船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng)課件

第一章電與磁概述電工設(shè)備中發(fā)生的物理過程通常同時(shí)包含“電”和“磁”這兩個(gè)緊密相連的現(xiàn)象，即電生磁，磁生電。例如在電路原理課程中討論交流電路時(shí)所考慮的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，就是線圈中所鏈磁通隨時(shí)間變化而引起的；不過當(dāng)時(shí)我們用一個(gè)線性的電路參數(shù)“電感”來表達(dá)這個(gè)作用，僅從電路概念加以分析。本章重點(diǎn)闡述磁場(chǎng)基本概念和基本物理量，分析磁性材料的磁性能和磁路計(jì)算的基本定律。第一章電與磁概述1

第一章電與磁

本章主要講解內(nèi)容

第一節(jié)

磁場(chǎng)的基本概念和基本物理量

第二節(jié)

鐵磁材料的磁性能

第三節(jié)磁路的基本概念

第四節(jié)

電磁感應(yīng)第一章電與磁本章主要講解內(nèi)容2第一節(jié)磁場(chǎng)的基本概念和基本物理量一、磁場(chǎng)的基本概念

1．磁場(chǎng)與磁力線

（1）磁場(chǎng):當(dāng)小磁針靠近永久磁鐵時(shí)會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這表明在永久磁鐵的周圍有一種物質(zhì)存在，這一物質(zhì)稱為磁場(chǎng)。

（2）磁力線:磁場(chǎng)的分布情況用閉合磁力線來描述。在磁鐵的外部，磁力線從N極出發(fā)，經(jīng)外部空間進(jìn)入S極；再由S極經(jīng)磁鐵內(nèi)部回到N極而組成閉合回線，即磁力線是閉合的。

返回本章第一節(jié)磁場(chǎng)的基本概念和基本物理量一、磁場(chǎng)的基本概念返3圖1-1條形磁鐵的磁場(chǎng)返回（3）磁場(chǎng)方向l1曲線上a點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即為a點(diǎn)切線l2的方向，（4）磁場(chǎng)強(qiáng)弱磁力線的疏密反映了磁場(chǎng)各處磁性的強(qiáng)弱程度；靠近磁鐵兩端的磁力線密，磁場(chǎng)就強(qiáng)，遠(yuǎn)離磁鐵兩端的磁力線疏，磁場(chǎng)就弱。圖1-1條形磁鐵的磁場(chǎng)返回（3）磁場(chǎng)方向4返回2．電流的磁效應(yīng)除了永久磁鐵周圍存在磁場(chǎng)外，當(dāng)小磁針靠近通電導(dǎo)線(或通電導(dǎo)線繞成的螺旋管線圈)，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這說明通電導(dǎo)線的周圍和磁鐵一樣也存在著磁場(chǎng)，這種現(xiàn)象，稱為電流的磁效應(yīng)。磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱及方向由通過導(dǎo)線的電流決定。返回2．電流的磁效應(yīng)5（a）通電直導(dǎo)體（b）通電螺線管線圈圖1-2磁場(chǎng)與電流的方向返回2．電流的磁效應(yīng)磁場(chǎng)方向的確定：（a）右手握住直導(dǎo)體，拇指指向電流方向，則彎曲的四指的指向即為磁場(chǎng)方向。（b）右手握住線圈，彎曲的四指指向電流方向，則拇指的指向即為螺旋管內(nèi)部的磁場(chǎng)方向。（a）通電直導(dǎo)體（b）通電螺線管線圈返回2．6二、磁場(chǎng)的基本物理量

1．磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁感應(yīng)強(qiáng)度B

是表示磁場(chǎng)空間某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，是矢量。其定義式為:q-電荷所帶電量，單位是庫倫（C）B-磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位是特斯拉（Tesla）V-電荷運(yùn)動(dòng)速度，單位是米/秒（m/s）f-電磁力，單位是牛頓（N）二、磁場(chǎng)的基本物理量q-電荷所帶電量，單位是庫倫（C）B7

均勻磁場(chǎng)：如果磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均同，則稱其為均勻磁場(chǎng)。均勻磁場(chǎng)可用疏密均勻、方向相同的磁力線來表示（本書若沒有特別說明，都指均勻磁場(chǎng)）。在均勻磁場(chǎng)中I–

通人導(dǎo)體的電流單位是安培(A)

f

-電磁力，單位是牛頓（N）l

-導(dǎo)體長度，單位是米(m)均勻磁場(chǎng)：如果磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均I–通8

2．磁通定義：

磁通的定義是磁感應(yīng)強(qiáng)度（假設(shè)磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)）與垂直于磁場(chǎng)方向的面積的乘積定義式：B

單位：特斯拉（Tesla）φ

單位：韋伯（Wb）2．磁通B單位：特斯拉（Tesla）φ9

3．磁場(chǎng)強(qiáng)度

磁場(chǎng)強(qiáng)度是計(jì)算磁場(chǎng)所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。

B

單位：特斯拉

單位：安/米

單位：亨/米IN為電流與線圈匝數(shù)的乘積，稱為磁動(dòng)勢(shì)，用字F表示

F=NI(磁勢(shì)單位為A)3．磁場(chǎng)強(qiáng)度B單位：特斯拉單位：安/米10

4．磁導(dǎo)率（導(dǎo)磁系數(shù)）和相對(duì)磁導(dǎo)率

（1）磁導(dǎo)率

定義：表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量。定義式：μ=B/H(H/m)

（2）相對(duì)磁導(dǎo)率

定義：一般材料的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱為這種材料的相對(duì)磁導(dǎo)率。定義式：μr=μ/μ04．磁導(dǎo)率（導(dǎo)磁系數(shù)）和相對(duì)磁導(dǎo)率11第二節(jié)鐵磁材料的磁性能

為了在一定的的磁勢(shì)作用下能激勵(lì)較強(qiáng)的磁場(chǎng)，以使電機(jī)和變壓器等電器設(shè)備尺寸縮小、重量減輕、性能改善，必須增加磁路的磁導(dǎo)率。所以電機(jī)和變壓器的鐵心常用磁導(dǎo)率較高的鐵磁材料制成，下面對(duì)常用的鐵磁材料及其性質(zhì)作簡要說明。返回本章說明第二節(jié)鐵磁材料的磁性能為了在一定的的磁勢(shì)作用下能激121.高導(dǎo)磁性（a）(b)

圖1-3磁性材料的磁化思考：磁疇、磁化1.高導(dǎo)磁性（a）132.磁飽和性圖1-4磁化曲線圖1-5與H的關(guān)系非飽和段：oa、ab段半飽和段：bc段飽和段：c點(diǎn)以后圖1-42.磁飽和性圖1-4磁化曲線圖1-5與H143.磁滯性

如果勵(lì)磁線圈中通入交變勵(lì)磁電流,對(duì)鐵心進(jìn)行反復(fù)磁化，磁感應(yīng)強(qiáng)的變化總是滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化,這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象.為消除剩磁所加的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度值Hc稱為矯頑力。圖1-6磁滯回線3.磁滯性圖1-6磁滯回線15由實(shí)驗(yàn)可知，鐵磁材料不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。圖1-7中示出了幾種鐵磁材料的磁化曲線。按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料可以分成三種類型：軟磁材料、永磁材料、矩磁材料。鐵磁材料的類型由實(shí)驗(yàn)可知，鐵磁材料不同，其磁滯回線和磁化曲線也不鐵磁材料的16⑴軟磁材料具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機(jī)、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金及鐵氧體等。鐵氧體在電子技術(shù)中應(yīng)用也很廣泛，例如可做計(jì)算機(jī)的磁心，磁鼓以及錄音機(jī)的磁帶、磁頭。⑴軟磁材料17⑵永磁材料具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼、鈷鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。⑶矩磁材料

具有較小的矯頑力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中可用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體及1J51型鐵鎳合金等。⑵永磁材料18鐵磁物質(zhì)的磁性是與磁疇結(jié)構(gòu)分不開的。當(dāng)鐵磁物質(zhì)受到強(qiáng)烈的振動(dòng)，或在高溫下由于劇烈熱運(yùn)動(dòng)影響，磁疇取向性容易混亂。這時(shí)與磁疇聯(lián)系的一系列鐵磁物質(zhì)（如高導(dǎo)磁率、磁滯等），就會(huì)全部消失。因此，管理人員在維修和安裝電機(jī)時(shí)，都應(yīng)注意。注意啦?。?！注意啦?。?！19第三節(jié)磁路的基本概念一、磁路

在工程上，為了得到較強(qiáng)的磁場(chǎng)，廣泛利用了鐵磁物質(zhì)。在電機(jī)、變壓器、繼電器、儀表等電器設(shè)備

中應(yīng)用鐵磁物質(zhì)制成一定的形狀，即人為地造成磁

通的路徑，磁通主要在這部分空間內(nèi)閉合，其周圍

則因?qū)Т畔禂?shù)小得多而磁通極少。這種磁通的路徑

稱為磁路。

返回本章？磁路第三節(jié)磁路的基本概念一、磁路返回本章？磁路20圖1-8（a）是永磁式（磁電式）儀表的磁路，圖1-8（b）為電磁繼電器的磁路，圖1-8（c）為單相鐵心式變壓器的磁路，圖1-8（d）為四極轉(zhuǎn)樞式電機(jī)的磁路；圖1-8幾種常見磁路幾種常見的磁路圖1-8（a）是永磁式（磁電式）儀表的磁路，圖1-8（b）圖21二、磁路的基本定律與磁路的特點(diǎn)

磁路概念的建立，是基于鐵磁物質(zhì)的導(dǎo)磁系數(shù)大大地超過了非鐵磁物質(zhì)的導(dǎo)磁系數(shù)。然而，若以此與電路相比，在電路中，導(dǎo)電材料的電導(dǎo)系數(shù)一般比電路周圍絕緣材料的電導(dǎo)系數(shù)大幾千萬倍以上，而磁路中的導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁系數(shù)一般不過比非磁性材料的導(dǎo)磁系數(shù)大幾千倍。因此，在磁路中漏磁現(xiàn)象比電路中漏電的現(xiàn)象大為顯著。把按照我們安排的路徑而閉合的磁通稱為主磁通，而把不按照這種路徑閉合的磁通稱為漏磁通。二、磁路的基本定律與磁路的特點(diǎn)22（a）（b）圖1-9磁路中的磁場(chǎng)分布（a）23磁路定律磁路定律是由描述磁場(chǎng)性質(zhì)的磁通連續(xù)性原理和安培環(huán)路定律導(dǎo)來的。圖1-10有分支磁路的分配磁路定律圖1-10有分支磁路的分配241.磁路的基爾霍夫第一定律

在磁路的分支處所連接著的各個(gè)鐵梗中磁通的代數(shù)和應(yīng)恒等于零。

2.磁路的基爾霍夫第二定律磁路中沿任意閉合回路磁壓的代數(shù)和等于沿該回路磁勢(shì)的代數(shù)和。1.磁路的基爾霍夫第一定律2.磁路的基爾霍夫第二定律25綜上所述，磁路和電路有很多相似之處。與電路一樣，計(jì)算磁路也是以磁路的基爾霍夫兩條定律相似的定律為基礎(chǔ)的。磁路的磁通、磁勢(shì)、磁壓、磁阻等量與電路中的電流、電動(dòng)勢(shì)、電壓、電阻等量一一對(duì)應(yīng)。而且，磁路的歐姆定律對(duì)應(yīng)于電路的歐姆定律。另外必須指出，磁路和電路有一個(gè)本質(zhì)的差別，即磁通并不像電流一樣代表某種質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。恒定磁通通過某磁阻并不像恒定電流通過電阻時(shí)那樣具有能量形式的轉(zhuǎn)換，會(huì)使電阻發(fā)熱。恒定的磁通的維持不需要任何能量，與電路中的焦耳-楞次定律相似的磁路定律是不存在的。對(duì)比思考綜上所述，磁路和電路有很多相似之處。與電路一樣，計(jì)算磁路也是26三、恒定磁通無分支磁路的計(jì)算

磁路的計(jì)算可以分為兩類：（1）已知磁通求磁勢(shì)；（2）已知磁勢(shì)求磁通。

在此我們僅討論已知磁通求磁勢(shì)，并且僅討論無分支

磁路。

練習(xí)一下計(jì)算三、恒定磁通無分支磁路的計(jì)算練習(xí)一下計(jì)算27無分支磁路中已知磁通求磁勢(shì)，可以按照下列步驟進(jìn)行：1.按照材料和截面的不同進(jìn)行分段；2.作出中心線，按照所給尺寸計(jì)算出磁路各段的截面S1、S2…和長度l1、l2…；3.按已知的磁通計(jì)算各個(gè)段落的磁感應(yīng)強(qiáng)度：

無分支磁路中已知磁通求磁勢(shì)，可以按照下列284.從各材料的B-H曲線（基本磁化曲線）上按已算出的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2……找出與它們相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H1、H2……5.按照磁路的基爾霍夫第二定律求出所需要的磁勢(shì)：4.從各材料的B-H曲線（基本磁化曲線）上按已算出的29當(dāng)所給磁路中有空氣隙時(shí)，則可應(yīng)用空氣的導(dǎo)磁率μ0=

4π×10-7H/m，由空氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0

計(jì)算其磁場(chǎng)強(qiáng)度H0

：注意當(dāng)所給磁路中有空氣隙時(shí)，則可應(yīng)用空氣的導(dǎo)磁率μ0=注意30第四節(jié)電磁感應(yīng)

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面。在電工技術(shù)中，運(yùn)用原理制造的發(fā)電機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器等電器設(shè)備為充分而方便地利用自然界的能源提供了條件，在電子技術(shù)中，廣泛地采用電感元件來控制電壓或電流的分配、發(fā)射、接收和傳輸電磁信號(hào)；在電磁測(cè)量中，除了許多重要電磁量的測(cè)量直接應(yīng)用電磁感應(yīng)原理外，一些非電磁量也可用之轉(zhuǎn)換成電磁量來測(cè)量，從而發(fā)展了多種自動(dòng)化儀表。返回本章你知道嗎第四節(jié)電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，31一、電磁感應(yīng)定律1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象1820年奧斯特的發(fā)現(xiàn)第一次揭示了電流能夠產(chǎn)生磁。法拉第很快就想到磁能否產(chǎn)生電，精心地實(shí)驗(yàn)研究了10余年后，終于在1831年第一次發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出電磁感應(yīng)定律。什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件是什么？如圖1-12

一、電磁感應(yīng)定律32圖1-12線圈的感應(yīng)電勢(shì)返回圖1-12線圈的感應(yīng)電勢(shì)返回332.電磁感應(yīng)定律為了表述電磁感應(yīng)的規(guī)律，以一匝線圈為例。如圖1-13所示設(shè)在時(shí)刻t1穿過導(dǎo)線回路的磁通量是φ1，在時(shí)刻t2

穿過導(dǎo)線回路的磁通量是φ2

，那么，在這段時(shí)間內(nèi)穿過回路的磁通量的變化是，則磁通量的變化率反映了磁通量變化的快慢和趨勢(shì)。圖1-132.電磁感應(yīng)定律圖1-1334法拉第電磁感應(yīng)定律精確的實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)體回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于穿過回路的磁通量的變化率。這個(gè)結(jié)論叫做法拉第電磁感應(yīng)定律。即：

（1-17）

式中的負(fù)號(hào)代表感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向問題是法拉第電磁感應(yīng)定律的重要組成部分。

法拉第電磁感應(yīng)定律35式（1-17）只適用于單匝導(dǎo)線組成的回路如果回路不是單匝線框而是多匝線圈，如果穿過每匝線圈的磁通量相同，均為，則，稱為磁鏈或全磁通。則式（1-17）可表達(dá)為

說明式（1-17）只適用于單匝導(dǎo)線組成的回路如果回路不是說明36由愣次定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向總是使得其感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通來阻止原有磁通量的變化（增加或少）。即根據(jù)感應(yīng)電流的方向可以說明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由愣次定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向總是使得其感應(yīng)電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的37圖1-14感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的確定返回圖1-14感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的確定返回38如圖1-14，在圖中把極插入線圈，可以看到磁棒插入過程中穿過線圈的向下的磁通量增加，根據(jù)右手定則可知，這時(shí)感應(yīng)電流所激發(fā)的磁場(chǎng)方向朝上，其作用相當(dāng)于阻止線圈中磁通量的增加。若線圈不動(dòng)，磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，則通過線圈的磁通φ1的方向向下，而且對(duì)線圈來說磁通是增加的，由楞次定律知線圈感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通φ2的方向與穿過它的磁鐵磁通φ1方向相反，再根據(jù)右手定則知感應(yīng)電流i從線圈內(nèi)部a流向b，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eL的方向與其一致，由a經(jīng)線圈內(nèi)部指向b，而線圈兩端的電壓由b指向a如圖1-14所示。如圖1-14，在圖中把極插入線圈，可以看到磁棒插入過程39感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的確定一般情形下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向可由下式來決定：（1-19）式中的負(fù)號(hào)體現(xiàn)了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eL的方向總是與磁通Φ的增量相關(guān)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的確定40三、自感系數(shù)當(dāng)一線圈中的電流變化時(shí)，它所激發(fā)的磁場(chǎng)通過線圈自身的磁通量（或磁通匝鏈數(shù)）也在變化，使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種因線圈中電流變化而在線圈自身所引起的感應(yīng)現(xiàn)象通常叫做自感現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。如圖1-17實(shí)驗(yàn)。三、自感系數(shù)41（a）（b）圖1-17自感現(xiàn)象的演示自感現(xiàn)象（a）（b）自感現(xiàn)象42（1-21）

（1-22）

（1-23）式1-23相量圖如圖1-18所示。

圖1-18

43由式1-23可以看出，對(duì)于相同的電流變化率，比例系數(shù)L越大的線圈所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大，即自感作用越強(qiáng)。比例系數(shù)L稱為自感系數(shù)，簡稱自感（電感）。根據(jù)式（1-21）和式（1-22）也有自感的兩種定義。據(jù)式（1-22），自感在數(shù)值上等于線圈中電流強(qiáng)度變化率為1單位時(shí)，在這線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；或者，據(jù)式（1-21），自感在數(shù)值上等于線圈中電流強(qiáng)度為1單位時(shí)通過線圈自身的磁通匝鏈數(shù)。對(duì)式1-23的闡述由式1-23可以看出，對(duì)于相同的電流變化率，比例系數(shù)L越對(duì)式44三、鐵心線圈電路鐵心線圈分為兩種：

1.通直流電勵(lì)磁的直流鐵心線圈，如直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈、電磁吸盤及各種直流電器的線圈；

2.通交流電勵(lì)磁的交流鐵心線圈，如交流電機(jī)、變壓器及各種交流電器的線圈。三、鐵心線圈電路45A.直流鐵心線圈的磁路

通直流電勵(lì)磁的直流鐵心線圈的磁路的分析比較簡單，因?yàn)閯?lì)磁電流是直流，產(chǎn)生的磁通是固定的，由式

(1-22)知在線圈和鐵心中不會(huì)感生電動(dòng)勢(shì)，在一定的直流電壓U下,線圈中的電流I只和線圈本身的電阻R有關(guān)，即。這就是為什么交流線圈不能隨意接直流電源的原因。直流鐵心線圈的磁路A.直流鐵心線圈的磁路直流鐵心線圈的磁路46B.交流鐵心線圈的磁路

外加電壓與磁通φ的關(guān)系，轉(zhuǎn)換為相量形式：注：（1）在相位上，磁通φ滯后于外加電壓90°

（2）磁通的極大值φm取決于外加正弦電壓的有效值與頻率。

交流鐵心線圈的磁路B.交流鐵心線圈的磁路交流鐵心線圈的磁路47四、功率損耗與渦電流

圖1-21渦電流磁滯損耗有功損耗渦流損耗功率損耗磁滯損耗(ΔPh)：當(dāng)鐵磁體被反復(fù)磁化時(shí),由于磁滯原因而引起的功率損耗。渦流損耗(ΔPe)：當(dāng)鐵心中磁通發(fā)生變化時(shí),在鐵心內(nèi)引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流(即渦流)。由于渦流在鐵心中造成的功率損耗。四、功率損耗與渦電流圖1-21渦電流磁滯損耗有功損耗渦48圖1-22變壓器鐵芯中的渦流損耗及改善措施圖1-22變壓器鐵芯中的渦流損耗及改善措施49圖1-23轉(zhuǎn)速記原理應(yīng)用圖1-23轉(zhuǎn)速記原理50五、電磁鐵

電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵，再由銜帶動(dòng)控制觸點(diǎn)閉合、斷開或銜鐵的動(dòng)作可使其它機(jī)械裝置發(fā)生聯(lián)動(dòng)。當(dāng)電源斷開時(shí)，電磁鐵的磁性隨著消失，銜鐵或其它零件即被釋放。電磁鐵可分為線圈、鐵心及銜鐵三部分。如圖1-24所示的是某種電磁鐵的結(jié)構(gòu)型式。五、電磁鐵51圖1-24電磁鐵結(jié)構(gòu)圖電磁鐵結(jié)構(gòu)圖1-24電磁鐵結(jié)構(gòu)圖52IU直流勵(lì)磁線圈電路的特點(diǎn)（R

為線圈的電阻）1.直流電磁鐵IU直流勵(lì)磁線圈電路的特點(diǎn)（R為線圈的電阻）1.直流電53直流電磁鐵U一定I一定磁動(dòng)勢(shì)F=IN一定磁通和磁阻成反比

（線圈中沒有反電動(dòng)勢(shì)）IU直流電磁鐵U一定I一定磁動(dòng)勢(shì)F=IN一定磁通和54交流勵(lì)磁線圈電路的特點(diǎn)ui2.交流電磁鐵交流激勵(lì)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)交流勵(lì)磁線圈電路的特點(diǎn)ui2.交流電磁鐵交流激勵(lì)線圈中產(chǎn)生感55ui交流電磁鐵電路方程：的感應(yīng)電勢(shì)和產(chǎn)生一般情況下很小ui交流電磁鐵電路方程：的感應(yīng)電勢(shì)和56假設(shè)則ui假設(shè)則ui57有效值相量有效值相量58交流磁路中磁阻Rm對(duì)電流的影響電磁鐵吸合過程的分析：在吸合過程中若外加電壓不變,則Φ基本不變。iu交流磁路中磁阻Rm對(duì)電流的影響電磁鐵吸合過程的分析：在吸合過59

小電流小電磁鐵吸合后(氣隙?。?/p>

大起動(dòng)電流大電磁鐵吸合前(氣隙大）

注意：如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。

小電流小電磁鐵吸合后(氣隙小）大60第十章船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制本章概述舵機(jī)設(shè)備主要由下列幾個(gè)部分組成：

1．主操舵裝置

2．輔助操舵裝置

3．舵機(jī)裝置動(dòng)力設(shè)備

4．動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)：

5．轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)

6．操舵裝置控制系統(tǒng)目前，遠(yuǎn)洋船舶上裝備的都是遠(yuǎn)距離控制自動(dòng)操舵儀，簡稱自動(dòng)舵，幾乎全部是電動(dòng)液壓舵機(jī)。第十章船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制61第十章船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制本章主要講解內(nèi)容第一節(jié)舵機(jī)電力拖動(dòng)與控制的基本要求第二節(jié)單動(dòng)舵第三節(jié)隨動(dòng)舵第四節(jié)自動(dòng)舵第五節(jié)船舶艏側(cè)推裝置第十章船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制本章主要講解內(nèi)容62第一節(jié)舵機(jī)電力拖動(dòng)與控制的基本要求

我國《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》根據(jù)《國際海上人命安全公約》（SOLAS公約）的規(guī)定，對(duì)于從事于國際航行的大于500總噸的貨船或僅從事于非國際沿海航行的大于1600總噸的貨船的舵機(jī)提出了明確的要求，基本技術(shù)要求如下：

1．每艘船舶均應(yīng)設(shè)置1套主操舵裝置和1套輔助操舵裝置。主操舵裝置和輔助操舵裝置的布置，應(yīng)滿足當(dāng)其中一套發(fā)生故障時(shí)不致引起另一套也失效；如主操舵裝置具有2臺(tái)或2臺(tái)以上相同的動(dòng)力設(shè)備則在下列條件下可不設(shè)置輔助操舵裝置：返回第一節(jié)舵機(jī)電力拖動(dòng)與控制的基本要求我國《鋼質(zhì)海船63①對(duì)于客船，當(dāng)任一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備不工作時(shí)，主操舵裝置仍能按本規(guī)定進(jìn)行操舵；

②對(duì)于貨船，當(dāng)所有動(dòng)力設(shè)備都工作時(shí)，主操舵裝置能按本規(guī)定進(jìn)行操舵；

③主操舵裝置應(yīng)布置成當(dāng)其管系或一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備發(fā)生單項(xiàng)故障時(shí)此缺陷能被隔離，使操舵能力能夠保持或迅速恢復(fù)。①對(duì)于客船，當(dāng)任一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備不工作時(shí)，主操舵裝置642．主操舵裝置和舵桿：具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶最大航海吃水和最大營運(yùn)前進(jìn)航速時(shí)進(jìn)行操舵，使舵自任一舷的35°，轉(zhuǎn)至另一舷的35°，且于相同條件下自一舷的35°轉(zhuǎn)至另一舷的300所需時(shí)間不超過28s。2．主操舵裝置和舵桿：具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶最大653．輔助操舵裝置：

①具有足夠的強(qiáng)度和足以在可駕駛的航速下操縱船舶，并能在應(yīng)急情況下迅速投入工作；

②應(yīng)能在船舶最大航海吃水和以最大營運(yùn)前進(jìn)航速的一半但不小于7kn時(shí)進(jìn)行操舵，使舵自一舷

15°，轉(zhuǎn)至另一舷的15°，且所需時(shí)間不超過

60s。3．輔助操舵裝置：664．主、輔操舵裝置動(dòng)力設(shè)備：①當(dāng)動(dòng)力源發(fā)生故障失效后又恢復(fù)輸送時(shí)能自動(dòng)再起動(dòng)；②能從駕駛室控制使其投入工作；③任一臺(tái)操舵裝置動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力源發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在駕駛室發(fā)出聲、光警報(bào)；④駕駛室與舵機(jī)室之間，應(yīng)設(shè)有通信設(shè)施；⑤操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動(dòng)力轉(zhuǎn)舵的操舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達(dá)舵角限位器前停住。裝設(shè)的限位開關(guān)或類似設(shè)備，應(yīng)該與轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)本身同步而不應(yīng)與舵機(jī)的控制相同步；⑥舵裝置應(yīng)有保持舵位不動(dòng)的制動(dòng)裝置。

4．主、輔操舵裝置動(dòng)力設(shè)備：67第二節(jié)單動(dòng)舵

單動(dòng)舵也叫應(yīng)急舵或非隨動(dòng)舵。它是在自動(dòng)舵及隨動(dòng)操舵都不能用的情況下，作為應(yīng)急操舵。單動(dòng)舵控制線路比較簡單。圖10-1為DS1型應(yīng)急舵裝置簡圖。單動(dòng)操舵控制可用圖10-2所示的方框圖來表示。在操舵控制信號(hào)較弱時(shí)，不足以直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，或即使能推動(dòng)工作，但其靈敏度太低，故必須加放大環(huán)節(jié)。返回第二節(jié)單動(dòng)舵單動(dòng)舵也叫應(yīng)急舵或非隨動(dòng)舵。它是在自動(dòng)舵及68返回圖10-1DSI型應(yīng)急操舵裝置簡圖返回圖10-1DSI型應(yīng)急操舵裝置簡圖69圖10-2單動(dòng)操舵方框圖返回圖10-2單動(dòng)操舵方框圖返回70第三節(jié)隨動(dòng)舵

隨動(dòng)舵控制系統(tǒng)只要操作人員給出某一操舵指令，系統(tǒng)就能自動(dòng)地按指令把舵葉轉(zhuǎn)到所要求的舵角上，并且自動(dòng)使舵葉停轉(zhuǎn)。

圖10-3為隨動(dòng)舵系統(tǒng)方框圖。它是按偏差原則進(jìn)行調(diào)節(jié)的。圖10-4為DD2型電子式隨動(dòng)操舵儀系統(tǒng)簡圖。返回第三節(jié)隨動(dòng)舵隨動(dòng)舵控制系統(tǒng)只要操作人員給出某一操舵指令，71回舵ΦK?ì舵輪人力放大器執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)舵葉舵角反饋Φa分羅經(jīng)(指示航向)舵角指示器(指示偏舵角)電源U0U1-+n返回圖10-3隨動(dòng)操舵系統(tǒng)方框圖回舵ΦK?ì舵輪人力放大器執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)舵葉舵角反饋Φa分72返回返回73第四節(jié)自動(dòng)舵

自動(dòng)舵是根據(jù)電羅經(jīng)送來的船舶實(shí)際航向與給定航向信號(hào)的偏差進(jìn)行控制的。在舵機(jī)投入自動(dòng)工作時(shí)，如果船舶偏離了航向，不用人的干預(yù)，自動(dòng)舵就能自動(dòng)投入運(yùn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)舵葉，使船舶回到給定航向上來。返回第四節(jié)自動(dòng)舵自動(dòng)舵是根據(jù)電羅經(jīng)送來的船舶實(shí)際航向與給定74一、自動(dòng)舵的基本類型

船舶應(yīng)用的自動(dòng)舵類型眾多，究其調(diào)節(jié)規(guī)律，有三種基本類型：以船舶偏航角的大小和方向進(jìn)行調(diào)節(jié)的比例舵，以船舶偏航角和偏航角速度的大小和方向調(diào)節(jié)的比例一微分舵和以船舶偏航角、偏航角速度及偏航角積分的大小和方向來調(diào)節(jié)的比例一微分一積分舵。一、自動(dòng)舵的基本類型751．比例舵比例舵調(diào)節(jié)中偏舵角B與偏航角Φ成比例關(guān)系變化，即

B=-K1Ψ式中，K1為比例系數(shù)；負(fù)號(hào)“－”表示偏舵的方向是消除偏航。船舶因風(fēng)浪等影響引起偏航時(shí)，采用比例舵操舵有糾正偏航的能力。但是它使船舶周而復(fù)始地圍繞正航向左右搖擺，船舶的航跡呈“S”形振蕩，衰減很慢。1．比例舵762．比例一微分舵按比例操舵的偏舵角僅考慮了偏航角的大小，沒有考慮偏航角速度。其實(shí)，偏航速度高時(shí)，應(yīng)當(dāng)加大偏舵角，以有效地抑制船舶繼續(xù)偏航；另外，該船舶回到正航向后，雖然偏航角等于零，但由于慣性，船舶仍然有一個(gè)偏航角速度，使船舶又繼續(xù)朝另一側(cè)偏航。因此比例操舵會(huì)造成船舶沿航向作S形航行。比例一微分舵就是為解決這個(gè)問題而產(chǎn)生的。它的調(diào)節(jié)規(guī)律符合關(guān)系式：2．比例一微分舵773．比例一微分一積分舵為提此以提高航向調(diào)節(jié)的精度，減少、甚至消除靜態(tài)誤差，在比例一微分舵的基礎(chǔ)上，設(shè)置積分調(diào)節(jié)，亦即比例一微分一積分舵。它滿足下面的關(guān)系式。3．比例一微分一積分舵78二、自動(dòng)操舵系統(tǒng)基本要求

1．自動(dòng)操舵性能良好

2．具有必要的調(diào)節(jié)裝置（l）靈敏度調(diào)節(jié)（俗稱天氣調(diào)節(jié)）（2）舵角比例調(diào)節(jié)（3）反舵角調(diào)節(jié)（4）壓舵調(diào)節(jié)（5）航向調(diào)節(jié)

3．應(yīng)設(shè)有隨動(dòng)、單動(dòng)等操舵設(shè)備此外，自動(dòng)舵還應(yīng)設(shè)有雙電源，雙機(jī)組等換轉(zhuǎn)裝置。二、自動(dòng)操舵系統(tǒng)基本要求79三、自動(dòng)舵的工作原理

1．電動(dòng)—機(jī)械自動(dòng)舵

圖10-5為電動(dòng)—機(jī)械自動(dòng)操舵系統(tǒng)的原理簡圖。下面分5個(gè)階段（其實(shí)是連續(xù)的）說明船舶因外界干擾而偏轉(zhuǎn)離正航向K后是如何通過自動(dòng)舵的作用又重返正航向的。三、自動(dòng)舵的工作原理80返回圖10-5G-M系統(tǒng)自動(dòng)操舵的原理圖返回圖10-5G-M系統(tǒng)自動(dòng)操舵的原理圖81第一階段（Ⅰ）：船舶沿正航向K航行，滾輪1恰好與絕緣塊4接觸，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，舵葉在艏艉線上，艏艉線與正航向重合，偏航角φ、偏舵角β都為零。第二階段（Ⅱ）：假設(shè)由于受到風(fēng)、流等外界影響，船舶向右偏航，首先航向發(fā)送器使自動(dòng)操舵儀上的航向接受器（即羅經(jīng)復(fù)示器）同步轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度，并帶動(dòng)滾輪1向左偏轉(zhuǎn)，與左邊導(dǎo)電半圓環(huán)2接觸，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，舵葉向左弦偏轉(zhuǎn)，通過舵角反饋同步傳遞結(jié)構(gòu)，使兩個(gè)導(dǎo)電環(huán)以相同的方向向左作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。這一階段由于外界干擾的持續(xù)存在，開始偏舵時(shí)偏舵角很小，舵效不明顯，所以船舶繼續(xù)向右偏航（φ增加），導(dǎo)電環(huán)繼續(xù)作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。第一階段（Ⅰ）：船舶沿正航向K航行，滾輪1恰好與82第三階段（Ⅲ）：由于較強(qiáng)的舵效，使船舶偏航到某一最大偏航角而停止偏航，導(dǎo)電環(huán)追上滾輪，絕緣塊與滾輪接觸，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，偏舵角也達(dá)到最大值。

第四階段（Ⅳ）：船舶在左舵作用下，向正航向K回轉(zhuǎn)，偏航角從逐漸減小，又通過航向發(fā)送器作用，使?jié)L輪開始與右邊導(dǎo)電環(huán)3接觸，電動(dòng)機(jī)向右轉(zhuǎn)，舵葉朝著艏艉方向偏轉(zhuǎn)（β減小），導(dǎo)電環(huán)向右作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。

第五階段（Ⅴ）：船舶回到正航向K上，導(dǎo)電環(huán)正好追上滾輪，使?jié)L輪處于絕緣塊上，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，舵葉位于艏艉線上。

第三階段（Ⅲ）：由于較強(qiáng)的舵效，使船舶偏航到某一最83上述連續(xù)的5個(gè)階段船舶偏離正航向又重返正航向的航跡如圖10-6所示?？梢姴捎眠@一系統(tǒng)進(jìn)行操舵，能夠使船舶在偏航后有自動(dòng)恢復(fù)正航向的能力。這就是電動(dòng)—機(jī)械自動(dòng)操舵系統(tǒng)的基本原理。上述連續(xù)的5個(gè)階段船舶偏離正航向又重返正航向的航跡84返回圖10-6自動(dòng)舵校正航向的工作過程返回圖10-6自動(dòng)舵校正航向的工作過程852．電動(dòng)—液壓式自動(dòng)舵

國產(chǎn)“HD—5L型自動(dòng)舵應(yīng)用半導(dǎo)體無觸點(diǎn)控制的比例-微分-積分控制系統(tǒng)。駕駛室具有自動(dòng)、隨動(dòng)及應(yīng)急操作三種操舵方式。兩套參數(shù)相同的放大器互為備用，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇其中一套為自動(dòng)、隨動(dòng)操舵時(shí)使用。應(yīng)急操舵為隨動(dòng)控制方式，單獨(dú)使用一套放大器。該型自動(dòng)舵有A、B、C、D四種型式。A型為電液伺服閥變量泵系統(tǒng)；B型為電磁換向閥、伺服油缸、變量泵系統(tǒng)；C型為伺服馬達(dá)變量系統(tǒng)；D型為地磁功率閥定量泵系統(tǒng)，它們的電氣系統(tǒng)基本上是一致的。2．電動(dòng)—液壓式自動(dòng)舵86HD-5LBD

型自動(dòng)舵系統(tǒng)的組成見圖10-7。主要包括：（1）信號(hào)的檢測(cè)與發(fā)送，包括航向受訊器、偏航信號(hào)發(fā)送器、舵角反饋信號(hào)發(fā)送器、隨動(dòng)信號(hào)發(fā)送器（2）相敏整流電路（3）運(yùn)算放大器和比例微分、積分調(diào)節(jié)裝置（4）積分裝置（5）左、右舵控制繼電器（6）執(zhí)行裝置（7）天氣調(diào)節(jié)裝置HD-5LBD型自動(dòng)舵系統(tǒng)的組成見圖10-7。87返回圖10-7HD-5LBD型自動(dòng)舵系統(tǒng)方框圖返回圖10-7HD-5LBD型自動(dòng)舵系統(tǒng)方框圖88HD-5LBD型自動(dòng)舵原理見圖10-8。將操縱部位選擇開關(guān)K9放在“操縱臺(tái)位置”，機(jī)組選擇開關(guān)K8置于選定的工作機(jī)組位置，再將操縱方式選擇開關(guān)K1放在“自動(dòng)”位置，系統(tǒng)便進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)。HD-5LBD型自動(dòng)舵原理見圖10-8。將操縱部位選擇開89返回返回903．PR-4系列自動(dòng)舵1）PR-4系列自動(dòng)舵簡介2）PR-4系列自動(dòng)舵的工作原理見圖10-9PR-4系列自動(dòng)舵原理框圖。3）PR-4系列自動(dòng)舵的操作

（1）速率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法

（2）舵角調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法

（3）天氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法

（4）舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器

（5）舵角限位調(diào)節(jié)器

3．PR-4系列自動(dòng)舵91返回返回92（1）速率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法：安裝時(shí)的設(shè)定值是由廠方的隨船工程師根據(jù)船舶的裝載情況（滿載、半載或空載）而設(shè)定的。速率調(diào)節(jié)：設(shè)定值為4

天氣調(diào)節(jié)：設(shè)定值為0

以此為參考，根據(jù)下述的程序可以獲得一個(gè)最好的設(shè)定：在下述每一種情況下船舶直線航行30分鐘，比較航線記錄儀的記錄并選擇最好的設(shè)定作為新的設(shè)定值。①根據(jù)當(dāng)時(shí)的貨載情況設(shè)定調(diào)節(jié)值（該調(diào)節(jié)值是由廠方的隨船工程師推薦的）。②在上述的基礎(chǔ)上增加這個(gè)值。③在上述的基礎(chǔ)上減小這個(gè)值。（1）速率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法：93（2）舵角調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法：在大多數(shù)情況下，舵角調(diào)節(jié)器可以設(shè)定在4的位置，如果反映良好則不需要再作進(jìn)一步的調(diào)整，即：舵角調(diào)節(jié)器：設(shè)定值為4

天氣調(diào)節(jié)器：設(shè)定值為0

在下述每一種情況下船舶直線航行30分鐘，比較航線記錄儀的記錄可以選擇最好的設(shè)定作為新的設(shè)定值。①設(shè)定值：4②設(shè)定值：3③設(shè)定值：2

如果變化不大，應(yīng)設(shè)定為4。（2）舵角調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法：94（3）天氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法：

①手動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器在良好天氣條件下，設(shè)定為0位置，高設(shè)定的目的是希望獲得最少的不必要的動(dòng)舵；低設(shè)定的目的是希望保持航向的精確。對(duì)特殊的海況最好的設(shè)定是：指針的設(shè)定值是等于自然偏航角的數(shù)值。

②自動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器旋鈕到自動(dòng)位置.（3）天氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法：95（4）舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器控制旋鈕設(shè)定的目的是為了設(shè)定一個(gè)偏航角的極限報(bào)警，當(dāng)由于故障使自動(dòng)羅盤或自動(dòng)舵的讀數(shù)大于設(shè)定航向的方位角度時(shí)（角度可以任意的設(shè)定為），偏航警報(bào)報(bào)警。一般情況下，偏航角度設(shè)定為。（5）舵角限位調(diào)節(jié)器舵角限位調(diào)節(jié)器設(shè)定的目的是為了設(shè)定一個(gè)在自動(dòng)舵操作時(shí)舵角移動(dòng)位置的極限，對(duì)于航向的保持和正常的改變航向是完全可以滿足需要的，但如果有大角度的航向改變就必須設(shè)定為。（4）舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器96第五節(jié)船舶艏側(cè)推裝置 船舶艏側(cè)推（有些特種船還安裝艉惻推器）是一種橫向推進(jìn)裝置，被安裝在船艏的側(cè)面，利用推進(jìn)裝置推動(dòng)水產(chǎn)生的作用力使船舶獲得一個(gè)側(cè)向力的作用，這樣有助于船舶離開或橫靠碼頭，也有助于改善船舶在低速或高速在狹水道行使時(shí)的機(jī)動(dòng)性。目前，新造船舶大多安艏側(cè)推器。

艏側(cè)推裝置由驅(qū)動(dòng)部分（包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）、通用接頭、推進(jìn)器和推進(jìn)器螺距控制裝置組成。

艏側(cè)推裝置的主電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)電路的系統(tǒng)原理簡圖見圖10-10所示。返回第五節(jié)船舶艏側(cè)推裝置 船舶艏側(cè)推（有些特種船還安裝艉惻推97返回返回98船舶靠離碼頭時(shí)，G-M系統(tǒng)單獨(dú)向艏側(cè)推裝置的主電動(dòng)機(jī)供電，兩塊AVR板（RT01Y與RT02）共同投入工作來控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓及輸出電流。其起動(dòng)過程如下：

1.G-M機(jī)組與船舶電力系統(tǒng)工作母線脫離，起動(dòng)原動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓，輸出端電壓380V。在滿足側(cè)推翼角在零位、液壓系統(tǒng)油壓已建立、主開關(guān)與船舶電站工作母線分離等相關(guān)起動(dòng)條件后，才允許進(jìn)行側(cè)推系統(tǒng)的起動(dòng)。船舶靠離碼頭時(shí)，G-M系統(tǒng)單獨(dú)向艏側(cè)推裝置的主電992.當(dāng)按下艏側(cè)推起動(dòng)按鈕后，消磁接觸器的觸點(diǎn)E01閉合（此時(shí)Q02常閉觸點(diǎn)是接通的），使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流被短路掉，這時(shí)發(fā)電機(jī)的端電壓降為剩磁所能產(chǎn)生的電壓。延時(shí)5秒鐘后，開關(guān)Q02閉合，將發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)相連接，同時(shí)E05閉合將兩塊AVR板的輸出管T1并聯(lián)在一起，另外E06打開使得電流互感器TIO5的二次側(cè)電流經(jīng)TP01的變換后在R04上產(chǎn)生的電壓降加到了

RT02的8、9號(hào)端子上；同時(shí)Q02的常閉輔助觸點(diǎn)打開，解除了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈短路閉鎖，發(fā)電機(jī)開始進(jìn)入起壓過程。2.當(dāng)按下艏側(cè)推起動(dòng)按鈕后，消磁接觸器的觸點(diǎn)E01閉合1003.發(fā)電機(jī)在剩磁電壓的作用下，開始自勵(lì)發(fā)電，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入起動(dòng)過程。隨著發(fā)電機(jī)端電壓的逐漸升高，電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并且電流在不斷增大，但由于在起動(dòng)過程中發(fā)電機(jī)端電壓始終低于380V，所以RTO1板上的T1管是處于截止?fàn)顟B(tài)。在起動(dòng)電流小于1600A時(shí)，RT02板上的輸出管也是處于截止?fàn)顟B(tài)。3.發(fā)電機(jī)在剩磁電壓的作用下，開始自勵(lì)發(fā)電，電動(dòng)機(jī)進(jìn)101當(dāng)電流增加到1600A時(shí)，RT02通過端子8、9采集到的電流信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后開始利用電流反饋信號(hào)的大小來控制T1管的導(dǎo)通和截止時(shí)間，使發(fā)電機(jī)輸出電流保持在

1600A，限制其繼續(xù)增長，此時(shí)發(fā)電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)電流源，從而起到了限流作用。由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在不斷上升，起動(dòng)電流在不斷下降，一段時(shí)間（數(shù)秒）后，電流將小于1600A，這時(shí)RT02板上RT02的T1管再次截止，RT02完成了起動(dòng)控制，發(fā)電機(jī)又呈現(xiàn)為電壓特性，繼續(xù)升壓。當(dāng)電流增加到1600A時(shí)，RT02通過端子8、9采集到1024.當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升高到380V時(shí)，RT01板通過端子8、

10采集到的電壓信號(hào)開始對(duì)發(fā)電機(jī)端電壓進(jìn)行電壓控制，使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定在380V，至此起動(dòng)過程結(jié)束，G-M機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。4.當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升高到380V時(shí)，RT01板通過端子8、103第十一章艙室輔助機(jī)械的電氣控制

本章概述船舶艙室輔助機(jī)械的電氣控制是現(xiàn)代自動(dòng)化船舶的重要組成部分，涉及的面較廣。本章選取幾個(gè)典型的船舶電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和探討，主要包括泵浦的自動(dòng)切換控制電路、空壓機(jī)的自動(dòng)控制和船舶輔鍋爐的電氣自動(dòng)控制。第十一章艙室輔助機(jī)械的電氣控制本章概述104第十一章艙室輔助機(jī)械的電氣控制本章主要講解內(nèi)容第一節(jié)泵組自動(dòng)切換控制電路分析第二節(jié)空壓機(jī)控制電路分析第三節(jié)船舶輔鍋爐的電氣自動(dòng)控制第十一章艙室輔助機(jī)械的電氣控制本章主要講解內(nèi)容105第一節(jié)泵組自動(dòng)切換控制電路分析

為主機(jī)服務(wù)的燃油泵、滑油泵、冷卻水泵等主要電動(dòng)輔機(jī)，為了控制方便和工作可靠均設(shè)置兩套機(jī)組。不僅能在機(jī)組旁控制，也能在集中控制室進(jìn)行遙控；而且在運(yùn)行中泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)切換，使備用機(jī)組立即起動(dòng)投入工作，以保證主機(jī)處于正常工作狀態(tài)。

圖11-1為某輪泵的自動(dòng)切換控制線路原理圖

一、機(jī)組的手動(dòng)操作二、機(jī)組的自動(dòng)切換操作返回第一節(jié)泵組自動(dòng)切換控制電路分析為主機(jī)服務(wù)的燃106返回圖11-1泵的自動(dòng)切換控制線路原理圖返回圖11-1泵的自動(dòng)切換控制線路原理圖107第二節(jié)空壓機(jī)控制電路分析

現(xiàn)代化船舶柴油主機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)的功率越來越大，起動(dòng)能源主要依靠高壓空氣。同時(shí)在船舶的其它系統(tǒng)中也廣泛的應(yīng)用。例如用于主機(jī)的控制空氣、用于其他自動(dòng)控制系統(tǒng)中的氣動(dòng)元件的壓縮空氣、船用汽笛以及船舶雜用空氣等。因此，船舶空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)是船舶輔機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。在船上船舶空壓機(jī)一般都設(shè)有兩套機(jī)組，并設(shè)計(jì)成為互為備用的系統(tǒng)，可同時(shí)使用，也可單獨(dú)使用。圖11-2（a）、（b）、（c）為某輪無人機(jī)艙自動(dòng)化船舶主空壓機(jī)系統(tǒng)電氣原理圖。返回第二節(jié)空壓機(jī)控制電路分析現(xiàn)代化船舶柴油主機(jī)108控制回路變壓器QS01KMFRMFU49695T1T2FU5FU62*22*02*0電源回路電流表空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)1M

空壓機(jī)電機(jī)2QS

主開關(guān)3KM

主接觸器4FR

熱繼電器5KT1

時(shí)間繼電器6KT2

時(shí)間繼電器7KT3

時(shí)間繼電器8KA3

輔助繼電器9KA4

輔助繼電器10KA5

輔助繼電器11A

電流表12rh

計(jì)時(shí)器13S0

主、備用轉(zhuǎn)換開關(guān)14S1

手動(dòng)-自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)15S2

控制位置轉(zhuǎn)換開關(guān)16S3

遙控手動(dòng)-自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)17S4

復(fù)位按鈕18H1

指示燈19H2

指示燈20H3

指示燈21H4

指示燈22H5

指示燈23T1

互感器24T2

變壓器25FU4FU5FU6

保險(xiǎn)絲26KP1

壓力開關(guān)27F12

溫度開關(guān)28KP3

壓力開關(guān)29Y3

泄放閥A圖11-2（a）控制回路變壓器QS01KMFRMFU49695T1T2FU5109返回圖11-2（b）返回圖11-2（b）110圖11-2（c）圖11-2（c）111一、空壓機(jī)“手動(dòng)”起動(dòng)二、空壓機(jī)“手動(dòng)”停止三、空壓機(jī)控制系統(tǒng)的保護(hù)措施

1．空壓機(jī)低油壓停車

2.空壓機(jī)高溫停車

3.空壓機(jī)高溫停車

4.空壓機(jī)自動(dòng)控制過程

5.空壓機(jī)的“遙控”控制過程

一、空壓機(jī)“手動(dòng)”起動(dòng)112第三節(jié)船舶輔鍋爐的電氣自動(dòng)控制

船舶輔鍋爐是船舶動(dòng)力裝置的重要組成部分。在柴油機(jī)提供推進(jìn)動(dòng)力的船舶上，輔鍋爐產(chǎn)生的蒸汽主要用于加熱燃油、滑油、水以及提供各種生活用汽。為了提高機(jī)艙的自動(dòng)化程度，輔鍋爐的全自動(dòng)控制是不可缺少的。對(duì)于小型輔鍋爐，由于產(chǎn)生的蒸汽主要供主機(jī)暖缸、加熱燃油以及日用生活用，故對(duì)蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定性要求不高，一般采用雙位控制或比例調(diào)節(jié)，允許蒸汽壓力在設(shè)定范圍內(nèi)波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)有差調(diào)節(jié)。而對(duì)于大容量的油輪輔鍋爐，因?yàn)榧訜嶝浻汀Ⅱ?qū)動(dòng)貨油泵、蒸汽輔機(jī)以及洗艙的需要，多采用比例--積分環(huán)節(jié)，使蒸汽壓力基本穩(wěn)定在設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。返回第三節(jié)船舶輔鍋爐的電氣自動(dòng)控制船舶輔鍋爐是113一、船舶輔鍋爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)

不管采用何種類型的鍋爐，其自動(dòng)控制環(huán)節(jié)是類似的。概括地講，輔鍋爐的自動(dòng)控制環(huán)節(jié)主要包括：水位自動(dòng)調(diào)節(jié)、蒸汽壓力自動(dòng)控制、燃燒程序控制以及警報(bào)和保護(hù)環(huán)節(jié)。

圖11–3是船舶輔鍋爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖。一、船舶輔鍋爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)114圖11-3船舶輔鍋爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖1-蒸汽壓力傳感器；2-供油電磁閥；3-點(diǎn)火變壓器；4-火焰?zhèn)鞲衅鳎?-鍋爐水位傳感器圖11-3船舶輔鍋爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖1151．鍋爐水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)

鍋爐的工作水位在安全水位以上，是燃燒系統(tǒng)自動(dòng)點(diǎn)火起動(dòng)的必要條件。鍋爐的工作水位降至最低水位時(shí)，水泵應(yīng)能自動(dòng)起動(dòng)補(bǔ)水；升至最高水位時(shí)水泵應(yīng)自動(dòng)停止補(bǔ)水；水位降到極限低水位時(shí)應(yīng)能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并使整個(gè)系統(tǒng)停止工作。

目前船舶輔鍋爐采用較多的水位傳感器主要有浮子式水位調(diào)節(jié)器、電極式水位傳感器以及參考水位罐檢測(cè)水位裝置三種，由此構(gòu)成了不同的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。1．鍋爐水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)116（1）電極式水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

圖11–4所示是一種電極式水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（2）浮子式水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

圖11–5是磁性浮子式水位調(diào)節(jié)器。（3）參考水位罐水位檢測(cè)系統(tǒng)

圖11–6是采用參考水位罐的水位檢測(cè)系統(tǒng)。（1）電極式水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)117圖11-4電極式水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)返回圖11-4電極式水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)返回118返回圖11-5磁性浮子式水位調(diào)節(jié)器1-浮子；2-支點(diǎn)；3-磁鐵；4-調(diào)節(jié)板；5、8-定位釘；6-觸磁鐵；7-電觸點(diǎn)返回圖11-5磁性浮子式水位調(diào)節(jié)器119圖11–6采用參考水位罐的水位檢測(cè)系統(tǒng)1-鍋爐；2-參考水位罐；3-測(cè)量水位管；4-參考水位管；5-差壓變送器返回圖11–6采用參考水位罐的水位檢測(cè)系統(tǒng)返回120

2．蒸汽壓力的自動(dòng)控制鍋爐氣壓穩(wěn)定的前提是必須保持蒸發(fā)量和送汽量能量的平衡。燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是使鍋爐汽壓維持在規(guī)定值或是在規(guī)定的允許范圍之內(nèi)；同時(shí)為了保證燃燒良好，必須使供風(fēng)量與供油量相適應(yīng)。蒸汽壓力的自動(dòng)控制主要有雙位控制和比例控制兩種。2．蒸汽壓力的自動(dòng)控制121（1）雙位控制系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)的雙位控制，就是汽壓上升至設(shè)定值上限時(shí)，停止燃燒；而汽壓下降至設(shè)定值的下限時(shí)，點(diǎn)火燃燒。采用雙位控制系統(tǒng)，鍋爐的點(diǎn)火和熄火比較頻繁。如圖11–3所示，鍋爐內(nèi)的蒸汽壓力作用于壓力雙位調(diào)節(jié)器，實(shí)際上它是一個(gè)壓力繼電器（如圖11–7示）。只有蒸發(fā)量小、負(fù)荷較穩(wěn)定的鍋爐比較適宜采用雙位自動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)于貨輪輔助鍋爐，由于產(chǎn)生的蒸汽僅用于加熱燃油、滑油以及日用生活用，它的蒸發(fā)量小（一般小于5t／h）、蒸汽壓力低（一般低1MPa），對(duì)蒸汽壓力的波動(dòng)要求不高，一般都采用雙位控制。（1）雙位控制系統(tǒng)122

為了彌補(bǔ)雙位自動(dòng)控制系統(tǒng)只有最大和零兩種輸出的特點(diǎn)，可采用多位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其特點(diǎn)主要是除了設(shè)置一個(gè)具有相當(dāng)于鍋爐高負(fù)荷噴油量的主噴油器外，還配置了一個(gè)相當(dāng)于鍋爐低負(fù)荷噴油量的輔助噴油器（甚至還有主噴油器帶兩個(gè)可切換使用的噴油器），輔助噴油器一般兼作點(diǎn)火噴油器，各噴油器配合不同的風(fēng)量運(yùn)行時(shí)，可有不同的產(chǎn)汽量。采用多位調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以使鍋爐不須經(jīng)常點(diǎn)火和熄火，提高了運(yùn)行安全性。為了彌補(bǔ)雙位自動(dòng)控制系統(tǒng)只有最大和零兩種輸出的特1231–主彈簧；2–幅差彈簧；3–波紋管；4–杠桿；5–叉形臂；6–拉片；7–定位片；8–電觸頭；9–控制壓力指針；10–差動(dòng)值指針；11–接線柱圖11-7YD-651型壓力繼電器1–主彈簧；2–幅差彈簧；3–波紋管；4–杠桿；5–叉形臂；124（2）比例控制系統(tǒng)對(duì)于用汽量比較大的船舶，特別是大容量的油輪，因?yàn)榧訜嶝浻?、?qū)動(dòng)貨油泵、鍋爐給水泵等蒸汽輔機(jī)以及洗艙都需要大量蒸汽，鍋爐的蒸發(fā)量大，需要汽壓穩(wěn)定，故其蒸汽壓力的自動(dòng)控制多采用比例---積分環(huán)節(jié)，使噴油量與供汽量相適應(yīng)，并使噴油量和供風(fēng)量保持固定比例關(guān)系，使汽壓基本穩(wěn)定在設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。

圖11–8是比例控制系統(tǒng)方框圖。圖11–9是比例控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分是一個(gè)壓力比例調(diào)節(jié)器YBT和一個(gè)由比例調(diào)節(jié)器控制的電動(dòng)比例操作器DBC，同時(shí)調(diào)節(jié)回油閥和風(fēng)門擋板。

圖11–10是壓力比例調(diào)節(jié)器的原理圖。（2）比例控制系統(tǒng)125返回圖11-8比例控制系統(tǒng)方框圖返回圖11-8比例控制系統(tǒng)方框圖126返回圖11-9比例控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖返回圖11-9比例控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖127返回1–平衡杠桿；2–滑動(dòng)觸點(diǎn)；3–波紋管；4–電位器；5–主彈簧；6–調(diào)整螺釘；圖11-10壓力比例調(diào)節(jié)器原理圖返回1–平衡杠桿；2–滑動(dòng)觸點(diǎn)；3–波紋管；4–電位器；5–1283．燃燒的程序控制

鍋爐的程序控制是指對(duì)鍋爐的起動(dòng)和停止按預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間順序進(jìn)行的自動(dòng)控制，它屬于時(shí)序程序控制系統(tǒng)

圖11–11是船舶鍋爐的典型程序控制方案框圖。

在程序控制系統(tǒng)中，其主要元件包括信號(hào)發(fā)送器、時(shí)序控制器，點(diǎn)火變壓器及點(diǎn)火電極和火焰?zhèn)鞲衅鳌?．燃燒的程序控制129圖11-11船舶鍋爐的典型程序控制方案框圖返回圖11-11船舶鍋爐的典型程序控制方案框圖返回130（1）信號(hào)發(fā)送器

信號(hào)發(fā)送器包括手動(dòng)信號(hào)發(fā)送器和自動(dòng)信號(hào)發(fā)送器。前者一般采用按鈕和選擇開關(guān)。后者采用各種自動(dòng)繼電器（俗稱開關(guān)），如壓力繼電器、溫度繼電器、液位繼電器等。用它們來接通或斷開控制電路，以完成程序控制的起動(dòng)和停止。（1）信號(hào)發(fā)送器131（2）時(shí)序控制器

時(shí)序控制器是輔助鍋爐程序控制的核心部分。它根據(jù)起動(dòng)信號(hào)發(fā)送器送出來的電信號(hào)接通或切斷電路，或根據(jù)規(guī)定的時(shí)間來接通或切斷電路。目前時(shí)序控制器有有觸點(diǎn)控制器、無觸點(diǎn)控制器、可編程序控制器和微型計(jì)算機(jī)控制器。

a、有觸點(diǎn)時(shí)序控制器：船上用得較多的主要有多回路時(shí)間繼電器和凸輪式時(shí)間繼電器兩種，它們的工作原理類似。圖11–12是多回路時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)簡圖。（2）時(shí)序控制器132圖11–12多回路時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)簡圖1-微型同步電機(jī)；2-電磁線圈離合器；3-減速器；4-標(biāo)度盤；5-復(fù)位彈簧；6-爪形塊；7-電觸點(diǎn)返回圖11–12多回路時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)簡圖返回133

b、無觸點(diǎn)時(shí)序控制器：無觸點(diǎn)時(shí)序控制器是利用晶體管的開關(guān)特性，使晶體管工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài)，從而控制繼電器通電或斷開。延時(shí)作用是根據(jù)電容充放電原理組成的RC延時(shí)環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，其工作原理如圖11–13所示。b、無觸點(diǎn)時(shí)序控制器：無觸點(diǎn)時(shí)序控制器是利134（A）單管延時(shí)釋放電路（B）繼電器延時(shí)通電電路圖11-13晶體管延時(shí)開關(guān)電路（A）單管延時(shí)釋放電路135（3）點(diǎn)火變壓器及點(diǎn)火電極船用的自動(dòng)點(diǎn)火裝置，大部分通過點(diǎn)火變壓器，將380V的交流電壓升至8000V或10000V，然后在點(diǎn)火電極兩端利用高壓電尖端放電。產(chǎn)生火花點(diǎn)火。點(diǎn)火電極是兩根為2mm的鎳鉻合金絲，它用耐高壓電的瓷套管絕緣，固定在噴油器上，如圖11一14所示。（3）點(diǎn)火變壓器及點(diǎn)火電極136圖11-14點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖1–點(diǎn)火電極；2–點(diǎn)火噴油嘴；3–主噴油嘴圖11-14點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖137（4）火焰?zhèn)鞲衅骰鹧鎮(zhèn)鞲衅饔糜诒O(jiān)測(cè)爐膛內(nèi)有無火焰，以便在鍋爐起動(dòng)點(diǎn)不著火或正常燃燒突然熄火時(shí)的報(bào)警和執(zhí)行停爐保護(hù)程序，它是保證鍋爐可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。輔助鍋爐中常用的火焰?zhèn)鞲衅髦饕泄饷綦娮?、光電池和紫外線檢測(cè)管。

a、光敏電阻光敏電阻元件是由涂在透明底板上的光敏層和金屬電極引出線構(gòu)成。光敏電阻的主要特性是接受光照射時(shí)其電阻值很小，無光照時(shí)其電阻值很大。圖11–15是用光敏電阻組成的火焰?zhèn)鞲衅?。光敏電阻監(jiān)視火焰的電路原理如圖11–16所示。（4）火焰?zhèn)鞲衅?38圖11–15光敏電阻火焰?zhèn)鞲衅?–光敏電阻；2–磨沙玻璃；3–耐熱玻璃返回圖11–15光敏電阻火焰?zhèn)鞲衅鞣祷?39返回圖11-16光敏電阻火焰監(jiān)視電路原理圖返回圖11-16光敏電阻火焰監(jiān)視電路原理圖140b、光電池光電池實(shí)際上也是一種半導(dǎo)體器件。它是利用有光照射后兩電極之間產(chǎn)生電壓的原理而工作的。圖11–17是光電池控制電路原理圖。圖11–17（A）中采用RAR型硒光電池，當(dāng)它接受光照射時(shí)，正負(fù)極之間將會(huì)產(chǎn)生小于1V的電壓，經(jīng)過放大器MV后足以使繼電器FR動(dòng)作。圖11–17（B）采用2CR11型光電池，當(dāng)它接受光照射時(shí)，光電池兩極之間將會(huì)產(chǎn)生0.5V的電壓，經(jīng)過晶體管放大后使繼電器J動(dòng)作。光電池使用壽命長，而且它的光譜敏感范圍僅限于可見光，而不是紅外線，這對(duì)火焰的監(jiān)視是合適的，因此現(xiàn)在在船上用得越來越多。b、光電池141返回圖11-17光電池控制電路原理圖返回圖11-17光電池控制電路原理圖142c、紫外線檢測(cè)裝置

圖11–18是它的結(jié)構(gòu)示意圖。管泡是用能透過紫外線的石英玻璃制成，泡內(nèi)充以惰性氣體，兩個(gè)電極對(duì)稱放置。當(dāng)陰極接受到足夠數(shù)量的紫外線時(shí)，就有光電子發(fā)射出來。在外電場(chǎng)的作用下，光電子加速運(yùn)動(dòng)使惰性氣體電離，管子導(dǎo)通；若無光照射，紫外線管截止。紫外線管的優(yōu)點(diǎn)是不受高溫爐壁輻射的影響，它的特性較光敏電阻好，且在交、直流控制線路中均可使用。c、紫外線檢測(cè)裝置143圖11–18紫外線檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖1–電極；2–引腳；3–石英玻璃泡；4–基座；5–管腳返回圖11–18紫外線檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖返回1444．警報(bào)及保護(hù)環(huán)節(jié)

在輔助鍋爐運(yùn)行過程中，為了達(dá)到安全、可靠、無人值班的目的，除了對(duì)鍋爐水位與燃燒采用自動(dòng)控制外，還必須對(duì)各種危險(xiǎn)工況采取安全保護(hù)措施。當(dāng)設(shè)置安全保護(hù)裝置后，一旦在鍋爐點(diǎn)火、升汽或運(yùn)行中產(chǎn)生異常情況，相應(yīng)的感受元件就能檢測(cè)故障產(chǎn)生的原因，并發(fā)出聲光報(bào)警，迫使鍋爐熄火，后掃風(fēng)，以免產(chǎn)生各種事故，導(dǎo)致鍋爐及各種設(shè)備的損壞甚至傷及人身安全。4．警報(bào)及保護(hù)環(huán)節(jié)145對(duì)于不同類型的禍爐，主要有以下幾種安全保護(hù)環(huán)節(jié)：①極限低水位：由液位控制器檢測(cè)；②蒸汽壓力過高：由壓力調(diào)節(jié)器檢測(cè)；③點(diǎn)火失敗、異常熄火：由火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)；④燃油壓力過低：由油路壓力繼電器檢測(cè)；⑤燃油溫度過高或過低：由溫度調(diào)節(jié)器檢測(cè)；⑥電動(dòng)機(jī)過載：由熱繼電器檢測(cè)；對(duì)于不同類型的禍爐，主要有以下幾種安全保護(hù)環(huán)節(jié)：146第十二章船舶電力系統(tǒng)的組成第一節(jié)船舶電力系統(tǒng)

第二節(jié)船舶電站容量和發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇第三節(jié)船舶配電裝置第四節(jié)船舶電力網(wǎng)第五節(jié)船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)第六節(jié)船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)第七節(jié)船舶中壓電力系統(tǒng)第十二章船舶電力系統(tǒng)的組成第一節(jié)船舶電力系統(tǒng)147

內(nèi)容簡介本章主要介紹了船舶電力系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)和基本功能，對(duì)配電裝置中的重要設(shè)備和部件（包括配電板，應(yīng)急配電板，蓄電池，充放電板，岸電箱和萬能式自動(dòng)空氣斷路器）作了詳情的敘述，此外，對(duì)船舶軸帶發(fā)電機(jī)主要類型及工作原理作了簡單介紹。

內(nèi)容簡介本章主要介紹了船舶電力系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)和基本148第一節(jié)船舶電力系統(tǒng)一、船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電源裝置船舶配電裝置船舶電力網(wǎng)負(fù)載控制電器電工測(cè)量用儀器、儀表返回圖12-1典型船舶電力系統(tǒng)簡圖第一節(jié)船舶電力系統(tǒng)一、船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電源裝置返回149圖12-1典型船舶電力系統(tǒng)簡圖返回圖12-1典型船舶電力系統(tǒng)簡圖返回150將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。船舶電源主要是指發(fā)電機(jī)和蓄電池。

1.船舶電源裝置柴油機(jī)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。1.船舶電源裝置1512.配電裝置

對(duì)電源即發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能、電力網(wǎng)和電力負(fù)載進(jìn)行保護(hù)，分配，轉(zhuǎn)換，控制和檢測(cè)的裝置。根據(jù)供電范圍和對(duì)象的不同可分為主配電板、應(yīng)急配電板、動(dòng)力分配電板、照明分配電板和蓄電池充放電板等。2.配電裝置對(duì)電源即發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能、電力網(wǎng)和電力負(fù)載1523.船舶電力網(wǎng)

是全船電纜電線的總稱，作用是將各種電源與負(fù)載按一定關(guān)系連接起來。根據(jù)其所接負(fù)載的性質(zhì)，可分為動(dòng)力電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)和小應(yīng)急電網(wǎng)等。3.船舶電力網(wǎng)是全船電纜電線的總稱，作用是將各種電源與153車床、鉆床、電焊機(jī)和盤車機(jī)等。①動(dòng)力裝置用輔機(jī)滑油泵、海水冷卻泵、淡水泵、鼓風(fēng)機(jī)等。②甲板機(jī)械錨機(jī)、絞纜機(jī)、舵機(jī)、起貨機(jī)、舷梯機(jī)和起艇機(jī)等。③艙室輔機(jī)生活用水泵、消防泵、艙底泵以及為輔鍋爐服務(wù)的輔機(jī)等。④機(jī)修機(jī)械4.負(fù)載:用電設(shè)備，按系統(tǒng)可分為以下幾類：車床、鉆床、電焊機(jī)和盤車機(jī)等。①動(dòng)力裝置用輔機(jī)滑油泵、海154⑤冷藏通風(fēng)空調(diào)裝置、伙食冷庫等用的輔機(jī)和通風(fēng)機(jī)等。⑥廚房設(shè)備電灶、電烤爐等廚房機(jī)械用輔機(jī)和電茶爐等。⑦照明設(shè)備機(jī)艙照明、住艙照明、甲板照明等照明設(shè)備，還包括航行燈、信號(hào)燈以及電風(fēng)扇等。⑤冷藏通風(fēng)空調(diào)裝置、伙食冷庫等用的輔機(jī)和通風(fēng)機(jī)等。⑥155⑧弱電設(shè)備無線電通信、導(dǎo)航和船內(nèi)通信設(shè)備等。⑨自動(dòng)化設(shè)備及其他自動(dòng)化裝置、蓄電池充放電設(shè)備、冷藏集裝箱和艏側(cè)推裝置、電力推進(jìn)船舶或特種工程船舶使用的推進(jìn)電動(dòng)機(jī)、生產(chǎn)機(jī)械和專用設(shè)備等。⑧弱電設(shè)備無線電通信、導(dǎo)航和船內(nèi)通信設(shè)備等。⑨自動(dòng)化設(shè)156主要有各種類型的控制箱、接觸器、繼電器、各種控制器和主令電器等。5.控制電器6.電工測(cè)量用儀器、儀表船舶上常用的電工測(cè)量儀表有萬用表、兆歐表、鉗形電流表、交（直）流電壓表、電流表、功率表、功率因數(shù)表、頻率表、交流并車屏上的整步表、平時(shí)用于檢修的直流穩(wěn)壓電源和自耦變壓器、示波器等。

主要有各種類型的控制箱、接觸器、繼電器、各種控5.控制電器157

幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。2.額定電壓等級(jí)

世界各國對(duì)電壓等級(jí)的選用與本國陸上電制參數(shù)一致，使船舶電氣設(shè)備具有通用性。二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)1.電流種類(電制)

我國《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》規(guī)定：非電力推進(jìn)船舶的限制電壓為500V，動(dòng)力負(fù)載、具有固定敷設(shè)電纜的電熱裝置等的額定電壓為380V，照明、生活居室的電熱器限制電壓為250V，額定電壓為220V。

幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。2.額1583.額定頻率等級(jí)我國采用50Hz，西歐各國、美國采用60Hz的頻率標(biāo)準(zhǔn)。3.額定頻率等級(jí)我國采用50Hz，西歐各國、美國采用60H159三、船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（與陸電相比）（1）工作條件比較復(fù)雜，工作環(huán)境比較惡劣（2）與用電設(shè)備之間的距離很短，相互影響大（3）船舶電站容量相對(duì)較小。三、船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（與陸電相比）（1）工作條件比較復(fù)雜，160第二節(jié)船舶電站容量和發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇一、確定電站容量和發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)的基本原則

（5）應(yīng)急工況貨輪和油輪的典型運(yùn)行工況大致劃分如下：（1）航行工況（2）進(jìn)出港工況（3）裝卸貨工況（4）停泊工況1.船舶的運(yùn)行工況返回第二節(jié)船舶電站容量和發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇一、確定電站容量和1612.確定電站容量的基本原則

電站容量應(yīng)能滿足船舶在各種運(yùn)行況下的用電量，并有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，確保連續(xù)可靠的供電。但從經(jīng)濟(jì)性考慮，冗余功率又不能太大。

2.確定電站容量的基本原則電站容量應(yīng)能滿足船舶在各種運(yùn)行1623.發(fā)電機(jī)組容量和數(shù)量的選擇原則

發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘繘Q定于電站的總?cè)萘?，發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和機(jī)組數(shù)量由以下幾個(gè)基本原則確定： 單機(jī)組容量 船舶電站必須有備用機(jī)組 各機(jī)組的使用壽命應(yīng)與主機(jī)壽命相當(dāng) 維修管理方便3.發(fā)電機(jī)組容量和數(shù)量的選擇原則發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘繘Q定于電163二、應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定

一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨(dú)立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機(jī)，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用的發(fā)電機(jī)稱為應(yīng)急發(fā)電機(jī)。1．目的和原則

二、應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以164一般應(yīng)急發(fā)電機(jī)需對(duì)舵機(jī)之類較大的電動(dòng)機(jī)負(fù)載供電

確定應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量通?；谙率鲈O(shè)備所需的電功率，即：航行燈、信號(hào)燈、應(yīng)急照明設(shè)備、應(yīng)急報(bào)警和信號(hào)裝置、火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；在緊急狀態(tài)下所需要的船內(nèi)通信設(shè)備、