船舶电气(海上)教学大纲新版

1、18242206船舶电气I课程教学大纲一、课程概况课程中文名称船舶电气I课程英文名称Ships Electricity课程编号18242204课程类别公共必修课 公选课 院级限选课 学科基础课 专业基础课 专业限选课 专业任选课总学时56+32讲授学时76实验学时12总学分5.5开课单位航海学院开课系所轮机工程授课对象轮机工程先修课程电工电子技术、自动控制原理执笔人许庭春审核人审批人修订时间2011-04-15二、课程简介本门课程为轮机工程专业的专业限选课。本课程主要内容包括：第一篇 变压器、交直流电机、控制电机和电力拖动系统等基础知识；第二篇 船舶电气设备的自动控制；第三篇 船舶电站及其自动

2、化装置；第四篇 船舶电气安全管理。在学习的基础上能初步运用电气知识和理论解决实践中的实际问题，掌握电机结构、电气自动控制和船舶电站操作等基本实验技术。三、课程性质本课程是轮机工程专业的专业限选课。船舶电气I是根据船舶电气特点，对电工学基本原理作了阐述，结合实际重点讲授船舶电力拖动装置和自动化电站装置。对传统的继电-接触器控制系统，通过运行和维护实例介绍了基本原理和分析方法。四、课程教学目标通过本课程的学习，要求学生掌握电机和电站的基础知识，包括电机结构、分类、工作原理，船舶电力拖动装置和自动化电站装置等。了解船舶电气在船舶安全运营过程的地位，为今后安全管理船舶打下基础。五、理论教学内容及要求第

3、一篇 船舶电机第一章 电与磁【教学目标】1 . 了解本课程的“性质与内容”和“学习方法”，明确“学习目的和要求”； 2. 复习“磁”的知识，学习 铁磁材料 的“磁性能”， 掌握 “磁化曲线”； 3 . 掌握磁路基本定律；学会磁路的基本计算； 4 . 掌握电磁铁的工作原理；明白“ 交、直流电磁铁”的特点。【学时分配】3学时。【授课方式】讲授2.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编2、作业与思考题布置2道作业题。（1）交流接触器接到相同电压的电源上时会出现什么现象；（2）铁磁材料具有哪三种性质。【教学重点和难点】1.铁磁材料的磁性能 ；2.

4、 铁磁材料 的非线性； 3.“磁路定律”及“计算” 4.交、直流电磁铁的结构特点。【授课内容】第一节 磁场基本概念及基本物理量1 磁场基本物理量；2 铁磁材料 的“磁性能。”第二节 磁路及其基本定律1. 磁路基本定律；2. 磁路的基本计算第三节 电流在磁场中的作用1.电磁作用力大小及方向。第四节 电磁感应1.直导体的感应电动势；2.线圈的感应电动势；3.铁心线圈电路【授课方法与手段】（1）教学方法：采用讲授式教学方法，兼有课堂讨论及课堂提问。（2）教学手段：采用多媒体方式使学生对抽象的内容有一定感性认识，运用网络教学，指导学生了解与本门课程教学相关的主要网站。第二章 变压器【教学目标】1.了解

5、变压器的应用、结构、使用和管理； 2.了解变压器的基本变换功能；3.掌握变压器的电压和磁势平衡方程。4.了解变压器的连接组别； 能够进行极性判别； 5了解自耦变压器的结构掌握其原理、特点； 6.了解仪用互感器特点，知道其使用注意事项。.【学时分配】4学时。【授课方式】讲授3.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编2、作业与思考题布置3道作业题，2-3 2-6 2-10【教学重点和难点】（1）重点：掌握变压器的平衡方程（电压、磁势）; 极性的判别；运行特性及其分析;（2）难点：变压器的磁势平衡方程; 变压器的连接组别。【授课内容】第一节 变

6、压器基本结构及铭牌数据1. 变压器的应用、结构、使用和管理第二节 变压器的基本工作原理及运行特性1.基本变换功能； 2.电压和磁势平衡方程。第三节 三相变压器1.变压器绕组的极性； 2.三相变压器绕组的连接； 3.变压器的运行；第四节 自耦变压器及仪用互感器【授课方法与手段】（1）教学方法：采用讲授式兼讨论教学方法，讲授基本概念，讨论比较认识其结构和功能特点。（2）教学手段：采用多媒体、幻灯片相结合的方式使学生对抽象的内容有一定感性认识。第三章 异步电动机【教学目标】（1）了解：异步机基本结构，清楚各部件作用，知道铭牌及主要额定数据（2）理解：定子和转子的电磁关系， 明白转子对定子影响的途径；

7、（3）掌握：异步电动机的工作原理，学会异步电动机 电磁转矩求解计算方法； 运用机械特性和工作特性分析电动机运行情况和工作性能的方法。【学时分配】4学时。【授课方式】讲授3.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置5道作业题。3-3 3-6 3-7 3-20 3-22【教学重点和难点】（1）重点：定、转子 电流的关系；三相异步电动机的机械特性。（2）难点：转子电路及频率；磁势平衡方程。【授课内容】第一节 三相异步电动机结构与铭牌数据第二节 异步电动机的转动原理1. 转动原理； 2.

8、 旋转磁场； 3. 转差率；第三节三相异步机运行特性1. 电磁转矩 T及其特性； 2.机械特性； 3.工作特性第四节 单相异步电动机1.起动； 2.机械特性； 3.起动方法。【授课方法与手段】（1）教学方法：采用讲授式兼讨论方式组织教学方法。（2）教学手段：采用多媒体、方式使学生对抽象的内容有一定感性认识，指导学生运用网络查阅相关资料。第四章 同步电机【教学目标】（1）了解：了解同步电机结、构应用、 类型和基本数据，知道铭牌数据及其意义（2）理解：同步电机磁路，电枢反应性质对外特性和调节特性的影响。（3）掌握：“空载特性”和 “电枢反应”实质【学时分配】6学时。【授课方式】讲授5学时，讨论1学

9、时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置6道作业题4-4 4-5 4-6 4-7 4-11 4-13【教学重点和难点】（1）重点：同步电机的基本特性和“电枢反应”；平衡方程和相量图 ； “ 同步电抗 ”的物理意义；同步发电机的 功角特性。（2）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 ”及其与负载的关系相量图； “ 同步电抗 ”的物理意义。【授课内容】第一节同步电机结构、原理和铭牌数据 1.结构； 2. 基本类型； 3. 部分产品的基本数据。第二节同步电机的运行特性1

10、.空载特性； 2.电枢反应； 3.外特性和调节特性。【授课方法与手段】（1）教学方法：采用讲授式教学方法。（2）教学手段：采用多媒体方式使学生对抽象的内容有一定感性认识，指导学生运用网络查阅相关资料。第五章直流电机【教学目标】（1）了解：直流电机构造和励磁方法；电刷位置对工作的影响；（2）理解：直流电机基本工作原理，能够对电势和转矩进行必要的计算。（3）掌握：直流发电机自励起压过程及条件；知道直流发电机空载特性的实质。【学时分配】4学时。【授课方式】讲授3.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2

11、、作业与思考题布置3道作业题5-3 5-6 5-10【教学重点和难点】（1）重点：直流电机电刷和换向器的作用；直流发电机自励起压过程和条件；直流电动机机械特性。（2）难点：直流发电机自励起压过程。【授课内容】第一节直流电机工作原理和构造1.工作原理；2.恒定的电动势和电磁转矩；3.电刷的正确位置第二节 直流电机的励磁方式和运行特性1.空载特性； 2.自励发电机的起压； 3.外特性； 4.转矩和功率平衡【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第六章 控制电机【教学目标】（1）了解：控制用电机的特点、应用和要求；（2）理解：交流伺服电动机

12、运行时存在的“自转”问题及克服方法；掌握交、直流伺服电动机的工作原理和特点。（3）掌握：交、直流测速发电机的工作原理和特点；知道造成误差的原因。【学时分配】3学时。【授课方式】讲授2.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置2道作业题6-2 6-5【教学重点和难点】（1）重点：交、直流伺服电动机的工作原理和特点；交、直流测速发电机的工作原理和特点。（2）难点：交流伺服电动机运行时存在的“自转”问题及克服方法。【授课内容】第一节 伺服电动机第二节 测速发电机第三节 自整角机第四节

13、步进电动机【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第七章 电力拖动基础【教学目标】（1）了解：电力拖动系统的运动方程和负载的机械特性；（2）理解：异步机调速及制动的 方法、特点、特性、应用。（3）掌握：系统运行的稳定性的条件和判别方法；变极调速原理，知道变频调速原理和特点。电动机制动原理和特点。【学时分配】5学时。【授课方式】讲授4.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置4道作业题7-4 7-8 7-12 7-13【教

14、学重点和难点】（1）重点：电力拖动系统稳定运行的条件和判别方法；异步机变极调速的原理；三相异步电动机制动 特性和能量关系。（2）难点：异步机变极调速的原理（半相绕组）【授课内容】第一节 电力拖动的基本概念1.电力拖动系统的运动方程；2.负载的机械特性；3.系统运行的稳定性；第二节 异步电动机的起动、制动与调速第三节 直流电机的起动、制动与调速【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第二篇 船舶电气设备的自动控制第八章 电动机的自动控制基础【教学目标】（1）了解：控制线路图中：符号的使用、电路图的种类和作用以及相关的规定；（2）理解：电

15、动机的控制基本控制环节的 “特点”、“目的”、“接线”、“保护”、“应用场合”和“原理”（3）掌握：主要控制电器（ 接触器、继电器、熔断器） 的作用原理。【学时分配】4学时。【授课方式】讲授3.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置3道作业题8-4 8-8 8-16【教学重点和难点】（1）重点：电气线路图基本控制环节工作原理的分析方法；培养控制线路的分析方法。（2）难点：时间继电器的符号（通、断电延时的线圈和触头）；电气线路图基本控制环节工作原理的分析方法。【授课内容】第一节

16、控制电器的结构原理与功能第二节 电动机的基本保护环节第三节 控制电路的基本控制环节【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第九章 船舶甲板机械电力拖动与控制【教学目标】（1）了解：船舶甲板机械工作过程和特点；（2）理解：复杂线路读图方法；（3）掌握：船舶甲板机械电力拖动及控制线路的要求。【学时分配】6学时。【授课方式】讲授5.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置3道作业题9-1 9-4 9-5【教学重点和难点】（1）

17、重点：对船舶锚机电力拖动及控制线路要求；对船舶起货机的要求；船舶交流电动起货机“重载不能上高速”、 “逆转矩控制”和“三级制动”环节。（2）难点：“交流三速锚机控制线路图”的分析；交流电动起货机控制线路图的分析，尤其是 “逆转矩控制”环节 。【授课内容】第一节 机械的特点及驱动与控制方法第二节起货机的电力拖动与控制的要求；第三节 起货机的电力拖动控制线路第四节 锚机与系缆设备的电力拖动与控制基本要求【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第十章 船舶舵机电力拖动与控制【教学目标】（1）了解：船舶舵机的作用和工作过程；（2）理解：操舵方

18、式的种类、作用及工作原理；（3）掌握：掌握对舵机的电力拖动与控制的基本要求。【学时分配】3学时。【授课方式】讲授2.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置3道作业题10-1 10-3 10-4【教学重点和难点】（1）重点：1.对舵机的电力拖动与控制的基本要求；2.各种操舵方式的特点。（2）难点：各种操舵方式的工作原理。【授课内容】第一节 舵机的电力拖动与控制的基本要求；第二节 操舵方式及其基本工作原理；第三节 自动舵的基本类型及其调节规律；【授课方法与手段】（1）教学方法：主要

19、采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第十一章 辅助机械电力拖动与控制【教学目标】（1）了解：船舶备用泵自动切换的工作过程；分油机的自动控制；油水分离器的自动控制。（2）理解：辅助机械的种类、作用及工作原理；（3）掌握：掌握对备用泵自动切换的电力拖动与控制的基本要求。【学时分配】6学时。【授课方式】讲授5学时，讨论1学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置3道作业题11-3 11-7 11-10【教学重点和难点】（1）重点：1.对备用泵的电力拖动与控制的基本要求；2.各种油

20、水分离器的工作特点。（2）难点：备用泵的工作原理。【授课内容】第一节 泵的自动切换控制电路；第二节 分油机的自动控制；第三节 油水分离器的自动控制；【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第三篇 船舶电站及其自动化装置第十二章 船舶电力系统的组成【教学目标】（1）了解：确定电站容量和机组数的因素；船舶配电板的种类；发电机保护的种类；（2）理解：空气断路器触头系统组成原理和脱扣机构、保护元件组成原理；蓄电池的维护保养内容和要求。（3）掌握：确定和选择的基本原则；主配电板的组成；发电机的保护；船舶电网的保护。【学时分配】6学时。【授课方式

21、】讲授5学时，讨论1学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置5道作业题12-1 12-5 12-7 12-9 12-10【教学重点和难点】（1）重点：1. 主配电板组成原理；蓄电池的维护保养内容和要求；2.空断器触头系统组成原理；发电机外部短路、过载保护原则。（2）难点：空气断路器各个触头动作顺序及作用。【授课内容】1、船舶电气系统概述2、配电装置 3、万能式自动空气断路器 4、船舶电网 5、电网的保护及保护装置6、同步发电机保护及保护装置7、轴带发电机装置【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采

22、用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第十三章 同步发电机的并车运行【教学目标】（1）了解：并车方法 “灯光明暗法”、“灯光旋转法”和“同步表法”原理。（2）理解：手动并车方法，懂得并车操作过程。（3）掌握：发电机的并联运行条件不满足时的影响及结果。【学时分配】4学时。【授课方式】讲授3.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置4道作业题13-1 13-4 13-5 13-6 【教学重点和难点】（1）重点：发电机的并联运行条件的分析（2）难点：并联运行条件不

23、满足时的影响及结果；“灯光法”工作原理。【授课内容】1、并联运行条件与分析2、同步发电机手动并车、3、同步发动机自动并车装置的基本原理【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第十四章 同步发动机电压及无功功率自动调整【教学目标】（1）了解：同步发电机电压自动调节装置的分类和功能。（2）理解：相复励的含义；无刷同步机的组成原理（3）掌握：各种类型的调压装置的起压、参数调整和恒压原理；同步发电机无功分配基本原理和要求。【学时分配】6学时。【授课方式】讲授5学时，讨论1学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦

24、主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置5道作业题14-1 14-3 14-4 14-6 14-7【教学重点和难点】（1）重点：1.同步发电机电压自动调节装置的分类和功能； 2. 各种装置的恒压原理。（2）难点：不可控相复励原理；晶闸管自动励磁装置；同步发电机的恒压和无功功率的自动调整分析。【授课内容】1、 自动电压调整的基础知识2 不可控相复励自励恒压励磁系统3、晶闸管自励恒压励磁系统4、可控相复励自励恒压励磁系统5、无刷发动机励磁系统6、并联运行发电机组间无功功率分配【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体

25、。第十五章 电力系统频率及有功功率自动调整【教学目标】（1）了解：调速器及其调速特性和发电机并联运行有功功率分配的意义；自动分级卸载装置的组成、功能和工作原理。（2）理解：调速器的种类；自动增减运行发电机组的条件及过程。（3）掌握：有功功率的转移操作方法【学时分配】2学时。【授课方式】讲授1.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置4道作业题15-1 15-2 15-3 15-4 【教学重点和难点】（1）重点：有功功率的转移操作的方法；自动分级卸载装置工作原理。（2）难点：同步发

26、电机自动调频调载装置“调速器有差、调节结果无差”作用原理；分级卸载装置原理框图。【授课内容】1.电力系统有功功率自动调整基础知识1）调速特性；2）有功分配；3）有功转移； 2.自动调频调载原理1）自动调频调载方法；2）自动调频调载装置原理。【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第十六章 船舶电站自动化【教学目标】（1）了解：船舶电站自动化的基本功能。（2）理解：船舶电站自动化系统的组成。（3）掌握：PMA型的电力管理系统对电网的监视和发动机的保护。【学时分配】2学时。【授课方式】讲授1.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】

27、1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置2道作业题16-1 16-5 【教学重点和难点】（1）重点：船舶电站的基本功能。（2）难点：对船舶电网的监视和发动机的保护。【授课内容】1. 船舶电站自动控制的系统组成 2.船舶电站自动化主要功能简介【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第四篇 船舶电气安全管理第十七章 船舶照明系统的管理【教学目标】（1）了解：照明器的类型、功能及其应用；航行信号灯种类。（2）理解：照明器与照度的关系；照明线路的保护种类和维护要求。（3）掌

28、握：船舶照明电光源的种类和特点；航行信号灯控制要求。【学时分配】4学时。【授课方式】讲授3.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置4道作业题17-1 17-4 17-7 17-10【教学重点和难点】（1）重点：船舶照明电光源的种类和特点； 航行信号灯控制要求；照明系统的供电及控制要求。（2）难点：照明系统供电及控制要求；船舶照明系统的维护保养和常见故障检查。【授课内容】1.照明系统分类和常用灯具及其控制线路1）船舶照明电光源；2）船舶照明器；3）船舶航行信号灯设备2.船舶照明系

29、统的维护保养和常见故障检查1）供电及控制； 2）线路的保护； 3）线路的维护。 【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第十八章 船舶安全用电和安全管理【教学目标】（1）了解：船用电机的基本要求；安全用电基础知识；油轮的危险性及其预防。（2）理解：触电安全防护措施；，知道对油轮电气系统提出的有关要求。（3）掌握：预防触电的安全防护措施。【学时分配】4学时。【授课方式】讲授3.5学时，讨论0.5学时。【课外学习指导的要求】1、课外阅读资料电机学机械工业出版社 徐德淦主编船舶电气设备维修指南人民交通出版社 阭乃忠2、作业与思考题布置3道作业题18-1 18-2 18-7 【教学重点和难点】（1）重点：对船用电气设备所提出的要求。对油轮电气系统的有关要求。 （2）难点：船用电气设备正常工作所应适应的恶劣环境和要求；预防触电的安全防护措施。【授课内容】1、船用电机的基本要求2、船舶电机常见故障及其维护3、船舶安全用电4.船舶电气火灾的预防5 油船电气系统的安全【授课方法与手段】（1）教学方法：主要采用讲授式教学方法。采用课堂讨论。（2）教学手段：采用多媒体。第十九章 船舶电气管理人员的安全职责【教学目标】（1）了