急照明系统（大应急照明） 325
17.1.3临时应急照明（小应急照明） 325
17.1.4航行灯、信号灯系统 326
17.2船舶常用灯具与控制线路 326
17.2.1船舶常用灯具的基本类型 326
17.2.2船舶照明电光源 326
17.2.3船舶照明系统控制线路 329
17.3船舶照明系统的维护保养 332
17.3.1照明系统的维护周期和要求 332
17.3.2船舶照明系统维护保养注意事项 332
17.4船舶照明系统的常见故障检查 333
17.4.1短路故障 333
17.4.2接地故障 333
17.4.3断路故障 333
17.4.4日光灯常见故障、原因及排除方法 334
小结 334
复习思考题 335
第18章 船舶安全用电和安全管理 336
18.1船用电机的基本要求 336
18.2船舶电机常见故障及其维护 336
18.2.1直流电机的常见故障及其维护 336
18.2.2三相交流异步电动机的常见故障及其维护 338
18.2.3船舶发电机的常见故障及其维护 340
18.3船舶安全用电 341
18.3.1人体安全保护 341
18.3.2船舶电气设备接地与保护措施 343
18.4船舶电气火灾的预防 346
18.5油船电气系统的安全管理 346
18.5.1油船的舱室区域划分与电气装置要求 346
18.5.2油船静电起火的预防 347
18.5.3油船电气设备的管理要求 348
小结 349
复习思考题 350
第19章 船舶电气管理人员的安全职责 351
19.1船舶修理及建造时的职责 351
19.1.1船舶电气设备的修理类别、期限和范围 351
19.1.2修理项目的确定和修理后的检验 351
19.1.3监造新船时的职责 352
19.2船舶航行期间的职责 353
19.2.1船舶机动状态下的安全职责 353
19.2.2船舶正常航行状态下的安全职责 353
19.2.3船舶停泊状态下的安全职责 353
19.3船员交接班时的职责 354
19.3.1交接内容 354
19.3.2交接要求 354
小结 354
复习思考题 355
附录 电工系统常用电器、电机符号 356
参考文献 361