船舶電氣課件 船舶電機

1、船舶電氣設(shè)備1.1 直流電機直流電機 本章概述本章概述o 實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為電機。應用旋實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為電機。應用旋轉(zhuǎn)的方式進行能量轉(zhuǎn)換的電機叫旋轉(zhuǎn)電機，把機械能轉(zhuǎn)的方式進行能量轉(zhuǎn)換的電機叫旋轉(zhuǎn)電機，把機械能轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機稱作發(fā)電機，根據(jù)電磁原理把轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機稱作發(fā)電機，根據(jù)電磁原理把電能轉(zhuǎn)換為機械能的旋轉(zhuǎn)電機稱為電動機。電能轉(zhuǎn)換為機械能的旋轉(zhuǎn)電機稱為電動機。o 船用電機在船舶的整個電器設(shè)備中占有很大的比例。船用電機在船舶的整個電器設(shè)備中占有很大的比例。一般幾千噸位以上的船舶，電機的總數(shù)量可超過百臺一般幾千噸位以上的船舶，電機的總數(shù)量可超過百臺以

2、上，若為電力推動船舶，電機數(shù)量更多。根據(jù)電流以上，若為電力推動船舶，電機數(shù)量更多。根據(jù)電流種類電機分交流電機和直流電機。種類電機分交流電機和直流電機。船舶電氣設(shè)備o 直流電機是實現(xiàn)機械能和直流電能相互轉(zhuǎn)換的一種旋轉(zhuǎn)直流電機是實現(xiàn)機械能和直流電能相互轉(zhuǎn)換的一種旋轉(zhuǎn)電器裝置。直流電機是可逆的。一臺直流電機既可作為電器裝置。直流電機是可逆的。一臺直流電機既可作為發(fā)電機使用，也可以作為電動機使用。在作為電動機使發(fā)電機使用，也可以作為電動機使用。在作為電動機使用時，它將電能轉(zhuǎn)換為機械能，并且具有良好調(diào)速性能，用時，它將電能轉(zhuǎn)換為機械能，并且具有良好調(diào)速性能，調(diào)速設(shè)備簡單，有較大的起動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點

3、，調(diào)速設(shè)備簡單，有較大的起動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點，在現(xiàn)代船舶上有時被用在要求起動轉(zhuǎn)矩大調(diào)速性能好和在現(xiàn)代船舶上有時被用在要求起動轉(zhuǎn)矩大調(diào)速性能好和有較大的過載能力的起貨機或電動舵機的電力拖動上。有較大的過載能力的起貨機或電動舵機的電力拖動上。在作為發(fā)電機使用時，它把機械能轉(zhuǎn)換為電能。在作為發(fā)電機使用時，它把機械能轉(zhuǎn)換為電能。船舶電氣設(shè)備o 直流發(fā)電機早期作為主電源在船舶上普遍應用，與交流直流發(fā)電機早期作為主電源在船舶上普遍應用，與交流發(fā)電機比較，存在的主要缺點是：電壓不能變換以及結(jié)發(fā)電機比較，存在的主要缺點是：電壓不能變換以及結(jié)構(gòu)復雜，造價高和維護工作量大等?，F(xiàn)在大多數(shù)船舶采構(gòu)復雜，造價高和維

4、護工作量大等?，F(xiàn)在大多數(shù)船舶采用交流發(fā)電機替代直流發(fā)電機，但有些船舶仍用直流發(fā)用交流發(fā)電機替代直流發(fā)電機，但有些船舶仍用直流發(fā)電機作為變流機組向直流電力拖動系統(tǒng)提供直流電能。電機作為變流機組向直流電力拖動系統(tǒng)提供直流電能。有些船舶主機軸帶發(fā)電機也是直流發(fā)電機，如遠洋捕撈有些船舶主機軸帶發(fā)電機也是直流發(fā)電機，如遠洋捕撈船的拖網(wǎng)機。所以直流電機仍然是船舶電氣設(shè)備的主要船的拖網(wǎng)機。所以直流電機仍然是船舶電氣設(shè)備的主要類型之一。類型之一。o 本章主要介紹，直流電機的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、勵磁本章主要介紹，直流電機的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、勵磁方式和直流發(fā)電機、直流電動機的基本運行特性等。方式和直流發(fā)電機、直

5、流電動機的基本運行特性等。船舶電氣設(shè)備1.1 1.1 直流電機直流電機本章主要講解內(nèi)容本章主要講解內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 電樞繞組的感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩 第三節(jié)第三節(jié) 直流發(fā)電機的運行特性直流發(fā)電機的運行特性 第四節(jié)第四節(jié) 直流電動機的運行特性直流電動機的運行特性 船舶電氣設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu) 一、直流電機的工作原理一、直流電機的工作原理1.1.直流電機工作原理直流電機工作原理 1 1）圖圖1-11-1直流發(fā)電機的原理圖直流發(fā)電機的原理圖 2 2）圖圖1-2 1-

6、2 電刷間的電勢電刷間的電勢2.2.直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組 1 1）圖圖1-2 1-2 電刷間的電勢電刷間的電勢 2 2）圖圖1-3 1-3 直流電機繞組示意圖直流電機繞組示意圖 3 3）圖圖1-4 1-4 電樞繞組的連接電路圖電樞繞組的連接電路圖船舶電氣設(shè)備(a) (a) 導體導體abab處于處于N N極下極下 (b) (b) 導體導體abab處于處于S S極極下下圖圖1-1 1-1 直流發(fā)電機的原理圖直流發(fā)電機的原理圖船舶電氣設(shè)備圖圖1-2 1-2 電刷間的電勢電刷間的電勢eOt船舶電氣設(shè)備圖圖1-3 1-3 直流電機繞組示意圖直流電機繞組示意圖船舶電氣設(shè)備B-1099101

7、1121234567834A+圖圖1-4 1-4 電樞繞組的連接電路圖電樞繞組的連接電路圖圖圖1-5 1-5 電刷偏離幾何中性線示意圖電刷偏離幾何中性線示意圖SN船舶電氣設(shè)備二、直流電動機的工作原理二、直流電動機的工作原理(a)導體ab處于N極下 (b)導體ab處于S極下圖圖1-6 1-6 直流電動機原理圖直流電動機原理圖船舶電氣設(shè)備三、直流電機的結(jié)構(gòu)三、直流電機的結(jié)構(gòu) 直流電機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。圖直流電機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。圖1-1-7 7是直是直流電機的解體圖。定子由主磁極、換向極、機座、端蓋和流電機的解體圖。定子由主磁極、換向極、機座、端蓋和電刷裝置等組成，轉(zhuǎn)子由電

8、樞鐵心、電樞繞組、電刷裝置等組成，轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器換向器、轉(zhuǎn)軸和風扇等組成。轉(zhuǎn)軸和風扇等組成。 船舶電氣設(shè)備圖圖1-71-7直流電機解體圖直流電機解體圖返回船舶電氣設(shè)備圖圖1-8 1-8 換向器的結(jié)構(gòu)換向器的結(jié)構(gòu)船舶電氣設(shè)備四、直流電機的額定值四、直流電機的額定值 （1 1）額定功率）額定功率 （ ） （2 2）額定電流）額定電流 （3 3）額定電壓）額定電壓 （4 4）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速 （5 5）額定勵磁電壓）額定勵磁電壓 （6 6）額定工作方式）額定工作方式NPKW)(AIN)(VUNmin)/(rnN)(VUFN船舶電氣設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 電樞繞組的感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞

9、繞組的感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩 一、電樞繞組的感應電勢一、電樞繞組的感應電勢 無論是直流發(fā)電機還是直流電動機，當它們運行時，無論是直流發(fā)電機還是直流電動機，當它們運行時， 即電樞以一定的轉(zhuǎn)速向一個方向旋轉(zhuǎn)時，嵌在電樞鐵即電樞以一定的轉(zhuǎn)速向一個方向旋轉(zhuǎn)時，嵌在電樞鐵 心槽內(nèi)的電樞繞組便切割主磁通，產(chǎn)生感應電勢。心槽內(nèi)的電樞繞組便切割主磁通，產(chǎn)生感應電勢。 圖圖1-91-9表示直流電機在空載時，空氣隙磁密表示直流電機在空載時，空氣隙磁密B B沿電樞圓沿電樞圓 周分布曲線及電樞繞組電勢。圖中只畫出繞組元件的周分布曲線及電樞繞組電勢。圖中只畫出繞組元件的 上層邊，而電刷通過換向片與幾何中性線的元件相連上層邊

10、，而電刷通過換向片與幾何中性線的元件相連 船舶電氣設(shè)備 圖圖1-91-9主磁場磁密分布曲線及電主磁場磁密分布曲線及電樞繞組電勢樞繞組電勢NSAxBBAx船舶電氣設(shè)備當電樞旋轉(zhuǎn)時，分布在電樞上的繞組元件便產(chǎn)生感應電當電樞旋轉(zhuǎn)時，分布在電樞上的繞組元件便產(chǎn)生感應電勢，根據(jù)電磁感應定律，距中性線勢，根據(jù)電磁感應定律，距中性線x x處導體的感應電勢為：處導體的感應電勢為：lBexx式中式中, Bx, Bx表示距離中性線表示距離中性線x x處的氣隙磁密；處的氣隙磁密；l l表示電樞繞組表示電樞繞組導體的有效長度；導體的有效長度；v v表示電樞旋轉(zhuǎn)的線速度。也是導體切表示電樞旋轉(zhuǎn)的線速度。也是導體切割主磁

11、場的線速度。割主磁場的線速度。船舶電氣設(shè)備正、負電刷間總的感應電勢是由每個支路電勢決定的，正、負電刷間總的感應電勢是由每個支路電勢決定的，因此必須把任一瞬間構(gòu)成一條支路的全部串聯(lián)導體所感因此必須把任一瞬間構(gòu)成一條支路的全部串聯(lián)導體所感應的電勢相加起來。若以圖應的電勢相加起來。若以圖1-31-3環(huán)形繞組電機為例，設(shè)為環(huán)形繞組電機為例，設(shè)為電樞繞組總導體根數(shù)，則每條支路全部串勵導體根數(shù)為電樞繞組總導體根數(shù)，則每條支路全部串勵導體根數(shù)為N/2N/2。總電勢為。總電勢為: : 21x21xNNBllBE船舶電氣設(shè)備實際上，由于氣隙磁密沿電樞圓周分布是梯形的，因而在實際上，由于氣隙磁密沿電樞圓周分布是梯

12、形的，因而在一條支路中，每根導體的感應電勢也隨其所在位置的磁密一條支路中，每根導體的感應電勢也隨其所在位置的磁密不同而不同。為了簡化計算，我們將不同而不同。為了簡化計算，我們將B Bx x等效為平均值等效為平均值B B，其，其等效磁通為等效磁通為 。經(jīng)過整理計算，其感應電勢的計算公式可。經(jīng)過整理計算，其感應電勢的計算公式可以表示為以表示為 ： nCEe船舶電氣設(shè)備二、電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩二、電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩 根據(jù)電磁力定律，無論是直流發(fā)電機還是直流電根據(jù)電磁力定律，無論是直流發(fā)電機還是直流電動機，當電樞繞組中流過電流時，導體便受到電磁力動機，當電樞繞組中流過電流時，導體便受到電磁力的作用，電磁

13、力的方向根據(jù)左手定則確定。如圖的作用，電磁力的方向根據(jù)左手定則確定。如圖1-10所示。電磁力對于電樞軸心又形成轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩即為所示。電磁力對于電樞軸心又形成轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩即為電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩。電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩。 船舶電氣設(shè)備 電磁轉(zhuǎn)矩是由電磁力產(chǎn)生的，而電磁力與氣隙中的電磁轉(zhuǎn)矩是由電磁力產(chǎn)生的，而電磁力與氣隙中的 磁密和電樞繞組電流成正比，所以電磁轉(zhuǎn)矩磁密和電樞繞組電流成正比，所以電磁轉(zhuǎn)矩T正比正比 于電樞電流于電樞電流Ia及每極磁通及每極磁通，其計算公式為，其計算公式為: aTICT船舶電氣設(shè)備三、直流電機的電磁功率三、直流電機的電磁功率 電磁轉(zhuǎn)矩所對應的功率稱為電磁功率電磁轉(zhuǎn)矩所對應的功

14、率稱為電磁功率Pm，根據(jù)功率的，根據(jù)功率的計算公式和電磁感應的公式可以推導出電磁功率表達式。計算公式和電磁感應的公式可以推導出電磁功率表達式。 電磁功率電磁功率Pm即可以由電磁轉(zhuǎn)矩即可以由電磁轉(zhuǎn)矩T和角速度和角速度相乘而得，也相乘而得，也可以由感應電勢可以由感應電勢Ea和電樞電流和電樞電流Ia的乘積來求得，所以電磁的乘積來求得，所以電磁功率是機械能與電能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。電磁功率的表達式為功率是機械能與電能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。電磁功率的表達式為:aaaTMIEICTP船舶電氣設(shè)備在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然有損耗。直流電機的損耗有以下在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然有損耗。直流電機的損耗有以下幾種：機械損耗幾種：機械損耗P

15、 PM M、鐵芯損耗、鐵芯損耗P PFeFe、勵磁和電樞繞組的銅損、勵磁和電樞繞組的銅損耗耗P PCuCu和附加損耗和附加損耗( (雜散損耗雜散損耗)P)P等等. .附加損耗附加損耗P P （0.50.51 1） P P2 2 (P (P2 2為輸出功率為輸出功率) )。 當直流發(fā)電機帶負載時，原動機在轉(zhuǎn)軸上輸入的機械功率當直流發(fā)電機帶負載時，原動機在轉(zhuǎn)軸上輸入的機械功率P1應與輸出的電功率應與輸出的電功率P2和電機內(nèi)部各種損和電機內(nèi)部各種損 相平衡相平衡.即：即：P+PPP21船舶電氣設(shè)備其功率可用流程圖表示。其功率可用流程圖表示。如如圖圖1-11所示。所示。T1為原動機輸為原動機輸入機械轉(zhuǎn)

16、矩，入機械轉(zhuǎn)矩，U、I分別為發(fā)電機的輸出電壓和電流。由分別為發(fā)電機的輸出電壓和電流。由功率流程圖可見，電磁功率功率流程圖可見，電磁功率Pm為輸出功率為輸出功率P2和銅損和銅損PCu之之和。當直流電動機帶負載運行時，輸入的電功率和。當直流電動機帶負載運行時，輸入的電功率P1應與軸應與軸上輸出的機械功率上輸出的機械功率P2 和電機內(nèi)部的各種損耗相平衡。和電機內(nèi)部的各種損耗相平衡。電磁功率為輸出功率和機械損耗功率、鐵損電磁功率為輸出功率和機械損耗功率、鐵損 、附加、附加損耗之和。直流電動機的功率流程圖損耗之和。直流電動機的功率流程圖如圖如圖1-12所示所示 船舶電氣設(shè)備圖圖1-11 1-11 直流發(fā)

17、電機的功率流程圖直流發(fā)電機的功率流程圖+pppeFm11TPTIEPaaMUIP 2船舶電氣設(shè)備圖圖1-12 1-12 直流電動機的功率流程圖直流電動機的功率流程圖fp+pppeFmUIP 1TIEPaaM22TP船舶電氣設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 直流發(fā)電機的運行特性直流發(fā)電機的運行特性 一、直流發(fā)電機的勵磁方式一、直流發(fā)電機的勵磁方式 直流發(fā)電機的勵磁方式分他勵和自勵，自勵包括并直流發(fā)電機的勵磁方式分他勵和自勵，自勵包括并勵、串勵和復勵。圖勵、串勵和復勵。圖1-13為直流發(fā)電機為直流發(fā)電機4種勵磁方式的種勵磁方式的電路圖。電路圖。 （1）他勵發(fā)電機：勵磁繞組電路與電樞電路無關(guān)，）他勵發(fā)電機：勵磁繞組

18、電路與電樞電路無關(guān)，勵磁電流取自其它的直流電源。其勵磁功率約為直流電勵磁電流取自其它的直流電源。其勵磁功率約為直流電機額定功率的機額定功率的 13 。 （2）并勵發(fā)電機：勵磁繞組電路與電樞電路并聯(lián)。）并勵發(fā)電機：勵磁繞組電路與電樞電路并聯(lián)。并勵繞組導線細、匝數(shù)多、電阻大，勵磁電流小。并勵并勵繞組導線細、匝數(shù)多、電阻大，勵磁電流小。并勵發(fā)電機的電流關(guān)系為發(fā)電機的電流關(guān)系為 。勵磁功率約為直流電機。勵磁功率約為直流電機額定功率的額定功率的 210 。faIII-船舶電氣設(shè)備 （3）串勵發(fā)電機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電）串勵發(fā)電機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電流即為勵磁電流。因此串勵繞組匝數(shù)

19、少、導線粗、電阻極流即為勵磁電流。因此串勵繞組匝數(shù)少、導線粗、電阻極小。串勵發(fā)電機的電流關(guān)系為：小。串勵發(fā)電機的電流關(guān)系為： 。 （4）復勵發(fā)電機：主磁極上有兩個勵磁繞組，其中一）復勵發(fā)電機：主磁極上有兩個勵磁繞組，其中一個和電樞回路并連（稱并勵繞組），另一個和電樞回路串個和電樞回路并連（稱并勵繞組），另一個和電樞回路串連（稱串勵繞組）。當串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)連（稱串勵繞組）。當串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢方向相同時，稱為積復勵；當串勵繞組產(chǎn)生的磁生的磁勢方向相同時，稱為積復勵；當串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢方向相反時，稱為差復勵。復勵勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢方向相

20、反時，稱為差復勵。復勵發(fā)電機還分長復勵和短復勵（長復勵：電樞繞組與串勵繞發(fā)電機還分長復勵和短復勵（長復勵：電樞繞組與串勵繞組串勵后再與并勵繞組并勵；短復勵：電樞繞組與并勵繞組串勵后再與并勵繞組并勵；短復勵：電樞繞組與并勵繞組并勵后再與串勵繞組串聯(lián)）。組并勵后再與串勵繞組串聯(lián)）。faIII船舶電氣設(shè)備圖圖1-13 1-13 發(fā)電機的勵磁方式發(fā)電機的勵磁方式船舶電氣設(shè)備二、直流發(fā)電機的空載特性二、直流發(fā)電機的空載特性 當保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速當保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n不變，負載電流不變，負載電流I=0時（發(fā)電時（發(fā)電機主開關(guān)處于斷開狀態(tài)），發(fā)電機的電樞電勢（或空載電機主開關(guān)處于斷開狀態(tài)），發(fā)電機的電樞電勢（或

21、空載電壓壓U0）與勵磁電流）與勵磁電流If之間的關(guān)系，即之間的關(guān)系，即 曲線稱為空曲線稱為空載特性?？蛰d特性曲線如圖載特性。空載特性曲線如圖1-14所示?？蛰d特性曲線與所示?？蛰d特性曲線與磁化曲線相似，這時直流發(fā)電機的感應電勢為磁化曲線相似，這時直流發(fā)電機的感應電勢為 ， 與勵磁電流與勵磁電流 之間為磁化曲線關(guān)系。之間為磁化曲線關(guān)系。 nCEefI)(fIfE 船舶電氣設(shè)備圖圖1-14 1-14 直流發(fā)電機空載特性直流發(fā)電機空載特性UorEfIE船舶電氣設(shè)備三、自勵發(fā)電機建壓條件三、自勵發(fā)電機建壓條件（1）發(fā)電機必須有剩磁。若剩磁消失可用外電源充磁。）發(fā)電機必須有剩磁。若剩磁消失可用外電源充磁

22、。 （2）勵磁電流產(chǎn)生的磁場要與剩磁磁場方向相同。這與）勵磁電流產(chǎn)生的磁場要與剩磁磁場方向相同。這與 并勵繞組和電樞電路的連接極性及電樞的轉(zhuǎn)動方向并勵繞組和電樞電路的連接極性及電樞的轉(zhuǎn)動方向 有關(guān)。在固定轉(zhuǎn)動方向下，主要決定于兩并聯(lián)電路有關(guān)。在固定轉(zhuǎn)動方向下，主要決定于兩并聯(lián)電路 的連接極性。的連接極性。（3）勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。勵磁電阻過）勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。勵磁電阻過 大或發(fā)生斷路時，不能自勵建立正常電壓。當然轉(zhuǎn)大或發(fā)生斷路時，不能自勵建立正常電壓。當然轉(zhuǎn) 速過低，空載特性曲線變低也使兩曲線的交點變速過低，空載特性曲線變低也使兩曲線的交點變 低，而無法建立起正常

23、的電壓。低，而無法建立起正常的電壓。船舶電氣設(shè)備 如果一臺并勵發(fā)電機有剩磁但不能自勵，可以用下列如果一臺并勵發(fā)電機有剩磁但不能自勵，可以用下列兩種方法改正：兩種方法改正： （1）改變電樞繞組與勵磁繞組的相對聯(lián)接；）改變電樞繞組與勵磁繞組的相對聯(lián)接； （2）改變電樞的旋轉(zhuǎn)方向。）改變電樞的旋轉(zhuǎn)方向。注意注意船舶電氣設(shè)備四、直流發(fā)電機的外特性四、直流發(fā)電機的外特性 直流發(fā)電機的外特性是指在保持額定轉(zhuǎn)速和勵磁回路直流發(fā)電機的外特性是指在保持額定轉(zhuǎn)速和勵磁回路總電阻不變的條件下，改變負載大小時，發(fā)電機的端電壓總電阻不變的條件下，改變負載大小時，發(fā)電機的端電壓隨負載電流而變化的關(guān)系。隨負載電流而變化的關(guān)

24、系。 圖圖1-16為他勵和并勵發(fā)電機的外特性曲線。曲線為他勵和并勵發(fā)電機的外特性曲線。曲線1為為他勵發(fā)電機，曲線他勵發(fā)電機，曲線2為并勵發(fā)電機。為并勵發(fā)電機。 圖圖1-17是復勵發(fā)電機的外特性曲線。當供電線路較是復勵發(fā)電機的外特性曲線。當供電線路較長時通常采用過復勵發(fā)電機；而船舶主電源直流發(fā)電機多長時通常采用過復勵發(fā)電機；而船舶主電源直流發(fā)電機多為平復勵發(fā)電機。為平復勵發(fā)電機。 圖圖1-18給出三種勵磁方式的發(fā)電機的接線圖。給出三種勵磁方式的發(fā)電機的接線圖。船舶電氣設(shè)備 圖圖1-16 1-16 他激、并激發(fā)電機的他激、并激發(fā)電機的 外特性曲線外特性曲線 圖圖1-17 1-17 復激發(fā)電機的外復

25、激發(fā)電機的外 特性曲線特性曲線船舶電氣設(shè)備船舶電氣設(shè)備第四節(jié)第四節(jié) 直流電動機的運行特性直流電動機的運行特性o 按勵磁繞組和電樞繞組連接方式的不同，直流電動按勵磁繞組和電樞繞組連接方式的不同，直流電動機和直流發(fā)電機一樣，也可分為四種：他勵電動機、機和直流發(fā)電機一樣，也可分為四種：他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機和復勵電動機。并勵電動機、串勵電動機和復勵電動機。o 由于他勵和并勵電動機的勵磁電路都是接到外電源由于他勵和并勵電動機的勵磁電路都是接到外電源上，勵磁電流不受電樞電流變化的影響。因此，他勵上，勵磁電流不受電樞電流變化的影響。因此，他勵和并勵電動機的特性基本相同。圖和并勵電動機的特性基本

26、相同。圖1-19（a）、（）、（b）、）、（c）分別為并勵、串勵和復勵電動機的接線圖。圖中）分別為并勵、串勵和復勵電動機的接線圖。圖中表示串入電樞電路的起動或調(diào)速用的電阻；表示調(diào)節(jié)勵磁表示串入電樞電路的起動或調(diào)速用的電阻；表示調(diào)節(jié)勵磁電流的外串電阻。電流的外串電阻。船舶電氣設(shè)備船舶電氣設(shè)備一、直流電動機的基本方程一、直流電動機的基本方程 o 直流電動機的基本方程是指電動機穩(wěn)定運行時，電系統(tǒng)直流電動機的基本方程是指電動機穩(wěn)定運行時，電系統(tǒng)的電勢平衡方程；能量轉(zhuǎn)換過程中的功率平衡方程；機械的電勢平衡方程；能量轉(zhuǎn)換過程中的功率平衡方程；機械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程。系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程。o 直流電動機接上直

27、流電源時，電樞繞組中流過電流，電直流電動機接上直流電源時，電樞繞組中流過電流，電網(wǎng)便向電動機輸入電功率網(wǎng)便向電動機輸入電功率 ，電樞受到電磁轉(zhuǎn)矩，電樞受到電磁轉(zhuǎn)矩 的作用的作用而旋轉(zhuǎn)起來，電動機的軸上輸出機械功率而旋轉(zhuǎn)起來，電動機的軸上輸出機械功率 。1PT2P船舶電氣設(shè)備o 當電動機在電磁轉(zhuǎn)矩當電動機在電磁轉(zhuǎn)矩T的作用下旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組切割的作用下旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組切割磁場產(chǎn)生感應電勢磁場產(chǎn)生感應電勢E，其方向與電樞電流方向相反，因此，其方向與電樞電流方向相反，因此電動機的感應電勢稱為反電勢，它將抵制電流的流入。電電動機的感應電勢稱為反電勢，它將抵制電流的流入。電網(wǎng)要向電樞流進電路，必須克服反

28、電勢的作用，即要求電網(wǎng)要向電樞流進電路，必須克服反電勢的作用，即要求電源電壓源電壓 , 由于反電勢的作用，電動機便從電網(wǎng)吸收電由于反電勢的作用，電動機便從電網(wǎng)吸收電功率，通過電磁感應的作用，將一部分電功率轉(zhuǎn)換為機械功率，通過電磁感應的作用，將一部分電功率轉(zhuǎn)換為機械功率。功率。EU 船舶電氣設(shè)備1.電勢平衡方程電勢平衡方程 參照圖參照圖1-19，不考慮，不考慮 和和 ，根據(jù)基爾霍夫電壓定，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，并勵電動機帶負載運行時的電勢平衡方程為：律，并勵電動機帶負載運行時的電勢平衡方程為： 其中其中 ，而，而 , 由于勵磁電流由于勵磁電流 要遠遠小于負要遠遠小于負載電流載電流 ，所以并勵發(fā)電

29、機電樞電流近似等于負載電流，所以并勵發(fā)電機電樞電流近似等于負載電流，即即 。fRRaaRIEU+aaRIUE-faIII-ffRUI fIIIIa或或船舶電氣設(shè)備2.功率平衡方程功率平衡方程3.轉(zhuǎn)矩平衡方程轉(zhuǎn)矩平衡方程 a2aaaRIEIUI+cuM1pPP+02TTT+船舶電氣設(shè)備二、直流電動機的機械特性二、直流電動機的機械特性 直流電動機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系直流電動機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系 稱為直流稱為直流電動機的機械特性，它表明了直流電動機在一定的條件電動機的機械特性，它表明了直流電動機在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩兩個機械量之間的對應關(guān)系。下，轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩兩個機械量之間的對應關(guān)系。

30、 直流電動機的自然機械特性關(guān)系式：直流電動機的自然機械特性關(guān)系式： kTnTCCRCUn-02Teae)(Tfn 船舶電氣設(shè)備圖圖1-20 1-20 直流電動機的機械特性直流電動機的機械特性積復勵積復勵船舶電氣設(shè)備直流電動機的機械特性與勵磁方式有關(guān)：直流電動機的機械特性與勵磁方式有關(guān)： (1)并并(或他或他)勵電動機：由于每極磁通、理想空載轉(zhuǎn)速勵電動機：由于每極磁通、理想空載轉(zhuǎn)速和系數(shù)均為常數(shù)，故轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而降低，如圖和系數(shù)均為常數(shù)，故轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而降低，如圖1-20所示；但由于電樞電阻很小，轉(zhuǎn)速隨負載的變化不大，所示；但由于電樞電阻很小，轉(zhuǎn)速隨負載的變化不大，其轉(zhuǎn)速變化率僅為其轉(zhuǎn)速

31、變化率僅為38，故為硬機械特性。適于要求，故為硬機械特性。適于要求恒轉(zhuǎn)速拖動的生產(chǎn)機械。恒轉(zhuǎn)速拖動的生產(chǎn)機械。船舶電氣設(shè)備 (2)串勵電動機：由于串勵磁通隨負載的增加而增知，串勵電動機：由于串勵磁通隨負載的增加而增知，從而使轉(zhuǎn)速隨負載的增加而迅速下降，如圖從而使轉(zhuǎn)速隨負載的增加而迅速下降，如圖1-20所示。所示。該特性曲線的特點是：空載轉(zhuǎn)速非常高，機械特性比較該特性曲線的特點是：空載轉(zhuǎn)速非常高，機械特性比較軟。當負載轉(zhuǎn)矩較小時，轉(zhuǎn)速將很高，甚至會超出最高限軟。當負載轉(zhuǎn)矩較小時，轉(zhuǎn)速將很高，甚至會超出最高限度的數(shù)值，導致電機機械結(jié)構(gòu)的損壞。所以，串勵直流電度的數(shù)值，導致電機機械結(jié)構(gòu)的損壞。所以，

32、串勵直流電動機絕對不允許空載起動及空載運行。它的軟特性、起動動機絕對不允許空載起動及空載運行。它的軟特性、起動力矩比較大，適用于起動困難的場合。力矩比較大，適用于起動困難的場合。船舶電氣設(shè)備三、直流電機的電樞反應和直流電機的換向三、直流電機的電樞反應和直流電機的換向1直流電機的電樞反應直流電機的電樞反應 當電機有負載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)生電樞當電機有負載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)生電樞磁場，此時電機的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個磁場共同磁場，此時電機的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個磁場共同決定。電樞磁場對主磁極磁場的影響稱為電樞反應。所示決定。電樞磁場對主磁極磁場的影響稱為電樞反應。所示

33、如如圖圖1-21 （a） （b）、（）、（c）所示所示船舶電氣設(shè)備 (a) (b) (c)圖圖 1-21 1-21 電刷位置與電樞反應電刷位置與電樞反應船舶電氣設(shè)備 1.2 變壓器變壓器 本章概述本章概述變壓器是一種靜止的電器，由繞在共同鐵心上的兩個或兩變壓器是一種靜止的電器，由繞在共同鐵心上的兩個或兩個以上的繞組通過交變磁場而聯(lián)系著，利用電磁感應原理個以上的繞組通過交變磁場而聯(lián)系著，利用電磁感應原理從一個電路向另一個電路以磁場能量為中介傳遞電能或傳從一個電路向另一個電路以磁場能量為中介傳遞電能或傳輸信號，把某一種等級的電壓與電流轉(zhuǎn)變成另外一種等級輸信號，把某一種等級的電壓與電流轉(zhuǎn)變成另外一種

34、等級的電壓與電流。工程上常用的最簡單的變壓器是由一個作的電壓與電流。工程上常用的最簡單的變壓器是由一個作為磁路的閉合鐵心和兩個作為獨立的電路而有不同匝數(shù)的為磁路的閉合鐵心和兩個作為獨立的電路而有不同匝數(shù)的繞組組成的，如繞組組成的，如圖圖2-1所示。其中一個繞組接到交流電所示。其中一個繞組接到交流電源，稱為原繞組，另一個繞組接到負載，稱為副繞組。有源，稱為原繞組，另一個繞組接到負載，稱為副繞組。有關(guān)原、副繞組的各個物理量的下標皆分別以關(guān)原、副繞組的各個物理量的下標皆分別以1和和2表示。表示。 船舶電氣設(shè)備AXuiN1axN2ZL圖圖2-1 單相變壓器的原理圖單相變壓器的原理圖船舶電氣設(shè)備1.2

35、變壓器變壓器本章主要講解內(nèi)容本章主要講解內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的用途及分類變壓器的用途及分類 第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和銘牌變壓器的基本結(jié)構(gòu)和銘牌 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的工作原理及運行特性變壓器的工作原理及運行特性 第四節(jié)第四節(jié) 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) 第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的聯(lián)接組及三相變壓器的運行問題變壓器的聯(lián)接組及三相變壓器的運行問題 第六節(jié)第六節(jié) 自耦變壓器及儀用互感器自耦變壓器及儀用互感器 船舶電氣設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的用途及分類變壓器的用途及分類 一、變壓器的用途一、變壓器的用途（1）從輸電方面來說，采用高壓輸電較為經(jīng)濟，因為當從輸電方面來說，采用高壓輸

36、電較為經(jīng)濟，因為當 輸送功率一定時，電壓越高，輸電線上的電流越輸送功率一定時，電壓越高，輸電線上的電流越 小，輸電線截面小，可以節(jié)省有色金屬；當輸電距小，輸電線截面小，可以節(jié)省有色金屬；當輸電距 離、輸電線材料及其截面大小一定時，線路上的損離、輸電線材料及其截面大小一定時，線路上的損 耗小。耗小。 （2）在用電方面多采用低壓電，這主要是為了安全，同在用電方面多采用低壓電，這主要是為了安全，同 時可以降低用電設(shè)備的絕緣等級、減少成本，為此時可以降低用電設(shè)備的絕緣等級、減少成本，為此 必須要用降壓變壓器將輸電線上的高壓降低到配電必須要用降壓變壓器將輸電線上的高壓降低到配電 系統(tǒng)所需要的電壓系統(tǒng)所需

37、要的電壓 。船舶電氣設(shè)備（3）在交流船舶上，各種不同的用電設(shè)備需要大小不同在交流船舶上，各種不同的用電設(shè)備需要大小不同 等級的電壓，因而需要有不同型式的變壓器。等級的電壓，因而需要有不同型式的變壓器。 （4）在船舶電力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中，變壓器主要應用于在船舶電力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中，變壓器主要應用于 主照明、應急照明、廚房照明、控制用電源以及各主照明、應急照明、廚房照明、控制用電源以及各 種儀用互感器中；在采用電力推進船舶中，變壓器種儀用互感器中；在采用電力推進船舶中，變壓器 還用于升壓和降壓。還用于升壓和降壓。 船舶電氣設(shè)備二、變壓器的分類二、變壓器的分類 變壓器的種類很多，可以從不同的角度來予

38、以分類變壓器的種類很多，可以從不同的角度來予以分類 （1）根據(jù)變壓器的用途來劃分）根據(jù)變壓器的用途來劃分 （2）根據(jù)變壓器本身的結(jié)構(gòu)來劃分）根據(jù)變壓器本身的結(jié)構(gòu)來劃分 （3）按相數(shù)來劃分）按相數(shù)來劃分 （4）根據(jù)變壓器的冷卻條件來劃分）根據(jù)變壓器的冷卻條件來劃分 船舶電氣設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和銘牌變壓器的基本結(jié)構(gòu)和銘牌 一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本結(jié)構(gòu) 圖圖 2-2 2-2 變壓器的結(jié)構(gòu)示變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號意圖及電路符號 + - N - + 原繞組副繞組船舶電氣設(shè)備鐵柱鐵軛圖 2-3 單相心式變壓器圖 2-4 單相殼式變壓器 圖 2-5 三相心式變壓器 鐵軛繞組

39、鐵柱高壓繞組低壓繞組繞組圖 2-6 三相殼式變壓器鐵柱鐵軛繞組鐵柱鐵軛繞組船舶電氣設(shè)備二、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)二、變壓器的銘牌數(shù)據(jù) 1.額定視在功率額定視在功率 2.額定線電壓額定線電壓 3.額定線電流額定線電流 4.頻率頻率f 5.相數(shù)相數(shù) m6.接線圖與聯(lián)接組接線圖與聯(lián)接組7.漏阻抗漏阻抗 Z 或短路電壓或短路電壓 8.運行方式（長期的或短期的）運行方式（長期的或短期的）9.冷卻方式冷卻方式10.變壓器的總重量變壓器的總重量NSNNUU21/NNII21/%u船舶電氣設(shè)備變壓器的額定電壓與額定電流是這樣規(guī)定的：原繞組變壓器的額定電壓與額定電流是這樣規(guī)定的：原繞組額定電壓是指電網(wǎng)（電源）加到原邊

40、的額定電壓；而額定電壓是指電網(wǎng)（電源）加到原邊的額定電壓；而副繞組的額定電壓是指在原邊加上額定電壓后，變壓副繞組的額定電壓是指在原邊加上額定電壓后，變壓器處于空載狀態(tài)，即副邊開路電壓。器處于空載狀態(tài)，即副邊開路電壓。 已知變壓器的額定容量已知變壓器的額定容量 和原、副邊繞組的額定電和原、副邊繞組的額定電壓壓 ，就可以求出原、副繞組的額定電流，就可以求出原、副繞組的額定電流 來。當變壓器副邊電流達到額定值時，這時的負載叫來。當變壓器副邊電流達到額定值時，這時的負載叫做變壓器的額定負載。做變壓器的額定負載。NSNNUU21/NNII21/船舶電氣設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的工作原理及運行特性變壓器的

41、工作原理及運行特性 一、理想變壓器的運行一、理想變壓器的運行 所謂理想的變壓器是認為它滿足下列條件：所謂理想的變壓器是認為它滿足下列條件：o原繞組副繞組電阻都等于零；原繞組副繞組電阻都等于零；o原副繞組間沒有漏磁通，也就是它們完全耦合；原副繞組間沒有漏磁通，也就是它們完全耦合；o鐵心中沒有損耗；鐵心中沒有損耗；o鐵心的導磁率鐵心的導磁率 為無窮大為無窮大 。船舶電氣設(shè)備 圖（圖（2-7）表示一臺單相變壓器（或三相變表示一臺單相變壓器（或三相變壓器中的一個相）。為了正確地表示電壓、電壓器中的一個相）。為了正確地表示電壓、電流、磁通等量之間的相位關(guān)系，必須規(guī)定它們流、磁通等量之間的相位關(guān)系，必須規(guī)

42、定它們的正的或負的方向。通常按電工慣例來規(guī)定正的正的或負的方向。通常按電工慣例來規(guī)定正方向，并符合下列內(nèi)容：方向，并符合下列內(nèi)容： 船舶電氣設(shè)備1. 在同一支路內(nèi)，電壓與在同一支路內(nèi)，電壓與電流的正方向一致電流的正方向一致2. 磁通量正方向與電流正磁通量正方向與電流正方向之間符合右手螺旋方向之間符合右手螺旋關(guān)系關(guān)系3. 由交變磁通產(chǎn)生的感應由交變磁通產(chǎn)生的感應電動勢正方向與產(chǎn)生該電動勢正方向與產(chǎn)生該磁通的電流正方向一致，磁通的電流正方向一致，并有并有 的關(guān)系（電磁感應定的關(guān)系（電磁感應定律）。律）。 dtdNe-圖圖2-7 2-7 變壓器在運行時的各物理量變壓器在運行時的各物理量 1I1UAX

43、1E2I2E1UaxHrZ船舶電氣設(shè)備 需要說明的是，正方向并不是它們的實際方向，只需要說明的是，正方向并不是它們的實際方向，只是說明方向的相對關(guān)系，起到指路牌的作用。是說明方向的相對關(guān)系，起到指路牌的作用。 上面的規(guī)定只限于各量之間方向的問題，下面我們上面的規(guī)定只限于各量之間方向的問題，下面我們將進一步討論它們之間的數(shù)量上關(guān)系。將進一步討論它們之間的數(shù)量上關(guān)系。說明船舶電氣設(shè)備1電壓關(guān)系電壓關(guān)系 在理想變壓器中，端電壓的比就等于電勢的比在理想變壓器中，端電壓的比就等于電勢的比 一般習慣，取變比為高壓匝數(shù)與低壓匝數(shù)之比，因一般習慣，取變比為高壓匝數(shù)與低壓匝數(shù)之比，因 此總大于此總大于1。 21

44、kUU 2電流關(guān)系電流關(guān)系 原副邊電流的數(shù)值是不同的，它們的大小關(guān)系原副邊電流的數(shù)值是不同的，它們的大小關(guān)系 及相量關(guān)系是及相量關(guān)系是211IkI211IkI-船舶電氣設(shè)備3功率關(guān)系功率關(guān)系 從式電壓和電流的關(guān)系可以看出：從式電壓和電流的關(guān)系可以看出： 也就是說理想變壓器內(nèi)部沒有損耗，輸入功率等于輸出也就是說理想變壓器內(nèi)部沒有損耗，輸入功率等于輸出功率，效率是功率，效率是100%。 222111PIUIUP船舶電氣設(shè)備4阻抗折合關(guān)系阻抗折合關(guān)系 變壓器還具有阻抗變換作用，如圖變壓器還具有阻抗變換作用，如圖（2-9），），副邊接副邊接負載阻抗，根據(jù)歐姆定律，則負載阻抗，根據(jù)歐姆定律，則 由于副邊

45、接阻抗由于副邊接阻抗ZL,原邊就有一電流原邊就有一電流I1輸入。因此，由輸入。因此，由變壓器的原邊看上去，副邊阻抗的影響相當于一等值阻變壓器的原邊看上去，副邊阻抗的影響相當于一等值阻抗抗 Z L，它的數(shù)值是，它的數(shù)值是 稱為副邊的阻抗折合到原邊的數(shù)值，由此可見，當負稱為副邊的阻抗折合到原邊的數(shù)值，由此可見，當負載直接接電源時，阻抗為載直接接電源時，阻抗為ZL，當通過變壓器接電源時，當通過變壓器接電源時，相當于阻抗增加到相當于阻抗增加到ZL的的k2倍。倍。LZ22IUZLLLZkIUkIUZ222211船舶電氣設(shè)備 在電子技術(shù)中，經(jīng)常利用變壓器的這一阻抗變在電子技術(shù)中，經(jīng)常利用變壓器的這一阻抗變

46、換作用來實現(xiàn)換作用來實現(xiàn)“阻抗匹配阻抗匹配”。對理想變壓器的討論。對理想變壓器的討論突出了變壓器的主要作用，就是變電壓，變電流，突出了變壓器的主要作用，就是變電壓，變電流，和阻抗折合的關(guān)系，這些都和變比和阻抗折合的關(guān)系，這些都和變比k有密切關(guān)系。有密切關(guān)系。由于忽略了內(nèi)部損耗和漏阻抗，理想變壓器的效率由于忽略了內(nèi)部損耗和漏阻抗，理想變壓器的效率等于等于100%，帶負載時副邊端電壓不變。要研究，帶負載時副邊端電壓不變。要研究實際變壓器的性能，就要涉及到內(nèi)部損耗和漏阻抗，實際變壓器的性能，就要涉及到內(nèi)部損耗和漏阻抗，就必須考慮其他因素。就必須考慮其他因素。 船舶電氣設(shè)備(a)等效前的電路(b)等效

47、后的電路圖圖2-9 2-9 變壓器的阻抗變換變壓器的阻抗變換1I1I1I1U1N2N2ULZ1ULZ船舶電氣設(shè)備二、實際變壓器的空載運行二、實際變壓器的空載運行 1.考慮鐵心中考慮鐵心中的影響的影響 圖圖2-102.考慮鐵損耗的影響考慮鐵損耗的影響 圖圖2-113.考慮繞組漏阻抗的影響考慮繞組漏阻抗的影響 圖圖2-12 4.空載時的向量圖空載時的向量圖 圖圖2-135.變壓器在空載時的等值電路變壓器在空載時的等值電路 圖圖2-14船舶電氣設(shè)備圖圖2-10 2-10 激磁電流的波形激磁電流的波形 0t30I0I10I1N0I0F 船舶電氣設(shè)備圖圖2-11 2-11 空載電流的向量圖空載電流的向量

48、圖1- E1EaI000IrI0raIII02020+船舶電氣設(shè)備圖圖2-12 2-12 變壓器的無載情況變壓器的無載情況1U10I1E2U船舶電氣設(shè)備圖圖2-13 2-13 空載時的向量圖空載時的向量圖1U1ErI010I j1orI1- EaI00I船舶電氣設(shè)備1rm1jXmI0.E1.U1.1ZmI0.E1.U1. （a） （b） 圖圖2-14 空載時的等效電路空載時的等效電路船舶電氣設(shè)備三、變壓器的負載運行三、變壓器的負載運行1.負載時電壓和電流負載時電壓和電流（1）原邊電流和原邊電勢原邊電流和原邊電勢 磁勢磁勢 ： 電勢電勢 ： 電流：電流： 021FFF+102211NININI+

49、1111zIEU+-01221INNII+LIIkIII+-+0201)1(船舶電氣設(shè)備（2）副邊電勢平衡關(guān)系）副邊電勢平衡關(guān)系 -+-+-LmZIUZEIIkIIkEEZIEUZIEU2200212122221111圖圖 2-15 2-15 變壓器的主磁通和漏磁通變壓器的主磁通和漏磁通 1IAX1xa22I（2-32）船舶電氣設(shè)備2.變壓器的等值電路變壓器的等值電路 原副邊磁勢平衡關(guān)系為原副邊磁勢平衡關(guān)系為 或或 即原副邊磁勢平衡關(guān)系可以寫成原副邊電流平衡的關(guān)系，即原副邊磁勢平衡關(guān)系可以寫成原副邊電流平衡的關(guān)系，匝數(shù)已消去。原邊電流的兩個分量為匝數(shù)已消去。原邊電流的兩個分量為: 其中其中 ,

50、即負載分量電流即負載分量電流 總與折合過后的副邊相等而總與折合過后的副邊相等而方向相反方向相反 1011121NININIFF+021III+LIIIII+-+0201)(2IIL-LI船舶電氣設(shè)備原、副邊的電勢關(guān)系為：原、副邊的電勢關(guān)系為： 副邊電勢平衡關(guān)系依舊副邊電勢平衡關(guān)系依舊: 總結(jié)折合過的變壓器中各關(guān)系的聯(lián)立方程式如下總結(jié)折合過的變壓器中各關(guān)系的聯(lián)立方程式如下: 21EE2222ZIEU-1111ZIEU+-船舶電氣設(shè)備 這些方程式中已經(jīng)沒有這些方程式中已經(jīng)沒有k ，分析較簡單，而且得出，分析較簡單，而且得出的原副邊的電壓或電流的數(shù)量級是一樣的。更重要的是，的原副邊的電壓或電流的數(shù)量

51、級是一樣的。更重要的是，根據(jù)這些等式，可以找出變壓器的等值電路，如根據(jù)這些等式，可以找出變壓器的等值電路，如圖圖2-16所示。所示。 圖圖 2-16為變壓器的為變壓器的“T”形等值電路形等值電路船舶電氣設(shè)備 圖圖2-16 2-16 變壓器的變壓器的TT形等值電路形等值電路1I2H-IIe1U1E0I1X1rmrmX2E2-UeZH2X2r返回船舶電氣設(shè)備 在分析變壓器帶負載時激磁電流在分析變壓器帶負載時激磁電流 是較小的，它對是較小的，它對 中的壓降的影響是極小的，因此，在分析變壓器負中的壓降的影響是極小的，因此，在分析變壓器負 載時的問題時，可以把載時的問題時，可以把 忽略，而將等值電路進一

52、步忽略，而將等值電路進一步 簡化成如簡化成如圖圖2-17所示的一個串聯(lián)阻抗型式。圖中所示的一個串聯(lián)阻抗型式。圖中 （ ）變壓器的全部漏阻抗，包括原邊和副邊的）變壓器的全部漏阻抗，包括原邊和副邊的 漏阻抗。漏阻抗。 也稱為短路阻抗，因為可以用短路實驗求也稱為短路阻抗，因為可以用短路實驗求 出。用這個簡化等值電路后，分析將十分簡單，而結(jié)出。用這個簡化等值電路后，分析將十分簡單，而結(jié) 果的正確程度也能滿足工程的要求。果的正確程度也能滿足工程的要求。 0I1Z0IkZkkxr +kZ船舶電氣設(shè)備 圖圖2-17 2-17 變壓器的簡化等值電路變壓器的簡化等值電路KZ2 IIHe1U2-UHeZ船舶電氣設(shè)

53、備 總的說來，折合算法和等值電路是一個重要的分析總的說來，折合算法和等值電路是一個重要的分析 方法，它是用來分析兩個繞組之間通過電磁感應，存在方法，它是用來分析兩個繞組之間通過電磁感應，存在 能量傳遞時的相互關(guān)系的一個通用方法，不僅用于分析能量傳遞時的相互關(guān)系的一個通用方法，不僅用于分析 變壓器的問題，也用于分析其它電機的問題中。變壓器的問題，也用于分析其它電機的問題中。 要注意等值電路中所表示的都是一相的數(shù)值，用在要注意等值電路中所表示的都是一相的數(shù)值，用在 三相變壓器時是指對稱運行時的一相的情況，所有阻抗三相變壓器時是指對稱運行時的一相的情況，所有阻抗 都是每相的數(shù)值，變比也是相電壓之比或

54、每相匝數(shù)之比。都是每相的數(shù)值，變比也是相電壓之比或每相匝數(shù)之比。 船舶電氣設(shè)備四、變壓器的基本參數(shù)及實驗四、變壓器的基本參數(shù)及實驗 等值電路中的阻抗等值電路中的阻抗 和和 ，稱為變壓器的參數(shù)，稱為變壓器的參數(shù)，它們對變壓器的運行性能有著直接的影響。一旦知道它們對變壓器的運行性能有著直接的影響。一旦知道了變壓器的參數(shù)，就能得到變壓器的等值電路，也就了變壓器的參數(shù)，就能得到變壓器的等值電路，也就能分析變壓器的運行性能。另一方面，從生產(chǎn)變壓器能分析變壓器的運行性能。另一方面，從生產(chǎn)變壓器的角度來看，變壓器所用材料的性質(zhì)和各部分的結(jié)構(gòu)的角度來看，變壓器所用材料的性質(zhì)和各部分的結(jié)構(gòu)尺寸都將影響它的參數(shù)，

55、所以參數(shù)對變壓器的生產(chǎn)成尺寸都將影響它的參數(shù)，所以參數(shù)對變壓器的生產(chǎn)成本也有相當大的影響。因此正確決定變壓器的參數(shù)，本也有相當大的影響。因此正確決定變壓器的參數(shù)，不論對生產(chǎn)或使用變壓器來說，都有重要的意義。不論對生產(chǎn)或使用變壓器來說，都有重要的意義。kzmz船舶電氣設(shè)備1.基本參數(shù)基本參數(shù)（1）短路電阻）短路電阻（2）短路電抗）短路電抗（3）激磁回路阻抗）激磁回路阻抗 及及 激磁回路阻抗是一個等值阻抗，它反映了變壓器的鐵激磁回路阻抗是一個等值阻抗，它反映了變壓器的鐵 心中產(chǎn)生交變磁通時所消耗的有功功率與無功功率。心中產(chǎn)生交變磁通時所消耗的有功功率與無功功率。21rrrk+21xxxk+mrmx

56、船舶電氣設(shè)備2變壓器的空載實驗變壓器的空載實驗 變壓器變比：變壓器變比： 勵磁阻抗：勵磁阻抗： 勵磁電阻：勵磁電阻： 勵磁電抗：勵磁電抗： 如圖：如圖：圖圖2-18 20121UUNNK010IUZZm2000IPrrm220mmmrZXX-船舶電氣設(shè)備圖圖2-18 2-18 空載試驗線路圖空載試驗線路圖 1UVAW1N2NV2U船舶電氣設(shè)備3短路實驗短路實驗 由圖由圖2-19可知：可知： 因因UK =I1 ZK , ,故故漏阻抗或路阻抗為：漏阻抗或路阻抗為： 輸入功率輸入功率 ，所以，所以: 短路電抗為：短路電抗為： 1IUZkkkinrIrrIP212121)(+22kkkrZx-12IP

57、rink船舶電氣設(shè)備圖圖2-19 2-19 短路試驗線路圖短路試驗線路圖 AW1IKUV船舶電氣設(shè)備五、變壓器的運行特性五、變壓器的運行特性 1變壓器帶負載時副邊端電壓的變化變壓器帶負載時副邊端電壓的變化 外特性曲線，外特性曲線，如圖如圖2-20所示所示 %1002220-NUUUU%100222-NNUUU%100121-NNUUU船舶電氣設(shè)備 圖圖2-20 2-20 變壓器的外特性變壓器的外特性2UNU2O2I)(8 . 0cos2容1cos2)(8 . 0cos2感船舶電氣設(shè)備2變壓器的效率變壓器的效率 KHHKHPPPPP20220cos1+-船舶電氣設(shè)備 第四節(jié)第四節(jié) 三相變壓器的磁

58、路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) 一、三相變壓器組的磁路一、三相變壓器組的磁路 如圖如圖2-21所示，三相變壓器組的磁路特點是，三相所示，三相變壓器組的磁路特點是，三相磁通各有自己單獨的磁路，互不相關(guān)。當原邊外加三相電磁通各有自己單獨的磁路，互不相關(guān)。當原邊外加三相電壓對稱時，各相的主磁通必然對稱，各相的勵磁電流，即壓對稱時，各相的主磁通必然對稱，各相的勵磁電流，即空載電流也是對稱的。其優(yōu)點是制造和運輸方便；備用的空載電流也是對稱的。其優(yōu)點是制造和運輸方便；備用的變壓器容量較?。ㄈM容量的三分之一）。但它有硅鋼片變壓器容量較小（全組容量的三分之一）。但它有硅鋼片用量較多、價錢較貴、效率較低、占地面積

59、較大等缺點，用量較多、價錢較貴、效率較低、占地面積較大等缺點，所以一般不采用，僅用于大容量及超高壓的變壓器中。所以一般不采用，僅用于大容量及超高壓的變壓器中。 船舶電氣設(shè)備圖圖2-21 2-21 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng)ABCXYZABC船舶電氣設(shè)備二、三相變壓器的磁路二、三相變壓器的磁路 a)b)c)圖圖2-22 2-22 三相變壓器的磁路演變?nèi)嘧儔浩鞯拇怕费葑傿CA船舶電氣設(shè)備第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的聯(lián)接組及三相變壓器的運行問題變壓器的聯(lián)接組及三相變壓器的運行問題 一、變壓器的聯(lián)接一、變壓器的聯(lián)接 1單相變壓器的聯(lián)接單相變壓器的聯(lián)接2三相變壓器的磁路和繞組聯(lián)接三相變壓器的磁

60、路和繞組聯(lián)接 （1）三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) （2）三相繞組的聯(lián)接三相繞組的聯(lián)接 （3）三相變壓器的聯(lián)接組別，原副邊電壓的相位移）三相變壓器的聯(lián)接組別，原副邊電壓的相位移 Y/Y連接連接 Y/ 聯(lián)接聯(lián)接 （4）標準連接組）標準連接組船舶電氣設(shè)備ab圖圖2-24 2-24 單相變壓器的單相變壓器的二種不同聯(lián)接二種不同聯(lián)接圖圖 2-23 2-23 單相變壓器單相變壓器的出線標志的出線標志圖圖2-25 2-25 實驗測定極性實驗測定極性AXaxAXaxXxAXaxAXUAXVax船舶電氣設(shè)備圖圖2-26 2-26 三鐵心柱式鐵心中的磁通三鐵心柱式鐵心中的磁通ABCAXACB船舶電氣設(shè)