船舶电气设备及系统实验习题.docx
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船舶电气设备及系统实验习题
《船舶电气设备及系统》实验指导书
实验一三相异步电动机拆装
一.实验内容
三相异步电动机拆装
二.实验目的
同过拆装了解三相异步电动机的内部结构及排出故障的方法
三.实验要求
1. 掌握电机内部清洁的步骤
2. 掌握检查定子绕组的要点
3. 掌握检查转子绕组的要点
4. 判别轴承的好坏
四.实验步骤
1. 首先在端盖做MARK
2. 依次拆去端盖螺丝,拆下端盖
3. 抽去转子。
放在木垫板上
4. 清洁定子内部。
并检查定子绕组情况,尤其是定子端步出线端绕组情况测量绝缘值并记录
相与相
相与地
A-B
A-C
B-C
A
B
C
5. 清洁转子表面,并检查笼条及端环情况,有无裂纹
6. 清洁端盖及轴承,并注润滑脂1/2—1/3
(1)
(1) 轴承松动检查
(2)
(2) 轴承与轴和轴承坐配合检查
7.测量定子内径,转子外径间隙△=(定子内径—转子外径)/2
8.依次安装,转子,端盖(注意MARK)上紧,及外部清洁
9.手动盘车要求活络,不可碰擦
10.在老师确认后试运转,并记录三相电流(空转)
A
B
C
(安培)I
注意事项;
1. 拆装过程中必须认真细致,使用专用工具,不得强行硬拆
2. 拆出转子时应注意不得碰伤定子绕组
实验二继电-接触器控制控制线路
一.实验内容
1. 交流继电-接触器连接使用方法和常见故障处理
2. 热继器连接使用方法和常见故障处理
3. 开关,按扭连接使用方法和常见故障处理
二.实验目的
1. 掌握用继电-接触器控制线路连接方法
2. 学会常用的电动机启动控制线路连接方法
三.实验要求
1. 掌握继电-接触器线圈参数及要求
2. 掌握交流继电-接触器连接使用方法和常见故障处理
四。
实验步骤
7. 对照接触器,接线原理图理解,并明确接线装配技术要求
8. 对照热继电器接线原理图理解,并明确接线装配技术要求
9. 对接触器,热继电器,开关,按扭,熔断器在常用电动机启动控制线路中主电路和控制电路的接线装配技术要求
10. 对照电动机点动启动控制线路原理图接线装配控制线路
11. 对照电动机连续启动控制线路原理图接线装配控制线路
12. 用钳型电流表测量电动机启动时和稳定运行时的电流并作记录
三相异步电动机
启动时最大的电流
稳定运行时的电流
(安培)I
实验三三相异步电动机的正反转控制线路
一.实验内容
1. 正确依据电气原理图观察电器元件实物互相建立对应实际控制接线
2. 正确应用辅助触点联锁关系,连接正反转控制电路
3. 接线故障分析
二、实验目的
1. 通过对实物装置的实际控制接线进一步理解和掌握继电-接触器控制系统的基本控制环节及其工作原理
2. 掌握电气工作原理和设备工作状况的方式方法
3. 通过操作和故障设置,训练对控制系统故障现象的观察,分析原因及正确处理
三.实验要求
1. 掌握掌握继电-接触器控制系统的基本控制环节及其工作原理
2. 掌握应用辅助触点联锁关系,连接正反转控制电路
3. 接线故障分析
4. 熟悉各电器元件的名称,动作过程
四.实验步骤
1. 对照正反转控制线路原理图首先将电源致电动机的主回路A,B,C三相线连接并检察正确性
2. 对照正反转控制线路原理图逐个再将熔断器,接触器,按扭,热继电器等辅助触点联锁的控制回路连接并检察正确性
3. 指出系统有那些控制保护环节在实际线路中由哪些元件和触点来完成
实验四三相异步电动机Y—Δ起动控制线路
一.实验内容
1. 正确依据电气原理图观察电器元件实物互相建立对应实际控制接线
2. 正确应用辅助触点相互关系,连接Y—Δ起动控制线路控制电路
3. 接线故障分析
二、实验目的
1. 通过对实物装置的实际控制接线进一步理解和掌握继电-接触器控制系统的基本控制环节及其工作原理
2. 掌握电气工作原理和设备工作状况的方式方法
3. 通过操作和故障设置,训练对控制系统故障现象的观察,分析原因及正确处理
三.实验要求
1. 掌握继电-接触器控制系统的基本控制环节及其工作原理
2. 掌握应用辅助触点相互连接关系,连接Y—Δ起动控制线路控制电路
3. 接线故障分析
4. 熟悉各电器元件的名称,动作过程
四.实验步骤
4. 对照Y—Δ起动控制线路原理图首先将电源致电动机的主回路A,B,C三相线连接并检察正确性
5. 对照Y—Δ起动控制线路原理图逐个再将熔断器,接触器,按扭,热继电器,时间继电器等辅助触点联锁的控制回路连接并检察正确性
6. 指出系统有那些控制保护环节在实际线路中由哪些元件和触点来完成
实验五船舶电站模拟器(认识主配电板)
一.实验内容
1. 认识船舶发电机控制屏,并车屏,负载屏的组成及功用
2. 认识船舶发电机控制屏,并车屏上各种指示灯,仪表,转换开关的功用及用法
二、实验目的
1.熟悉船舶发电机控制屏,并车屏,负载屏的组成及功用,各种指示灯,开关,电压表,电流表,功率表,功率因素表,绝缘表的作用
三.实验要求
1. 掌握船舶发电机控制屏,并车屏各种指示灯,开关,电压表,电流表,功率表,功率因素表,绝缘表的名称作用
2. 熟悉船舶发电机控制屏,并车屏,负载屏上的专业英文宿写的名称
四.实验步骤
1. 认识船舶发电机控制屏,并车屏,负载屏的组成及功用及用法
2. 认识船舶发电机控制屏,并车屏,负载屏上各种指示灯,仪表,转换开关的功用及用法
3. 通过主配电板正常运行及并车操作,认识船舶发电机控制屏,并车屏,负载屏在正常运行及并车操作中作用和状态
实验六船舶电站模拟器操作(手动准同步并车)
一.实验内容
1. 在船舶主配电板上启动发电机通过调节发电机控制屏,并车屏上的调速开关使发电机的电压,频率达到额定值
2. 通过观察控制屏上电压表,频率表,同步表调节发电机控制屏,并车屏上的调速开关检测发电机并车的三个基本条件
3. 当并车的三个基本条件满足时手动准同步并车操作并车及负载转移,平衡的操作
4. 并联运行的发电机手动转移负载后解列一台发电机组的操作
二、实验目的
1.通过在船舶主配电板上启动发电机,并观察控制屏上电压表,频率表,同步表调节发电机控制屏,并车屏上的调速开关检测发电机并车的三个基本条件后掌握手动准同步并车操作并车及负载转移的操作
三.实验要求
1掌握手动准同步并车操作并车及负载转移的操作
四.实验步骤
1. 在船舶主配电板发电机控制屏上启动发电机
2. 通过观察控制屏上电压表,频率表检测调节并车屏上的调速开关使发电机的电压,频率达到额定值
3. 通过观察控制屏上同步表,当并车的三个基本条件满足时手动准同步并车操作并车及负载转移平衡的操作
4. 通过观察并联运行的发电机组手动转移负载后解列一台发电机组的操作
实验七船舶电站模拟器操作(自动并车操作)
一.实验内容
1. 通过在船舶主配电板上的(AUTO/MUN)转换开关,将主配电板上的手动操作模式切换到自动操作模式运行
2. 单机运行的状态下在负载屏上增加负载通过观察控制屏上的指示灯,功率表当负载达到单机运行负荷80%的状态时备用发电机组自动启动发电机,自动检测调节电压,频率自动并车,自动调节负载平衡
3. 当并联运行的负载达到单机运行负荷80%以下的状态时,船舶电站系统自动转移负载并自动解列备用发电机一台发电机组,自动停机
4. 重载询问装置操作
5. 应急发电机的自动起动的过程,主配电板与应急配电板的开关联锁关系
二、实验目的
1. 掌握在船舶主配电板上的(AUTO/MUN)转换开关,将主配电板上的手动操作模式切换到自动操作模式运行
2. 掌握船舶电站系统自动并车及负载转移的操作
3. 重载询问装置操作
4. 应急发电机的自动起动的过程,主配电板与应急配电板的开关联锁关系
三.实验要求
1.掌握船舶电站系统自动并车及负载转移的操作过程
2.掌握重载询问装置操作
3,3, 掌握应急电机的自动起动的过程,主配电板与应急配电板的开关联锁关系
四.实验步骤
1.通过在船舶主配电板上的(AUTO/MUN)转换开关,将主配电板上的手动操作模式切换到自动操作模式运行
2.单机运行的状态下在负载屏上增加负载通过观察控制屏上的指示灯,功率表当负载达到单机运行负荷80%的状态时备用发电机组自动启动发电机,自动检测调节,频率自动并车,自动调节负载平衡
3. 并联运行的负载达到单机运行负荷80%以下的状态时,船舶电站系统自动转移负载并自动解列备用发电机一台发电机组,自动停机
4. 单机运行的状态下要投入重载动力需要进行重载询问装置操作
5. 应急发电机的自动起动的过程,主配电板与应急配电板的开关联锁关系
第一章.磁路(15题)
1-1-1、说明磁感应强度与磁通的关系和磁感应强度与磁密有什么区别。
答:
磁通Φ是穿过某一截面S的磁感应强度B的通量。
截面一旦选定,磁感应强度越大,则磁通量越大。
磁密是磁感应强度在与截面相垂直的方向上的分量。
从磁场的角度看,通过某一截面的磁感应强度大于等于该截面的磁密。
而从磁路的角度看,磁路中的磁感应强度方向与磁路方向相同,所以通过磁路截面(与磁路垂直)的磁感应强度就是该截面的磁密。
(答毕#)
1-1-2、安培环路定律说明什么问题?
在什么条件下该定律可用代数式H·l=∑I表示。
答:
安培环路定律∮l
∑I表示,磁场中各点的磁场强度与产生磁场的电流大小及分布情况有关。
当磁介质均匀,且以磁力线作为积分回线时,则可用H·l=∑I表示。
(答毕#)
1-1-3、说明B、H和μ三者的关系,物理意义和所用的国际单位。
答:
B是磁感应强度,是用来表示磁场内某点的磁场强弱和方向的量,其国际单位为特斯拉[T];H是磁场强度,是计算磁场所引用的物理量,单位是:
安/米[A/M];μ是磁导率,表示介质导磁能力的强弱。
单位为:
亨/米[H/M]。
B、H和μ三者的关系为:
B=μH;相同磁介质下,磁场强度越大,磁感应强度B也越大;在磁路不饱和时,μ近似不变,则H越大,B也越大。
但随着H的增大,磁介质逐渐饱和,μ将减小,B随H增大而增大的趋势逐渐减小。
即因为μ不是常数所以B-H关系为非线性关系。
可以这么理解:
H是反应电流产生磁场的大小,B则是反应磁场中能够转化成电流的能力的强弱,即储存的磁场做功能力的强弱。
(答毕#)
§1—2.铁磁材料及铁损(书P.4.,)
1-2-1、铁磁材料的基本特性是什么?
答:
铁磁材料具有“高导磁率”、“磁饱和”以及“磁滞和剩磁”的基本磁特性。
(答毕#)
1-2-2、什么是剩磁?
哪些因素会引起剩磁的减弱甚至消失?
答:
在电流产生的磁场强度H的激励下,铁磁材料(如铁心)被磁化并以感应强度B描述磁化程度。
磁化后的铁心,若去除电流激励,使H=0,铁磁材料中的磁感应强度虽减小,但并不为零,即B≠0,这种现象称为铁磁材料具有剩磁特性。
铁磁材料的剩磁可通过施加适当的反向磁场,或对其施加高温或振动而减弱或消失。
(答毕#)
1-2-3、什么是铁损?
一个电器的铁损与磁通及其变化频率大体上有怎样的关系?
答:
铁磁材料的铁损是指它传导变化的磁场所产生的损耗,因为这些损耗是由铁磁材料产生的,故称铁损。
铁损包括“磁滞损耗”和“涡流损耗”
一个电器的铁损(由书P.4.,式1-2-1可知),大体上与频率f的一点几次方成正比,且大体上与磁通Φ的平方成正比。
(答毕#)
§1—3.磁路(书P.6.,)
1-3-1、什么是磁路?
为什么磁势激励的磁通绝大部分集中在铁心磁路中?
答:
工程上称由铁磁材料组成的、磁力线集中通过并构成的闭合路径为磁路。
由于磁路主要由铁磁材料构成,其磁导率比非磁路(非铁磁材料的介质)磁导率高很多。
所以磁通绝大部分集中在铁心磁路中。
(答毕#)
1-3-2、为什么气隙磁阻比铁心磁阻大得多?
答:
∵气隙大磁导率为μ0,比铁磁材料的磁导率μ小得多。
而磁阻的大小主要与磁导率有关,即与其成正比。
∴气隙磁阻比铁心磁阻大得多。
(答毕#)
1-3-3、若保持磁路的励磁电流不变,则磁路有无气隙对磁通有何影响?
答:
励磁电流不变,则磁路磁势不变,磁路中的磁通大小与磁路的总磁阻成反比。
磁路有气隙时,∵气隙的导磁率为μ0,∴磁阻非常大,使磁路的总磁阻增大很多。
因而,有气隙的磁路磁通比无气隙时小很多。
(答毕#)
§1—4.电磁铁(书P.8.,)
1-4-1、电磁铁的主要组成部件是什么?
答:
电磁铁主要由励磁线圈、铁心和衔铁及其他附件构成。
其中铁心和衔铁构成磁路。
(答毕#)
1-4-2、说明盘式电磁铁的基本工作原理?
答:
盘式电磁铁的励磁线圈通电后,盘式铁心和衔铁磁化,产生电磁吸力,克服弹簧的反作用力,使铁心和衔铁吸合。
当励磁线圈断电时,铁心和衔铁间只有剩磁产生的很小的吸力,在弹簧的作用,衔铁与盘式铁心分开,呈释放状态。
(参见书P.6.,图1-4-1,及其说明)
(答毕#)
1-4-3、为什么说直流电压电磁铁是恒磁势型的?
当线圈通电后若衔铁不吸合会产生什么后果?
答:
直流电压电磁铁的励磁线圈由直流恒压源(U不变)供电。
工作时,励磁电流的大小仅受线圈电阻制约,线圈参数不变时(匝数及电阻不变),励磁电流和磁势都不变,∴是恒磁势型。
线圈通电后若衔铁不吸合,则由衔铁所带动的工作部件不动作,这将影响设备的正常工作。
但∵U不增加,励磁电流也不会增加,∴对电磁铁本身不产生任何影响。
(答毕#)
1-4-4、为什么说交流电压电磁铁是恒磁通型的?
当线圈通电后若衔铁不吸合会产生什么后果?
答:
交流电磁铁励磁线圈通入交流恒压源时,线圈将感应电势与电源电压平衡;感应电势与磁通成正比,略小于电源电压。
∵电源电压不变,磁通也近似不变(如若因某种原因使Φ减小,E也将随之减小;从而使电流增大,以增大磁势,让Φ增加。
反之亦然)。
∴说它为恒磁通型。
励磁线圈通电初期,∵衔铁尚未闭合,磁路的磁阻较大,Φ较小,线圈感应的电势也较小;从线圈回路看,此时∵U不变,电流较大,且超过额定值;电流的增大,使磁势增加,以产生足够的磁通和电磁吸力。
等到衔铁吸合后,磁路的工作气隙较小,磁阻也较小,相同磁势产生的Φ和感应电势较大,使得励磁电流减小为额定值。
若通电后衔铁不能吸合,电流将不能减小。
这不但使设备不能工作,而且时间一长将会使线圈因过热而烧毁。
(答毕#)
1-4-5、线圈额定电压相同的直流和交流接触器,可否互换替代使用?
为什么?
答:
不行!
∵在交、直流接触器的电磁铁中,影响线圈电流的因素不同,若互换则要么不能正常工作;要么立即烧毁线圈。
直流接触器工作时,线圈不感应电势,限制励磁电流主要采用增大线圈电阻实现,因而其线径细。
若将其接到交流电路,由于线圈本身将感应很大的电势,因而流过的电流很小,产生的电磁吸力将不足以使衔铁吸合,因而直流接触器用以交流电路中将不能正常工作。
相反,交流接触器因其线圈工作时会感应电势,此电势正常工作时起限流作用,为了使其有足够的吸力,线圈的线阻应较小,因而线径较细。
若将其接到直流电路中,由于不能感应出电势,在相同大小的电压下,将产生非常之大的电流(十几甚或几十倍于额定电流),这将使接触器的线圈立即烧毁。
(答毕#)(第一章“解答”结束)
第二章.变压器(15题)
§2—1.变压器的应用与结构(书P.12.,)
2-1-1、什么是干式变压器?
什么是湿式变压器?
为什么船舶采用干式变压器?
答:
使用空气作为冷却介质的变压器称为干式变压器;使用变压器油作为冷却介质的变压器称为湿式变压器。
因为变压器油可以燃烧,有火灾隐患,威胁船舶安全。
所以我国《钢质海船入级及建造规范》规定,船上只能采用干式变压器。
(答毕#)
2-1-2、一台15KVA、400V/230V、50HZ的三相变压器,其原副边的额定电流各为多少?
答:
变压器原副边的额定电压和电流都是指“线量”,所以其额定电流为线电流,即:
原边额定电流为:
37.5A;副边额定电流约为:
65.22A。
(答毕#)
2-1-3、变压器的运行管理应注意哪些最基本的事项?
答:
首先,应该保证变压器在其额定参数规定的范围内运行。
其次,运行管理最基本的注意事项主要有三点。
简单地说,即:
1、注意其外部的清洁、干燥;2、注意检查、记录和监视其运行参数;3、使用前确保其具有正常良好的状态。
(答毕#)
§2—2.变压器的基本工作原理(书P.14.,)
2-2-1、变压器有哪些基本变换功能?
答:
变压器所具有的基本功能主要有:
变压、变流、变阻和起隔离作用等功能。
(答毕#)
2-2-2、变压器的空载电流的主要作用是什么?
什么是主磁通?
什么是漏磁通?
答:
变压器的空载电流的主要作用是产生励磁磁势,从而在铁心中产生主磁通,使原副边绕组感生电势,实现“变压”功能。
所谓“主磁通”就是指由励磁电流产生的、与原副边绕组同时交链的磁通。
主磁通是工作磁通,它将原边送来的能量以交变磁能的形式送给副边。
而“漏磁通”则只与产生它本身的绕组交链,不介入工作,因而不起能量传递作用。
主磁通的经过路径是铁心,磁阻小;漏磁通的路径则为空气,磁阻大,所以主磁通通常比漏磁通大很多。
(答毕#)
2-2-3、一台固定变比的变压器,能否将原副绕组的匝数按变比任意减小?
为什么?
答:
不行!
因为一定尺寸的变压器其铁心所能通过的磁通是有限的(否则磁路饱和,增加励磁电流也不能使磁通明显增加),因而一匝线圈所能感应的电势也是有限的,若按变比任意减少绕组的匝数,绕组所能承受的电压势必随之减小。
设计时,通常一定尺寸的铁心,是按一定功率确定的,铁心尺寸确定后,绕组的线径和匝数则按变压器的容量和电压等级确定,是不能任意减少的。
(答毕#)
2-2-4、为什么原边电流能随副边电流的增减而增减,并能保持主磁通基本不变?
答:
副边电流增大时,副边磁势的去磁作用增大;这势必使主磁通出现减少的趋势。
但主磁通的这一趋势,立即引起原边电势的减少,立即使其电流增加,从而使主磁通保持基本不变,反之亦然。
也就是说,只要原边电压不变,主磁通是基本不变的。
正是主磁通能保持基本不变,原边电流才能随副边电流的增减而增减。
(答毕#)
§2—3.三相电压的变换(书P.18.,)
2-3-1、三相变压器若有一个绕组首尾端接反能否供电?
答:
不能!
可以通过相量图进行分析。
除非三相变压器的副边绕组接成带中线的“Y”连接,且又作为三个单相单独供电。
否则三相绕组,要么本身自成短路;要么绕组不能产生平衡电源电压的电势,从而造成电源短路。
因而一个绕组的首尾端接错是不能供电的。
(答毕#)
2-3-2、为保证船舶照明电网供电的连续性,可采用哪两种措施?
答:
可以有两种措施:
(1)、采用两台独立的三相变压器供电,一台工作;一台备用。
一旦发生故障可通过转换开关进行切换。
(2)、采用三台单相变压器组成“Δ/Δ连接的三相变压器组”进行供电,一旦有一台单相变压器发生故障,另两台可构成“V/V”连接的三相变压器组工作型式,继续工作。
只不过,此时所能提供的容量应相对减小,但仍然能保证照明电网供电的连续性。
(答毕#)
2-3-3、当三相变压器组因故V/V连接向三相负载供电时,能否按正常额定供电容量的2/3加负载?
答:
不行!
按其容量计算公式(参见书P.17,式2-3-2),“V/V”连接时所能提供的最大容量只为“Δ/Δ”连接时的58%(小于2/3)容量。
所以不行。
(答毕#)
2-3-4、变压器有哪些损耗?
这些损耗有什么不同?
答:
变压器的损耗有两部分:
铁损耗和铜损耗。
其主要不同在于铜损耗和负载电流的平方成正比,称为“可变损耗”;而铁损耗在一定的变压器来说,只与电源频率和磁通有关,只要电源固定不变,铁损耗大小不变,所以称为“不变损耗”。
(答毕#)
§2—4.特殊变压器(书P.20.,)
2-4-1、电压为7200V/600V,60Hz的单相变压器,原绕组A-X和a-x的首端为同极性端。
若将其改接成7800V/7200V的自耦变压器,请画图说明应如何正确连接?
aA
x
XX
图3、
A
a
Xx
图2、
A
a
Xx
图1、
答:
设:
单相变压器如图1、所示;若将A和x串接成如图2、所示的,即可达到题目的要求。
将其整理后得如图3、所示的电路图。
使用时,将x、A两端接7800V的交流电源;即可从A、X两端得到输出电压为7200V的交流电。
将x和A连接后,由于a和A为同名端,两个绕组感应的电势相加;因而a、X两端的电势为原来两个绕组电势之和。
而绕组A、X两端感应的电势则与原来相同。
因此,该变压器可用于7800V/7200V的变压。
(答毕#)
2-4-2、三相四线系统能否用两个电流互感器测三相电流?
答:
三相三线系统使用两个电流互感器测三相电流如书P.20,图2-4-4所示;其基本原理是基于任意时刻三相电流的瞬时值为零。
只要测出其中两相的电流,则第三相的电流也就知道(应用“节点电流法”)。
而三相四线系统因为有了“中线”;当三相不平衡时,中线的电流不为零。
也就是说,三相电流的瞬时值不再为零。
若此时仍然采用两个电流互感器如图2-4-4那样,则第三个(最下面)的电流表所测量的电流是前两相电流之差,已经不是第三相的电流了。
因此三相四线系统不能用两个电流表测三相电流。
(答毕#)
2-4-3、为什么电流互感器不能在副边开路的情况下运行?
答:
电流互感器的原边绕组与被测主电路串联,其流过的电流由被测电路决定。
原绕组产生的磁势在铁心磁路中须靠副边绕组产生的磁势来平衡。
若副边绕组在开路的情况下工作,则原绕组磁势就的不到平衡。
于是,铁心磁路中将产生很大的磁通,这不仅会使磁路深度饱和,产生很大的剩磁,从而影响互感器的精度;而且因为副绕组的匝数通常较多,可能感生出很高的电势,从而可能对人身或设备产生危害。
所以说:
电流互感器绝对不能在副边开路的状态下工作。
(答毕#)
2-4-4、使用电压互感器和电流互感器时,从安全考虑应注意些什么?
答:
电压互感器使用时应注意:
1、副边绕组不能短路;2、所带负载不能太大(即,负载阻抗不能太小);3、副绕组和铁心应可靠接地。
电流互感器使用时应注意:
1、副边绕组绝对不能开路;2、所接的负载阻抗不能太大;3、副绕组和铁心应可靠接地。
除此外,接线时还须注意绕组的同极性端,保证接线的正确性。
(答毕#)(第二章“解答”结束)
第三章.异步电动机(28题)
§3—1.三相异步电动机的结构(书P.26.,)
3-1-1、异步电机的定子和转子是由那些主要部件组成?
各起什么作用?
答:
定子和转子的主要部件都有铁心和绕组。
铁心是其传导磁通的路径;而绕组则起电磁转换的作用。
定子绕组通入交流电流产生磁势,并
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- 船舶 电气设备 系统 实验 习题
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