船舶电气设备及系统PPT.ppt

,*,*,绪论,自我介绍,学习本课程的意义,如何学习本课程,第一章,教学大纲要求,：,教学目的,：,通过本课程的学习，使学生获 得船用电机及船舶电气设备必要的 基本理论和基本知识，掌握船舶电 气设备基本操作技能，为今后从事,船舶电气设备管理工作打下理论基 础和实践基础。,学习本课程的意义,有人,说,“,船舶是一座小城,市,”,，本课程介绍的就是这,座,“,小城,市,”,电力系统维护、管理及维 修等所必须具备的部分知识。,城市有生产设备，设备需要由电动机拖动，因,此第,16章,学,习,“,磁,路,”,和,“,电机,学,”,的知识；,有了电动机，就要对它进行控制，最基本的控制方法 是继电-接触器控制,，,第710章学习的就是电力拖动 的基本控制方法；。,本课程学习方法,认真,：,特别是开始部分更需要认真。认真听,；认真预、复习,；认真做作业。,勤,：,勤思考；,勤问,答疑。,听课的要求：,注意,：,必须避免已经养成的习,惯,开学随便听课，期 末突击。,警告,：,原理部分未掌握，后续内容很难学。,1.,基本要求：不要讲话，不要影响他人。,2.,初级要求：不要单独做小动作，或打瞌睡。,3.,中级要求：课后及时复,习,，消化内容（看懂学过的 内容，能够回答各节后面,的,“,复习与思,考,”,题）。,4.,高级要求：课前预习，预,习,10,面的内容（不要求看 懂，但要求知道什么内容）。,这些要求履行程度直接影响学习效,果,。,考试与计分方法,考试题型：,单项选择题、是非判断题,计算题,简答,题,（包括小的线路图的分析）,计分方法：,平时成绩,：,20,%,（实,验,10,%,，作业、课 堂提问及考勤,等,10,%,）。,期末成绩,：,80,%,。,第一,章,磁路,11,磁场基本物理量,12,铁磁材料及铁损,13,磁路,14,电磁铁,第一章小结,控制柜,磁力控制箱,电磁设备,1,1,磁场基本物理量,磁的概念：,概念：,电生磁，磁变生电。,物理量,：,磁感应强度（磁密）、磁场强度、磁导率。,磁路的含义,磁路，在这里有两层意思：第一层意,思,是字面上的含义，磁路是磁的通路，,即磁通通过的路径称为磁路。,第二层意,思,是,指,“,路,”,与,“,场,”,的区别。在物理学 中，人们通常是采用,“,场,”,的方法对电进行研究的,，,但,是各点,的,“,场,”,是变化的。为了简化分析，本课程以,“,路,”,的角度进行分析。,“,路,”,是一种工程分析方法，它是以平均的角度来 分析和计算实际工程问题的方,法,。,磁路的物理量,磁感应强,度,反映的是指物体在磁场中受到 磁力作用的强度,。,而磁力作用是与材料有关的。,磁感应强,度,B,：,B=,/S,磁场强,度,反映的是电生磁时，产生磁的大小。磁场强,度,H,：,H,=,I,/,l,磁导,率,反映的是材料导磁能力。磁导率,：,B,=,H,注意,：,磁路的物理量,的,单,位,。,例如：,在磁路中磁势的单位是,（,）,。,A.,伏特,B.,安培,C,.,欧姆,D.,韦伯,磁场基本物理量,一磁感应强,度,B,（又称磁通密度）,a,意义：表示磁场内某点的磁场强弱和方向。,磁力线方向：磁铁外部,N,S,内,部,S,N,当各,点,B,大小相等，方向相同时为均匀磁场。,b,带电导体在磁场中受到力作用,B=F/LI,当,F,：,N,（牛顿）,l,：,m,（米）,I,：,A(,安,),则,B,单位：特斯拉,（,T,）,国际单位制 另：工程（电磁）单位,高斯（,Gs,）,1T=10,4,Gs,二磁通,某处的磁通表示该处的磁感应强度与该处 垂直于磁场方向的面积的乘积。,=BS,国际单位 工程单位,1 Wb=10,8,Mx,其中B：T，S：,m,2,韦伯（,W,b,）麦克斯韦（,M,x,）,三,磁场强度,H,a,用来确定磁场与产生磁场的电流关系，表示不考虑磁 场媒质的磁性（磁导率）时的磁场的强弱和方,向,。,b,安培环路公式,c,半,径,x,处的磁场强度,Hx=IN/,2,x=IN/lx,或,H=IN/L,周长,),其中,F=I,N,为磁动势（磁势）,(l,x,：半径为,x,时,单位：安培（,A,）,且,F=H,l,H,单位：,A/m,四,磁导率,a,意义,表,示磁场媒质磁性，衡量物质的导磁性能,b,B,=,H,性质：,H,决定于,I,、,N,及几何尺寸；,B,还决定于磁场媒质磁,性,。,c,单位享,/,米,（,H/,m,）,真空,0,=4,10,-,7,H/m,相对磁导率,r,=,/,0,(,=,H,/,0,H=B/,B,0,),ma,x,最大相对磁导率,磁性材料,（是一个变量）非磁性材料,=,0,r,r,1,=,0,=BS,=,H,S,0,r,HS=,0,（,IN/,l,）,S,0,、,N,、,l,、,S,为常数，,与,I,成正,比,。,1,2,铁磁材料及铁损,铁磁材料,：,铁、钴、镍以及它们的合 金,。,性能,：,高磁导率、饱和、磁滞,。,铁损,：,铁心损耗,高导磁性,磁性材料,r,1 a,磁畴,分子电流产生的磁场、相当于一个小磁铁，在某小区域内分子磁铁都排列 整齐显示磁性即为磁畴。没有外磁场、磁铁中磁畴排列混乱、无磁性。,b,磁化与高导磁性加外磁场、磁畴顺外磁场方向转向显示磁性产生一 个与外磁场同向的强磁化磁场叫磁化；使合成磁场,（,B,）大大增加、出现 高导磁性。,高磁导率,a,外磁场增大到一定,值，磁畴全部转向，磁 性材料的磁化磁场的磁 感应强度,（,B,J,）达饱和 值。,b,磁化曲线,B=,B,J,+,B,0,B,0,为无磁性物质时 的磁感应强度。,c,特点 有磁性物质时 由于存在磁饱和性，,（,B,）,与,I,（,H,）不成正,比、,不为常数。,磁饱和,原因,：,有剩磁存在。,现象,：,磁化过程,0,1,2,3,4,5,6,1,磁滞回线,：,回线（闭合曲线）：,1,2,3,4,5,6,1,磁场强度最大值不同就有不同的回线。,Br,剩磁（磁畴来不及转向造成）,Hc,矫顽磁力,（克服剩磁所加反向磁力）,磁滞,曲线：,将不同磁场强度所对应的磁滞回线的顶点相连就,成为磁化曲线，B-H曲线。,磁化曲线,书上P.3.图1-2-1的,“,B-H曲,线,”,不准,确。两种情况,考虑剩磁和不考虑剩磁。,更正,分,法,：,根据磁性能分类。,.,软磁材料；,.,硬磁材料；,.,矩磁材料。,特点,：,磁滞回线面积（形状）不同。软磁材,料,硬磁材,料,矩磁材料,铁磁材料的类型,软磁材,料,：,用,来制造电机、变压器等的铁心。,硬磁材,料,：,用来制造永久磁铁。,矩磁材料,：,以前用来制造计算机的存储器。,铁磁材料的用途,包含：,涡流、磁滞损,耗。,都转化为热量。,涡流：,产生原因 穿过铁心磁通交变，,也要感应电势，引起电 流，发热。,磁滞：,产生原因 有剩磁，反向时要克,服，需要能量（矫顽 力），发热。,铁芯损耗,注,意,：,直流磁通不产生涡流损耗，也不产生磁 滞损耗。,铁心损耗计,算,：,书,P.,4,。与频,率,f,和磁密大小有关。,线圈损耗计算,：,包括铜损和铁损 铜损（通入电流后导线电阻的损耗）铁损（包括涡流损耗和磁滞损耗两部分）。,铁芯损耗注意及计算,1,3,磁路,本节包含两个内容：,.,磁路概念,.,基本定律,第一章的计算任务：,.,物理量计算,.,磁路计算。,磁路概念,.,磁路是均匀的，或至少是分段均匀；磁场 各点则是变化的。,.,磁场的计算经常需要微积分；磁路则常常 采用四则运算（代数运算）。,.,磁路物理量,：,磁势、磁通、磁阻。,磁路是磁的 闭合通路。磁路 中可能存在气,磁路是磁的,闭合通路。磁路,中可能存在气,隙。,a).,直流电机磁路,b).,接触器磁路,c).,变压器磁路,d).,继电器磁路,常见磁路,磁路基本定律,基本定律：,计算的知识点,欧姆定律,：,F=,R,m,基尔霍夫电流定律：,=0,基尔霍夫电压定律：,IN=,R,m,1,4,电磁铁,本节包含四个内容：,.,工作原理；,.,电磁吸力与短路环；,.,交、直流电磁铁的区别,（特点）；,.,铁心线圈的电感。,工作原理,.,组,成,：,铁心、线 圈、衔铁、复位弹簧。,.,原,理,：,当线圈通电,后,，,产生磁势，磁路中便有磁通通过，铁心和衔铁之间将产生吸力（与磁通成正比）。衔铁克 服弹簧的作用力被铁心吸合，同时带动其它机构动作。线圈断,电,，,剩磁磁通的吸力很小，在弹簧作用下，,衔铁释放，同时使所带动的机构复位。,电磁吸力与短路环,o,电磁吸力：,电磁铁产生的电磁吸力正比于磁通（或 磁势），计算公式见,书,P.,6,7,.,式,（,1-4-,1,）,和式,（,1-4-2,）。,o,短路环：,由于交流磁通的过零点，会引起振动。振动的不良后,果,破坏各部件。短路环作用：使铁心总磁通不同时为,零。,理：,通过短路环的磁通滞后没有通过短路环的磁,通,90,电角。因此铁心的吸合面任何时刻通过 的磁通都不会出现为零。从而保证了电磁铁产生 的吸力不为零。,短路环的作用原,短路环一般 采用铜材料焊接 制成。,电磁铁的特点,电磁铁特点归纳,铁心电感,铁心电,感,L,m,的计算公式,：,P.8,.,式,（,1-4-6,）电,感,L,正比于匝,数,N,、磁通，反比于磁路长,度,l,，即：,L,=,N,/,l,。,由于磁通,=IN/R,m,，带入则得书上公式。,结,论,：,磁阻越大，铁心的电感越小；磁导率越大，铁心电感越大。,第一章,小结,各节要点,：,第一节：物理量（含义、关系和单位）,第二节：铁磁材料的性能，分类，用途,第三节：磁路定律（计算）,第四节：电磁铁（原理、吸力、特点、电感）,主要内容,第一章复习,了,“,磁,”,的概念（重点从,“,路,”,的角度出 发，是电机分析时需要的物理量）；,分析了铁磁材料的性能（与原理有关,的,3,个性能、与维护管理有关的损耗）；,提出,了,“,磁,路,”,的概念及其物理量，通过定律和磁 化曲线可以进行磁路计算；,电磁铁是一种常用电气设备，,AC/D,C,电磁铁特点 不同（短路环、恒磁,通,/,恒磁势），,A,C,卡住后 果；,说明电感与磁导率的关系（是变化的）。,第二,章,变压器,21,变压器的应用与结构,22,变压器的基本工作原理,23,三相电压的变换,24,特殊变压器,第二章小结,说明,2,1,变压器的应用与结构,变压器的应用,变压器的种类,变压器的结构,变压器的铭牌数据,变压器的维护管理,一、变压器的应用,二、变压器的种类,按,用,途,分：,电力（包括照明）、电源、控制、,仪用、特殊（电解、电焊等）。,按,相,数,分：,单相、三相。,按,连接方,式,分,：,/,、,/,、,/,、,/,等。,按,结构形,式,分：线圈：,筒式、盘式，,铁心,：,心式、壳式。,按,冷却方,式,分：自冷、它冷，风冷、油冷等。,各种不同的分类,注,意：,船用变压器,为,B,级,绝缘。,见,P.251.表16-1-3,船用变压器应该采用,干,式。,组成：变压器,由,铁,心,和,绕,组,组成。铁心,：,构成磁,路。,绕组,：,构成电,路,。位置：低压在里、在,边。,绕,组,按一定规律连接的线圈。,变压器的结构,三、船舶变压器的使用和管理,1.铭牌,2.变压器的维护管理,2,2,.,变压器的基本工作原理,本节的主要内容有三大点,：,变压器的基本变换功能：电压和磁势平衡方程：变压器的等效电路（补充）：,一、变压器的基本变换功能,变压器原理：,原边绕组,N,1,通入交流 电，有电流流过原绕组，在磁路中产生交变磁通。交变磁通分别在原、副绕,组感应电势,e,1,和e,2,。,感应电势公式：,（,4.44,公式）,E,1,=4.44 f,N,1,1m,；,E,2,=4.44 f,N,2,1,m,。,变压原理,变流原理,当,İ,2,0,，则原、副绕组产生磁势的矢量和为励 磁磁势，共同在磁路中产生磁通。,İ,0,N,1,=,İ,1,N,1,+,İ,2,N,2,矢量和,İ,0,很小，,İ,1,N,1,-,İ,2,N,2,，也就是：,İ,1,-,İ,2,N,2,/N,1,=,-,İ,2,k,I,，,其中,，,k,I,=,N,2,/N,1,，称为变压器的变流比。,阻抗变换原理,变压器带负载后，设负载阻抗为,Z,。这个负 载是从变压器的副边看的实际值，但是对于原边 变压器的电源，它的阻抗相当于,Z,。其关系,为,：,U2,=,|Z|,I2,|,Z,|,=,（,N1/N2)2|Z,变压器具有阻抗变换作用，常用在电子线 路中进行阻抗匹配。,通常可令,：,k,Z,=k,2,，,k,Z,称为变压器阻抗变,比,U,1/,I,1=,|Z,|,变压器的功能,变压器功能有四个，书上只讲三个：,.,电压变换的功能；,.,电流变换的功能；,.,阻抗变换的功能；此外（双绕组变压器）还有：,.,电气隔离的功能。,电气隔离功能，可保证必要的安全。,二、电压和磁势平衡方程,电磁物理量的正方向 首先必须清楚：交流电量的,方向与直流电量方向的区别：正方向只是一种参考方,向，实际上是有相位差的。,惯例正方向,：,原边以电压为参,考,，电流与电压相 同，磁通与电流符合右螺旋定则，电势与磁通满足电 磁感应定,律,注意,电势方向为：从低电位指向高电 位。由于电磁感应定律中有个负号，所以变成从高电 位指向低电位,。,副边则以电势为参,考,。,电压平衡方程,原边电压平衡方程根据基尔霍夫电压定律直接列,出,P.14.式（2-2-6），其中：,1,=-,j,İ,1,X,1,满足电磁感应定律,绕组电,势,1,不采用电 抗表示是因为带铁心线圈 的电抗为非线性的，不是 常数，只有进行小范围线 性处理后才能采用电抗,X,1,表示。,小范围线性处理：在工 作点附近进行。,注意,：,电势此时的性质是被当作电压,降,处理(电抗压降)。,磁势平衡方程,İ,1,是副边电流 等效到原边时的等效电 流。可以理解为：副边带 负载后对原边电流的影,响。,注意,：,因为变压器对电流的变换作用,，,磁势平衡方程 实际上就是电流平衡方,程,。,P.14.式（2-2-8）。若令电,流,İ,1,=,-（,N,1,/,N,2,）,İ,2，,则：,İ,1,=,İ,0,+,İ,1,就是电流的平衡方程。,平衡方程归纳,变压器负载后对原边的影响,变压器工作过程,变压器的等效电路(补充),补充的内容 理解即可,变压器的等效电路可以通过平衡方程式得到，设,：,Z,为从变压器原边绕组两端看到的整个等效阻抗。,|Z|=,U,1,/,I,1,，,U,1,=,I,1,Z,1,+,E,1,，,|Z|=(I,1,Z,1,+,E,1,)/,I,1,=,Z,1,+,E,1,/,I,1,，,I,1,=,I,0,+,I,1,，,|Z|=Z,1,+,E,1,/(,I,0,+,I,1,)=,Z,1,+1/(,I,0,/,E,1,+,I,1,/,E,1,),；,令,：,Z,m,=,E,1,/,I,0,为,励磁阻,抗,，,E,1,=k,E,2,，,数值上I,1,=,I,2,/k,所以：E,1,/,I,1,=kE,2,/,I,1,=,E,2,/I,2,=,U,2,/,I,2,+,Z,2,=,Z,L,+,Z,2,。因,此,，,Z=,Z,1,+1/1/Z,m,+1/,(,Z,L,+,Z,2,)=Z,1,+,Z,m,/(Z,L,+,Z,2,),。这就是,“,变,压,采,器,用,的,电,等,路,效,图,电,表,路,示,”,。为：,观看电路图,继续其它内容,变压器的等效电路变换过程,|Z|=,U,1,/,I,1,U,1,=I,1,Z,1,+E,1,|Z|=(I,1,Z,1,+,E,1,)/,I,1,=,Z,1,+,E,1,/,I,1,I,1,=,I,0,+,I,1,E,1,/,I,0,=,Z,m,E,1,/I,1,=1/(I,0,/E,1,+,I,1,/,E,1,),E,1,/,I,1,=,E,2,/I,2,=,U,2,/,I,2,+,Z,2,=,Z,L,+,Z,2,E,2,=U,2,+,I,2,Z,2,U,2,/,I,2,=,Z,L,返回说明,继续,等效电路的种类,：,T,形等,效电路,形,近似,1,.,T,形等效电路：,比较精确，但运算较复,杂，形状,象,T,。,2.,形等效电路：运算较简单，但较不精 确，形状象。,3.,近似等效电路：运算最为简单，但也是最 不精确的，主要用来估算变压器的参数及定 性分析变压器。,2,3,.,三相电压的变换,本节的主要内容有三大点,：,变压器绕组的极 性：,三相变压器的连 接：,变压器的运行：,一、变压器绕组的极性,概念,：,所谓极性是指不同绕组工作时,其,端部的 相位关,系,。相位相同的端称为同极性端，或同名 端；相位相反的端称为异极性端，或异名端。,要求,：,两个以上绕组的变压器，连接（并联运,行）时都应该按照正确极性进行连接。极性错误的危害,：,一般将造成短路。从而,烧毁变压器。,极性接错的危害,串联连接并联连接串联短路并联短路,将两个线圈反向串联或者并联，如果两个线圈的 匝数相等，接上电源后，在铁心磁路中产生的磁通大 小相等方向相反，总体磁通,=,0,。因此两个线圈不会 感应电势，电源电压在没有电势平衡的情况下，将造 成短路。,极性与线圈的绕向有关，但一台造好的变压器，线 圈外面包有绝缘层，实际使用时不可能拆开绝缘层来查 看其绕向。为此，就必须采用记号来表示。,当两个线圈,在,1,和,3,两端通入同相位的电流时，在铁 心中各自产生的磁通相位相同，感应的电势的相位也一 样。这两个线圈的极性，,称,1,、,3,为,“,同名端,”,或者,“,同极 性端,”,。并用,“,”,或,“,”,作为标记。因此，线,圈,1,、,2,和 线,圈,3,、,4,，在电气原理图上就不需要再画出铁心了。,两个线圈中有两个端子为同名端，则另外两个端子 之间也是同名端；,而,1-,4,或,2-,3,则称为,“,异名端,”,或,“,异极 性端,”,。所以说,，,线圈同名端的标记不是唯一的,。,极性的标记,同名端的判,别,(,交流,法,),主要判别方法,有,：,交流法,和,直,流,法,。,交流法,：,交流法接线如右图所示。电 压表两端电,压,V,=,U,1,U,2,。,若,1,、,3,为同名端，因为,U,1,、,U,2,同相位，,则,V,U,1,；,若,1,、,3,为异名端，因为,U,1,、,U,2,反向，,则,V,U,1,。,直流法,：,直流法接线如右图所示。,若,1,、,3,为同名端，开,关,S,闭合时，毫安表正偏；若为 异名端，则反偏,。,(,因闭合,时，感应电势要阻碍电流流 入，方向,为,1,、,2,),；断,开时指针偏转方向正好相,反。,同名端的判,别,(,直流,法,),注意,：,S,断开 时,，,1-,2,之间可能感 应较高的电压。,二、三相变压器的连接,连接方,法,：,星形或三角形，即：,Yy,Yd,D,y,和,D,d,。,连接组别,：,连接组别的表示法了解即可,不同的连接副绕组电势相位不,同,副绕组与原绕 组相位上的不同关系可用连接组别表示。连接组别,以,“,时钟表示,法,”,表示。,时钟表示法,：,分针为原绕组线电,势,E,AB,向,量，时针为副绕组线电,势,E,ab,向量。,Y/y连,接,：,Y/d连,接,：,连接组别说明（,了解即可,）,船用照明变压器,及,V/,V,连接,船用照明变压器：,船舶照明变压器,是,重要的设,备,，有两种配置方案：,1,.,两台三相变压,器,：,互为备用。,2,.,三台单相变压,器,：,组成,/,连接的三相组 式变压器。应急时可由两台单相变压器连接,成,V/,V,连接,继续使用。,注意,：,必须是三相组,式,(,三台单,相,),变压器，变压器三相 的磁路才是独立的，才不会相互影响。,V/V连接时容量的计算,：,每台单相变压器电流额定值 不能超过。设，单相变压器额定,值：,I,2,n,、,U,2,n,。V/V连接最大容量,为S,VL,，,则,和,V,连接容量分别为：,S,n,=3,U,2,I,2,=3U,2n,I,2n,S,V,L,=3,U,2,I,2,=3,U,2n,I,2n,因此,，,V/V连接容量是连接时,容量,的,1/,3：,S,V,L,/,S,n,=,1,/,3,利用系,数,：,S,VL,/,S,Vn,=3/2,V/V连接,三、变压器的运行特性,运行特性是维护管理变压器的主要依 据，是变压器性能的一种体现。,变压器的运行特性主要有：,1.,外特性,：,作为电源都需要考察的重要 特性。,2.,效率特性：,任何设备都需要考察的 重要特性。,外特性,：,外特,性,(,条,件,),：,co,s,2,不变，U,2,=f(I,2,),。是一条下,降的曲线。co,s,2,变化,，,i,2,的去磁程度不同，外特性形 状也不同。,下降原,因,：阻,抗,(,主要,是电,抗,),压降。,电压变化,率,：u,2,%,，,是作,为,电源的重要指,标,。,u,2,%,的计算公式：,书,P.17,式,(2-3-,3),。,恒压源都需要考察外特性，都以电压变化率作为其性能 指标。,效率特性,：,效率特,性,(,条,件,),：,co,s,2,不 变,，,2,=f(P,2,)。,没有机械损耗，变压器,的,效率比较高,。,铁损等于铜,损,(60%80%P,2,n,),时,效率最高。,一般变压器或电机，都有 铁损等于铜损时效率最,高。,电机的效率特性的 形状基本相同。,要求,：,基本条 件,：,1.,不应有环流；,2.,按容量比例分配负荷。,1.,原副边额定电压分别相等；,2.,连接组别相同；,3.,具有相同的阻,抗,标幺,值。,变压器的并联运行,注,意,：,书,P.1,8,遗漏，应该补,上,“,标幺,值,”,三个字。,2,4,特殊变压器,本节的主要内容有两大点,：,自耦变压器：,仪用互感器：,主要掌握结构原理。,主要掌握使用注意事,项。,一、自耦变压器,结构,：,一个有中间抽头的 绕组，绕组的两个端子 接电源作为原边，中间 抽头和其中一个端子作 为副边，如图所示。总,匝,数,N,1,，副边匝,数,N,2,。,“,自耦,”,自己耦合，即,有,磁,耦合，也有,电,的直,接耦合。,原理,：,原,理,：,原边接电源绕组有电流I,1,流进绕组，一部,分电流I,2,通过中间抽头流出经过负载，另一部分电流,I,则通过公共部分。铁心中将产生磁通，并在线圈绕 组上感应电势，由于感应电势正比于绕组的匝数，其 它情况与双绕组变压器相似。,用,途,：,用在变,比,k,接近,于,1,的场合。变比越接近,于,1,，公共部分的电,流,I 就越小,。,大部分电,流直接经过中间抽头输出。,注,意,：自耦变压,器,没有电气隔离作,用,。,二、仪用互感器,种类与用途,：,用途,：,用来测量交流电压和电流。将高电压或大电流变换成低电压或小电,流。,种类：电压互感器和电流互感器两,种,原,。,理,：,电压互感器：相当于工作在空载状态的 降压变压器。电流互感器：相当于工作 在短路状态的升压变压器（电流由被测 电路决定）。,V,R,N,1,（匝数多）,保险,N,2,（匝数少）,u,（被测电压）,i,（,1,被测电流）,N,1,（匝数,少）,N,2,（匝数多）,A,R,i,2,测流钳,钳,表,：,不断线测交流电 流，由电流互感器和 检流计表头组成。,使用注意,：,电压互感器,：,使用,时,不能短,路,，所带负载阻抗 不能太小。,电流互感器,：,使用,时,绝对不能开,路,，所带负载,阻抗不能太大。此外,：,电压、电流互感器,的,铁心和副绕组的一,端都应可靠接,地。,注意,：,电压互感,器,副边标准额定电,压为,100,V,，电流互感器副边标准额定电,流,为,5A,。,第二章小结,各节要,点,：,第一节,：,要求（绕组位置，船,用,B,级）；铭牌数据；冷却,方式（干式）；维护管理。第二节,：,工作原理；作用（变压、流、阻抗和隔离）；,平衡方程。,第三节,：,极性（交流法、直流法）；连接（四种标准接 法）；运行特性。,第四节,：,自耦变压器（原理，特点）；互感器（使用注 意事项，标准输出）。,主要内容,(,归纳,),第二章的主要内容是,：,变压器的结构原,理，平衡方程式，运行特性及参数；,三相变,压器的极性和判别方法；自耦变压器,的结构,原理和互感器的使用注意事项,。,V/,V,连接是本,章的难点（难在单,相,/,三相的功率计算易混,淆）。,第二章,变压器,也有计算任务，,是,“,第三,章,异步电动机,”,的计算基础。,主要内容,(,要点,),变压器的结构原理；,平衡方程式，运行特性及参数；,三相变压器的极性和判别方法；,自耦变压器的结构原理和互感器的使用注意事项；,V/,V,连接是本章的难点（难在单,相,/,三相的功率计 算易混淆）。,第二,章,变压,器,也有计算任务，是,“,第三,章,异步电动,机,”,的计算基础。,第三章,异步电动机,3,1,三相异步电动机的结构,3,2,异步电动机的转动原理,3,3,定子和转子电路,3,4,三相异步电动机的运行特性,3,5,三相异步电动机的起动,3,6,单相异步电动机,第三章小结,学习第三章应该注意的点,第三章学习应注意的几个问题：,1,.,三相异步电动机是怎么转动的？,2,.,分析三相异步电动机的方法是什么？,3,.,三相异步电动机的性能如何？,4,.,单相异步机怎么工作？,本章主要计算任务：利用异步电动机电磁关系、功率 平衡关系和有关特性进行电路、能量、机械量计算。比较难理解的点,：,1,.,磁场分解与合成,；,2.,异步电动机结 构（不作为重点，但要求知道基本结构及其特点）。,船舶交流发电机,船舶交流电机,船舶直流电动机,31,.,三相异步电动机的结构,本节的主要内容有两部分,：,基本结构：,主要了解点,：,防护结构；组成,作用；冷却方式；名词解释。,铭牌数据：,应掌握额定数据,：,功率、电,压、电流、转速、功率因数、绝缘 等级、温升、工作制、接法。,铭牌,一、基本结构,防护结构：,主要指机壳的结构形式，有开启式、防护式（防 溅、滴）和封闭式三大类：船用电机主要是封闭式。具体参,见,P.252,.,“,防护要,求,”,和,表,16-1-,5,。,冷却方,式：,自冷、自扇冷、他扇冷等方式。,两大部分,：,定子和转子。,注意：定子：,各部分的组成作用。由铁心和绕组组成。,铁,心,：是由一片片的硅钢片加工成一定的形状，然后叠压成为铁心的。,绕组,：,有三相，称为三相对称交流绕组。绕组按 照一定的尺寸绕制成形，并按照一定的规律嵌放在铁 心槽中。,组,成,(,说,明,),电机解剖,图,定子铁心的组成,铁心由硅纲片叠成,铁心中的槽与线圈导体,铁心剖面图,定子绕组的组成,绕组展开图,铁心与展开线,电机的接线,接线盒,Y,形连接,形连接,转子的组成,转子,：,也是由铁心和绕组组成。,铁心,：,是由一片片的硅钢片加工成一定的形,状，然后叠压成为铁心，并套在轴上。,绕组,：,异步机的转子绕组有绕线式绕组和鼠,笼式转子两种。,铁心,绕线式绕组,鼠笼式转子,绕线式转子,转子绕组与定子相 似，通常三相绕组接成,Y,形，有三个输出端。,转子三相绕组展开图,转子展,开,鼠笼式转子,鼠笼绕组是特殊形式的 多相绕组，每,根,导条为一,相,，两个端部都有短路环。,有导条式和铸铝式两,种。,鼠笼绕组,转子展开,鼠笼绕组展开图,名词解释,极距,：,异步机气隙存在 磁场，磁场中相邻两个磁 极之间的距离（槽数）。,节,距,y,：,一个线圈两个边之 间距离（槽数）。每极每相槽,数,p,：,在一个 磁极距离的范围内，分配 给每相的槽数。单、双层绕组,：,每槽内只 有一个线圈边为单层绕 组；有两个线圈边为双层,绕组。,电角度,：,电量所对应的角度。电角度,e,=p,m,（,m,机械角,度）。,二、铭牌及主要额定数据,铭牌,1.,额定功,率,P,n,：,轴上输出机械功率，单位,k,W,；,2.,额定电压、电流：线电压,、,线电流；,3.,额定转速,：,转,/,分；,4.,额定功率因数；,5.,绝缘等级和温升；,6.,工作方式,：,连续、短时、重复短,时,(,断,续,),；,7.,接法,：,星形、三角形。,注意,：,两种额定电压与接法分别对,第一节要,点,：,基本结,构,（组成，防护结构，冷却方 式）,；,铭牌,数据,。,3,2,.,异步电动机的转动原理,本节的主要内容有三部分,转动原理：,交流三相异步电动机是任何转动的。,旋转磁场：,交流三相异步电动机旋转磁场的产生、转动方 向、转速大小。,转差率：,转差率是异步电动机的重要参数之一，应该知道 如何计算（不单单是查表）。,一、转动原理,三相对称绕组通入三相 对称交流电,，,产生圆形旋转,磁,场,，切割转子绕组，使之 感应电势并感生电流，电流 与旋转磁场相互作用，产生 电磁转矩，使转子转动。,转子转,速,n,小于磁场转,速,n,0,，所,以,“,异步,”,。,二、旋转磁场（,图示法,）,输入：三相对称交流绕组通入三相对称交流电。,结论：三相对称交流绕组通入 三相对称交流电，在气隙将产,生,圆,形旋转磁场,，,转向从超前 相转至滞后,相,(A,B,C,A),，转,速,n,0,=60 f/,p,，,n,0,叫,同步转,速。,旋,转,二、旋转磁场（,图示法,）,输入：三相对称交流绕组通入三相对称交流电。,结论：三相对称交流绕组通入 三相对称交流电，在气隙将产,生,圆,形旋转磁场,，,转向从超前 相转至滞后,相,(A,B,C,A),，转,速,n,0,=60 f/,p,，,n,0,叫,同步转,速。,完,成,二、旋转磁场（,图示法,）,输入：三相对称交流绕组通入三相对称交流电。,结论：三相对称交流绕组通入 三相对称交流电，在气隙将产,生,圆,形旋转磁场,，,转向从超前 相转至滞后,相,(A,B,C,A),，转,速,n,0,=60 f/,p,，,n,0,叫,同步转,速。,返,回,二、旋转磁场（,解析法,）,注：解析法不要求掌握，只提供给大家参 三相电流瞬时值如书上,P.27,式,（,3-2-1,），产生三相磁势：,f,A,=,F,cos,（,x,/,）,sin,t,；,f,B,=,F,cos,（,x,/,12,0,）,sin,（,t,120,）；,f,C,=,F,cos,（,x,/,12,0,）,sin,（,t,120,）。,利用三角函数公式，可以分别分解为：,f,A,=0.,5,F,si,n,（,t,x,/,）,sin,（,t,x,/,）,；,f,B,=0.,5,F,si,n,（,t,x,/,）,sin,（,t,x,/,12,0,）,；,f,C,=0.,5,F,si,n,（,t,x,/,）,sin,（,t,x,/,12,0,）,。,异步电动机气隙磁,势,F,1,为三相磁势的合成（矢量和）：,F,1,=,f,A,f,B,f,C,=1.,5,F,sin,（,t,x,/,）,=F,m,sin,（,t,x,/,）,这是一个旋转磁势（在物理学中称为行波），是时空函数，随着时,间,t,的变化，总可以在空间上找到一点，,使,sin,（,t,x,/,）,=,1,。,考。,三、转差率,定义式,：,书,P.29,，式,（,3-2-,3,）。,s=,(n,0,-,n,),/,n,0,异步电动机工作,在,电动状态,时,，,1,s,0,(,n,n,0,),。否则就不是电动状态。,额定负载时的转差,率,s,n,：,s,n,=,(,n,0,-,n,n,),/,n,0,普通异步电动机额定负载时,的,转差率很小，一般 不超,过,0.,1,，即,：,s,n,=0.01,0.09,。,只有特殊用途的异 步电动,机,（如，起重等用的电动机,）,s,n,才比较,大。,n,0,=n,n,(1-s,n,),，,将,s,n,=0.01,0.09,代,入,p=60f,/,n,n,(1-s,n,),，,计算出两个最接近整数,的,p,值（注意必须取两个值），然后 将这两,个,p,值代,入,n,0,=60f/p,和,s,n,=(n,0,-,n,n,)/n,0,进行验证，取满足,s,n,=0.01,0.09,的值，即可求,得,n,0,和,p,的确切数值。,例如,：,频率,为,50Hz,，,p,=,的三相异步电动机,，,n,n,=27,5,转,/,分。,普通异步机极对数求解,已知,：,n,n,，,求,p,。利用,s,n,=0.0,1,0.0,9,求解,第二节要点,：转动原理（磁场、转）；旋转磁,场,(,转,向、大,小,),；转差率。,解,：,p,=,60f(1-s,n,)/,n,n,=3000(0.99,0.91,)/275=10.8,9.9,，极对,数,p,可能,取值,为,1,0,或,1,1,。,验证,：,p,=1,1,时，,n,0,=272.7,2,，,s,n,=-0.001,0,，不符合 要求,，,p=1,0,时，,n,0,=30,0,，,s,n,=0.0833,0.09,，符合要求。,答案：,C,第,。,二节要点,：转动原理（磁场、转）；旋转磁,场,(,转,向、大,小,),；转差率。,A.8B.9C.10,D.11(,若,p=3000/275=10.9,11,，错,！,),3,3,.,定子和转子电路,本节的主要内容有三部分,：,定、转子电路：,主要掌握：电压平衡方程式、等效电,路。,定、转子电流关系：,主要掌握：磁势平衡方程式。,一、定子电路,三相异步电动机定子是由三相对称交流绕组组成。三相绕组对称，只需分析一相。,异步电动机工作时，一相定子绕组与单相变压器原边 绕组相似。定子绕组通入交流电流后，将在铁心产生磁通,(,三相合成为旋转磁通，但对定子的一相绕组而言，也是变 化磁,通,),，同时与定子和转子绕组交链的磁通称为主磁通，只与定子交链的磁通称为漏磁通。主、漏磁通在定子上分 别感应电动势的情况与变压器相似,：,E,1,=4.44,k,1,f,1,N,1,，其,中：,k,1,=W,1,k,W1,，,k,W1,是定子的绕组系数，定子绕组结构 形式与变压器不同（短距、分布），是一个小,于,1,的系 数。,电压平衡方程式与变压器完全相同：,U,1,=,（,R,1,+j,X,1,）,I,1,E,1,=I,1,Z,1,E,1,但是，必须注意：由于异步电动机存在气隙，所 以其励磁电流大于变压器励磁电流,。,P.35.+,3,行：,I,0,=20,%,50,%,I,n,。因此，异步电动机的漏磁通较大，漏抗及漏阻抗都比变压器大。,三相定子产生的主磁通是旋转的磁通，以同步转,速,n,0,=60 f,1,/,p,旋转的。,平衡方程,二、转子电路,转子电量与频率：,主磁通以相对转速,n=n,0,n,=,s,n,0,切割转子绕 组，转子电量的频,率,f,2,=p,n/60=sp,n,0,/60=sf,1,。转子频率,f,2,是随转差率（或转速）变化的量。当电动机起动瞬时,（,n=,0,）,，,f,2,=,f,1,。因此转子感应的电动势及转子电路的漏抗 分别为：,E,2,=4.44k,2,f,2,N,2,和,X,2,=,2,f,2,L,2,若,用,n=,0,时的转子电,势,E,2,0,和转子电路漏,抗,X,2,0,表示，则 一般情况下，异步电动机转子电势和转子电路漏抗为：,E,2,=4.44k,2,f,2,N,2,=s,E,20,和,X,2,=,2,f,2,L,2,=s,X,20,注意：,书,P,.,4,3,习题（作业,）,3,4,。,转子磁场相对定子的转速，应该先求其对转子的相对,转速，然后求,n,2,1,=n,2,+n。,转子电,流,：,I,2,=,E,2,/,（,R,2,X,2,）,2,21/2,=,s,E,20,/,（,R,2,2,s,2,X,20,2,）,1/2,=,E,20,/,（,R,2,/,s,）,2,X,20,21/2,此式中电量的频率都,是,f,1,。,转子功率因,数,：,cos,2,=R,2,/,（,R,2,X,2,）,1/2,=,R/,（,R,2,s,2,X,2,）,222220,1/2,。,转子电流和功率因数,等效电路,异步电动机的等 效电路不做要求,电阻：,R,2,/,s,=,R,2,（,R,2,/,s,）,R,2,=,R,2,（,1,s,）,R,2,/,