船舶常用电气元件.pdf

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1、第第 6 6 章船舶常用电气元件章船舶常用电气元件船舶的电气控制系统，无论是简单还是复杂，都可以分解为一个个的电气元件。要想掌握船舶电气控制系统的使用和维修， 必须从掌握电气元件的常用知识开始。 本章主要介绍电气控制系统中常用的元件的基本原理与结构、一般的维护方法及常见故障的处理， 以让广大设备管理人员能熟悉电气元件的性能与作用， 方便控制系统出现故障时的分析与查找， 及解决故障。 由于电气元件的种类繁多， 形式各异， 本章只介绍一些常见的电气元件，各位可在工作实践中不断学习，认识与熟悉更多的电气元件。6.16.1 接触器接触器6.1.16.1.1 接触器的介绍接触器的介绍接触器是电力系统中最

2、重要的元器件，它的作用是将电网上的电力连接到负载上，是负载与电网间的桥梁。接触器是利用电磁原理通过可动衔铁的运动，带动触头的通断进行工作的，其结构可分为电磁系统、主触头、灭弧装置、释放弹簧（辅助触头）等部分。一般情况下，通过该元件的电流比较大，在接通和断开时，会产生较大的电弧。为了降低电弧对绝缘材料和触头的损坏，接触器常装有不同种类的灭弧装置，并把三相电路隔开，触头的容量也根据不同的负载而不同。在大电流电路的通断时，要求动作果断，所以吸合线圈产生的磁力较大，内部弹簧的弹力较大。 为了方便控制， 在接触器上还附有不同的辅助触头， 随主触头的动作而动作， 辅触头分为常开、常闭、延时开、延时闭等多种

3、形式。接触器分为交流接触器与直流接触器两大类。直流接触器与交流接触器结构上的区别主要在电磁铁的区别，直流电磁铁是由整块软钢制成的铁芯，而交流电磁铁是由硅钢片叠成的铁芯。1.交流接触器交流接触器的线圈为电压线圈，当线圈外加交流电压时，若忽略线圈内阻，则 UE4.44fNm(式中:f 为电源频率；N 为线圈匝数；m 为交变磁通最大值)由于 f 与 N 是常数，所以磁通NmU4.44f 为常数，由于磁阻与气隙成正比，交流接触器在线圈刚通电时，衔铁未合上前因存在气隙，磁阻较大，故线圈内的瞬间电流很大，衔铁吸合后，气隙基本消失，磁阻较小，电流自动降到额定电流。因此对于交流接触器，当衔铁卡住或衔铁吸合不紧

4、密时，都有可能烧毁接触器。交流接触器可分为单相接触器与三相接触器两类， 单相接触器的铁芯上端平面装有短路环， 用于削弱颤动减少噪声。三相交流接触器的铁芯上不需装设短路环。目前船舶设备所使用的接触器一般为单相交流接触器(注：三相接触器不是指触头对数，而是指电压线圈接的是三相电压） 。2.直流接触器在直流接触器的电磁机构中，线圈为直流线圈，如果电压不变，则线圈内电流不变，从而磁势不变，故称为“恒磁势电器” 。直流接触器产生的磁场是稳定的，不会产生涡流损耗，因而铁芯是整块软钢制成的。图 1-6-1 经济电阻与经济线圈接线原理图直流接触器在线圈电压为额定值时衔铁能可靠吸合，当电压降到额定值的10%20

5、%时，衔铁释放。为保证衔铁可靠释放，常在铁芯端面加装非磁性垫片，以减少剩磁，避免被衔铁粘住。直流接触器的吸合电流大大高于维持电流， 为减少吸引线圈的功率损耗和发热， 当铁芯吸合后，借助自身的常闭辅助触头串入经济电阻或经济线圈，如图1-6-1 所示（目前市场上直流接触器常采用双线圈型，一个启动线圈，一个经济线圈， 有三个抽头， 在更换直流接触器或线圈时一定要按说明书要求接线， 避免接错线而造成接触器的损坏） 。6.1.26.1.2 接触器的维护接触器的维护做好接触器的维护工作，可以保证其工作的可靠性，延长其使用寿命。主要的维护工作建议如下：1三个月清除接触器上的油垢和灰尘。2每三个月检查各紧固件

6、，防止松动。3 有轴承，应每三个月加润滑油。4 六个月检查、调整接触器触头的压力、开距、超行程，使之保持在规定的范围之内。5 每三个月检查灭弧室内情况，清除积灰，防止短路。6 每三个月检查触头情况，必要时对触头清洁、研磨。7 7 常使用时应检查接触器的温度、声音，如有异常及时处理。6.1.36.1.3 常见故障及处理方法常见故障及处理方法1.接触器不能吸合产生接触器不能吸合的原因有许多， 可通过下列检查来判断故障的原因。 首先检查接触器的线圈上是否有工作电压，如没有工作电压，则是控制系统发生了故障，检查排除控制系统的故障；如果接触器的线圈上有正常的电压，则在断开电源、接线的情况下用万用表检查线

7、圈的电阻，以判断线圈是否断路。在线圈发生断路后，更换线圈。 有时发生故障测量工作电压偏低， 此时可能是控制系统发生了故障， 也有可能是控制线圈内部短路造成的。有时也会发生接触器机械部分的卡死，此时可用手动压接触器的动触头的方法来判断。如发生机械卡死或阻滞，则拆检接触器，活动部位加润滑油，仍然卡死时则更换接触器。2.接触器吸合后不能脱开产生接触器不能脱开的故障时，首先检查线圈上的电压是否已断开， 如仍然有电压则检查控制系统。 如是接触器本身的原因，则检查触头是否熔焊，弹簧压力是否过小，机械部分是否发生卡阻或卡死。根据故障的原因更换零件，必要时更换同型号接触器。3.线圈过热或烧毁发生线圈过热或烧毁

8、故障时， 首先应检查电源电压是否和线圈的技术参数接近， 电压过高或过低都会造成线圈过热或烧毁；其次要检查电磁铁是否完全吸合， 电磁衔铁接触面如不能完全吸合， 此时一般伴随着电磁铁交流噪音大的特征，最后检查活动部件是否卡住。 发生线圈烧毁时重绕或更换同型号线圈。 如果线圈过热则在活动部位清洁加油，衔铁接触面打磨清洁，调整电压值与线圈额定电压一致。4.电磁铁交流噪音大发生电磁铁交流噪音大时，检查线圈电压是否偏低，如果电压正常，则检查电磁铁是否完全吸合，衔铁接触面是否平整，是否有锈斑或有异物，短路环是否断裂，活动部件是否卡住，弹簧压力是否偏大，根据不同的原因分别进行处理。5.相间短路接触器长时间使用

9、后，易产生相间短路，这是因为接触器在通断时都产生电弧， 高温的电弧会使触头的金属蒸发， 金属蒸汽凝结在灭弧罩内及静触头的底座胶木上容易形成短路； 底座胶木也会因长时间的高温工作而老化、碳化，造成短路；尘埃及水气、油垢等也会破坏相间绝缘。由于相间短路造成的危害较大，小则接触器烧毁，大则整个系统烧毁，为防止相间短路，应做好平时的日常维护保养，特别是接触器触头的保养及内部的清洁工作。接触器发生相间短路时，有时用一般的万用表来测量相间电阻无法测出，此时要用兆欧表对相间电阻进行测量，测量值一般在 0.1M以内。发现静触头的底座胶木有老化、碳化现象时，建议立即更换静触头的底座胶木或接触器整体换新。6.缺相

10、由于接触器内三付（或更多）主触头闭合或断开时，总有一定的时间差，这就造成了晚吸合或先断开的触头拉弧严重，损坏也相对严重，触头损坏后会使拉弧更严重，这样形成了恶性循环，如果未能及时发现，易造成缺相故障。缺相后如果系统的保护功能失效，有可能损毁负载。为减少缺相故障的产生，应定期检查接触器的触头并保养，检查动触头的行程和超行程，进行必要的调整，以减少闭合或断开时触头之间的时间差。7.触头损坏触头损坏的形式有触头熔焊、触头过热灼伤、触头过度磨损等。造成这些故障的原因主要有以下几方面：操作频率太高、负载过大、输出短路、触头表面有金属颗粒或有异物、三相动作严重不同步、断相工作、超行程太短、缺少保养等。发生

11、触头损坏时，需及时更新触头，并查出发生损坏的原因。发生三相动作严重不同步及超行程太短时，在更换触头后对触头的超行程进行调整，使符合规范要求；对于触头表面有金属颗粒或有异物时，可以加强平时的保养，必要时缩短保养周期来解决； 发生负载过大或输出短路时，必须查出负载过大或输出短路的原因，并进行处理后方可继续使用；如果是断相工作，先查出断相的位置，处理后才可使用；如果是操作频率太高造成触头损坏，则在平时的使用中要注意，如无法避免频繁操作，则必须缩短保养周期，必要时更换较大容量的接触器。6.1.46.1.4 接触器检修后的检查与试验接触器检修后的检查与试验接触器检修完毕后，应按要求进行部分或全部的检查与

12、试验。1.测量主触头与联锁触头的开距与超行程触头的开距是指触头在完全分开时动、 静触头间的最小距离。触头的超行程是指触头完全闭合时， 将静触头取走后，动触头接触处发生的位移。 直动式桥式触头与转动式指式触头的开距与超行程如图1-6-2 所示，测量转动式指式触头超行程时，将静触头卸下，测量动触头在接触发生的位移， 也可以测量动触头与支架间的间隙再进行换算。图 1-6-2 直动式桥式触头的开距与超行程2.测量主触头与联锁触头的初压力和终压力触头的初压力是指动、 静触头刚接触时作用于触头上的压力。 触头的终压力是指触头完全闭合后作用于触头上的压力。图 1-6-3 所示为测量桥式触头与指式触头终压力示

13、意图。 对于桥式触头，每一触点的终压力为指示灯刚熄灭时砝码重力即为终压力。在测量指式触头终压力时，合磁系统通电，使触头完全闭合，在其间垫入厚度不大的纸，当能轻轻抽出纸条时，弹簧称读数即为触头终压力。触头初压力在触头分开时测量，可采用测量终压力的方法来测量。图 1-6-3 测量主触头与联锁触头的初压力和终压力的方法6.1.56.1.5 更换接触器的注意事项更换接触器的注意事项1.当接触器是安装在容积一定的封闭外壳中时， 则更换后的接触器在其控制电路额定电压下磁系统的损耗及在主电路工作电流下导电部分的损耗，不能较原接触器大很多，以避免温升超过规定。2.更换后的接触器与周围金属体间沿喷弧方向的距离，

14、不得小于该接触器说明书中所规定的喷弧距离。3.当接触器用于自动可逆转换电路时， 更换后的新接触器， 当其进行可逆转换时的动作时间应大于接触器断开时的电弧燃烧时间，以免在此操作时发生短路。4.更换后的新接触器， 其额定电流与关合及分断能力均不能低于原接触器。 并注意检查新接触器线圈电压是否与原控制线路电压相符。6.26.2 继电器继电器继电器是电气控制系统中最常用的电气元件， 主要起信号测量、放大的作用。常见的继电器根据功能不同可以分为中间继电器、功率继电器、时间继电器、压力继电器、温度继电器、速度继电器等几大类。继电器的维护主要是做好清洁工作及接线、本体的紧固。6.2.16.2.1 中间继电器

15、中间继电器中间继电器是控制系统中最常见的继电器， 随便打开一个控制箱，一般都能看到中间继电器的存在， 从外形看，有各式各样，如 JZ 系列，就象缩小了的接触器，有的如航空继电器是封闭在金属或塑料外壳内的。中间继电器象接触器， 但外形较小， 且没有灭弧罩， 通常具有八组触头。 在使用时要注意中间继电器的型号不同， 常开、常闭触头的数量不尽相同， 初学者在使用不同继电器时容易发生接线错误， 一定要看清说明书或继电器上的接线图，如为44 的，一般为四副常开、四副常闭触头的继电器； 26 表示两常开、六常闭的继电器； 62 表示六常开、两常闭的继电器；中间继电器常见的故障为线圈烧毁、发热、触头烧毁、触

16、头熔焊、不吸合等，但因为中间继电器的结构较小，拆装困难，建议中间继电器发生故障后同型号更换。6.2.26.2.2 时间继电器时间继电器时间继电器的工作方式是在接收到外部信号后触头延时动作， 对控制系统实现延时控制， 常见的时间继电器有空气阻尼式、晶体管时间继电器、钟摆式或电动式等。1.空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器是通过气体的延缓装置产生阻尼作用实现延时作用。国产JS7A 型是最常见的空气阻尼式时间继电器，它利用针阀调节气室进气间隙的大小来改变延时的长短，其延时范围可达 0.4-180S。它主要由电磁系统、气室、触头装置三个部分组成，工作时电磁系统先动作，然后气室开始起作用，气室内的

17、空气经气室进气间隙流动，由于间隙对空气的阻尼作用，经一定的时间后，触头装置才开始动作，达到了延时的作用。常见的故障有以下几种：电磁系统线圈烧毁或过热、电磁系统线圈断路、电磁系统线圈电磁铁交流噪音大等。发生以上各种故障时的处理方法可以参照接触器线圈的故障原因及处理。延时时间不准确。 造成延时时间不准确主要的原因有气室的进气间隙因油垢、 灰尘堵塞， 以及气室漏气等，此种故障可用调整、除漏或更换气室等方法解决。触头装置损坏。如果触头装置损坏，可能原因为控制回路电流偏大、触头老化，发生触头装置损坏后，应换新触头装置或时间继电器整体换新。2.晶体管时间继电器晶体管时间继电器是利用阻容电路的原理（即电容的

18、充、放电时间与串入回路的电阻的大小成正比的关系）达到延时的目的。常见的电路有三大类，采用单结晶体管的延时电路、采用不对称双稳态触发器延时电路、采用MOS 型场效应管的延时电路。晶体管时间继电器结构简单，延时范围广，调节方便，使用寿命长，精度较高，是目前应用最多的时间继电器。(1)采用单结晶体管的延时电路的时间继电器图 1-6-4JS13 型时间继电器的原理图图 1-6-4 为采用单结晶体管的延时电路的JS13 型时间继电器的原理图，其中：1）电源模块：变压器、二极管 D、和电容 C1 以及稳压管 DW 构成电源模块，将交流电变成直流电，作为内部工作的电源。2）RC 阻容模块：通电后直流电经R5

19、、R 向电容 C 充电。3）触发与执行模块：电容充电后，当电压达到单结晶体管UJT 的峰值电压，而且充电电流也大于它的峰值电流时，单结晶体管导通，输出脉冲给可控硅SCR，于是可控硅导通，使继电器J 动作，给出控制信号。与此同时，电容 C 经继电器常开触头 J 放电，为下次工作作好准备。调节电阻R 的大小，即可调节延时时间。(2)采用不对称双稳态触发器延时电路的时间继电器图 1-6-5 为采用不对称双稳态触发器延时电路的时间继电器的原理图， 采用该电路原理的晶体管时间继电器主要有 JSJ、JSJ0、JSJ1、JSDJ、JSB 和 JS14 等系列。工作过程如下：1）主电源模块：变压器次级绕组交流

20、18V 经桥式整流输出直流电源。2）辅电源模块：采用一个二极管半波整流且经C2 滤波稳压，并经分压电阻W 和 R5 分压后输出直流信号。3）RC 阻容延时模块：采用主、辅电源叠加给电容器充电，在相同的延时值下，电容器充电电流大，从而降低了电容器漏电电流对延时值的影响。接通电源后， BG1 导通，BG2 截止，为主、辅电源叠加，对电容C 充电。充电时，A 点电位升高， 当 A 点电位大于 B 点电位时， 二极管 D1 导通，使辅电源电压加到 BG1 基极上， BG1 截止，BG2 导通，J 通电发出延时信号。调节电阻R 的大小，即可调节延时时间。图 1-6-5JSJ 型晶体管时间继电器原理图(3

21、)采用 MOS 型场效应管的延时电路的时间继电器采用 MOS 型场效应管的延时电路的时间继电器的原理和以上电路基本相同，但用MOS 场效应管取代三极管，这里不再作介绍了。(4)出现故障后可以用下面的方法来逐步排除故障。1）出现延时不准确时，可以通过调节电位器来调整时间，使达到规定的延时要求。2）出现不能延时时，先检查电路板的供电部位，看电源经降压、整流后电压是否正常，然后看放电电容在模拟工作时电压是否下降或升高，再检查放大管是否工作正常，最后检查信号输出回路。检查出故障后更换故障元件，再试验确认故障排除。3.钟摆式或电动式钟摆式时间继电器是利用钟摆原理工作的擒纵机构。电动式时间继电器是利用单相

22、交流电动机或直流电动机通过减速机构转动， 使不同位置的触点在电动机运行时间的不同，开关的位置不同，从而达到多点延时的效果，常用于自动控制系统中，如锅炉、分油机、发电机自启动等。常见故障有以下几种：电动机不转或转动不灵活，此时检查电机是否损坏，如电机正常，检查减速机构是否缺少润滑。控制程序不正常，检查触头是否变形，检查触点是否氧化，检查接线是否松脱。6.2.36.2.3 功率继电器功率继电器功率继电器一般又称热继电器， 在电路中的主要作用是过载保护。 其整定的电流值和负载的额定电流值相一致，若不同可通过调节来达到一致。常见的故障有以下几种：热继电器频繁动作。此时需检测负载的实际电流值， 分清热继

23、电器的整定值偏小还是负载过大， 如果是整定值偏小，对热继电器进行调整，如果是负载电流偏大，则检查负载的原因，只有排除了负载的故障后，系统才能正常使用。负载烧毁而热继电器不动作。 此时需检测热继电器的动作值， 如果偏高则调低，如果是内部损坏则更换热继电器。在发生负载烧毁的故障后，不能盲目地更换负载，必须查清原因后才能装复使用。热继电器内部双金属片变形。 通过大电流后易发生这种故障， 而发生这种故障后很难发现， 只有通过平时的定期检测才能发现。发现这种故障后应立即更换热继电器。目前使用较多的过载继电器是功率继电器的一种， 此类功率继电器利用取样电流与设定值进行比较， 对控制系统进行控制。6.2.4

24、6.2.4 逆功率继电器逆功率继电器船舶同步发电机逆功率保护用的继电器， 是一个具有检查功率方向的器件。 它可以判别同步发电机有功功率的方向，当同步发电机发生逆功率且达到或超过整定值时， 经一定延时后逆功率继电器动作， 将发电机从网上切除。图 1-6-6GG-21 型逆功率继电器结构逆功率继电器有电磁感应式， 也有电子式的等不同类型。 目前使用较多的是 GG21 型感应式逆功率继电器。电子式的功率检测环节大多运用相敏整流原理来测量逆功率，然后再经放大、比较、定时、继电器输出等环节，实现逆功率保护功能。GG-21 型逆功率继电器结构见图1-6-6，GG-21 型逆功率继电器中间是一个铝质圆盘7，

25、圆盘可以绕中心轴9旋转；在侧边（距中心 r 处）上下放置两副铁芯，其上铁芯中线圈送入Ic 信号，下铁芯中线圈送入 Ucb 信号；转轴上面装有建立反作用力矩的游丝弹簧10 与传动齿轮，该齿轮与装有继电器动触头轴上的齿轮4 相啮合，当铝盘作逆时针方向转动时，则动触头2 作顺时针方向转动，直到接通两个静触头，便输出使发电机跳闸的信号。此外还有一个永久磁铁 6 跨在铝盘上，产生阻尼作用，以使铝盘匀速旋转。由于逆功率继电器反应的功率取决于线圈输入的电压与电流及其相位， 故要求继电器电压和电流两个线圈的极性一定要接正确，否则转矩M 不反映功率大小，即铝盘的转动与功率无关，从而会引起误动作。GG21 型逆功

26、率继电器的实际接线如图 1-6-7 所示，这种继电器是按 30o 接线方式接线的，所谓 30o 接线是指当负载的功率因素为1 时，加到继电器上的电流与电压之间的相位差恰恰是30o。所以当电流线圈接W 相电流 Iw 时，电压线圈应接 W、V 间的线电压 Uwv，此时要求所产生的磁通滞后60o。同样当电流线圈接入 U 相电流Iu 时，电压线圈应接入 Uuw；电流线圈接 V 相电流 Iv 时，电压线圈应接 Uvu。图 1-6-7GG-21 型逆功率继电器接线与调整接好线后进行检查，看是否按30o 方式接线，并要注意互感器的同名端。当发电机向电网供电时，继电器不应动作；当发电机发生逆功率时，逆功率继电

27、器动作，使发电机主开关跳闸。当发电机输出功率时，逆功率继电器动作，说明线接反了，一般断电后只要将电压线圈或电流线圈的两端换一下就可以了。 当动作灵敏度相差很大时，说明接线方式错误，此时再按30o 接线法重新进行接线。逆功率继电器动作值的整定，可分为粗调与细调。粗调是通过改变电流线圈的抽头实现的， 细调是通过调整游丝弹簧铁反作用力矩实现的。 值得注意的是：一定要看铝盘刚动的瞬时功率值作为继电器的动作值， 否则继电器的延时将会扰乱所测得的动作值的准确性。6.36.3 开关开关常见的开关有按钮、行程开关、主令控制器、转换开关、接近开关等。6.3.16.3.1 按钮按钮按钮是用人力操作并具有贮能复位的

28、开关电器， 它结构简单，却是应用最广泛的一种电器， 在低压控制电路中，用于给出控制信号，或用于电气联锁。目前使用较多的按钮是 LA10、LA18、LA19 和 LA20 等系列，常见故障有以下几种：弹簧失去复位作用；触头老化接触不良、触头熔合不断开、外壳老化导电、外壳开裂等。6.3.26.3.2 行程开关行程开关行程开关用以反映机械的行程，发出命令以控制其运动方向或行程大小的主令控制电器，它将机械信号转化为电气信号，实现对机械的电气控制。目前使用较多的行程开关有 LX19 系列、JLXK1 系列。其常见的故障和按钮基本相同，在室外的行程开关，建议每三个月进行一次保养，活络部位加润滑油，外部用黄

29、油抹一遍，以防生锈。6.3.36.3.3 主令控制器主令控制器主令控制器是按照预定的程序转换电路的主令电器。 主令控制器均有保护外壳。 按其结构可分为凸轮非调整型和凸轮调整型两类，凸轮非调整型是凸轮不能进行调整， 其触头只能按一定的触头开合表动作， 凸轮调整型主令控制器的凸轮片上开有孔和槽， 它装在凸轮盘上的位置可以进行调整， 因此其触头的开合次序也可以调整。 按其操作方式可以分为手动式、伺服电机式、生产机械传动式三类。目前使用较多的主令控制器有LK1、LK4、LK5、LK6 和 LK14 等系列。其常见的故障和按钮基本相同，在室外的主令控制器，建议每三个月进行一次保养，活络部位加润滑油，外部

30、用黄油抹一遍，以防生锈，内部触头检查保养，复位弹簧检查；室内的主令控制器活络部位加润滑油，内部触头检查保养。6.3.46.3.4 接近开关接近开关当运动的物体靠近开关到一定的位置时， 开关发出信号，达到行程控制或计数控制的作用。 接近开关按其原理可分为高频振荡型、电容型、感应电桥型、永磁铁型和霍尔效应型等。接近开关工作可靠，寿命长，消耗功率小，操作频率高，并能适应恶劣的工作环境，目前在船舶上的使用越来越多。6.3.56.3.5 转换开关（万能转换开关）转换开关（万能转换开关）转换开关（万能转换开关）是按照预定的程序手动转换电路的主令电器，在较简单的电路切换时使用较多。常用于主配电板、舵机转换、

31、电动机转换等处所。6.3.66.3.6 干簧管干簧管常见的干簧管如图 1-6-8 所示，它的外部为封闭的玻璃管，内部有两只静触点，一只动触点。在正常情况下，触点1、2 导通，如果在中间部位接近一定强度的磁场，在磁场的作用下1 会发生挠曲，使1、3 导通。由于触点是封闭在玻璃管内部， 触点的导通与断开所产生的火花不对外部形成危险， 且内部封闭气体一般为惰性气体，对触头起到了相当好的保护作用。利用干簧管的这一特性，干簧管常用于一些较危险、且需频繁开、关的场所，如液化气罐中测量液位的辫式传感器， 就是由许多干簧管与电阻组合而成的。 其它的如防爆灯具的开关、锅炉水位控制等许多场所都有使用。在使用时需注

32、意：要根据控制电流的不同选择不同容量的产品， 一般情况下容量是最大控制电流的 1.8 倍；玻璃外壳产生裂纹或破裂后，不管能否起控制作用，必须立即更换。图 1-6-8 干簧管示意图6.46.4 熔断器熔断器熔断器是当电流超过规定值一定时间后， 以本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。 它在低压配电线路中作短路和过载保护作用。熔断器常见的种类有以下几种：1.半封闭式熔断器 RC1 和 RC1A 系列。这种熔断器又称插入式熔断器，由瓷底座和瓷插头组成，底座上有静触头和接线螺钉，插头上有触刀和熔丝，熔丝常用软铅丝或细铜丝。由于防震性较差，船上使用较少。2.无填料封闭式熔断器 RM10 和 RM7

33、系列。 RM10 系列熔断器由熔管和静插座组成， 熔体两端为铜或钢的封冒，中间为绝缘体，绝缘体内为熔丝，其额定工作电压为交流500V 及以下，直流 400V 及以下。RM7 是 RM10 的改进形，主要是绝缘体的绝缘材料改为三聚氰胺树脂，使绝缘体的机械强度大为加强。由于成本较高，在船上使用不多。3.有填料封闭式熔断器 RT 系列、 RL1 系列、 RS0 系列及 RS3 系列。 以上几系列的熔断器的填料均采用石英砂，熔管一般用滑石陶瓷或高频陶瓷制成， 具有较高的机械强度和耐热性， 熔体一般用软铅、 紫铜、铜合金、银、铝、银合金等材料。 由于有填料封闭式熔断器分断能力高， 使用安全， 保护特性好

34、， 并具有熔断指示， 成本相对较低，在船上使用很广泛。4.自复式熔断器。采用金属钠的高温气化特性及低温凝固的特性， 气化时导电性能较差，而变成固体时又是良好的导体，从而实现对电路的保护，因成本太高，船上一般不用。船上一般使用的熔断器为有填料封闭式熔断器， 对于保护晶体管元件的熔断器， 应采用 RS 系列快速熔断器。对于熔断器额定电流的选用，平稳负载情况时，只要稍大于额定电流即可，对于电动机负载，常用的公式为Ire=Ist/k （Ire为熔体的额定电流， Ist为电路的启动电流。 当电机启动时间不长或启动频率不高时， k 约为 2.53；对于启动时间较长或频繁起动的电机,k 约为 1.62） 。

35、 熔断器的分断能力应大于电路出现的最大短路电流； 在电路中还要注意上下级熔断器的配合， 为实现选择性保护， 并且考虑到熔断器保护特性的误差， 在通过相同电流时，电路中上一级熔断器的熔断时间应是下一级的三倍以上， 当上、下级熔断器采用同一型号的， 其电流等级以相差二级为宜。如果采用不同型号的熔断器，则应根据保护特性曲线上给出的熔断时间选取。注意：在熔断器发生故障后，不得使用铜丝替代熔丝。注意：在熔断器发生故障后，不得使用铜丝替代熔丝。6.56.5 测量元件测量元件在自动控制系统中，常需要对各种参数(压力、温度、速度、流量、浓度、电流、电压等 )进行不间断或周期性的监控。下面对船上常用的传感器分别

36、进行简单介绍。6.5.16.5.1 压力传感器压力传感器1.压力开关在压力开关内设定一个压力值，并设定一个压差值，当接入液、气等流体的压力大于设定值时，压力开关动作，在压力下降到设定压力值减去压差值时，压力开关复位。在选用压力开关时，一定要注意压力开关的量程，对于较小的压力使用较大量程的压力开关， 会造成动作值误差太大， 而对于较大的压力选用较小量程的压力开关，极易造成压力开关内部波纹管的损坏。压力开关常见的故障及原因如下：(1)内部波纹管胀破：压力开关的量程太小，或是最大适用压力值低于所测量流体的峰值压力；也有可能是使用时间太长，内部老化造成。(2)内部微动开关损坏：开关松动；触头容量太小。

37、(3)动作值不准：弹簧变形；设定值发生位移；内部固定螺栓松。2.高低压开关常用于空调、冰机等制冷设备的自动保护装置，如空调压缩机的机油压力保护等。基本原理与压力开关接近。3.电阻式压力变送器主要由弹簧管、传动机构、滑线电阻及测量电桥组成。这种传感器是利用弹簧管受压后变形所产生的位移与测量压力成正比的原理， 先将测量压力变换成弹簧管的位移， 弹簧管的位移再经传动机构放大后使滑线电阻的滑针位置改变，致使滑线电阻的上部电阻Rf1与下部电阻 Rf2的阻值发生变化，而Rf1与 Rf2阻值变化再经测量电桥检测后，转换成相应的电压，从而把测量压力变换成相应的电压信号（图1-6-9） 。图 1-6-9 电阻式

38、压力传感器另一种 420mA 的压力传感器如图1-6-10所示。 它也是利用弹簧管受压后变形所产生的位移与测量压力成正比的原理，先将测量压力变换成位移，但位移信号的进一步转换则利用了差动变压器原理，并通过电子电路的进一步处理， 变换为与压力传感器的零位和量程相应的420mA 直流电流信号， 送至刻度为压力值的直流电流表显示。图 1-6-10 压力传感器工作原理4.压差变送器由图 1-6-11中可以看出， 压差变送器的结构与压力变送器基本相同， 但在输入压力端有两路压力输入。 由于作用在内部气膜上的压力与两边的压力差的大小有关，压图 1-6-11 压差变送器工作原理力转化为推动气膜的推力，拉伸气

39、膜，直到气膜的回复力与压力平衡。气膜的移动推动铁芯的移动，铁芯的位移信号转化为电信号，经放大后输出，即为P1 与 P2 的压力差。5.金属应变式压力变送器金属应变式压力传感器主要由应变片和测量电桥组成。金属应变片是由高电阻率的合金丝绕成栅状然后粘贴在上、下两层绝缘基片之间而制成。使用时，将金属应变片粘贴于受压容器壁上，当测量压力增加时，容器受力变形，使金属电阻丝拉伸变形，电阻发生变化，从而将压力的变化转为电阻的变化，然后由测量电桥测出并转化为相应的电压值。6. 压电陶瓷式压力变送器利用压电晶体的压电效应构成的。某些介质沿一定的方向对其施加压力或拉力使图 1-6-12 压电晶体工作原理之变形时，

40、在其表面会产生电荷；当外力去掉后又回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。传感器的原理如图 1-6-12 所示，压电晶体表面产生的电荷的大小与被测压力成正比。部分电荷向电容充电转换成电压输出，输出电压 U0与电阻 R 与电容 C 有关，并与被测瞬时压力的频率有关。在船上主要使用于测量柴油机气缸压力、喷油压力等场合。6.5.26.5.2 温度传感器温度传感器1.温度开关基本原理和压力开关一样，但其压力是由温包提供的。2. 热电阻利用导体的电阻温度系数，温度升高时，导体的电阻升高的原理。热电阻有两类，一类是铜热电阻，测量范围为50150；一类是铂热电阻，测量范围为120800，一般用于高温测量。常

41、用的铂热电阻为 PT100，在 25时的电阻为 100 ，100时的电阻约为 139 ，600时的电阻约为 317 。热电阻的连接方法大致有二线制、三线制、四线制三种，最常用为三线制，其接线方法如图1-6-13 所示。注意：在正常使用时，通过热电阻的电流不应超过4mA，主要是为了避免电流渡过热电阻产生热效应影响精度。3. 热电偶是由两根不同的金属或半导体材料焊接而成，焊接端为热端，与导线连接端为冷端。船上常用的热电偶为镍铬-考铜(符号 EA)或镍铬-镍铝(符号 EU)两类， EA 型的由于考铜易氧化， 故长期使用时温度测量范围为（-200600），EU 型可以长期工作的温度范围为（-20090

42、0）。在使用时， 要求热电偶冷端温度保持在0， 这在实际上是难以做到的， 需通过冷端温度补偿的办法来解决。常用补偿导线将热电偶冷端延伸到检测仪表内部，然后通过不平衡电桥加以补偿。使用补偿导线时，应注意补偿导线型号并要与热电偶型号相符，补偿导线的正负极不能接反，补偿导线与热电偶冷端连接处温度不能超过100。冷端温度补偿的不平衡电桥如图 1-6-13 右图所示，电桥本身生成的补偿电势因冷端不为0所造成的热电势差值相互抵消。电桥中电阻R1、R2、R3 为锰铜电阻，阻值基本不随温度变化，RC为铜电阻，阻值随温度变化。注意：不能用测量电阻的方法来测量热电偶，在选用热电隅时要注意分度号。注意：不能用测量电

43、阻的方法来测量热电偶，在选用热电隅时要注意分度号。图 1-6-13 热电阻、热电偶电路原理图6.5.36.5.3 液位传感器液位传感器1.浮子式液位开关利用液体的浮力，将浮子浮起，浮子直接带动开关或带动永磁铁，由永磁铁来控制磁性开关的开合。输出为开关量信号。2.变浮力式液位传感器变浮力式液位传感器主要由浮筒、 平衡弹簧和差动变压器组成。 它利用浮筒被液体浸没的体积所产生的浮随液位升高而增大，首先将测量液位变成相应的浮力作用于平衡弹簧， 使之转换成差动变压器的铁芯位移， 从而使差动变压器的输出电压发生变化。3.吹气式液位传感器利用静压检测原理将液位高低转化为气压的高低， 通过气压推动差动变压器的

44、铁芯位移， 从而使差动变压器的输出电压发生变化。6.5.46.5.4 转速传感器转速传感器1.测速发电机利用导体切割磁力线所产生的感应电势与转速成正比的关系，把转速转化为相应的感应电势。2.磁脉冲式测速装置磁脉冲式测速装置用来检测主机的转速、 转向及转速逻辑。 它由同主机同轴转动的铁磁材料做成的测速齿轮、磁脉冲探头等组成，磁脉冲探头垂直安装在齿轮上方，并与齿顶留一定的间隙。主机转动时，齿轮随之转动，当齿轮的齿顶与磁脉冲探头相遇时，因间隙较小，磁阻较小，通过磁脉冲探头线圈的磁能量较强；而当齿槽与磁脉冲探头相遇时，间隙增大，通过磁脉冲探头线圈的磁能量较弱。通过磁能量强弱的变化，在磁脉冲探头线圈内感

45、应出一系列的脉冲电势。每转过一个齿，便产生脉冲，转速越高，脉冲频率就越高。采用一个磁脉冲探头无法检测主机的转向，为了鉴别主机的转向，必须安装两个磁探头，且安装位置相位差 1/4 周期。根据主机正转或倒转时，两个脉冲信号间相位的超前与滞后，给出相应的正转或倒转信号。在不是同型号换新的情况时，需注意不同的型号有不同的工作频率，如某轮主机转速表最大量程为 200rpm（实际最高为 175rpm） ，飞轮齿数为 98，其脉冲探头的工作频率不应小于9820060327Hz。6.5.56.5.5 流量传感器流量传感器1.容积式流量传器容积式流量传感器主要用来监测油和水的流量， 它由检测齿轮等组成， 检测齿

46、轮在被测介质进出口压差的作用下产生一个作用力矩而转动，同时将被测介质由进口排至出口，通过的流量越大，转速越高。它把被测介质的流量转化为齿轮的转速，再把转速转化为一系列电脉冲信号。2. 电磁式流量传感器电磁式流量传感器是根据电磁感应原理来测量流量的， 所以仅适用于测量导电液体的流量。 它主要由一对磁极和一对电极，以及检测放大电路组成。一对磁极置于管道两侧，以产生一个磁场，当导电液体在磁场中垂直于磁通方向流过时，因切割磁力线，故在其两个电极上感应出一个电势，流体的体积流量越大，切割磁力线速度越快，感应电势越大，从而把流体的体积流量按比例地转换成电势的大小，感应电势经检测、放大后即可用为流量信号送到

47、报警系统。6.5.66.5.6 氧含量检测仪氧含量检测仪1.不均匀磁场式氧含量检测仪图 1-6-14 不均匀磁场式氧含量检测仪原理图氧含量检测仪主要用于监视密闭舱室内氧气浓度,防止发生事故。检测原理图如图 1-6-14 所示。图 1-6-14的左图中， 放在不均匀磁场内的物体被顺磁性介质氧气所包围时， 物体 A 所受的作用力 F 便与顺磁介质磁化率成正比。 右图为主检测器的结构简图， 两个空气玻璃球组成的转子置于不均匀磁场中， 当周围气体中氧含量变化时，两个玻璃球因失去平衡而发生偏转，使支撑石英丝产生反抗力矩，当力矩平衡时，转动停止。这时光源经透镜、反射镜、三棱镜到两个光电池的光强不平衡，两个

48、光电池产生电位差，经放大器输出反映氧气含量的电信号。2.热磁式氧含量检测仪热磁式氧含量检测仪如图 1-6-15 所示，它利用氧的顺磁率随温度升高而降低的原理制成的。检测通道由环形管和水平管组成，水平管上绕着两个铂丝加热线圈R1 和 R2，与锰铜电阻 R3 和 R4 构成电桥，R0 是调零电阻。在靠近 R1 的边缘上放着永磁铁的两个磁极形成不均匀磁场。当含有氧的待测气体流过通道时，原来在水平管中气体的被加热，使氧的磁化率降低，而在左边的冷气体磁化率高，因而产生一个由左向右的排拆力（称磁风） ，维持气体在水平管内的流动。气体经水平管时R1 受到冷却，而电阻R2 却冷却效果差，使电桥失去平衡。氧含量

49、越大，磁风越大，R1 与 R2 的温差越大，电桥输出的变化越大，经放大输出氧含量的信号。图 1-6-15 热磁式氧含量检测仪6.5.76.5.7 粘度传感器粘度传感器船上多用毛细管式测粘计来测量燃油粘度的大小，其结构原理如图1-6-16 所示，主要由粘度检测毛细管和齿轮油泵组成。 齿轮油泵由外部驱动电动机经减速装置带动， 转速、 流量均恒定， 燃油从主管路引入测粘计以后，一部分恒流量地被齿轮油泵导入毛细管， 刚进入毛细管燃油压力较高。 将这个高压信号引送到压差变送器的高压室。粘度不同的燃油通过毛细管的能力不同， 所以输出端的压强随粘度的不同而不同。 输出端的压强信号送到压差变送器的低压室。 毛

50、细管两端的压差同燃油粘度成正比。 这个压差经差压变送器可转换成标准的电 （气） 信号。图 1-6-16 毛细管式测粘计原理图6.5.86.5.8 火警探头火警探头自动火警报警系统中， 所使用的检测单元为分布在各场所的火警探头， 根据检测的方法可分为感温式与感烟式两种，下面分别对常见的几类火警探头作简单介绍。1.感温式探测器感温式探测器可分为定温式探测器及差温式和差定温式探测器。其中定温式探测器又可分为温度继电器型、低熔点合金型及热敏电阻型，差温式和差定温式探测器可分为气动膜片式、热敏电阻型两类。(1)温度继电器型探测器的感温装置是一密封式温度继电器，当温度达到设定的警戒值（通常是 70） ，温