船舶电气基础_肖乐明_1.1直流课件

1、船舶电气基础（上）船舶电气基础（上） 多媒体教案多媒体教案肖乐明肖乐明 李维坚李维坚 链接目录链接目录第一章 电路的基本概念与基本定律第二章 电路的分析方法第三章 正弦交流电路第四章 三相电路第七章 磁路与铁芯线圈电路第八章 异步电动机第九章 直流电机第十章 控制电机第十五章 半导体二极管和三极管第十六章 基本放大电路第十七章 集成运算放大器第十九章 直流稳压电源第二十章 晶闸管及其应用远洋船舶船舶机控室船舶电站绪论一.船舶电气基础课程组成体系1、船舶电气基础理论 直流 电路分析 交流 单相电工学 电磁学 三相 电机学电子学 模拟电路 分立元件 数字电路 基本放大器2.船舶电气设备与系统 船舶

2、电力拖动 船舶电站 二.电在船舶上的应用和发展 直流电池(十九世纪未) 直流电站(二十世纪初) 交流电站(二十世纪六十年代) 自动化电站 （现代） 三.怎样学好船舶电气基础 听课 笔记 复习 作业 考试 实验 重点上篇 电工技术第一章 电路的基本概念与基本定律教学目的：使学生掌握电流、电压、电势等概念，掌握欧姆定律、克希荷夫定律及其应用。重点：克希荷夫定律。难点：电位的计算。计划课时： 6节左右。作业： 1.7.3、 1.7.5 1-1 电路的作用与组成部分1-2 电路模型1-3 电压和电流的方向1-4 欧姆定律1-5 电源有载工作、开路与短路1-6 基尔霍夫定律1-7 电路中电位的概念及计算

3、1-1 电路的作用与组成部分一、作用： 1. 实现电能的传输和转换（如电力系统）。发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器用户用户负载负载变电站输电网输电网2. 传递和处理信号（如扩音器）。放放大大器器话筒话筒扬声器扬声器二、组成：电源、负载和中间环节（最简单电路）。三、激励和响应 1. 激励：电源或信号源的电压或电流。 2. 响应：激励在电路各部分产生的电压和电流。1-2电路模型电路模型性质：将实际电路元件理想化。例：手电筒电路性质：将实际电路元件理想化。例：手电筒电路为电源（电势为电源（电势E 、内阻、内阻RO），开关），开关Q和电珠和电珠R。1-3电压和电流的方向电压和电流的

4、方向一、电流一、电流1.定义定义：电荷有规则的定向运行。：电荷有规则的定向运行。2.强度强度 （大小）：（大小）： 数值上等于单数值上等于单位时间通过导体横截面积的电荷量。位时间通过导体横截面积的电荷量。i = dq/dt3.直流直流：dq/dt = 常数常数 I = q/t4.方向方向：a规定方向（实际方向）：正电荷运动的方向或负电荷运动的规定方向（实际方向）：正电荷运动的方向或负电荷运动的负方向。负方向。b正（值）方向（参考方向）：人为假定的正方向。正（值）方向（参考方向）：人为假定的正方向。c正负：实际方向与参考方向一致为正；相反为负。正负：实际方向与参考方向一致为正；相反为负。5.单位

5、单位 国际单位（国际单位（SI） q : C(库仑库仑) t : s(秒秒) 则则I :A(安培安培) mA（毫安）（毫安） A（微安）（微安） 1A =103mA = 106A二.电压与电动势1.定义 电压电压Uab：电场力把单位正电荷从一点电场力把单位正电荷从一点a (高电位高电位)移到另一点移到另一点b（低电位）所做的功。或（低电位）所做的功。或从从a到到b失去的电位能。失去的电位能。（电源）（电源）电动势电动势：电源力电源力(非电场力非电场力)把单位正荷把单位正荷从低电位端经电源内部移从低电位端经电源内部移 到高电位端所做的功（获到高电位端所做的功（获 得的电位能）。得的电位能）。Ua

6、b表示表示ab两点两点之间电压、之间电压、Eba表示表示电源电源（ab）电（动）势。）电（动）势。 2.电位与电位差电位与电位差电位：单位正电荷在电场中某点具有的势能，电场力把电位：单位正电荷在电场中某点具有的势能，电场力把单位正电荷从某点移到参考点所做的功。用单位正电荷从某点移到参考点所做的功。用V表示。表示。电位差：两点之间电位差即为两点之间的电压。电位差：两点之间电位差即为两点之间的电压。 即即 Uab = Va-Vb计算（见后）计算（见后）3.方向方向电压：电压： 从高电位指向低电位从高电位指向低电位电动势：电动势： 电源内部从低电位指向高电位电源内部从低电位指向高电位参考参考(正正)

7、方向：人为假定的方向，当实际方向与参考方方向：人为假定的方向，当实际方向与参考方向一致时为正。向一致时为正。4.单位单位：V（伏特）（伏特） KV（千伏）（千伏） mV V 1kV=103V 1V=103mV=106 V思考题1-4欧姆定律1. 定律 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。I= U/R（ R为电阻） 2. 电阻电阻a.定义：定义：导体等对电流的阻导体等对电流的阻碍作用。碍作用。 遵循欧姆定律的电阻遵循欧姆定律的电阻为线性电阻，否则为非线为线性电阻，否则为非线性电阻。性电阻。 RU+IU = I RRU+I b.大小：大小：R= (ls) l 长度长度 s 截面截面 电阻率（按银

8、、铜、铝和铁增加）电阻率（按银、铜、铝和铁增加） c.单位：单位：(欧姆欧姆) K(千欧千欧) M（兆欧）（兆欧） 1= 10-3 K = 10-6 M d.与温度关系：与温度关系：金属导体的电阻随温度的增加而增加。金属导体的电阻随温度的增加而增加。 R2=R11(t2t1) 其中其中 R2、R1分别在温度为分别在温度为t2、t1时的电阻值时的电阻值 3.计算计算 统一单位统一单位 U：V I：A R： 注意方向注意方向 电压、电流参考方向一致时：电压、电流参考方向一致时：U = IR 不一致时：不一致时：U =IRP13 例142（b）解：设k点Uab= VaVb=（VaVk）+（VkVb）

9、=Uak+U kb= I15 +I25=25+（1）5 =5V 同理：Ubc= Ubk+Ukc= I25+（I3）5=15 +35=20VUca= Uck+ Uka=I35+（I1）5=35+（2）5=25V练习与思考练习与思考 1-5电源有载工作、开路与短路一一. 电源有载工作状态电源有载工作状态: 如图合上开关。如图合上开关。1. 电流与电压电流与电压 a.电流电流 （全电路欧姆定律）（全电路欧姆定律） R0为电源内阻为电源内阻 多个电源：多个电源：I=ER（注意方向）（注意方向） b. 电压电压 U =IR 或或 U =E IR0 U为负载电压、电源端电压为负载电压、电源端电压 电源外特

10、性电源外特性 U=f(I) 当当R0R时时 U E RREIO2.功率与功率平衡功率与功率平衡 a. UI =EI I2R0PE =EI 为电源产生的功率为电源产生的功率P =I2R0 为电源内阻消耗的功率为电源内阻消耗的功率P =UI 为电源输出的功率或负载消耗的功率为电源输出的功率或负载消耗的功率PE = P+P 表示电源产生的功率与输出功率、内阻表示电源产生的功率与输出功率、内阻消耗功率的平衡。消耗功率的平衡。功率单位功率单位 ： W(瓦特瓦特) KW(千瓦千瓦) 1匹匹=0.736千瓦千瓦 b.电能电能 W =P t =U I t=I2Rt 单位单位 J(焦耳焦耳) KW h(度度)

11、1度度=60601000焦耳焦耳热效应热效应 Q=0.24I2Rt(卡卡) 3电源与负载的判别设元件U、I参考方向一致。 P=UI0为负载, U、I实际方向相同(含电源充电)实际方向： 4.额定值额定值 UN 、IN 和和PN 为电器设备电压、电流、功率的额为电器设备电压、电流、功率的额定值，选用负载时要注意额定值相符。定值，选用负载时要注意额定值相符。 一般一般UN决定于电器设备绝缘强度决定于电器设备绝缘强度； IN 和和PN决定于电器设备允许温升决定于电器设备允许温升。 UUN可能绝缘击穿；可能绝缘击穿； IIN和和PPN设备过热；设备过热； 铭牌上一般标铭牌上一般标UN 、PN二二. 电

12、源开路电源开路 即开关打开即开关打开特点：特点： I=0U=U0=E U0为电源端开路电压为电源端开路电压（空载电压）（空载电压）P=0三三. 电源短路电源短路特点：特点： U=0I= IS =ER0 IS为短路电流为短路电流 、其值很大其值很大PE=P=I2R0 P=0练习与思考练习与思考支路：电路中的每一个分支。支路：电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。I1I2I3ba - -E2R2 - -R

13、3R1E11 12 23 3基尔霍夫电流定律1.定律 任一瞬间流入某结点电流之和等于流出结点电流之和。 I入入=I出出 说明:电荷不能堆积在一点2.推论 任一瞬间一个结点电流的代数和恒等于零（设流入为正、流出为负） 即 I=0 3.该定律还适用于闭合面定律还适用于闭合面。 例例:广义结点广义结点IA + IB + IC = 0ABCIAIBICI =?I = 02 +_+_I5 1 1 5 6V12V二基尔霍夫电压定律KVL 定律定律 任一瞬时任一瞬时, ,沿沿任一回路循行方向任一回路循行方向, ,回路中各段电压的回路中各段电压的代代数和数和恒等于零恒等于零( (一般一般选顺时针方向电压为选顺

14、时针方向电压为正正) )即即UU0 0 证明：证明： Ucb Ucb Uca Uca Uad Uad UdbUdb U U1 1U U3 3U U4 4 U U2 2 U U1 1 U U3 3U U4 4U U2 2 0 0 U U0 0 2.推论推论 在任一回路循行方向上在任一回路循行方向上,电动势的代数电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。和等于电阻上电压降的代数和。 E =（I R）=U （注意：（注意：E、I与循行方向一致为正）与循行方向一致为正） 由由 E1E2I1R1I2R2=0 得得 E1E2I1R1I2R2 例例 练习与思考练习与思考P24 1.6.4 练习与思考练习与思考

15、对网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0应用应用 U = 0列方程列方程对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I1-7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算概念概念 1.电路中某一点电位等于该点与参考点

16、电路中某一点电位等于该点与参考点（零电位点）之间的电压。（零电位点）之间的电压。 2.参考点选得不同各点电位不同，但两点参考点选得不同各点电位不同，但两点间的电压值不变。间的电压值不变。 3.一般选大地的电位作参考电位。一般选大地的电位作参考电位。例 1.6.2解：解：设置设置3 3、4 4点，点，1 12 2开路，开路，1313支路、支路、2424支路无电流。支路无电流。设设I. I. 则：则：U U1 1IRIR2 2IRIR1 1E E1 1I I（U U1 1E E1 1）（）（R R1 1R R2 2） （10104 4）/ /（4 42 2）1A1AU U2 2U U1 13 3U

17、 U3434U U4242E E2 2IRIR1 1E E1 12 21 14 44 46V6V 练习与思考练习与思考补：14.8.1直流电桥（P422）1.作用:测小电阻2.电路 ： 3.性能: 电桥平衡时 IG=0 平衡条件 R1R4=R2R3 R1/R2=R3/R4 R1/R3=R2/R4测电阻时:设Rx=R1 Rx=( R2/R4) R3 R2/R4为比臂（倍率） R3为较臂都可调。 电桥第二章第二章 电路的分析方法电路的分析方法教学目的：教学目的：使学生掌握支路电流法、叠加原理等常用的电路使学生掌握支路电流法、叠加原理等常用的电路分析方法，了解电源的等效变换和戴维南定理分析方法，了解

18、电源的等效变换和戴维南定理，能对比较复能对比较复杂的直流电路进行求解。杂的直流电路进行求解。重点：重点：电阻串并联的等效变换、支路电流法。电阻串并联的等效变换、支路电流法。难点：难点：使用支路电流法求解。使用支路电流法求解。计划课时：计划课时：6节左右。节左右。作业：作业：1.7.1、 2.1.3；2.1.1、2.1.4。2-1 电阻串并联接的等效变换2-3 电压源与电流源及其等效变换2-4 支路电流法2-6 叠加原理2-7 戴维宁定理与诺顿定理URRRU2111 URRRU2122 IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR 两个电阻两个电阻 RR1R2（R1+R2） 电导

19、G1R GG1G2 (G11R1 G21R2) 表示导体导电能力的量表示导体导电能力的量单位单位: S (西门子西门子) 2-3 电压源与电流源及其等效变换一电压源1电压源 （电路及外特性）2理想电压源（恒压源）特点：电源内阻为零特点：电源内阻为零 R0=0 U=E二电流源1电流源 特点：电源内阻为特点：电源内阻为 R R0 0= = I=II=IS S 2 2、理想电流源（恒流源）理想电流源（恒流源） 三、等效变换 E= Is R Is=ER （R不变）（要注意方向）2-4支路电流法一.如图：结点数 n=2（a、b）支路数 b=3网孔数 b-（n-1）=3-（2-1）=2二支路法意义二支路法意义求各支路电流或未知电压。求各支路电流或未知电压。三方法三方法 1列列n-1个结点电流方程（应用基尔霍夫电流定律）个结点电流方程（应用基尔霍夫电流定律）2列网孔数列网孔数b-（n-1）个回路方程（应用基尔霍夫电压）个回路方程（应用基尔霍夫电压定律）定律） 节点节点a I1I2I=0 或或I1 I2= I 节点节点b I1 I2 I=0 或或 I1 I2 =I 回路回路1 E1=I1 R1 I R3 （绕行方向