1、項目13 船舶電源與天線任務1 掌握船用電源相關規定一、船用電源的分類與作用船舶電源分為主電源、應急電源和備用電源。主電源由船舶副機（發電機）提供，應急電源由船舶應急發電機提供，且兩個電源可以自動或人工切換。主電源是對船舶所有用電設備、設施和照明提供電力；應急電源是在船舶副機不能供電時，向船舶的相關設備（主要是應急設備）供電。不是每條船舶上都配有應急發電機，有些船舶利用蓄電池組作為替代。公約上明確界定了以蓄電池組作為發電機替代品的船舶為“船舶配備應急電源，但是不完全符合有關規定”的船舶。應急發電機一般裝在比較高的位置，保證機艙進水后仍能繼續工作，但是容量較小，不能滿足全船供電，只滿足船舶重要單

2、位使用。主電源、應急電源的管理和日常維護由機艙的相關人員負責。船舶通信備用電源定義為“獨立于船舶電力系統和船舶動力推進系統”，就是說在船舶電力和動力推進系統都不能正常工作的情況下，仍然正常工作，為船舶通信系統提供必要的電力供應。因此船舶通信備用電源一般是指蓄電池組，為直流電源。配有應急發電機的船舶和沒有配備應急發電機的船舶對于船舶通信備用電源工作時間（容量）的要求是不同的，前者要求通信備用電源連續工作的時間是1小時，后者則要求連續工作6小時。二、船用電源之間的關系主電源、應急電源和備用電源的關系可用圖13-1表示。圖13-1 船舶主電源、應急電源和備用電源的關系示意圖圖4-10-1 船舶主電源

3、、應急電源和備用電源的關系示意圖從關系圖中可以看出，船舶主電源和應急電源自動切換由開關控制，主電源不能正常工作時，由應急電源供電。不論是主電源和應急電源工作時，一方面正常向船舶的設備提供直流和交流供電，另一方面主電源或應急電源通過蓄電池充電器向蓄電池（備用電源）充電，保證備用電源處于充足狀態（見圖13-1的實線表示）。一旦主電源或應急電源不能工作時，通過備用電源提供通信設備的直流電源（見圖13-1的虛線表示）。圖13-2 船舶通信設備配電系統典型的船舶通信導航系統配電系統如圖13-2所示，所有通信導航設備主電源由電臺通信設備總開關（配電板）和駕駛臺導航設備配電板供電，而GMDSS設備直流24V

4、備用電源由GMDSS設備專用電瓶（電臺蓄電池）供電，其他設備直流24V備用電源由機艙通用設備應急電瓶供電。另外機艙低壓配電板至駕駛臺有一組直流24V電源是將交流電源經過降壓整流后變成的低壓24V直流電，一旦交流電失電，該直流電也同時失去，因此不能將GMDSS設備的直流供電接入此類電源。對于從事通信導航設備管理和維護的人員，應當熟悉通信導航設備的供電情況，了解和掌握所使用設備電源的具體情況，掌握船舶配電箱的位置及每一設備供電開關在什么位置，最好進行清晰地標注，交接班時，更要了解清楚每一設備的供電開關的位置，便于在設備發生故障時，能準確判斷電源供電情況，便于維護和保養。任務2 掌握船舶通信備用電源

5、維護保養一、蓄電池的作用、分類和容量1蓄電池的作用船舶通信備用電源是由蓄電池組組成，在船舶出現緊急情況，主電源和應急電源不能正常工作時，擔負起向船舶通信設備供電的功能；備用電源的輸出電壓一般是直流24V。當然，船舶通信設備并不是船舶唯一需要蓄電池供電的設備，蓄電池主要為船舶下列幾個方面的設備供電。要交待清楚哪些設備是由船舶通信備用蓄電池來提供電源，要不容易搞錯。1）GMDSS通信設備的備用電源，根據公約的要求，船舶配備的中高頻無線電設備、Inmarsat-C船站、甚高頻無線電設備和NAVTEX接收機設備等除了使用船舶交流電（主電源）外，還必須使用通信備用電源供電。2）作為按規定必須配備雙電源的

6、其他通信導航設備的備用電源，這些設備主要包括GPS、AIS、SSAS、Inmarsat-F/M船站和氣象傳真機等。3）作為直流低壓用電設備電源，如機艙柴油應急發電機組的啟動電源、救生艇柴油機的啟動電源，逆變器直流電源、陀螺羅經直流電源、電話交換機、火災報警系統和機艙信號裝置等。4）船舶應急照明。2蓄電池的分類蓄電池作為船舶通信的備用電源，在GMDSS船舶無線電通信中占有重要的地位。目前船舶使用的蓄電池通常分為三類：酸性蓄電池、堿性蓄電池和免維護蓄電池。3蓄電池的容量蓄電池的容量表示蓄電池存儲電能的能力，酸性蓄電池的容量一般是以10小時（10h）放電率的安培小時（Ah）作為單位，堿性蓄電池是以8

7、小時（8h）放電率的安培小時（Ah）作為單位。例如250 Ah的酸性蓄電池可以以25A的電流放電10小時，但是同一容量的蓄電池在1小時內，絕對不能給出250Ah的容量。在使用時要注意，船舶通信備用電源的容量一般都超過180Ah。二、酸性蓄電池（一）酸性蓄電池的組成鉛酸蓄電池主要由正、負極板，隔離板，電解液和電池槽等部件組成（圖13-3）。1容器圖13-3 鉛酸蓄電池的結構鉛酸電池的容器（又稱電池槽），是用來貯盛腐蝕性很強的電解液和支撐極板組的，因此必須耐酸、耐熱、耐震，并且絕緣性能要好和有足夠的機械強度。容器種類有玻璃、硬橡膠、塑料等幾種。2極板一般采用鉛銻合金制成的柵格式，柵格中壓入活性物質

8、。為增加電池容量，在蓄電池內部裝有許多塊極板，分為正極板和負極板。正極板上涂有過氧化物呈棕色，負極板上涂有銀白色的海棉狀鉛。蓄電池的充放電是靠正、負極板上活性物質和電解液之間的電化學反應來實現的。鉛蓄電池的極板由板柵和鉛粉構成。鉛粉是蓄電池進行電化學反應中起主要作用的活性物質，所以鉛粉的質量好壞，原料的純度，氧化度的高低，顆粒的大小等，對蓄電池的容量大小和使用壽命長短都有很大影響。3隔離板隔離板是一種耐酸多微孔物，它的作用是：1）將正極板和負極板隔離，防止正、負極板接觸而造成電池內部短路。2）在電流的作用下，通過電解液的傳導，使電子在隔離板的微孔內往來暢通。3）在電極間的空間貯有必要數量的電解

9、液，以保證較高的導電性。隔離板的種類很多，通常用的有木隔板，微孔橡膠隔板，微孔塑料隔板，玻璃絲隔板等。隔板的質量對蓄電池工作性能有很大的影響。首先隔板的電阻值，直接影響蓄電池放電時的容量。其次隔板的好壞直接影響蓄電池使用壽命，所以不論使用哪種材料制成的隔板，都應滿足下列要求：1）隔離物不應增加電池的內電阻及影響電解液的自由擴散。2）能多量吸收電解液，能很快地為電解液所浸透。孔率要高，但孔徑要小，不能使脫落的活性物質經過隔離物而與相鄰極板接觸。3）具有較大的機械強度和彈性、韌性，能耐酸、耐氧化，化學性能穩定。4其它組件1）連接條：由鉛銻合金鑄成。主要用來連接相鄰的兩個正負極柱。使用鉛銻合金主要是

10、防止電解液腐蝕。2）電池蓋，使用硬橡膠蓋或塑料蓋。電池蓋上有三個孔，中間一個孔叫注液孔，是通風排氣和灌注電解液用的，這個孔上有螺紋，供旋注液蓋之用。兩旁的孔較小，供正負極柱伸出之用。這兩個孔上嵌有鉛銻合金套，它與板柱熔化在一起，使導電性好，封閉嚴密。3）防護片，通常是把厚一毫米左右的硬橡膠或塑料薄片沖一些小孔制成，放在單體電池極板群的上端，用來保護極板和隔離板。（二）酸性電池的工作原理蓄電池是化學電源的一種，它能把電能變成化學能儲存起來，當需要時再把化學能轉變為電能。酸性蓄電池是由二氧化鉛的正極板與絨狀純鉛的負極板浸入電解液里所構成的。由于電極和電解液間所起的化學變化，使兩極之間產生電位差電壓

11、。如果用燈泡把外電路接通，燈泡便立即發亮。這種把化學能變為電能，而輸出電流的現象，叫做蓄電池的放電。在放電過程中，使正負極板的活性物質變成硫酸鉛，當正負極板上的活性物質都變成硫酸鉛以后，蓄電池就不能在放電了。此時需要對蓄電池充電，使蓄電池放電時變化了的活性物質還原成原來的二氧化鉛和鉛，重新將電能儲存起來，這樣，蓄電池又可以繼續放電了。這種將電能變為化學能的現象叫做蓄電池的充電。充放電時的化學反應式為： 放電 PbO2+2H2SO4+Pb = PbSO4+2H2O+PbSO4 充電 1放電過程中的電化學反應1）放電過程是化學能轉變為電能的過程，電流的產生是由于有效物質鉛的不斷溶解，釋放電子的結果

12、。2）正極板有效物質從二氧化鉛變成硫酸鉛，負極板有效物質從絨狀鉛變成硫酸鉛。3）電解液中硫酸分子不斷減少，水分子相應增加，因此濃度逐漸下降。所以在實際工作中，電解液密度的高低是判斷蓄電池放電程度的標志。 2充電過程中的電化學反應1）鉛蓄電池在整個充電過程中，正極板上的有效物質逐漸恢復為原來的二氧化鉛，負極板上的有效物質恢復為原來的絨狀鉛。2）有效物質的恢復是由于外電源作用的結果，所以這一過程也是電能變為化學能的過程。3）電解液中硫酸成分增加，水分減少，因此電解液的濃度逐漸增大，密度也就逐漸升高。所以鉛蓄電池的充電終期可由電解液密度的高低來判斷。4）電池到了充電終期，正負極板上的硫酸鉛絕大部分變

13、為二氧化鉛和絨狀鉛。這時再繼續充電，充電電流只能起分解水的作用，結果在正負極板上均有氣泡劇烈地冒出，正極板上冒出氧氣，負極板上冒出氫氣。因此在充電終期，必須注意充電電流不宜過大，否則產生氣泡過于劇烈，易使極板活性物質脫落損壞。同時水分消耗也大，浪費蒸餾水和電力，所以充電后期應使充電電流適當減小。（三）酸性蓄電池的充電和放電1酸性蓄電池充電前的準備工作酸性蓄電池充電前必須做好如下工作：1）檢查充電室通風是否良好，當蓄電池接近充電完畢時，會產生大量的氫氣和氧氣，適當比例的氫氧混合會成為爆炸性氣體。同時在產生氣泡時，將硫酸溶液帶到空氣中形成酸這將有害于健康，因此，充電時必須有良好的通風。2）用棉紗擦

14、凈蓄電池表面，并用刮刀除去電極上的氧化物。3）檢查液面，如液面低落，應加入蒸餾水。4）搗通蓋子上的通氣孔。5）用粗軟導線將蓄電池接入充電電路。6）接通電源，蓄電池充電。2酸性蓄電池充電的方法簡介船舶備用電源的充電方法有充放電的單元電路決定，其主要的方法如下。1）恒流充電法恒流充電法是指在充電過程中充電電流始終保持不變。由于充電過程中，電池的電壓逐漸升高，為了保持充電電流不至于減少，電源電壓必須相應增高。這種方法特點是充電電流大，充電時間可以縮短；但是在充電末期充電電流依然不變，大部分電流用于電解水上，冒出很多氣泡，這樣不僅損失電力，而且容易使極板上的活性物質過量脫落，并且使極板彎曲。2）恒壓充

15、電法恒壓充電法是指在充電過程中電壓始終保持不變。采用此種方法進行充電時，剛開始充電電流大大超過正常充電電流，隨著充電的進行，蓄電池端電壓逐漸升高，充電電流也就逐漸減小，當蓄電池電壓與充電電壓相等時，充電電流即停止。此種充電方法的優點是可以避免蓄電池的過量充電，但是缺點是初期充電電流大，容易使極板上的活性物質過量脫落并使極板彎曲，充電末期電流小，使極板深處的硫酸鉛不容易還原。3）分段恒流充電法在初期充電過程中，蓄電池使用較大電流充電，當蓄電池發出氣泡，單電池電壓上升至大約2.4V時，改用第二階段較小電流充電。這樣既不浪費電力，又節省時間，對于延長蓄電池壽命也比較有利，是目前船上常用的充電方法。4

16、）浮充電法采用此種充電方法，整流設備經常處于工作狀態，它與蓄電池組并聯，一方面向蓄電池組浮充電，以補充蓄電池組已經放出的電量以及自放電的消耗，兩一方面，還供給直流負載電源。這種充電方法的特點是可以延長蓄電池的使用壽命，整個設備的利用率也比較高。但是，這種方法所供給的電流中有脈動的交流成分，電路中需增加濾波裝置，并需自配電壓調整器，以限制高于負載允許的電壓。5）均衡充電均衡充電也叫過充電，鉛酸蓄電池在運行中往往因長期充電不足，過放電或其它一些原因，使板極出現硫化現象，而使電解液、容量、電壓等產生不均衡。為了防止這種現象產生，可對電池進行均衡充電，用以糾正蓄電池中的某一電池在使用中所發生的不均勻現

17、象，使各個電池都達到均衡一致的良好狀態。一般為定期進行，但遇到下列情況之一時，應及時進行均衡充電。 極少充放的電池，每月進行一次。 緊急放電的終止電壓超過了規定的數值。 放電電流過大。 放電后停了12個晝夜未及時進行充電。 電池長時間擱置等等。均衡充電方法，即在經常充電完畢后，再延長充電時間，其充電電流、時間、及測量間隔時間見表13-1表13-1 均衡充電表充電電流所需時間測量時間第二階段經常充電電流2小時30分鐘第二階段經常充電電流的1/34小時1小時第二階段經常充電電流的1/68小時2小時3新蓄電池充電新蓄電池充電是一項很重要的工作，它直接影響蓄電池的使用壽命與容量，必須認真對待，充電一般

18、按照下列步驟進行。1）首先檢查蓄電池檢查項目包括內部有無干裂，板極間是否清潔，連線是否正確，并將蓋子上的透氣孔的封口除去，使通氣孔通暢。2）加入電解液在蓄電池內注入配好的電解液，液面應高出極板約20毫米，加滿電解液后使蓄電池至少靜置 4小時后再進行充電，以保證蓄電池的活性物質被電解液浸透，使化學變化進行得更徹底。3）充電充電過程中充電電流一般控制在 8-10 A左右，每 2小時檢查一次液體比重、電壓與溫度的變化，并做好記錄。初充時，電流、電壓和溫度逐漸上升，然后趨于平穩。溫度高于45時，應適當減小充電電流，使溫度保持在35-45之間。充電約50小時后，正負極板產生大量氣泡，每個單電池電壓為 2

19、.60伏左右，并在 1-2小時內保持不變，說明充電完畢。再檢查液體密度，若密度不等于1.285時，應用吸管將電解液吸去一部分，并加蒸餾水或密度為1.40的稀硫酸，然后再充電，以使水和電解液充分混合，直到電解液密度為 1.285為止。4日常充放電船舶通信用蓄電池是在沒有船電的情況下才使用的，平時一般不使用。為保證蓄電池能夠正常工作，必須定期（一般一月一次）對蓄電池進行充放電，具體步驟如下。1）首先對蓄電池進行放電48小時。2）然后檢查電解液面高度，保持電解液面高出極板1520毫米，必要時加蒸餾水。3）開始充電812小時4）充電完畢，必要時調整電解液的密度。5）如果調整電解液密度后，應再充電812

20、小時。蓄電池充滿電的特征是極板有大量氣泡冒出，單電池的電壓在2.6V以上。5電解液的調整調整電解液密度的工作應當在正常充電后進行，當充電完備測量電解液密度低于1.25時，必須重新調整電解液的密度，方法如下。1）用密度計吸去容器內的部分電解液，再加入配置好的適量密度為1.351.40的稀硫酸。2）用浮充電法充電24個小時，以便使電解液混合均勻。3）若測得密度仍有差別，則應按以上方法反復進行調整，指導蓄電池組的密度達到1.285的標準密度為止。6電解液的配置供酸性蓄電池用的電解液可以從市場上購買，也可以自己配制。鉛酸蓄電池一般用密度來表示電解液的濃度，電解液的密度就是1立方厘米的電解液的質量。濃硫

21、酸的密度為1.83，蓄電池所用的電解液密度為1.25-1.30之間，常以1.280為準。1）配制過程 準備工作準備耐酸、耐熱，大小合適的容器一只，洗凈后用蒸餾水洗一遍。穿戴好防護用具，如膠皮圍腰，膠皮手套，膠鞋，護目鏡等。準備好5小蘇打溶液，以備沖洗濺到皮膚上和衣服上的硫酸。準備好密度計一只，以便測量電解液密度。玻璃棒一支。 配制過程將按比例準備好的蒸餾水放入容器中，再將濃硫酸慢慢細流注入水中，同時不斷用玻璃棒攪動，如果溫度上升過快，應暫停注入硫酸，待溫度下降后再注入。然后用密度計測量密度，如果密度偏低，則可加入密度為1.40的硫酸溶液，若密度偏高，則摻入蒸餾水調整。 密度的測量電解液的密度與

22、溫度有密切關系，當溫度升高時，硫酸溶液因受熱而膨脹，密度降低。測量密度時，以溫度20為標準。船用密度計通常為吸式密度計，使用時先捏緊橡皮圓球，并將密度計插入溶液中，松開橡皮球，電解液被吸入玻璃管內，管內的浮子上浮，從密度計浮子上可讀取讀數。2）配比的計算船用蓄電池電解液的標準密度是1.280，若采用密度為1.830的濃硫酸和蒸餾水進行配制。蒸餾水與濃硫酸的體積比為 2.75:1，也就是在按體積計算時，取2.75單位純凈的蒸餾水與1個單位的濃硫酸混合配制。如果按重量之比來配制電解液，則蒸餾水與濃硫酸的重量之比為 1.65:1。根據上述配比，可計算出配制電解液所需濃硫酸和蒸餾水的重量，但是應注意上

23、述配比僅為參考數據，應以實際測得的濃度為準。3）配制時的注意事項 由于硫酸極易溶于水，且在溶解過程中，會釋放出大量的熱。所以在制備電解液時，需要十分小心。一定要把硫酸慢慢地沿著容器壁倒入水中，同時不斷攪拌。千萬不能把水倒入硫酸中。因為硫酸密度比水大得多，如果把水倒入硫酸，水將浮在硫酸的液面上，水和硫酸作用產生的大量熱量不能迅速散發出去，將使溫度突然升得很高，形成局部劇烈沸騰，大量酸滴會從容器中噴濺出來，造成危險。 配好的電解液不能立即倒入蓄電池中，必須待電解液的溫度冷卻至室溫時才能注入蓄電池。 要注意穿戴好防護用具。要注意的是，當液面下降時，一般只需加蒸餾水，只有當充滿電后電解液的密度達不到1

24、.25，才可以用密度是1.351.40的稀硫酸來調整。（四）酸性蓄電池的日常維護與保養1建立蓄電池充放電記錄本，認真記錄各組電池工作情況。2電池在使用過程中，必須保持清潔。3蓄電池的極柱、夾頭和鐵質提手等零件表面應經常用凡士林擦拭，使保持一層凡士林油膜。4定期檢查電解液的密度和高度，保持電解液面高于極板上緣1520mm，當電解液下降，應及時加蒸餾水并充電。5每月進行一次放電，時間不少于4小時，放電后檢查電解液的液面，如果電解液不足，加入蒸餾水然后充電1224小時，觀察液面有大量氣泡冒出，充電后測量電解液，密度應當在1.271.30之間，如果不在此范圍內，需要重新調整電解液密度。6為了消除極板硫

25、化現象，應按時進行過充電和定期進行全容量放電。7蓄電池間應保持通風良好，并且要嚴禁煙火。8經常不帶負荷的蓄電池，每月應進行一次充電和放電。9當發現電池容量明顯不足時，應申請更換電池。三、堿性蓄電池堿性蓄電池具有體積小、機械強度高、工作電壓平穩、能大電流放電、使用壽命較長和便于攜帶等優點，在遠洋船舶上得到越來越廣泛的應用。但由于堿性蓄電池具有比酸性蓄電池更低的額定電壓，對于同一電壓，堿性蓄電池要比酸性蓄電池在數量上用的多，因此成本較高，目前在遠洋船舶上的應用不如酸性蓄電池廣。（一）堿性蓄電池的結構和工作原理堿性蓄電池由于極板的活性物質材料的不同，分為鐵鎳堿性蓄電池、鎘鎳堿性蓄電池、銀鋅堿性蓄電池

26、等系列。船舶上主要使用的是鎘鎳蓄電池。鎘鎳蓄電池正極由氧化鎳粉和石墨粉組成。石墨主要用來增強導電性，不參與化學反應，負極由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成。摻入氧化鐵粉的目的是使氧化鎘粉具有較強的擴散性，防止結塊，并增加極板的容量。正負極上這些活性物質分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后成為正負極。以焊接的方式焊成極群裝入鎳鐵質電槽或聚乙烯電槽內，并以耐堿的硬橡膠棒隔開正負極板。為了排灌電解液，在蓄電池外蓋上有一個注液口，注液口擰一密閉式的氣塞，該氣塞能使蓄電池內部氣體排出而防止外部氣體進入，并能保證當蓄電池短時翻轉時而不流出電解液。鎘鎳蓄電池極板的活性物質在充電后，正極板為羥基氧化鎳（NiOOH），負極板為

27、金屬鎘（Cd），而當放電終止時，正極板轉化為氫氧化亞鎳（Ni(OH)2），負極板轉化為氫氧化鎘（Cd(OH)2），電解液多選用氫氧化鉀（KOH）溶液，氫氧化鉀溶液并不直接參與反應，只起導電作用。蓄電池充電時將電能轉化為化學能儲存起來，放電時將化學能轉化成電能輸出，兩個電極發生的化學反應是可逆的。鎘鎳蓄電池充電時的化學反應是2Ni（OH）2 + Cd（OH）2 2NiOOH+ Cd+ 2H2O鎘鎳蓄電池放電時的化學反應是2NiOOH + 2H2O +Cd 2Ni（OH）2 + Cd（OH）2（二）堿性蓄電池的充放電特性堿性蓄電池每個單電池的電動勢是1.25 V，放電時，電壓的變化范圍在1.21

28、V的范圍內，電流增大時可到0.7 V，低于這個電壓不應再放電。充電時，電壓的變化范圍在1.41.8 V內。1堿性蓄電池的初次充電向蓄電池注入所需的電解液，電解液一般是指密度為1.25的氫氧化鉀溶液，控制液面高于極板512 mm，靜置2小時，再調整一次液面，就可以進行初次充電。初次充電按照規定的標準充電電流充電67個小時，再用此電流的一半充電6小時，然后用標準的放電電流放電4小時。這樣經過23次初次充放電循環，然后就可以用標準充電的方法進行充電，充電后靜置2小時，調整電解液的密度和液面高度，再注入不含游離酸的凡士林油（液體），使電解液表面形成保護層，以防止二氧化碳進入電解液內，即可使用。充電時按

29、每個單電池需電源電壓1.9 V（低溫約2.2 V）計算，浮充時，每只單電池電源電壓最好保持在1.6 V。堿性蓄電池以8小時放電量為正常放電制，但是鎳鎘蓄電池能承受過充電和過放電，能用1小時放電電流進行放電。2堿性蓄電池的使用和維護1）在每次充電前對每只蓄電池應補加蒸餾水，使液面保持一定的高度，每使用1015次充放電循環應進行檢查并調整電解液的濃度。2）在使用過程中，蓄電池中的電解液容易吸收空氣中的二氧化碳，致使電解液中碳酸鹽的含量增加，當電解液中碳酸鹽的含量超過50g/kg時，蓄電池的容量顯著降低，一般經過1年左右或使用50100次充放電循環，應更換一次電解液。更換電解液應在放電情況下進行，搖

30、動蓄電池將內部粉塵洗出，必要時加蒸餾水洗12次，并及時注入新電解液。3）蓄電池在使用和保存過程中，氣塞上的橡膠套管的彈性會逐漸老化失效，致使蓄電池內部氣體不易排出，因此，應定期打開氣塞放氣或更換新氣塞套管。4）在任何情況下，都禁止明火靠近充電的蓄電池。蓄電池在使用和保存中，不能使用金屬器具將正負極板或負極與外殼同時接觸，防止短路。5）蓄電池的外部與槽箱應保持清潔和干燥。將鍍鎳部分擦凈之后，必須涂以凡士林油，以防生銹。6）發現蓄電池外部有生銹痕跡時，應用布蘸石蠟擦試，切不可用金屬工具或砂紙打磨。7）經常檢查橡膠墊，如發現損壞，應立即更換。8）每次充放電前，應檢查各極柱連接是否松動。9）當用固體氫

31、氧化鉀或氫氧化鈉配制電解液時，為了避免碎片或溶液濺到眼睛、皮膚和衣服上，可在蓄電池室內準備含3%硼酸的溶液，以備清洗之用。10）為了隨時準備放電使用而保存的蓄電池，經充電后擰緊氣塞，最好在溫度25以下處保存。3. 安裝要求堿性蓄電池在充電過程中放出大量氫氧氣體，需要通風裝置，以防爆炸。堿性蓄電池允許與鉛酸蓄電池裝在同一室內，并且必須和可能產生火花的地方隔絕開。四、免維護蓄電池簡介免維護蓄電池采用九十年代最新設計的全密封結構及現代化生產工藝。使其具有高性能、長壽命、無污染、免維護、安全可靠的卓越性能。免維護蓄電池由于自身結構上的優勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它還具

32、有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場上的免維護蓄電池也有兩種：第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要維護（添加補充液）；另一種是電池本身出廠時就已經加好電解液并封死，用戶根本就不能加補充液，目前使用后者居多。免維護蓄電池是用鉛鈣合金制造，傳統的鉛酸蓄電池用的是鉛銻合金，傳統蓄電池用銻，免維護用鈣，這是兩者的根本區別點。不同的材料就會產生不同的現象：傳統蓄電池在使用過程中會發生減液現象，這是因為柵架上的銻會污染負極板上的海綿狀純鉛，減弱了完全充電后蓄電池內的反電動勢，造成水的過度分解，大量氧氣和氫氣分別從正負極板上逸出，使電解液減少。用鈣代替銻，就可

33、以改變完全充電后的蓄電池的反電動勢，減少過充電流，液體氣化速度減低，從而減低了電解液的損失。由于免維護蓄電池采用鉛鈣合金柵架，充電時產生的水分解量少，水份蒸發量低，加上外殼采用密封結構，釋放出來的硫酸氣體也很少，所以它與傳統蓄電池相比，具有不需添加任何液體，對接線樁頭、電線腐蝕少，抗過充電能力強，起動電流大，電量儲存時間長等優點。免維護蓄電池因其在正常充電電壓下，電解液僅產生少量的氣體，極板有很強的抗過充電能力，而且具有內阻小、低溫起動性能好、比常規蓄電池使用壽命長等特點，因而在整個使用期間不需添加蒸餾水，在充電系正常情況下，不需從拆下進行補充充電。但在保養時應對其電解液的比重進行檢查。大多數

34、免維護蓄電池在蓋上設有一個孔形液體（溫度補償型）密度計，它會根據電解液密度的變化而改變顏色?？梢灾甘拘铍姵氐拇娣烹姞顟B和電解液液位的高度。當比重計的指示眼呈綠色時，表明充電已足，蓄電池正常；當指示眼綠點很少或為黑色，表明蓄電池需要充電；當指示眼顯示淡黃色，表明蓄電池內部有故障，需要修理或進行更換。免維護蓄電池也可以進行補充充電，充電方式與普通蓄電池的充電方法基本一樣。充電時每單格電壓應限制在2.32.4V間。注意使用常規充電方法充電會消耗較多的水，充電時充電電流應稍小些（5A以下）。不能進行快速充電，否則，蓄電池可能會發生爆炸，導致傷人。當免維護蓄電池的比重計，顯示為淡黃色或紅色時，說明該蓄電

35、池已接近報廢，即使再充電，使用壽命也不長。此時的充電只能做為救急的權宜之計。有條件時，對免維護蓄電池可用具有電流-電壓特性的充電設備進行充電。該設備即可保證充足電，又可避免過充電而消耗較多的水。一般這類免維護電池從出廠到使用可以存放10個月，其電壓與電容保持不變，質量差的在出廠后的3個月左右電壓和電容就會下降。在購買時選離生產日期有3個月的，當場就可以檢查電池的電壓和電容是否達到說明書上的要求，若電壓和電容都有下降的情況則說明它里面的材質不好，那么電池的質量肯定也不行，有可能是加水電池經過經銷商充電后偽裝而成的。任務3 掌握船舶使用UPS電源的管理與保養不間斷電源也就是UPS（Uninterr

36、uptible Power System）電源，廣泛應用于計算機、通信、網絡、醫療、船舶等諸多領域。在電網異常（停電、干擾、欠壓、過壓等），市電質量無法滿足高質量輸入電源系統的要求時，UPS電源能夠向負載提供符合要求的交流電，使之連續不斷地工作，從而避免由于供電中斷導致信息丟失和程序破壞等。一、UPS電源的主要功能UPS電源不僅能保證連續的向負載供電，而且從UPS輸出的電源也非常純凈，沒有任何脈沖、雜波及其它干擾。當市電本節中的“市電”改為船電正常供電時，UPS相當于一臺交流穩壓器，消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電源噪聲和頻率偏移等影響；電網異常時，UPS中的逆變器及時將蓄電池內的

37、直流電能轉換成交流電能，維持對負載的正常供電；UPS在電網供電和電池供電之間自行切換，確保對負載的不間斷供電，而且可以根據設備的精密程度來選擇可承受的切換時間；UPS電源還能起到把負載和市電隔離的功能，如圖13-4所示。交流輸入電壓經過UPS電源穩壓后，由逆變器供電給負載，這樣既可以使負載不干擾電網，又可以使電網中干擾不影響負載。圖13-4 UPS的隔離功能二、UPS電源的工作原理從基本原理上講，UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩壓穩頻輸出的電源保護設備。主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態開關等幾部分組成。（一）整流器整流器是一個整流裝置，簡單的說就是將交流（AC）轉化為直流（D

38、C）的裝置。它有兩個主要功能：第一，將交流電（AC）變成直流電(DC)，經濾波后供給負載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時又起到一個充電器的作用。（二）蓄電池蓄電池是UPS用來作為儲存電能的裝置，它由若干個電池串聯而成，其容量大小決定了其維持放電（供電）的時間。其主要功能是：第一，當市電正常時，將電能轉換成化學能儲存在電池內部；第二，當市電故障時，將化學能轉換成電能提供給逆變器或負載。（三）逆變器逆變器是一種將直流電（DC）轉化為交流電（AC）的裝置。在UPS電源工作時，逆變器將市電整流濾波后得到的直流電或來自電池的直流電重新變換成頻率非常穩定、輸出電壓受負載影響很小、

39、波形畸變因素滿足負載要求的交流電。根據逆變器的輸出波形，UPS可分為方波輸出UPS和正弦波輸出UPS。其中方波輸出UPS不允許帶感性負載（如電風扇，日光燈），否則，會使UPS電源燒毀或負載損壞。（四）靜態開關靜態開關也叫旁路開關，作用是保護UPS和負載，并實現市電旁路供電和逆變器供電的轉換。UPS過載時，為了保護逆變器，UPS通過靜態開關將輸出由逆變器轉換到市電；逆變器出現故障時，為了保護負載不斷電，UPS也通過靜態開關將輸出切換到市電。（五）UPS電源的具體供電過程（以在線式為例）1.正常供電過程交流市電在UPS電源所充電的范圍內正常供電時，旁路開關接在逆變器端，UPS電源向系統供電的工作過

40、程如圖13-5粗實線所示?？垢蓴_整流器充電器電池組逆變器抗干擾旁路開關旁路負載電源 圖13-5 正常工作供電過程2.交流市電中斷時的工作情況交流市電出現故障（中斷，電壓過高或過低）時，旁路開關仍接在逆變器端，UPS電源將瞬間改由電池組供電，具體工作過程如圖13-6粗實線所示。圖13-6 電池組供電工作過程3. 負載過大或UPS電源內的逆變器有故障的工作情況當負載過大或UPS電源內的逆變器有故障時，旁路開關切換到市電端，UPS電源系統則由市電供電，具體工作過程見圖13-7粗實線所示。 圖13-7 旁路供電工作過程三、UPS電源的使用與維護UPS電源系統因其智能化程度高，儲能電池一般采用了免維護蓄

41、電池，這雖給使用帶來了許多便利，但在使用過程中還應在多方面引起注意，才能保證使用安全。（一）日常使用的注意事項1UPS電源主機對環境溫度要求不高，+540都能正常工作，但要求室內清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會引起主機工作紊亂。儲能蓄電池則對溫度要求較高，標準使用溫度為25，平時不能超過+15+30。溫度太低，會使儲能電池容量下降，溫度每下降1，其容量下降1。其放電容量會隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長期使用，溫度每高10，電池壽命約降低一半。2主機中設置的參數在使用中不能隨意改變。特別是對電池組的參數，會直接影響其使用壽命，但隨著環境溫度的改變，對浮充電壓要做相應調整。通常以25為

42、標準，環境溫度每升高或降低1時，浮充電壓應增加18 mV（相對于12 V蓄電池）。3在無外電，僅靠UPS電源系統自行供電時，應避免帶負載啟動UPS電源，應先關斷各負載，等UPS電源系統起動后再開啟負載。因負載瞬間供電時會有沖擊電流，多負載的沖擊電流加上所需的供電電流會造成UPS電源瞬間過載，嚴重時將損壞逆變器。4UPS電源系統在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備，也不允許在滿負載狀態下長期運行。增加大功率負載，即使是在基本滿載狀態下工作，都會造成主機故障，嚴重時將損壞逆變器。5自備發電機的輸出電壓，波形、頻率、幅度應滿足UPS電源對輸入電壓的要求，另外發電機的功率要遠大于UPS電源的額定功率

43、，否則任一條件不滿足，將會造成UPS電源工作異?；驌p壞。6由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險，因此裝卸導電連接線、輸出線時應有安全保障，工具應采用絕緣措施，特別是輸出接點應有防觸摸措施。7不論是在浮充工作狀態還是在充電、放電檢修測試狀態，都要保證電壓、電流符合規定要求。過高的電壓或電流可能會造成電池的熱失控或失水，電壓、電流過小會造成電池虧電，這都會影響電池的使用壽命，前者的影響更大。8在任何情況下，都應防止電池短路或深度放電，因為電池的循環壽命和放電深度有關。放電深度越深、循環壽命越短。在容量試驗中或是放電檢修中，通常放電達到容量的3050就可以。9對電池應避免大電流充放電，雖說在充電時可

44、以接受大電流，但在實際操作中應盡量避免，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質脫落，電池內阻增大，嚴重時將造成容量下降，壽命提前終止。（二）日常維護要做到以下幾點1UPS電源在正常使用情況下，主機的維護工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區，空氣中的灰粒較多，機內的風機會將灰塵帶入機內沉積，當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂，造成主機工作失常，并發生不準確告警，大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。2儲能電池組目前都采用了免維護電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。由于外因

45、工作狀態對電池的影響并沒有改變，因此對儲能電池組的維護檢修工作仍是非常重要的，應做到如下：經常檢查蓄電池端電壓、電池溫度；電池之間連接處有無松動、腐蝕現象；壓降是否符合要求；電池外殼是否完好、有無外殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出。3UPS系統使用的閥控式密封蓄電池，在市電供電質量高、很少發生停電的使用環境中，蓄電池長期處于浮充電狀態，時間長了就會造成電池化學能與電能相互轉化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定，一般放出額定容量的30%40%；對于單體2 V的電池，每三年做一次容量試驗；使用六年后，應每年做一次容量試驗；對于單體6 V及

46、12 V的電池，應每年做一次容量試驗。一次全負荷放電完畢后，按規定再充電8 h以上。4蓄電池自檢參數宜每季度記錄一遍，如UPS系統可提供詳盡數據的，可作為核對性放電試驗參數，以此作為電池狀態的定性參考依據。5當UPS電池系統出現故障時，應先查明原因，分清是負載還是UPS電源系統；是主機還是電池組。6對主機出現擊穿，斷保險或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會接連發生相同的故障。7當電池組中發現電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現象的電池時，應及時采用相應的方法恢復和修復，對不能恢復和修復的要更換，但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯在一起，否則可能會對整組電池

47、帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換，以免影響到主機。總之，UPS電源的問題在很大程度上是電池的問題，只要正確使用電池，并經常對電池進行維護，就能使其保持良好的狀態，也就解決了UPS電源的關鍵問題，就能保證UPS電源隨時處于正常工作狀態，也就可以使設備在安全的環境中工作。任務4 掌握船舶通信天線的分類與保養一、天線的種類及作用無線電通信的基本任務就是通過收發信機遠距離傳遞信息。收發信機能夠完成信息的調制和解調，而天線能夠把發射機傳輸給它的交變電路的電能轉變為向空間輻射的電磁波能，或把在空間傳播的電磁波能轉變為交變的電路電能送給接收機，前者叫做發射天線，后者叫做接收天線?？梢娞炀€是將交變

48、的電路電能與空間的電磁波能進行轉換的一種能量轉換裝置。例如，衛星通信地面站天線作為發射天線或者接收天線，或同時作為發射天線和接收天線，將交變的電路電能與空問的電磁波能進行轉換，最終達到通信的目的。一般來講，天線具有以下三個方面功能：（1）可以將交變的電路電能與空間的電磁波能進行能量形式的轉變；（2）可以按所需要的工作頻率、按所需要的極化和按所需要的方向，發射和（或）接收信號；（3）還可以將發射功率和（或）接收功率進行“放大”。設計制造一副好的無線電通信天線是非常重要的。一套無線電通信設備，如果天線性能不好，無論其它部分多么優良，信息也難以有效地傳遞。由于絕大多數通信天線是室外設備，天線所處的環

49、境如地區地址、溫度濕度、風雨、雷電、地貌地震等，將對天線有十分重要的影響。天線可以從不同角度出發來進行分類：按用途分，如廣播天線、雷達天線、通信天線、偵收天線等；按使用波長或頻段分，如中短波天線、微波天線、長波天線等；按形狀分，如倒“L”形天線、“T”形天線、魚骨天線、螺旋天線、拋物面天線等；按所使用的特種材料分，如介質天線、鐵氧體天線、超導天線等；按電性能分，如寬頻帶天線、多頻段天線、低旁瓣天線、低增益天線等；按工作原理分，如反射面天線、對數周期天線、表面波天線等；以發明創造人來命名，如卡賽格侖天線、八木天線、格里高利天線等。從船舶使用者角度來分，船舶天線包括地面系統通信天線、衛星通信天線和

50、導航設備天線等。本部分內容重點介紹Inmarsat-C/F、船用中短波收發信機天線的相關知識。二、天線和傳輸線的基本知識天線基本知識雷達等課程也會有用到涉及，可簡單介紹下；但傳輸線基本知識大綱也沒要求，可刪除如何盡可能地使一個通信系統高效地完成電磁能量交換，除了考慮無線電波受到空間環境因素的影響之外，人們還必須考慮電磁波在收發信機和天線輻射端點間的能量損耗情況，這種損耗主要是由于傳輸線和天線造成的。可見，天線和傳輸線與收發信機一樣在一個通信系統中具有舉足輕重的地位。因此，下面簡單介紹一下傳輸線和天線的知識。涉及更深層次的原理，請參考天線與傳輸線相關書籍。（一）天線的基本知識 1天線的方向性&#

51、160;天線輻射的電磁能量在空間各個方向上的分布是不均勻的，因此天線具有方向性。實際通信中可根據不同的目的和要求，以及各波段電波傳播的特點設計不同結構的天線，以滿足通信方向性的需要。如船用中短波天線、甚高頻天線在水平面就是全向的，即水平波束為360°，而在垂直面輻射是不均勻的，一般越靠近水平方向輻射越強；船用雷達天線水平波束很窄，一般為1°左右，以便提高水平目標分辨率，而垂直波束較寬，一般約為20°左右，以防止船舶搖擺漏失目標。Inmarsat-F船站的天線更具有很強的方向性，天線只有對準衛星才能正常通信。2天線的輻射效率天線的輻射功率與饋送到天線上的總功率之比就

52、是天線的輻射效率。顯然，天線的損耗功率越小，其輻射效率就越高。所以要采用良好的材料合理設計天線的尺寸和結構，同時還要按標準架設，以獲得最佳的輻射效率。輻射效率總是小于1。一般來講，長波天線的效率為20%左右，中波天線為70-80%，短波天線為90-95%，超短波和微波天線接近100%。為了增大輻射效率，要求盡可能減少損耗阻抗，最大天線阻抗。3天線的輻射電阻天線作為一個電磁能的輻射裝置向空問輻射電磁波，輻射的能量可以等效為電路中電阻元件的損耗。該損耗可以認為是在一個假想的電阻上的能量消耗，該電阻就是等效輻射電阻。當天線上電流一定時，等效輻射電阻越大，向外輻射的功率也越大。4天線的互易性同一通信系

53、統收發天線的結構、方向性及阻抗等方面的特性都是相同的，因此，從能量轉換這一角度看它們是可以互換使用的，即天線具有收發的互易性。如船用甚高頻天線、MF/HF天線、Inmarsat船站天線等都是收發共用的天線。但是，當收發共用天線時，必須通過一定的技術手段解決往來信息的隔離問題，如收發控制開關、環形器等。5天線的方向性天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。它的這種能力可采用方向圖，方向圖主瓣的寬度，方向性系數等參數進行描述。所以方向性是天線性能的重要指標之一。天線有了方向性，就能在某種程度上相當于提高發射機或接收機的效率，并使之具有一定的保密性和抗干擾性。所謂方向性圖是表示天線方向性的特

54、性曲線，即天線在各個方向上所具有的發射或接收電磁波能力的圖形。在海上實際應用中，船用中短波天線、VHF天線等都屬于全向天線，即在水平各個方向上均勻輻射能量，水平方向圖基本為圓形?？紤]某一個天線的方向性時，應該從立體、圖13-8 雷達天線方向圖水平、垂直等幾方面入手。圖13-8為某一雷達的方向圖。6天線極化特性電磁波在空間傳播時，若電場矢量的方向保持固定或按一定規律旋轉，這種電磁波便叫極化波，又稱天線極化波，或偏振波。通常可分為平面極化（包括水平極化和垂直極化），圓極化和橢圓極化。為了以后實際工作的需要，簡單介紹一下觀念：（1）極化方向：極化電磁波的電場方向稱為極化方向。（2）極化面：極化電磁波

55、的極化方向與傳播方向所構成的平面稱為極化面。（3）垂直極化：無線電波的極化，常以大地作為標準面。凡是極化面與大地法線面（垂直面）平行的極化波稱為垂直極化波，其電場方向與大地垂直。（4）水平極化：凡是極化面與大地法線面垂直的極化波稱為水平極化波，其電場方向與大地相平行。（5）平面極化：如果電磁波的極化方向保持在固定的方向上，稱為平面極化，也稱線極化。垂直極化和水平極化都是平面極化的特例。（6）圓極化：當無線電波的極化面與大地法線面之間的夾角從0-360°周期的變化，即電場大小不變，方向隨時間變化，電場矢量末端的軌跡在垂直于傳播方向的平面上投影是一個圓時，稱為圓極化。在電場的水平分量和垂

56、直分量振幅相等，相位相差90°或270°時，可以得到圓極化。在圓極化中，若極化面隨時間旋轉并與電磁波傳播方向成右螺旋關系，稱右圓極化；反之，若成左螺旋關系，稱左圓極化。橢圓極化在海上很少涉及，在此不做介紹。（二）傳輸線的基本知識這部分內容大綱沒有要求，是否刪除？1傳輸線的概念和作用連接天線和發射機輸出端（或接收機輸入端）的電纜稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要作用是有效地傳輸信號能量，因此，它應能將發射機發出的信號功率以最小的損耗傳送到發射天線的輸入端，或將天線接收到的信號以最小的損耗傳送到接收機輸入端，同時它本身不應拾取或產生雜散干擾信號，這樣，就要求傳輸線必須屏蔽。順便指出

57、，當傳輸線的物理長度等于或大于所傳送信號的波長時，傳輸線又叫做長線。2傳輸線的種類超短波段的傳輸線一般有平行雙線傳輸線和同軸電纜傳輸線兩種；微波波段的傳輸線有同軸電纜傳輸線、波導和微帶。平行雙線傳輸線由兩根平行的導線組成它是對稱式或平衡式的傳輸線，這種饋線損耗大，不能用于UHF頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導線分別為芯線和屏蔽銅網，因銅網接地，兩根導體對地不對稱，因此叫做不對稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜工作頻率范圍寬，損耗小，對靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對磁場的干擾卻無能為力。使用時切忌與有強電流的線路并行走向，也不能靠近低頻信號線路。3傳輸線的特性阻抗 無限長傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗，用