《船舶电气与自动化（船舶电气）（大管轮）》-船舶电气（大管轮）第一章

船舶电气（大管轮）第一章船舶电工基础第二章船舶电力拖动控制第三章船舶甲板设备的电气控制第四章电气和电子控制设备的故障诊断第五章船舶配电系统第六章船舶高压装置第一章船舶电工基础第1节船舶电工材料与工艺第2节半导体器件第3节电子技术的应用第1节船舶电工材料与工艺按电磁性质分类，分为导电材料、半导体材料、绝缘材料、磁性材料和其他常用的船舶低压电工材料等。一、船舶常用的导体材料电线、电缆、铜排、接地排等，还有熔体、电磁线等1．船舶常用电缆和电线：

BVR-聚氯乙烯绝缘铜芯软线、AV-聚氯乙烯绝缘仪表安装线2．电磁线：漆包线、纱包线和纱包漆包线3．保护性导电材料：熔体，银4．接触性导电材料：触头、触点第1节船舶电工材料与工艺二、船舶常用的绝缘材料

耐热，抗潮，抗霉，耐酸、碱、盐、油和长期使用等1．性能指标：

耐压、耐热、耐潮、强度2．耐热等级：Y、A（105℃）、E、B（130℃）、F、H（180℃）、C3．常用的绝缘材料：固体、液体（漆、溶剂）第1节船舶电工材料与工艺三、 船用电气设备的要求一般要求：1．温湿度影响：

潮湿

霉菌

绝缘降低

设备烧坏

绝缘耐压下降

高温

导体软化

接触氧化

电子失效2，特殊设计要求：爬电、三防、IP、防爆失压保护值3，阻燃材料应用：

有机、无机

降温抽湿隔热、风冷、水冷设备紧固、清洁处理巡检加强第1节船舶电工材料与工艺四、船用电缆1．结构：导电芯线、绝缘层、护套和铠装层2．电缆的使用方法：型号、截面

载流量

单芯电线周边的磁场集肤效应第1节船舶电工材料与工艺五、船舶电工工艺

1．电缆的处理：切割、包扎、标记、敷设、贯穿与密封、电缆弯曲半径（R≥4D） 2．热缩材料：

3．安装基本原则：检查电路是否带电，只能用万能表、验电笔和灯，在未确定无电前不能进行工作。带电作业必须经由电气负责人批准，必须有两人一同进行，尽可能用一只手触及带电设备及进行操作。第1节船舶电工材料与工艺六、船舶安全用电

1．人体电流 2．触电预防 3．安全程序

4．触电急救

5．设备接地

保护接地第2节半导体器件一、二极管Diode

单向导电

1．结构

2．特性 3．参数 4．选用

5．稳压

6．电力

阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅

平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线

面接触型1.结构阴极阳极

符号D10UI反向击穿电压U(BR)导通压降正向特性反向特性死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。硅0.6～0.8V锗0.2～0.3V硅管0.5V锗管0.1V。

外加电压大于死区电压二极管才能导通。

外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。2特性指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。113参数1）最大整流电流

IOM2）反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3）反向峰值电流IRM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。4．选用12IF<IOMUBR>（2～3）URWM使用：D6V12V3k

BAUAB+–V阳

=－6VV阴=－12VV阳>V阴二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V否则，UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V二极管起钳位作用。5．稳压13UZIZIZM

UZ

IZ特性

稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻

稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。_+UIODZ5V1Ruoui++––6．电力二极管141）普通二极管（GeneralPurposeDiode）又称整流二极管（RectifierDiode）多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中其反向恢复时间较长，一般在5

s以上，这在开关频率不高时并不重要正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上152）

快速恢复二极管（FastRecoveryDiode—FRD）分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到20~30ns。分为PN和PIN结构两种。外延型PIN结构的的快速恢复外延二极管（FastRecoveryEpitaxialDiodes—FRED），其反向恢复时间比较短（可低于50ns），正向压降也很低（0.9V左右），但其反向耐压多在1200V以下。3）

肖特基二极管反向恢复时间很短（10～40ns）在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小（一般0.5V左右）其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高反向漏电流较大且对温度敏感16正向平均电流IF(AV)正向压降UF反向重复峰值电压URRM指对功率二极管所能重复施加的反向最高峰值电压通常是其雪崩击穿电压UB的2/3使用时，往往按照电路中功率二极管可能承受的反向最高峰值电压的2倍左右来选定

4）

电力二极管（功率二极管）第2节半导体器件二、双极型晶体管Bipolar-Transistor

电流放大

1．结构

2．特性 3．参数 4．选用

基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极1.结构集电区：面积最大2．特性18死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。放大区截止区饱和区3．参数19常用晶体管的

值在20～

200之间。1）电流放大系数

=2）集电极最大允许电流ICM：IC上升会导致三极管的

值的下降，当

值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。3）集-射极反向击穿电压U(BR)CEO4）集电极最大允许耗散功耗PCM：

取决于三极管允许的温升4．选用201）NPN还是PNP2）ICM3）U(BR)CEO4）PCM5）温度每增加10

C，ICBO增大一倍。6）温度每升高1

C，

增加0.5%～1.0%。第2节半导体器件三、场效应晶体管MOSFET

电压控制

1．结构

2．特性 3．特点

N沟道增强型P沟道增强型1．结构2．特性22开关时间在10～100ns之间，其工作频率可达100kHz以上，是主要电力电子器件中最高的。3．特点23（1）场效应管是电压控制器件，它通过UGS来控制ID；（2）输入电阻很高，需要的驱动功率小，驱动电路简单。（3）开关速度快，工作频率高。（4）热稳定性好，抗辐射能力强。（5）电流容量小，耐压低，多用于功率不超过10kW的电力电子装置。第2节半导体器件四、晶闸管SCR

电流控制

1．结构

2．原理 3．特性 4．参数

5．应用

1．结构2.原理25等效为两个晶体管V1和V2串级而成。其工作过程如下：

UGK>0→产生IG→V2通→产生IC2→V1通→IC1↗→IC2↗→出现强烈的正反馈，G极失去控制作用，V1和V2完全饱和，SCR饱和导通。晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。3．特性261，导通需具备两个条件：正向、触发电流2，半控3，零压或反向关断：IH称为维持电流正向转折电压维持电流正向平均电流反向转折电压IF4．参数27（1）正向重复峰值电压UFRM（2）反向重复峰值电压URRM，至少为反向转折电压UBR的80%。

（3）正向平均电流IF：选择应取(1.5～2)倍额定（4）维持电流IH第2节半导体器件五、绝缘栅双极型晶体管

IGBT电压控制

1．结构

2．特性 3．特点 4．应用

1．结构292.特性303.特点：31（1）开关速度高，开关损耗小。在电压1000V以上时，开关损耗只有GTR的1/10，与电力MOSFET相当（2）相同电压和电流定额时，安全工作区比GTR大，且具有耐脉冲电流冲击能力（3）通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域（4）输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似（5）与MOSFET和GTR相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点4.应用321，逆变；2，整流；3，驱动集成，带保护，包括反向二极管；4，并联扩展：均流（导通电阻正温度系数）。第2节半导体器件六、电力电子器件

不可控、半控型、全控型；

分类：

电流驱动型和电压驱动型；

脉冲触发型和电平控制型

高电压

大电流（大功率）

特点：

低损耗

高速度

驱动隔离

第3节电子技术的应用一、 单相半波和桥式整流电路1、单相半波整流电路2、单相桥式整流器35电流的通路是a－D1－RL－D3－b电流的通路是b－D2－RL－D4－aUO=0.9U2

1，如果二极管D2或D4接反2，如果二极管D2或D4因击穿烧坏而短路问题？第3节电子技术的应用二、三相整流电路1、全桥不可控整流电路换相的次序为VD1

VD2

VD3

VD4

VD5

VD6输出直流电压等于交流侧线电压中最大的一个37IVD=Iｄ/3=IR/32、三相可控整流器38晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb394041触发角90°1，带电阻负载时，触发角

的移相范围是0～120

，

2，带阻感负载时，触发角

移相范围为0～90

。

3，带阻感负载时，或带电阻负载

≤60

时42（1）每个时刻均需2个晶闸管同时导通；（2）按VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6的顺序，相位依次差60º

（3）VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，VT4、VT6、VT2也依次差120º

；（4）同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180º；（5）宽脉冲触发（使脉冲宽度大于60º）或双脉冲（多脉冲）触发要求数量关系：第3节电子技术的应用三、 滤波和稳压电路1．电容滤波电路2．电感滤波电路3.稳压电路1．电容滤波电路44UOUoavg=(1.1～1.2)U2Uomax=1.4U2缺点：电容滤波时，变压器供电电流大、波形差、供电功率因数低2．电感滤波电路45利用电感的储能作用可以减小输出电压和电流的纹波；