船舶电气设备维护与修理课件第3章.ppt

第三章 船舶电气设备的常用维修材料,在船舶电气设备维修中应按照工作要求来选择和使用电工材料即维修材料。为此，船舶电子电气维修人员在维修过程中必须熟悉所需用的各种材料性能并合理地选用。最常用的各种 电工材料有导电材料、半导体材料、绝缘材料、磁性材料以及结构材料。,第三章 船舶电气设备的常用维修材料 在船,第一节 船用材料使用条件及规定,船舶的环境条件比陆地差，电气设备的绝缘性能及损坏与船舶航行的区域、气温、温度、空气中的盐雾、油雾等有直接关系。船舶的摇摆与振动也会造成电气设备的损坏。由于船用环境条件的特殊性，决定了对船用电气设备的特殊要求。由于选用的规范和规则不同，要求的性能指标略有不同。一般船用电气设备应在表3-1规定的条件下能正常工作，对于船用电子设备以及专用船舶的电气设备还另有规定。,第一节 船用材料使用条件及规定 船舶的环境条件,一、环境温度,环境空气温度和初级冷却水温度如表3-2所示。表中各值与电气设备安装的部件和船舶航行海区有关。该表为中国船级社钢质海船入级要求，并规定适用于电子设备的环境空气温度上限值为55。不同规范要求稍有不同，应予以注意。,一、环境温度 环境空气温度和初级冷却水温度如表,二、船舶倾斜,船舶电气设备应满足船舶倾斜和摇摆的条件。,二、船舶倾斜船舶电气设备应满足船舶倾斜和摇摆的条件。,三、冲击、振动,船舶电气设备应不受正常使用时可能产生的振动和冲击的影响，固定载流部件的螺钉和螺母必须锁紧，使其不因振动而松脱。保证表3-4规定的振动试验条件下，无机械损伤误操作。,三、冲击、振动 船舶电气设备应不受正常使用时可,四、电压和频率波动,船舶电气设备应确保在表3-5中所规定的电压和频率偏离额定值的波动情况下可靠工作。,四、电压和频率波动 船舶电气设备应确保在表3-,五、电气间隙和爬电距离 电气设备的不同电位的带电部件之间、带电部件与其他接地金属外壳之间，无论沿表面或通过空气，计及绝缘材料性质和使用条件，应足以承受其工作电压。为此，有关规范和规则均规定了最小电气间隙和爬电距离。六、盐雾、油雾和霉菌 由于电气设备的使用环境会受到盐雾、油雾和霉菌的影响，所以必须充分考虑耐腐蚀和不使绝缘性能变坏的措施。例如电气设备的材料和绝缘材料应考虑防盐雾、油雾和霉菌。七、爆炸性气体环境条件 工作在具有爆炸性气体环境下的电气设备，必须满足在爆炸性气体环境中工作的电气设备的相关要求，例如IEC79号出版物和IEC92-502号出版物的附录A等。,五、电气间隙和爬电距离,八、外壳防护等级,一般来讲船舶通常使用下列四种类型的防爆电气设备：本质安全型“i”，是指在正常运行或发生故障情况下产生的火花或热效应，均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。隔离型“d”，是指在电气设备内部发生爆炸时，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备。增安型“e”，时指在正常运行时不产生火花，电弧或高温的电气设备上采取措施，以提高其安全程度。正压型“p”，是指内外壳内充入正压的清洁空气，惰性气体或连续通人清洁空气来阻止爆炸混合气体和物质进入壳内的电气设备。,八、外壳防护等级一般来讲船舶通常使用下列四种类型的防爆电气设,第二节 船用导电材料,所谓导电材料，是指在常温下具有较高的导电性能和足够的机械强度，不易氧化、腐蚀，容易加工和焊接等特性。按其电阻率的大小和电阻温度系数的大小可分为高导电材料和高电阻 材料。其外，还有电刷作为动静之间传导电能。,第二节 船用导电材料 所谓导电材料，是指在常,一、高导电材料,在船舶上使用的高导电材料有铜、铜合金、铝、铝合金、锡、镍合金等。,这些材料都具有较 高的导电性能，其电阻率见表3-9，按其用途可分为：传导电流的导电材料、接触性导电材 料、保护性导电材料。,一、高导电材料在船舶上使用的高导电材料有铜、铜合金、铝、铝合,1、传导电流的导电材料,铜具有电阻率小，电阻温 度系数小，抗张强度高，能防腐蚀，又易加工和焊接等特性。船用传导电流的导电材料主要 是铜和铜合金，用它作为电缆、电线、漆包线的芯线。由于船上振动、冲击大，一般很少用铝作为传导电流的导体材料。,（1）船用电缆,（2）电线,（3）漆包线,1、传导电流的导电材料 铜具有电阻率小，电阻温,2、接触性导电材料 这种导电材料用于制作电器触头，电位器滑动触 头，它具有低电阻率，接触处不易产生高电阻的氧化物，不易腐蚀，不易熔焊；同时具有弹性好，抗压、抗拉和耐磨等性能，船上常用有钢钨合金，银铁合金，硬铜，黄铜，磷铜等。,3、保护性导电材料 这种导电材料用于制作保险丝和熔断片等，它具有熔点低，有一定机械强度等性质，船上常用的有铅锡合金，铅锡镉铋合金。,2、接触性导电材料 3、保护性导电材料,二、高阻导电材料,高阻导电材料一般用于制作变阻器，调速器，电热器及高温测量用的电阻器。常用的高阻导电材料一般由合金材料构成，,二、高阻导电材料 高阻导电材料一般用于制作变阻,三、电刷材料,电刷是作电机的静止部分与滑动部分间电流导入(导出)的重要导电元件。直流电机、交流绕线式电动机和同步发电机等都要有电刷。由于电刷的材料与制造方法不同，,1、石墨电刷,2、电化石墨电刷,3、金属石墨电刷,三、电刷材料 电刷是作电机的静止部分与滑动部分,第三节 船用绝缘材料,电阻系数大于107m的材料在电工技术上叫做绝缘材料，它的作用是在电气设备中把电 位不同的带电部分隔开，因此，绝缘材料应具有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度，能避免发生漏电击穿等现象。,第三节 船用绝缘材料 电阻系数大于107,1、绝缘耐压强度,一、绝缘材料的性能要求,绝缘材料在电场中，当电势强度增大到某一极限值时，就会被击穿。这个极限值称为该材料的绝缘强度，通常用1mm厚的绝缘材料所能承受的电压KV值表示，几种常用固体绝缘材料的耐压强度见表3-16。,1、绝缘耐压强度一、绝缘材料的性能要求 绝缘材,2、机械强度 绝缘材料每单位面积能承受的拉力称为抗张力。要求其值越高越好，由于船上振动、挤压、 拉伸时有发生，为此，就要求所选用的绝缘材料的机械强度要高。,3、膨胀系数 绝缘材料受热后体积增大的程度。由于船上的环境温度变化大，则要求其膨胀系数小一些， 否则，受热膨胀、受冷收缩会使绝缘材料起层皮，产生裂纹、变形甚至破损，这样造成绝缘电阻下降，甚至击穿。,2、机械强度 3、膨胀系数,绝缘材料工作在电磁场中，由于磁场极化和电导的影响，将消耗一部分电磁场能量，它是以发热的形式消耗这部分能量的。,4、热稳定性,绝缘材料工作在电磁场中，由于磁场极化和电导的影响，将消耗一部,5、抗生物性 由于船上环境温度变化经常，很容易使绝缘材料长霉菌，使材料绝缘电阻降低，为此，防止长霉，在绝缘材料中加入防霉剂来杀死霉菌和抑制霉菌生长，另外，在船上电气设备往往增 设加热器，提高周围的环境温度防止结露并驱潮，以达到防霉效果，对于加热环节的电气 设备需定期保养，通电运行。,5、抗生物性,二、船舶常用固体绝缘材料,1、常用各种绝缘带 （1）白布带 （2）各种绝缘带 2、各种绝缘纸 （1）青壳纸 （2）聚脂薄膜3、绝缘板 （1）钢纸板 （2）各种绝缘层压板4、绝缘管,二、船舶常用固体绝缘材料 1、常用各种绝缘带,三、船舶常用绝缘漆及溶剂,一般船用电气设备对绝缘性能要求很高。在维修这些设备时，要正确选用绝缘漆和对应的溶剂。这里主要介绍几种船上常用的绝缘浸漆和覆盖用磁漆两大类的型号、特点、用途等列于表3-18和表3-19。供使用时参考。,三、船舶常用绝缘漆及溶剂 一般船用电气设备对绝,一、电子元器件的识别 电子电路中常用的器件包括：电阻、电容、二极管、三极管、可控硅、轻触开关、液晶、 发光二极管、蜂鸣器、各种传感器、芯片、继电器、变压器、压敏电阻、保险丝、光耦、滤波器、接插件等。认识和识别这些元器件是电子电路分析、维护与修理的基础。,第四节 电子设备元器件,一、电子元器件的识别第四节 电子设备元器件,（1）电阻、电容、电感和变压器,1、电子元器件的图形符号,（1）电阻、电容、电感和变压器 1、电子元器件的图形符号,（2）半导体,（2）半导体,（3）其它电子器件图形符号,（3）其它电子器件图形符号,（1）电阻器,2电子元器件的识别,（1）电阻器 2电子元器件的识别,可变电阻：又称为电位器。特种电阻光敏电阻：是一种电阻值随外界光照强弱（明暗）变化而变化的元件，光越强阻值越小，光越弱阻值越大。热敏电阻：是一个特殊的半导体器件，它的电阻值随着其表面温度的高低的变化而变化。它原本是为了使电子设备在不同的环境温度下正常工作而使用的，叫做温度补偿。常用的NTC为负温度系数的热敏电阻，即电阻阻值随着温度的升高而降低。,2各种可变电阻和特种电阻,可变电阻：又称为电位器。 2各种可变电阻和特种电阻,电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C25表示编号为25的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。,常见有极性的电容是：电解电容、钽电容。,不标单位的直标法一般为pF，而电解电容的单位用uF。,（2）电容,电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C25,电感在电路中常用“L”加数字表示，如L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。,（3）电感,电感在电路中常用“L”加数字表示，如L6表示,晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示。,小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），,发光二极管,管脚较长的一个是正极。,稳压二极管稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,（4）晶体二极管,晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示。小功率二极管的N极（,带三极管检测的万用表可直接检测 对于有测三极管hFE插孔的万用表，将三极管随意插到插孔中去（b极是可以事前判断的，可以插准确一些），测一下hFE值；然后再将管子倒过来再测一遍，测得hFE值比较大的一次，各管脚插入的位置与表上指示就是一致的。,（5）晶体三极管,三极管类型和基极判断 万用表打到二极管档(蜂鸣档)对三极管测量时，首先用红表笔接触其中任意一只脚不动，用黑表笔去接触另外两只脚。如果能够测得两组相近且小于1的数字，说明此时红笔接触的就是b极。,判别集电极和发射极,带三极管检测的万用表可直接检测 （5）晶体三极管三极管类,集成电路的引脚数是从凹槽或圆点处开始反时针的编号。,集成电路常用的检测方法有在线测量法、非在线测量法和代换法。,（6）集成电路,集成电路的引脚数是从凹槽或圆点处开始反时针的,1电子控制线路识图方法 （1）电源电路的功能和组成：电源电路有线性整流电源、开关电源和逆变电源三种。电子电路中的电源一般是低压直流电。线性整流电源是把 220V交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才得到直流电；开关电源是先将220V整流成直流，然后控制PWM控制（脉宽调制控制）将直流变换成高频交流，经过高频变压器将电压变成需要的电压值，然后整流成直流输出。,二、电子控制线路识图,直流电压源电路的顺序,1电子控制线路识图方法二、电子控制线路识图直流电压源电路的,整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。常用的是桥式全波整流，用 4 个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器，负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。,整流电路,滤波电路,整流后得到的是脉动直流电，如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分，就可得到平滑的直流电。把电容器和负载并联，正半周时电容被充电，负半周时电容放电，就可使负载上得到平滑的直流电。,整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变,串联型稳压电路是最常用的稳压电路.,稳压电路,串联型稳压电路是最常用的稳压电路. 稳压电路,采用这种结构较为复杂的电路来完成直流直流的变换有以下原因：A输出端与输入端需要隔离。 B某些应用中需要相互隔离的多路输出。 C输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。D交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。,开关型稳压电路,集成化稳压电路,采用这种结构较为复杂的电路来完成直流直流的,电磁阀驱动电路由直流电源供电，为防止电磁阀线圈产生高压输出，在线圈的两端并联有续流二极管，当三极管受控导通时，电源经电磁阀到三极管集电极，然后通过三极管形成回路，电磁阀有电工作；当三极管控制信号失电时，电磁阀线圈通过二极管自身形成回路，构成放电，使得电磁阀迅速断电停止。由此可见，该电路类似简单的开关控制电路，输入信号为高电平时，电磁阀有电，反之，电磁阀失电。,（2）驱动电路,电磁阀驱动电路由直流电源供电，为防止电磁阀线,R5是LED的限流电阻,使通过LED的电流限制在一定数值。当开关S处于如图所示的100mA位置时，稳压二极管Dz将三极管T的基极电压稳定在6V，所以，三极管发射极的电压约为5.4V，而该电压除以电阻R4和R2之和，得到的电流约为100mA，则流过电池的电流为100mA，可见电池的充电电流为100mA。,（3）电池充电回路,R5是LED的限流电阻,使通过LED的电流限制在一定数值。当,利用半导体的光导电特性，使电阻的电阻值随入射光线的强弱发生变化。即当入射光线增强时，它的电阻值会明显减小；当射入电阻器的光线减弱时，它的电阻值会显著增大，将光敏电阻器接入电路中，即可将光信号转换成电信号。如图456所示，当光敏电阻收到光照时，其阻值立即减小，则三极管T导通，继电器RLY有电工作，带动其辅助触点动作，去控制报警等。从而实现光敏器件对输出的控制。光敏器件广泛应用于自动检测，光电控制、通信、报警等电路中。,（4）光敏器件的特点及应用电路,利用半导体的光导电特性，使电阻的电阻值随入射,常用的信号调理电路为差分放大电路，其作用一方面是将传感器送来的小信号放大和转换成需要的信号，一方面又要减少放大过程中的非线性和各种干扰，包括共模信号。,（5）信号调理电路,常用的信号调理电路为差分放大电路，其作用一方,（1）电源电路的分析（2）放大电路的分析（3）逻辑电路的分析,2、电子控制线路功能分析,2、电子控制线路功能分析,1电路板、电子元器件的焊接要求 焊接是电子制作工艺中非常重要的环节，焊接的质量直接影响产品的质量。若没有掌握好焊接的要领，容易产生虚焊；若焊接过程中加入焊锡过多会造成桥接(短路) ，致使制作出来的产品性能达不到设计要求。焊接的机理是通过对焊件加热，并使焊料熔化后，在焊件与焊料之间产生了原子扩散，待凝固后，在其交界面上将形成一层合金结合层。该合金结合层有良好的导电性和机械强度。,虚焊：焊盘到器件引脚有焊接，但焊接不牢,三、电路板、电子元器件的焊接与装配,1电路板、电子元器件的焊接要求虚焊：焊盘到器件引脚有焊接，,一般先从体积较大的器件开始，如电源变压器、磁棒、全桥、集成电路、三极管、二极管、电容器、电阻器、各种开关、接插件、电感线圈等。待体积较大的元器件布局好之后，小型及微型的电子元器件就可以根据间隙面积灵活布配。二极管、电感器、阻容元件的装配方式一般有直立式、俯卧式和混合式三种。,2、电路板的装配及其基本测试,一般先从体积较大的器件开始，如电源变压器、磁棒,工控电路板损坏通常是某一个元件损坏，可能是某一个芯片，某一个电容，甚至一个小小的电阻，维修的过程就是找出损坏的元件加以更换。电子产品往往由于一块电路板中个别配件损坏，导致一部分或几个部分不能正常工作，影响整个设备的正常使用。有的设备系统比较复杂，由许多电路板组成，这就要求分析各块电路板的功能，其输入输出之间的关系，找出发生故障的电路板，再进一步找出故障的元器件。,四、电路板、电子元器件的功能测试,工控电路板损坏通常是某一个元件损坏，可能是某一个芯,