验船师培训课程电气部分(1)

2019/8/81验船师培训课程电气部分周志宏2019/8/82第一节直流电路的基本知识(电路的概念电位的概念基尔霍夫定律)第二节舶舶电器设备简介酸性蓄电池（构造工作原理充电和放电）第三节渔船电气检验的主要内容一)船舶电气装置二)对船舶进行初次检验时应检验的主要项目三)对船舶电气装置进行检验时的主要任务四)船舶的初次检验中电缆敷设的主要检验项目五)船舶的初次检验中对发电机进行检验的主要项目六)船舶的初次检验中对蓄电池的检验项目七)船舶的初次检验中对挂桨（机）的检验项目八)年度检验的主要项目第四节船舶资料的归档与证书的填写一）渔业船舶检验档案的构成二)渔业船舶档案归档范围三）档案内容的具体保存期限四)档案管理五）渔业船舶检验档案排序六)内陆水域渔业船舶证书填写规定2019/8/83第一节直流电路的基本知识一）电路的概念电路是电流流通的路径，包含电源、负载和连接导线三个基本组成部分。2019/8/84电源本身的电流通路叫内电路，电源以外的电流通路叫外电路。当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时称为直流电路，当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交流电流时称为交流电路。根据国家标准，电流、电压和电动势等物理量在直流电路中用大写字母I、U和E表示，在交流电路中用小写字母i、u和e表示。2019/8/85二）电路中的物理量1、电流（I）：单位时间内电路通过横截面积的电荷量称为电流强度，简称电流。公式表达式为：I=Q/t（Q的单位为库仑，t的单位为秒，I的单位为安培[A]）。电流的方向规定为正电荷运动的方向。在内电路中由电源负极流向正极，在外电路中由高电位流向低电位。2、电动势（E）：在数值上等于电源中的局外力将单位正电荷从电源负极移至正极所转换而来的电能。2019/8/86电动势的方向规定为由低电位指向高电位，即由电源负极指向正极。电动势的单位为伏特[V]。3、电压（U）：在数值上等于电源中的电场力将单位正电荷从高电位移至低电位所转换成非电形态能的电能。电压的方向规定为由高电位指向低电位，即电位降的方向。电压的单位为伏特[V]。4、功率（P）：负载端电压与电流的乘积，P=UI，单位为瓦特[W]。2019/8/87在进行电路分析和计算时，需要知道电压和电流的方向。在简单电路中，可根据电源的极性判定出电流和电压的实际方向。但在复杂的直流电路中，电流和电压的实际方向往往是无法直接判断，在交流电路中，电流和电压的实际方向是不断变化的。因此，在这种情况下，只能给出电流和电压的假定方向作为电路分析计算的参考。若根据假定的参考方向解得的值为+，则说明参考方向为实际方向，若为-，则与实际方向相反。2019/8/88在选定的参考方向下，电压和电流都是代数量。三）欧姆定律欧姆定律是分析电路的基本定律之一。流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻成反比。其表达公式为：I=U/R式中R的单位为欧姆[Ω]。当U一定时，R越大，I越小。显然，电阻具有阻碍电流的作用。2019/8/89四）电路的状态1）通路：电源的有载工作状态。根据欧姆定律I=E/（R0+R1）负载端电压U1=IR1=E-IR0当R0《R1时U1=E，此时当负载电流变动时，电源电压变动不大，说明电源带负载能力强。U1I=EI-I2R0表明电源产生的功率是和负载取用功率及内阻损耗功率相平衡的。2019/8/8102)开路：电源的空载状态。3）短路：电路中的全部电流被导线和开关所旁路的状态称为短路。五）电位的概念电位是为方便在电路分析与计算过程中用到的一个参考量，即将电路中的某一参考点的电位规定为零时，电路中任一点与参考点之间的电压即为该点的电位。2019/8/811原则上，参考点可以任意选择，但在工程上常把大地作为参考点。船舶上，电机机壳或者其他机壳需要接地的设备，均把机壳作为电位参考点。电子设备的机壳虽不一定接地，但为分析方便，都将电路中元件汇集的公共端或公共线作为参考点，也称为“地”，在电路图中用“⊥”表示。2019/8/812例题说明：在电子线路中（左下图），为了作图的简便和图面的清晰，习惯上将电源符号常常省略不画，而在电源非接地端注明其电压的数值和极性。左下图中，A点标＋6V，表明A点接6V电源的正极，其负极接地，C点电源的含义也一样。2019/8/813第一步：选参考点（零电位点）为9V电源的正极和6V电源的负极的连接点。第二步：画等效闭合电路图（右下图）。第三步：计算I＝(VA-VC)/(R1+R2)=【6-(-9)】/(7+8)×103＝1mAVB=IR2+VC=-1V或VB=-IR1+VA=-1VVAB=VA-VB=6-(-1)=7V2019/8/814如果选C点作为电路参考点，VA=I(R1+R2)=15VVB=IR2＝8VVAB=VA-VB=15-8=7V电路中某一点的电位，是从该点出发，通过一定路径饶行到零点位点，其路径上各段电压的代数和即为该点的电位值。须注意，饶行过程中，电阻上的电压是电流流入端为正，流出端为负。电路中各点电位与饶行路径无关。参考点选得不同时，电路中各点的电位不同，但任意两点的电位差，即电压值是不变的。2019/8/815六）电阻元件的串、并联连接及其等效变换1）串联将两个或两个以上的电阻元件一个一个地连接，并通过同一电流(I)，这样的接法称为电阻元件串联。R=R1+R2U1=IR1=UR1/(R1+R2)U2=IR2=UR2/(R1+R2)U=U1+U22019/8/816可见，串联电阻上的电压分配与电阻成正比。电阻串联应用广泛。在船舶上，为限制较大功率直流电机起动电流过大，要在电枢电路串连适当的起动电阻进行分压限流，起动结束后，再切除起动电阻。还有当负载的额定电压低于电源电压时，可与负载串连一合适电阻。以降落一部分电压。2019/8/8172）并联将两个或两个以上的电阻元件接在两个公共点之间（U），这种接法称为并联。1/R=1/R1+1/R2I1=U/R1=IR2/(R1+R2)I2=U/R2=IR1/(R1+R2)2019/8/818可见，并联电阻上的电流分配与电阻成正比。一般船舶电站的负载都是并联应用的，处在同一电压下，任一负载的变动基本上不影响其它负载工作。并联的负载越多，则总电阻越小，电路中总电流和总功率随之增大。有时为了某种需要，将电路中某一段与电阻或电阻器并联，以起到分流或调节电流的作用。2019/8/819七）基尔霍夫定律1）基本概念支路：电路中每一串联的分支称为支路.结点：电路中3条或3条以上的支路相连接的点.回路：由一条或多条支路组成的闭合电路.2019/8/8202）基尔霍夫电流定律在电路的任一结点上，任一瞬间电流的代数和等于零。（流入任一结点的电流之和等于流出该结点的电流之和）。I1+I2-I3=0（I1+I2=I3）可写为∑I=0上式中选择流入结点电流的方向为参考方向，取＋号，则流出结点的电流前面取－号。如在实际电路计算中，有些支路电流的计算值为－值，这是由于所选定的电流的参考方向与实际方向相反所致。2019/8/8213）基尔霍夫电压定律在任一瞬间，沿任一回路绕行方向绕行一周，回路中各段电压的的代数和恒等于零。同样地，可写为∑U=0若规定电动势或电流的正方向与回路绕行方向一致，则电动势或电流在电阻上的压降前面取＋号，否则取－号。2019/8/822例题下图中，UB=US=6伏，UBE=0.6伏，R1=10千欧，R2=20千欧，求I1，I2和IB。2019/8/823解对右边回路中应用基尔霍夫电压定律列方程UB-UBE-I2R2=0即6-0.6-20I2=0,解得I2=0.27mA对左边回路中应用基尔霍夫电压定律列方程US+UB-I1R1-I2R2=0解得I1=0.66mA应用基尔霍夫电流定律列方程I2-I1-IB=0（选择流入结点电流的方向为参考方向，取＋号，流出结点的电流前面取－号）解得IB=-0.39Ma表明电流的参考方向与实际方向相反2019/8/824第二节舶舶电器设备简介在内陆水域的小型渔船中,一般所配的电器设备都是柴油机的附属电器设备,即发电设备和电力起动设备.我们常见的发电设备是直流发电机,电压一般采用12伏和24伏两种,功率均在150瓦~350瓦之间.蓄电池是我们常见的起动设备.了解这些设备的构造,结构,原理和使用方法,才能使渔船在航行时有可靠的保证.2019/8/825酸性蓄电池蓄电池是一种化学电源，它能把电能转变成化学能储蓄起来，使用时再把化学能转变成电能，而且变换过程是可逆的。蓄电池按照电解液的不同分为两大类。一类是酸性蓄电池，电解液浓度为27-37%的稀硫酸溶液。再一类是碱性蓄电池，电解液浓度为20%的氢氧化钾溶液。2019/8/8261)作用：作为柴油机、挂桨机的启动电源及全船电器设备的电源。2)分类：根据电解液的不同可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。3)构造：主要由容器、极板和隔板三部分组成。//容器用塑料槽或硬橡胶槽做成，用来储盛电解液和支撑极板，具有防漏、耐腐、坚固和耐高温等特性。2019/8/827//极板由铅锑合金制成的栅格式，栅格制成多片压入PbO2或Pb的活性物质，分别构成蓄电池的两极。//隔板用木版、硬橡皮或塑料制成，作用是使蓄电池的正负极板互相绝缘。2019/8/8284)工作原理：酸性蓄电池的两组极板插入稀硫酸溶液里发生化学变化就产生电压。通入直流电时（充电），在正极板上的氧化铅变成了棕褐色的二氧化铅，在负极板上的氧化铅变成了灰色的海绵状铅。放电时，正负极板上的活性物质都吸收硫酸起了化学变化，逐渐变成了硫酸铅。蓄电池中产生的化学变化是可逆的：2019/8/829放电PbO2（正）+2H2SO4+Pb（负）==PbSO4（正）+2H2O+PbSO4负）充电2019/8/8305)主要参数：//容量：放电电流与放电时间的乘积，它表示储蓄电能的能力。如：额定容量140Ah（安时）表示当以电流为140/10=14安放电时，能连续放电10小时，而电压仍能保证在1.7V。2019/8/831//电压：与电解液的比重有关，经验公式电压值=0.84+比重值。如，当蓄电池充电完毕，将外电路断开，测得比重为1.28时，蓄电池的电压就为0.84+1.28=2.12V。单个蓄电池的端电压，正常情况下一般认为等于2V。2019/8/8326)蓄电池的型号：按部颁标准设置，其安排和含义如下串联的单格电池数---电池的类型和特征---额定容量如6-JC-182，表示6个单格电池组成的电池组，额定电压为12V，额定容量为182Ah的船用酸性蓄电池。2019/8/8337)酸性蓄电池组的充电和放电A、蓄电池的充电方法有4种，恒流充电、恒压充电、分段恒流充电及浮充电。1）恒流充电：在充电过程中充电电流始终保持不变。由于充电过程中蓄电池电压不断上升，所以要及时提高电源电压。此种方法好处是充电时间可以缩短，缺点是充电末期电流仍不变，大部分电流用于分解水，容易造成极板上的活性物质脱落并使极板弯曲。2019/8/8342）恒压充电：在充电过程中充电电压始终保持不变。此种方法刚开始充电时的充电电流较大，超过正常的充电电流。但随着蓄电池端电压的上升，充电电流逐渐减小，当蓄电池电压等于充电电压时，充电电流基本为零。此种方法好处是能避免过充电，缺点是开始充电时的充大电流易使极板弯曲，活性物质脱落。2019/8/8353）分段恒流充电法：充电初期，蓄电池用较大的电流充电，当蓄电池发生冒气泡，电压上升到2.4V左右时，改用小电流充电（这两阶段的充电电流及时间可参照蓄电池的使用说明书进行。）。这是目前船舶蓄电池常用的充电方法。2019/8/8364）浮充电：充电用的直流发电机或整流器与蓄电池及其他负载并联，电源一方面向电池充电，一方面向其他负载供电。当外负载减小时，电源电压略升高，充电电流自动增加，反之自动