第一章船舶電子電氣基礎(chǔ)

1、第一章船舶電子電氣基礎(chǔ)電源負(fù)載連接導(dǎo)線電路實(shí)體電路模型1.1 電路的組成與作用電源+負(fù)載+中間環(huán)節(jié)=電路。SER +R0開關(guān)1.1 電路模型激勵(lì):電源+信號(hào)源的U或I，推動(dòng)電路的工作。激勵(lì)響應(yīng)響應(yīng):由激勵(lì)在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為。與的關(guān)系。返回1.1 電壓和電流的參考方向電壓的實(shí)際方向?yàn)椋河筛唠娢欢说碗娢欢?；電流的?shí)際方向?yàn)椋赫姾蛇\(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向；電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向?yàn)椋河傻碗娢欢烁唠娢欢恕⒖挤较颍悍奖憷碚摲治黾僭O(shè)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(shí)際方向相同為正，反之則為負(fù)。R +R0IE 例如：圖中 I = 3 A，電流的實(shí) 際方

2、向與參 考方向相同 ；反之， I = 3 A，電流的實(shí)際方與參考方向相反 。 在電路圖中所標(biāo)電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)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(dá)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(shí)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(dāng) u、

3、 i 實(shí)際方向相反時(shí)(i 減小) p 0 , 電容吸收功率； 當(dāng) u、 i 實(shí)際方向相反時(shí)(u 減小)p XC ， 為正，電感性；XL XC ， 為負(fù)，電容性；XL = XC ， = 0， 電阻性。 的大小和正負(fù)由電路參數(shù)決定。電壓： 為正時(shí)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(shí)功率： 平均功率： 無(wú)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(shè)備容量不能充分利用2. 增加輸電線路和發(fā)電機(jī)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(shè)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(fù)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(jī)產(chǎn)生的頻率相同、幅值相等、相位互差 120 的三相對(duì)稱正弦電壓也可用相量表示UmUmuAuBuC tO21.2 三相電壓對(duì)稱三相電壓的波形圖對(duì)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(fù)相序：C B A。1.2 三相電壓 三相電源的星形聯(lián)結(jié) +uCA +uAN中點(diǎn)或零點(diǎn)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(fù)載端的電壓; UP 表示。線、相電壓之間的關(guān)系1.2 三相電壓 三相電源的星形聯(lián)結(jié) +uCA +uANABCN +uAB+ uBCuB +uC +線、相電壓之間的關(guān)系線、相電壓間相量關(guān)系式相量圖UAUCUB30o30o30o三相負(fù)載對(duì)稱(三個(gè)相的復(fù)阻抗相等)不對(duì)稱(由多個(gè)單相負(fù)載組成)三相電源供電負(fù)載三相負(fù)載1.2 三相電路中負(fù)載的連接方式三相四線制三角形聯(lián)接星形聯(lián)結(jié)NABCZ3Z2Z1M3 1.2 三

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

7、1 圖中電源電壓對(duì)稱，UP = 220 V；負(fù)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(fù)載相電壓、相電流及中線電流。RARBRCABC 解 負(fù)載不對(duì)稱有中性線時(shí)(其上電壓若忽略不計(jì))，負(fù)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(shí)，(2) A 相短路而中線又?jǐn)嚅_時(shí)，試求各相負(fù)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(shí) A 相短路電流很大將A 相中熔斷器熔斷， (2)此時(shí)負(fù)載中點(diǎn)即為 A，因此，負(fù)載

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

9、 概念： 電生磁，磁生電。 物理量： 磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁密）、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率。磁路的含義磁路的兩層意思： 一、磁的通路 二、 “路”與“場(chǎng)”的區(qū)別。 “場(chǎng)” 對(duì)電研究時(shí)各點(diǎn)的“場(chǎng)”是變化的。為了簡(jiǎn)析，以“路”分析。 磁路的物理量 磁感應(yīng)強(qiáng)度物體在磁場(chǎng)中受到磁力強(qiáng)度。 B=/S 磁場(chǎng)強(qiáng)度電生磁時(shí)的大小。 H=I/l 磁導(dǎo)率材料導(dǎo)磁能力。 B=H注意：?jiǎn)挝弧?磁路的歐姆定律 磁勢(shì) = 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(dǎo)率、飽和、磁滯。鐵損：鐵心損耗高磁導(dǎo)率的目的： 一、相同磁

10、場(chǎng)產(chǎn)生的磁密大。 二、鐵心工作，要求磁導(dǎo)率高，鐵心的截面積小。體積小、重量輕。高磁導(dǎo)率原因： 磁通太多，材料阻礙增大。 鐵磁材料對(duì)磁通的阻力較小。 磁通太多時(shí)，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?，F(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(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)： 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(jī)、變壓器的鐵心。硬磁材料：

11、 制造永久磁鐵。矩磁材料： 制造計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)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(fù)位彈簧。.原理： 線圈通電產(chǎn)生磁勢(shì)鐵心和銜鐵產(chǎn)生吸力克服彈簧力吸合其它機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 線圈斷電剩磁磁通吸力很小彈簧力使銜鐵釋放機(jī)構(gòu)復(fù)位。 13電磁鐵電磁鐵的特點(diǎn)直流電磁鐵的特點(diǎn)： .穩(wěn)定工作時(shí)，無(wú)渦流損耗+磁滯損耗； .用整塊軟鋼制成； .恒磁勢(shì)型電磁鐵。交流電磁鐵的特點(diǎn)： .鐵心用硅鋼制成，減少鐵損； . 電勢(shì)E： m . 恒磁通型電磁鐵。14半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1、定義：純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)。 1. 本征半導(dǎo)體 自由電子空穴共價(jià)鍵SiSiSiSi本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴的形成 2、分類：硅：四價(jià)鍺：四價(jià)價(jià)電子成為自由電子,留下一個(gè)空穴。自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，同時(shí)又不斷復(fù)合。3、半導(dǎo)體電流的形成：(1)電子電流(2)空穴電流4、導(dǎo)電介質(zhì)：1、自由電子2、空穴空穴移動(dòng)方向 電子移動(dòng)方向 外電場(chǎng)方向SiSiSiSiSiSiSi2. N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體1. N 型半導(dǎo)體（1）、形成：摻入