《船舶电气设备及系统》课程教案3

大连海事大学《船舶电气设备及系统》课程教学大纲Syllabus for MARINE ELECTRICAL EQUIPMENT AND SYSTEM课程编号新13006610原13006610学时/学分90/5开课单位轮机工程学院考核方式考试适用专业轮机工程执笔者编写日期2008年7月一、本课程的性质与任务本课程是为轮机管理（机电合一）专业开设的专业课之一。

通过本课程的学习，获得有关电机、船舶电气设备的机构、工作原理和运行管理方面的基本知识、基本理论和基本技能。

培养学生具有初步的对电机和主要电气设备的运行管理能力，为将来深入广泛地学习船舶电工技术和从事专业工作打下理论和实践的基础。

二、课程简介本课程主要内容包括：船用电机、电器和电力拖动基础；机舱和甲板机械电力拖动的控制；船舶电站与船舶电力网的组成、运行原理和管理技术；船舶照明系统；常用电工测量仪表；船用电气设备、油轮电气系统的特殊要求与安全管理以及安全用电等。

具有层次分明，适用面较广，有较强的理论性和实践性的特点。

The course mainly covers marine electrical motor、rudiments of electrical equipments and electrical drive; control methods of the drive machines in the engine space and on the deck; the composition of the ship power station and the ship electrical network, and its working principle and the technique of its management; ship lighting system; the usage of the electricalmeasure instruments; marine electrical equipments、special requirement of oil tanker electriccal system and so on. The course combines the theory and the practice together, covers a widely area of appliance.三、课程知识体系架构及教学要求（一）理论授课1．磁路概念：●磁滞损耗及涡流损耗；◎磁性材料的磁性能及分类；电磁感应；○磁路；磁场强度；磁感应强度；磁导率；原理：●磁路欧姆定律；○安培环路定律；方法及应用：●右手螺旋定则；右手定则；左手定则；2．变压器概念：●变压器及基本结构；匝数比及变比；变压器外特性；◎自耦变压器；电压/电流互感器○绕组相对极性（同名端、异名端）；原理：●单相变压器的工作原理；◎三相变压器的工作原理；方法及应用：●单相变压器电压变换、电流变换及阻抗变换的基本原理及计算方法；◎三相变压器的绕组接法与变比关系；电流互感器及电压互感器工作原理及安全防范；○交流铁心线圈的电路分析；直流铁心线圈的电路分析；单相变压器的电路分析；绕组相对极性的判别方法；3．异步电动机概念：●旋转磁场；同步转速；转差率；电磁功率；电磁转距；◎三相异步电动机的基本参数；原理：●三相异步电动机转动原理；三种工作状态的条件及特性；三相异步电动机的机械特性；单相异步电机的特性；◎三相异步电动机的等效电路；○三相异步电动机的转矩及功率平衡方程；方法及应用：●三相电动机起动方法；单相电动机起动方法4．同步电机概念：●励磁方式；空载特性；电枢反应；外特性；调节特性；◎功角特性；原理：●同步发动机的工作原理；◎同步电动机的工作原理；方法及应用：●同步发电机的电压方程式及相量图；有功功率和无功功率调节方法；电磁功率与转距的计算方法；同步发电机并联运行的条件；◎同步电动机的起动；○同步发电机的短路与振荡5．直流电机概念：●励磁方式；电动势；电磁转距；空载特性；外特性；机械特性；直流发电机的自励起压条件；直流电动机的起动和反转；◎直流电动机铭牌；直流发动机铭牌；电枢反应；○转子结构；定子结构；原理：●直流电机的励磁方式；电动势与电磁转距的计算；直流发电机的空载特性；直流发电机的外特性；直流电动机的机械特性；◎直流电动机的基本工作原理；直流发电机的基本工作原理；○无刷直流电动机；（选讲）；方法及应用：●直流发电机的自励起压条件；直流电动机的起动和反转；◎直流电机的电压平衡方程；6．控制用电机概念：●伺服电动机；测速发电机；自整角机；步进电动机；原理：●伺服电动机的工作原理；测速发电机的工作原理；自整角机的工作原理；步进电动机的工作原理；方法及应用：●伺服电动机的运行特性；测速发电机的运行特性；控制式自整角机的工作原理；力矩式自整角机的工作原理；步进电动机的运行方式；◎控制式自整角机的接线方式；力矩式自整角机的接线方式；7．电力拖动基础概念：●恒转矩负载；恒功率负载；起动；调速；制动；原理：●电力拖动的运动方程；负载的机械特性；电动机的起动方法；交流电动机的调速方法；直流电动机的调速方法；电动机的制动方法；◎电动机调速时的机械特性曲线；电动机制动时的机械特性曲线；方法及应用：●起动方法；转速公式；调速方法；制动方法；反转方法◎电力拖动系统运动方程式8．电动机的自动控制基础概念：●各种控制电器；保护环节；控制环节；典型控制电路；可编程序控制器（PLC）；◎可编程序控制器（PLC）的基本指令；原理：●各种控制电器的工作原理；基本控制环节的工作原理；典型控制电路的工作原理；◎可编程序控制器（PLC）的工作原理；方法及应用：●各种控制电器的电路符号；电动机的磁力起动器控制电路；电动机的降压起动控制；◎可编程序控制器（PLC）的应用；9．船舶甲板机械电力拖动与控制概念：●甲板机械（锚机、绞缆机、起货机等）；电力拖动自动控制系统；◎电动液压控制系统；原理：●起货机的电力拖动与控制的工作原理与基本要求；◎锚机的电力拖动与控制的工作原理与基本要求；方法及应用：●起货机的电力拖动控制线路；◎锚机的电力拖动控制线路；10．船舶舵机的电力拖动与控制概念：●舵机；单动舵；随动舵；自动舵；◎比例舵；比例微分舵；比例微分积分舵；原理：●舵机电力拖动控制的基本要求；各种操舵方式的工作原理；自动舵的调节规律；自动舵的各种工作原理；◎自动操舵系统的基本要求；方法及应用：●各种操舵系统的工作原理；◎自动操舵系统的基本工作原理；11．辅助机械的电力拖动与控制概念：●自动切换；自动控制；组合起动屏；原理：●备用泵的自动切换控制电路的工作原理；方法及应用：●备用泵的自动切换控制线路的运行分析；○分油机自动控制线路；（选讲）油水分离器的自动控制线路；（选讲）船舶冷藏箱设备的自动控制线路；（选讲）12．船舶电力系统的组成概念：●船舶电力系统；电站；配电装置；船舶电网；发电机并联运行；手动并车的操作；应急电源；万能式自动空气断路器；轴带发动机；◎定矩浆；变矩浆；原理：●船舶电力系统的组成及特点；发电机并联运行的条件；◎电网的保护及保护装置；方法及应用：●同步发动机的保护及保护装置；应急电源实际操作；◎主配电盘与应急配电盘的关系；船舶轴带发动机的主要种类及其应用；○船舶电站容量和发电机组数量确定；13．同步发动机的并车运行概念：●同步指示灯；同步表；自动并车装置；◎船舶电站自动整步器；原理：●发电机并联运行的条件的分析；手动并车整步原理；◎自动准同步并车原理；方法及应用：●发电机手动并车的操作；◎同步指示灯法的应用；同步表法的应用；○船舶电站自动整步器14．同步发动机电压及无功功率自动调整概念：●静态电压调整率；动态电压调整率；自励恒压装置；相复励；均压线；◎电压调整特性；原理：●自励起压的基本条件和恒压原理；◎并联运行发动机组间无功功率的分配；方法及应用：●电流叠加相复励自励恒压装置的分析；直流均压线法和交流均压线法的应用；◎电磁叠加相复励自励恒压装置的分析；无刷发动机励磁系统的分析；○晶闸管自励恒压励磁系统；可控相复励自励恒压装置的分析；15．电力系统频率及有功功率自动调整概念：●调速器；调速特性；自动分级卸载；◎自动调频调载；原理：●发动机并联运行的有功功率分配；◎调速器的动作原理；方法及应用：●有功功率的转移操作；自动分级卸载装置；◎自动调频调载原理；16．船舶自动化电站概念：●机舱自动化；电站自动化；船舶电站自动控制装置；中压电力系统；◎功率自动管理功能；原理：●船舶电站自动控制装置的组成及工作原理；船舶中压电力系统；◎PMA 71型船舶电力管理系统；方法及应用：●船舶电站自动化主要功能；◎船舶中压电力系统的组成；17．船舶照明系统管理概念：●主照明；应急照明；临时应急照明；◎航行灯；信号灯；原理：●船舶照明电光源的种类和工作原理；方法及应用：●船舶照明系统控制线路；航行灯控制器线路；信号灯控制线路；◎船舶照明系统的维护保养；船舶照明系统的常见故障检查；18．船舶安全用电和安全管理概念：●安全用电；保护接地；工作接地；屏蔽接地；保护接零；静电；◎重复接地；避雷接地；原理：●船舶安全用电的基本要求；油轮电气系统的安全管理；◎油船电气设备的管理要求；方法及应用：●船用电机的基本要求；船舶电气设备接地与保护措施；◎油船静电起火的预防；19．船舶电气管理人员的安全职责概念：●安全职责；航修；小修；检修；◎审图；监造；试验；交接班；原理：●船舶修理及建造的职责；船舶航行期间的职责；◎船员交接班时的职责；方法及应用：●修理项目的确定和修理后的检验；监造新船时的职责；◎船舶机动状态下的安全职责；船舶正常航行状态下的安全职责；船舶停泊状态下的安全职责；(二) 实验授课1. 三相异步电动机磁力启动器实验内容：三相异步电动机磁力启动器实验要求：1）掌握用接触器控制三相异步电动机的直接起动的原理和接线方法。

《船舶电气》教案第六章电力拖动控制电路及系统一、继电—接触器控制教学目的：使学生掌握常用控制电器的结构、性能和特点，掌握电动机的基本控制电路、分析方法及控制原则和保护环节。

重点：电器的基本性能和电动机的基本控制电路。

难点：电器的特点和电动机控制电路的基本分析方法。

计划课时：14节左右。

§1-1常用控制电器基本概念1.电器分类a.手动电器：人手操作的电器。

如闸刀（HK）、刀（HD与HS）、铁壳（HH）、倒顺（HZ132）、组合（HZ10）等负荷开关（通断大电流的主电路）及按纽（LA）、万能式转换开关（LW）等主令电器（通断小电流的控制电路）。

自动电器：通过电量与非电量的变化通断电路的电器。

如继电器（J）、接触器（C）、自动开关（DZ与DW）。

b.配电电器：用于配电装置。

如刀开关、熔断器和仪表等。

控制电器：控制电动机运行的电器。

如继电器、接触器等。

2．开关分类a. 隔离开关：隔离电源和负荷（保证安全）。

如刀开关等。

b. 操作开关：直接控制电器运行。

如接触器等。

一．负荷开关及组合开关1．闸刀（HK）与铁壳（HH）开关1）闸刀开关：作隔离开关和小电流的操作开关；里面熔丝作过电流保护。

2）铁壳开关：操作机构为弹簧储能式，能快速通断电路；联锁装置保证箱盖打开开关不能闭合，开关闭合不能箱盖打开。

作隔离开关和操作开关（容量大于闸刀）。

3）单投（HD）、双投（HS）开关：只作大容量的隔离开关。

2．组合开关1）结构：（见书）有动、静触点。

2）特点: 多触点、多位置通断负荷电路；切换电源和负载；控制小容量电动机正反转；测量三相电压等。

有状态表（每个触点、每个位置对应有“×”或“˙”通，无“×”或“˙”断）（见书）3）倒顺开关：属于组合开关，只有正、停、倒三个位置；控制小容量交流电动机正反转。

3．凸轮控制器：多触点、多位置、频繁通断负荷电路；有灭弧装置；用于小容量电机的变向、变速等控制；有状态表。

大学船舶电气设备及系统教案一、教学目的本教学旨在使学生了解船舶电气设备及系统的概况，掌握其基本原理、特点和操作技术，为深入学习相关专业知识打下基础。

二、教学内容1、船舶电气设备的种类和功能2、电气系统的组成和结构3、电气设备的基本原理和特点4、电气设备的维护和保养5、船舶电气系统的操作技术三、教学方法1、理论结合实际通过介绍实际案例和船舶电气设备在航海中的应用，使学生了解理论知识与实际应用的关系，提高学生的实际应用能力。

2、讲述案例分析通过分析具体案例，使学生掌握船舶电气设备的故障检修方法，并能够根据问题具体情况制定相应的维修计划。

3、多媒体展示使用多媒体展示技术，将电气设备的工作原理、构造和操作技术直观地演示给学生，使学生更加深刻理解。

四、教学重点1、船舶电气设备的种类和功能2、电气设备的基本原理和特点3、船舶电气系统的操作技术五、教学难点1、电气设备的维修和保养2、电气系统的组成和结构3、应用实际场景进行案例分析六、教学评估1、平时成绩（课堂表现、作业完成情况等）占30%2、期末考试成绩占70%七、教学资源1、学生教材：《船舶电气设备及系统》2、教师讲义：《船舶电气设备及系统教学讲义》3、多媒体课件：船舶电气设备及系统操作技术演示4、实验设备：船舶电气设备维修和保养设备八、教学实施本课程为选修课程，一学期共16周，每周上课2小时，课程教学主要以理论讲解为主，实验和案例分析为辅助。

授课形式以多媒体讲解、讨论和案例分析为主，结合实际案例进行分析和讨论。

同时，对于船舶电气设备进行实际操作，以提升学生的实际操作能力。

课程性质与内容1、性质本课程是轮机管理专业的主要专业课。

专业课──则主要介绍与将来从事的工作有关的知识；主要──则应引起足够的重视。

2、特点理论性强、实践性强──理论要学；实验要做。

3、内容由于船舶电气设备的驱动主要由电动机完成，而电动机的工作又必须由船舶电站提供能源。

∴本课程内容包含：电机学、船舶电站以及主要船舶电气设备的控制线路和原理等。

4、重点与难点本课程的重点、难点是异步电动机的调速、起动、制动方法及运行情况分析，同步发电机并联运行及功率调节，锅炉、起货机、自动舵控制线路分析，同步发电机的自动调压装置，同步发电机并联运行，电力系统的保护。

二、课程目的和要求通过本课程的学习，获得电机学及船舶电气设备必要的基本理论和基本知识，掌握船舶电气设备基本操作技能，为学习后续课程及今后从事船舶电气设备管理工作打下理论基础和实践基础。

电工学：秦曾煌。

第一章§1-1 磁场基本物理量一、 磁感应强度和磁通（中学、普物复习概述）1．磁感应强度：由电流产生的磁场方向可用右手螺旋定法则来确定，而描述这个磁场强弱和方向是由磁感应强度B 来表示，它是一个矢量(大小和方向)。

2．均匀磁场：在磁场内各点的磁感应强度大小和方向相同，则称之。

3．磁力线：为了描述磁场的物理性质，由磁力线来表示，磁力线是空间闭合回线，磁力线的疏密表示磁场的强弱，其方向即为磁场的方向。

4．磁通φ：穿过某一截面S 的磁感应强度B 的通量（即磁力线数）若截面S 与磁感应强度B 互相垂直，则SB Φ= S IJ =电流密度对于非均匀磁度，上式中的B 可取S 面内的平均值。

可见，磁感应强度在数值上等于穿过垂直于磁场方向上的单位面积上的磁通，故又称它为磁通密度，简称磁密。

5．单位：按电磁感应公式：dt dN e Φ-=中各量的单位关系，在国际单位制（SI ）中：磁通φ——V ·S ；通常称为韦伯（Wb ）磁感应强度B ——T （特斯拉）；1T=1Wb/m 2在电磁单位制中：φ——麦克斯韦（M X ） B ——高斯（Gs ）两者之间关系：1Wb=108Mx1T=104Gs二、 磁场强度：（中、普物复习）磁场强度H 是在计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，根据安培环路定律：I dl ∑=φ磁场强度H 沿任一闭合回线l 的线积分等于该回路圈内的电流代数和，当电流方向与积分回线方向符合右手螺旋关系时，电流I 取正值，相反则取负值。

《船舶电气设备及系统》课程教案第10页总44页课程名称《船舶电气设备及系统》教材版本《船舶电气设备及系统》史际昌，1998年课程进度所属教研室教案版本修订日期教学内容：第四章同步电机§4-2・同步电机的基本特性；1.空载特性；2.电枢反应；3 .外特性和调节特性。

［第二节要点］:空载特性（条件）；电枢反应；外特性（△ U）;调节特性。

教学目的：1.了解同步电机磁路，清楚“空载特性”和“电枢反应”实质；2.明白电枢反应性质对外特性和调节特性的影响。

毅学要求：1.介绍同步电机基本特性，明确测试条件，点明它们的特点与电机性能关系；2.介绍“电枢反应”时，注意应用“图示法”帮助理解。

教学重点同步电机的基本特性和“电枢反应”。

教学难点同步电机的“电枢反应”，尤其是“增、去磁直轴反应”和“交轴反应” 及其与负载的关系。

教学手段课堂授课作业教案撰写人教案审核人教研室主任《船舶电气设备及系统》课程教案第11页总44页课程名称《船舶电气设备及系统》教材版本《船舶电气设备及系统》史际昌，1998年轄进度所属教研室轮机工程教研室教案版本修订日期教学内容：第四章同步电机§ 4 - 3 .同步发电机的电压、转矩和功率的平衡；1.电压方程及相量图；2.转矩和功率的平衡；3.独立运行特点；［第三节要点］:电压方程及相量图（同步电抗、三种负载相量图）电磁转矩（与功率的关系、不对称负载的影响）教学目的：1 .掌握同步发电机的两个分析方法------ 平衡方程和相量图；2.理解“同步电抗”的物理意义；3•了解同步发电机独立运行特点。

教学要求：1.通过电路定律和能量守衡定律分析同步发电机的平衡关系；2.“相量图”在《电路》已学，可介绍时结合“电压方程”进行复习；3.“同步电抗”的物理意义可结合等效电路的思路进行说明；4•“独立运行特点”应适当进行解释。

教学重点1.平衡方程和相量图；2•“同步电抗”的物理意义；3•独立运行特点、。