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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