第一章船舶電子電氣基礎

1、第一章船舶電子電氣基礎電源負載連接導線電路實體電路模型1.1 電路的組成與作用電源+負載+中間環(huán)節(jié)=電路。SER +R0開關1.1 電路模型激勵:電源+信號源的U或I，推動電路的工作。激勵響應響應:由激勵在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為。與的關系。返回1.1 電壓和電流的參考方向電壓的實際方向為：由高電位端低電位端；電流的實際方向為：正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向；電動勢的實際方向為：由低電位端高電位端。參考方向：方便理論分析假設的方向1.1 電壓和電流的參考方向電壓、電流的參考方向：電壓、電流參考方向與實際方向相同為正，反之則為負。R +R0IE 例如：圖中 I = 3 A，電流的實 際方

2、向與參 考方向相同 ；反之， I = 3 A，電流的實際方與參考方向相反 。 在電路圖中所標電壓、電流、電動勢的方向，一般均為參考方向。任意假定。圖 (b) 中 I = 2 A，R = 3 ， U = 3 ( 2 ) = 6 V歐姆定律：通過電阻的電流與電壓成正比。表達式 = RUIU 、I 參考方向相同U = RIU、 I 參考方向相反電流的參考方向與實際方向相反圖 (a)或圖 (b)RUI+IRU+圖 (c)RUI電壓與電流參考方向相反返回EIU1.3 電源有載工作、開路與短路1. 電壓與電流R0RabcdR + R0I = EER0I電源的外特性曲線R0 0 , 電感吸收功率； 當 u、

3、 i 實際方向相反時(i 減小) p 0 , 電容吸收功率； 當 u、 i 實際方向相反時(u 減小)p XC ， 為正，電感性；XL XC ， 為負，電容性；XL = XC ， = 0， 電阻性。 的大小和正負由電路參數(shù)決定。電壓： 為正時電路中電壓電流相量圖I UURULUCULUC阻抗三角形XL - XCRZ2. 功率1.2 R、L、C串聯(lián)的交流電路瞬時功率： 平均功率： 無功功率： 視在功率：電壓與電流的有效值之積，單位 (V A)或(kV A)功率因數(shù)低引起的問題有功功率 P = UNIN cos 功率因數(shù)1. 設備容量不能充分利用2. 增加輸電線路和發(fā)電機繞組的功率損耗cos 越低

4、，I 越大，損耗越大。功率因數(shù)的提高P = UI cos 電壓與電流的相位差角(功率因數(shù)角)UN、IN 不變，cos 越低，P 越小，設備得不到充分利用。I IC I1 U1C = U 2P(tan1 tan )iiCLuR +i1C電路功率因數(shù)低的原因感性負載的存在提高功率因數(shù)的方法由相量圖可得又因所以由此得1.2 三相電路1.2 三相電壓三相電壓：:三相發(fā)電機產(chǎn)生的頻率相同、幅值相等、相位互差 120 的三相對稱正弦電壓也可用相量表示UmUmuAuBuC tO21.2 三相電壓對稱三相電壓的波形圖對稱三相電壓相量圖120UAUCUB120120相序：交流電壓出現(xiàn)正幅值的順序。正相序：A B

5、 C ;負相序：C B A。1.2 三相電壓 三相電源的星形聯(lián)結 +uCA +uAN中點或零點ABCN +uAB+ uBCuB +uC +火線中性線線電壓：火線間的電壓。 Ul 表示。相電壓：負載端的電壓; UP 表示。線、相電壓之間的關系1.2 三相電壓 三相電源的星形聯(lián)結 +uCA +uANABCN +uAB+ uBCuB +uC +線、相電壓之間的關系線、相電壓間相量關系式相量圖UAUCUB30o30o30o三相負載對稱(三個相的復阻抗相等)不對稱(由多個單相負載組成)三相電源供電負載三相負載1.2 三相電路中負載的連接方式三相四線制三角形聯(lián)接星形聯(lián)結NABCZ3Z2Z1M3 1.2 三

6、相電路中負載的聯(lián)接方式1. 星形聯(lián)結 +uANuB +uC +iANiBiCiN設 為參考正弦量則有 每相負載中的電流的有效值為 各相負載的電壓與電流的相位差為 中性線中的電流為1. 星形聯(lián)結 +uAuB +uC +iANiBiCiN負載不對稱電壓、電流相量圖 圖中，負載對稱，ABCNUAUCUBIAIBICIN或電壓對稱，負載電流也對稱，中線電流為零，1.2 三相電路中負載的連接方式1. 星形聯(lián)結 +uANuB +uC +iANiBiCiN 負載對稱中線電流為零，可去掉中線，三相三線制電路。ZZZ對稱負載電壓電流相量圖UAUCUBICIAIB +uANuB +uC +iANiBiCiN 例

7、1 圖中電源電壓對稱，UP = 220 V；負載為 電燈組，在額定電壓下其電阻分別為 RA= 5 ，RB= 10 ， RC = 20 。電燈額定電壓UN = 220 V。求負載相電壓、相電流及中線電流。RARBRCABC 解 負載不對稱有中性線時(其上電壓若忽略不計)，負載的相電壓與電 源 的相電壓相等。 + + +iANiBiC 例 2 在上例中，(1)A 相短路時，(2) A 相短路而中線又斷開時，試求各相負載的電壓。RARBRCABCN 因有中線 B、C兩相未受影響，其上電壓仍為 220 V。解 (1)此時 A 相短路電流很大將A 相中熔斷器熔斷， (2)此時負載中點即為 A，因此，負載

8、各相電壓為在此情況下，B、C 兩相都超過了負載 的額定電壓 220 V，這是不允許的。A三相電路中負載的連接方式2. 三角形聯(lián)結iCABCiBiAiABiBCiCA +uAB +uBC +uCA(2)負載線、相電流之間的關系線、相電壓對應相等(1)負載線、相電壓之間的關系各相負載相電流有效值分別為各相負載的電壓與電流相位差分別為2. 三角形聯(lián)結iCABCiBiAiABiBCiCA +uAB +uBC +uCA(2) 負載線、相電流之間的關系若負載對稱，即和 則負載相電流也是對稱的，即IAIBICICAIABIBC相位上，線電流滯后相電流 30 。 UABUCAUBC13磁場基本物理量磁的概念：

9、 概念： 電生磁，磁生電。 物理量： 磁感應強度（磁密）、磁場強度、磁導率。磁路的含義磁路的兩層意思： 一、磁的通路 二、 “路”與“場”的區(qū)別。 “場” 對電研究時各點的“場”是變化的。為了簡析，以“路”分析。 磁路的物理量 磁感應強度物體在磁場中受到磁力強度。 B=/S 磁場強度電生磁時的大小。 H=I/l 磁導率材料導磁能力。 B=H注意：單位。 磁路的歐姆定律 磁勢 = 電流 匝數(shù)， 單位：安培匝（安匝，安） 磁阻=l/(S)。 單位：1/H 磁路歐姆定律： =F/Rm 13鐵磁材料及鐵損鐵磁材料：鐵、鈷、鎳及合金。性能：高磁導率、飽和、磁滯。鐵損：鐵心損耗高磁導率的目的： 一、相同磁

10、場產(chǎn)生的磁密大。 二、鐵心工作，要求磁導率高，鐵心的截面積小。體積小、重量輕。高磁導率原因： 磁通太多，材料阻礙增大。 鐵磁材料對磁通的阻力較小。 磁通太多時，阻力增大。理解： 例：1、空氣瓶充氣。 2、車過橋的情況一樣。磁飽和原因： 有剩磁存在。現(xiàn)象： 磁化過程 01 2 3 4 5 6 1磁滯回線： 回線（閉合曲線）：1 2 3 4 5 6 1 磁場強度最大值不同就有不同的回線。磁滯曲線： B-H曲線。磁化曲線分法：磁性能分類。 . 軟磁材料；.硬磁材料；.矩磁材料。特點： 磁滯回線面積（形狀）不同。 軟磁材料 硬磁材料 矩磁材料鐵磁材料的類型軟磁材料： 制造電機、變壓器的鐵心。硬磁材料：

11、 制造永久磁鐵。矩磁材料： 制造計算機的存儲器。鐵磁材料的用途包含：渦流、磁滯損耗。 變?yōu)闊崃俊?渦流： 鐵心形成漩渦電流，發(fā)熱。磁滯： 克服剩磁，發(fā)熱。鐵芯損耗.組成： 鐵心、線圈、銜鐵、復位彈簧。.原理： 線圈通電產(chǎn)生磁勢鐵心和銜鐵產(chǎn)生吸力克服彈簧力吸合其它機構動作。 線圈斷電剩磁磁通吸力很小彈簧力使銜鐵釋放機構復位。 13電磁鐵電磁鐵的特點直流電磁鐵的特點： .穩(wěn)定工作時，無渦流損耗+磁滯損耗； .用整塊軟鋼制成； .恒磁勢型電磁鐵。交流電磁鐵的特點： .鐵心用硅鋼制成，減少鐵損； . 電勢E： m . 恒磁通型電磁鐵。14半導體的導電特性1、定義：純凈的、具有晶體結構。 1. 本征半導體 自由電子空穴共價鍵SiSiSiSi本征半導體中自由電子和空穴的形成 2、分類：硅：四價鍺：四價價電子成為自由電子,留下一個空穴。自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)，同時又不斷復合。3、半導體電流的形成：(1)電子電流(2)空穴電流4、導電介質(zhì)：1、自由電子2、空穴空穴移動方向 電子移動方向 外電場方向SiSiSiSiSiSiSi2. N 型半導體和 P 型半導體1. N 型半導體（1）、形成：摻入