电工电子技术--电工基础部分课件

模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务1 简单直流直流电路故障路故障检测与与测量量任任务2 复复杂直流直流电路故障路故障检测与与测量量任任务3 单相正弦交流相正弦交流电电路装路装调与与诊断断 任任务4 三相正弦交流三相正弦交流电电路故障路故障检测与与诊断断任任务5 交流交流铁心心线圈圈电路路 1精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1.认识电路元件，会正确使用电路元器件连接直流电路2.会测试直流电压、电流，掌握故障诊断分析方法3.理解电器的额定参数的意义，会正确使用电器4.会用仪表验证全电路欧姆定律任任务1 简单直流直流电路故障路故障检测与与测量量2精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务提出提出在日常生活中，有各种各样功能不同的电路。如果电路不正常工作，我们可以通过电路现象判断故障或者通过仪表来检测故障。例如，我们平时看到的节日装饰小彩灯如图1-1-1，你知道他们是怎么连接起来的吗？当电路中的彩灯不能正常工作时，我们又是如何来检查电路的故障呢？本任务学习中，要求我们学会简单电路连接方式判断及其故障分析，并能根据具体故障分析原因、排除故障。图1-1-1节日彩灯及接线图3精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务分析分析我们要知道节日装饰小彩灯电路的连接方式，可以通过电路的串并联特点来进行分析；而针对小彩灯不亮、小彩灯亮度不够等故障，我们可以通过万用表来检测电压判断具体故障的原因，有可能是彩灯本身损坏或者电压偏低。4精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 相关知相关知识一、直流一、直流电路路组成与基本物理量成与基本物理量图1-1-2日光灯电路启辉器日光灯管开关电容器镇流器1、电路组成 5精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 电路的基本组成：电源、负载、开关、连接导线。电路的主要作用：一、用于电能的传输、分配和转换。二、电路可以实现电信号的产生、传递和处理。电路模型与电路图：工厂企业中广泛使用的电动机、接触器、灯泡、电容器等，都称为实际电路元件。人们为了便于分析电路，有时可将实际电路元件理想化，即只突出主要矛盾，而忽略次要矛盾，从而使问题简单化。理想电路元件指代表单一电磁性质的元件，也叫纯电路元件。由理想电路元件组成的电路称为实际电路的电路模型。6精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 图1-1-3实际电路与电路模型7精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、电路中的基本物理量（1）电流及其参考方向1）定义：电荷的定向运动形成电流。大小用电流强度I表示，即单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。实际中要测量电流的大小，通常用电流表或万用表的电流挡。2）单位换算：8精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3）参考方向(a)（b）图1-1-4电流的方向电流为正值（I0），表明电流的实际方向与假设的参考方向相同；电流为负值（I0），表明电流的实际方向与假设的参考方向相反。9精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （2）电压、电位及电压的参考方向1）电压定义：两点之间的电位之差即是两点间的电压,用Uab表示。即数值上等于单位正电荷从电路中一点移至电路中另一点电场力做功的大小，即实际中要测量电压的大小，通常用电压表或万用表的电压挡。10精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2）电位定义：取电路中某一点为参考点，则电路中点A到参考点的电压称为A点的电位。电位位具具有有相相对性性，即电路中某点的电位随参考点位置的改变而改变；而电位差具有绝对性，与电路中参考点的位置选取无关。注意3）单位换算：11精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 4）参考方向：a:电压和电流一样，不仅有大小而且也有方向。c:规定定电位真正降低的方向位真正降低的方向为电压的的实际方向方向。b:所谓电压参考方向，就是所假设的电位降低之方向。d:对于负载来说，规定电流流进端为电压的正端，电流流出端为电压的负端。5）电压电流的关联参考方向电流和电压参考方向一致，称为关关联参考方向参考方向。如图1-1-6(a)电压和电流的参考方向不一致时，称为非关非关联参考方向参考方向。如在图1-1-6(b)12精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 图1-1-6电压电流关联的参考方向(a)(b)6）电动势：电源移动正电荷的能力用电动势表示，符号为E，单位为伏特（V）。电动势的方向规定：在在电源内部，由源内部，由负极指向正极，即由低极指向正极，即由低电位指向高位指向高电位位。如图1-1-7所示。图1-1-7直流电动势要要测量量电源源电动势的大小，通常也采用的大小，通常也采用电压表或万用表的表或万用表的电压挡。13精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （3）电功率与电功1）电功率：电流在单位时间内所做的功。用字母P表示，单位为瓦特瓦特（W)。2）电功：电流所做的功，简称电功。用字母W表示,单位焦耳（焦耳（J)。1度度 1千瓦小千瓦小时=3.6106 焦焦14精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 测量电路消耗电能的仪表电能表。（a）机械式(b)电子式图1-1-8电能表3）负载的额定值:图1-1-9灯泡铭牌15精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-1-2】一台功率是10kW的电炉，每天工作8h，求一个月30天要用电多少度？解：16精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 二、二、简单直流直流电路分析方法路分析方法1、电阻元件及其特性（1）定义：即导体对电流的阻碍作用，用字母R或r表示。电阻的单位为欧姆欧姆，用符号表示。1千欧（k）1000欧（）1兆欧（M）1000千欧（k）要要测量量电阻的大小，可使用欧姆表或万用表的欧姆阻的大小，可使用欧姆表或万用表的欧姆挡。（2）分类：图1-1-10电阻分类17精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、全电路欧姆定律闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻成反比，即图1-1-11全电路欧姆定律U外外外外电路的路的电压降；降；U内内电源内阻上的源内阻上的电压降。降。18精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3、电路工作状态图1-1-12电路状态图（1）通路通路开关置于“3”（2）开路开路 开关S置于“2”（3）短路短路开关S置于“1”19精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 电路状态电阻R电流I电压U通路RUEIr开路0U=E短路0 ，很大U=0表1-1-2电路在三种状态下的特点20精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-1-3】如图1-1-13所示，设内阻r=0.2，电阻R=9.8，电源电动势E=2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同位置时，电压表和电流表的读数各位多少？图1-1-13例1-1-3题图解解:开关接“1”位置：电路处于短路状态，电压表的读数为零；电流表中流过的短路电流为开关接“2”位置：电路处于开路状态，电压表的读数为电源电动势的数值，即2V；电流表流过的电流为零，即I断=0。开关接“3”位置：电路处于通路状态，电流表的读数为U=IR=0.29.8=1.96V电压表的读数21精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三、三、简单直流直流电路的路的连接接1、电阻的串联几个电阻首尾依次连接，各电阻流过同一电流的联接方式，称为电阻的串联。图1-1-14电阻的串联22精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （1）串串联电阻阻电路的特点路的特点图1-1-15两电阻串联（2）电阻串阻串联电路的路的应用用1）分分压作用。2）限流限流作用。3）利用电阻串联可以得到较大阻值的电阻。23精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-1-4】如图1-1-16所示，现有一只电流表，允许通过的最大电流（也叫满刻度电流）是，内阻是。根据需要，要把它改造成量程（也叫测量范围）为10V的电压表，应该如何改造？解解：按题意，当表头满刻度时，表头两端电压Ua为设量程扩大到10V需要串入的电阻为Rx,则图1-1-16例1-1-4题图24精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、电阻的并联两个或两个以上的电阻并列连接在电路两点之间，各电阻处于同一电压下的联接方式，称为电阻的并联。图1-1-17电阻的并联25精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （1）并联电阻电路的特点特点图1-1-18两电阻并联（2）并并联电阻的阻的应用用1）分流分流作用。2）恒恒压供供电。3）利用电阻并联可以获得较小阻值的电阻。26精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3、电阻的混联电路中元件既有串联又有并联的连接方式称为混联。图1-1-19电阻的混联计算混算混联电路的方法路的方法：1应用电阻的串联、并联特点，逐步简化电路，求出电路的等效电阻。2由等效电阻和电路的总电压，根据欧姆定律求出电路的总电流。3再根据欧姆定律和电阻串并联的特点，由总电流求出各支路的电压和电流。27精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-1-5】如图1-1-20，已知R1=R2=R3=2，R4=R5=4，试求A、B间的等效电阻RAB。解：解：（1）为了便于看清各电阻之间的连接关系，在原电路中标出字母A、B、C。（2）将A、B、C各点沿水平方向排列，并将R1R5依次填入相应的字母之间。R1与R2串联在A、C间，R3在B、C之间，R4在A、B之间，R5在A、C之间，即可画出等效电路图。（3）由等效电路可求出AB间的等效电阻，即：R12=R1+R2=2+2=4R125=R12/R5=2R1253=R125+R3=2+2=4RAB=R1235/R4=2图1-1-20例1-1-5题图28精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 四、万用表的使用四、万用表的使用万用表是一种多用途、多量程的电工测量仪表。可用于测量交、直流电压，电流，电阻以及二极管、三极管参数，音频电平等，常用的万用表有模拟式和数字式两大类。图1-1-21MF47D型万用表的面板图1-1-22DT890型数字式万用表的面板29精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务实施施一、工具器材准一、工具器材准备1万用表2实验板、小彩灯若干个、导线若干3信号发生器二、二、电路装接路装接1、小彩灯的测量。检查每个小彩灯的阻值是否正常，一般正常值很小，大约只有1左右。2、按图1-1-23所示搭好电路，在实验板上把小彩灯连接起来，接上电源。如果小彩灯正常发光，则说明电路正常；若发现有某一只或某几只彩灯不亮，则要检测故障。30精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三、三、电路路检测与与测量量1、判断小彩灯电路的连接方式我们用数字式万用表串联在各个小彩灯之间，发现每次万用表读到的电流数值相同，根据串联电路的特点，我们可以判断出各个小彩灯之间的连接方式是串联。31精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2）用数字万用表检查各点电位是否正常，若测得灯泡两端电压为零，说明灯泡未接入，可能是接线没有联上导致的，需要把接线柱夹紧即可。若测得灯泡两端有电压，但比正常电压偏小很多，说明小彩灯没有在额定功率下工作，可能导致灯泡灭或者灯泡发暗，需要检查输出电压是否正常。2、电路故障分析1）有一只或若干只小彩灯不亮。首先检查小彩灯是否损坏，若用万用表测得小彩灯电阻值无穷大，说明该小彩灯已损坏，则需更换新的；若测得灯泡阻值都在正常范围之内，而灯泡却不能正常工作，初步判断不是小彩灯本身的问题。32精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务评价价返回返回33精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务2 复复杂直流直流电路故障路故障检测与与测量量1.会用仪表验证基尔霍夫定律2.能正确应用支路电流法和节点电位法分析电路3.会根据不同电路结构选择不同的分析方法4.学会复杂直流电路故障诊断与检测34精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务提出提出如图1-2-1所示，电路只有3个电阻，2个电源，看似很简单，可是不能直接用电阻串、并联化简，以及用欧姆定律求解。我们把不能用电阻串、并联化简求解的电路称为复杂电路。复杂电路用什么方法来求解呢？同时，在测量过程中出现流过R2电流表的读数为零，而流过R1、R2电流表读数相等，同时各段电压相加的代数和不满足基尔霍夫电压定律。那么是什么原因导致这种结果的呢？本任务要求学会用多种方法求解复杂直流电路的中的各条支路的电流和各元件的电压，同时能正确连接电路，通过测试相应数据来验证常用的分析方法，并能针对数据分析电路的故障。图1-2-1复杂直流电路35精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务分析分析分析复杂电路的基本思路是对电路中的连接点和回路进行分析，找出规律，并进行计算。常用的复杂直流电路的分析方法有支路电流法、节点电位法。通过典型电路的分析计算，掌握根据不同的电路选择不同的分析方法。在验证基尔霍夫定律实验中，某组学生获得的实验数据如下:流过节点A的电流 为 I2=0A，I3=I1=100mA；ADBCA回 路 各 段 电 压:UAD=0V，UDB=5V，UBC=3V，UCA=2V，ABCA回路各段电压UAB=1V，UBC=3V，UCA=2V，实验结果不满足基尔霍夫电压定律,验证失败。根据我们所学的电路知识，电流表为零，说明流过电阻R2的电流表为零，说明该支路有可能短路，也有可能断路。因此，我们在排除故障时可重点对R2这条支路进行排除检查。36精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 相关知相关知识一、一、电路分析基本定律路分析基本定律1、基尔霍夫定律（1）电路中的相关术语节点点：三条或三条以上支路的联接点叫节点。回路回路：电路中任一闭合路径叫回路。网孔网孔：回路内部不含有跨接支路的回路叫网孔。支路支路：由一个或几个电阻或电源等元件串联组成的无分支的电路叫支路。37精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （2）基尔霍夫电流定律(KCL)a:电路中任一瞬路中任一瞬间，流出任一，流出任一结点点电流之和恒等于流入流之和恒等于流入结点的点的电流之和。流之和。b:电路中任一瞬路中任一瞬间，任意，任意结点上点上电流代数和恒等于零。流代数和恒等于零。正负由参考方向决定，一般流入为正，流出为负。38精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 基基尔霍夫定律不霍夫定律不仅适用于适用于结点，点，还可以可以应用于用于电路和某一部分路和某一部分。I1+I2=I339精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-2-1】在下图1-2-4所示电路中，已知I12A，I24A，I31A，I45A，求I5。图1-2-4例1-2-1题图解：由基尔霍夫电流定律对A节点列方程：或代入数据得40精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （3）基尔霍夫电压定律（KVL）1)电路中任一瞬路中任一瞬间，沿任一回路各段，沿任一回路各段电压的代数和恒等于零。的代数和恒等于零。2)在任意在任意闭合回路中，合回路中，电动势代数和等于代数和等于电阻阻压降的代数和。降的代数和。41精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 或42精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 基尔霍夫电压定律不仅适用于闭合回路，还可以推广应用于电路中的假想回路（开口电路）43精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 首先选定各支路电流的参考方向。任意选定沿回路的绕行方向，绕行方向标注方法有以下两种：顺时针法或者逆时针法。凡是支路电流方向与回路绕行方向一致者，该电流为“”号，在电阻上产生的电压降也为“”号。反之为“”号。凡是电动势方向与回路绕行方向一致者，该电动势为“”号，反之为“”号。对回路应用KVL定律列出方程。列写基列写基尔霍夫霍夫电压定律的步定律的步骤：44精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-2-2】在下图1-2-7所示闭合回路中，已知E112V，E218V，R1R23，R6，试求电路中的电流I。图1-2-7例1-2-2题图解：（1）支路电流的参考方向和独立回路的绕行方向如图1-2-7所示。（2）由基尔霍夫电压定律列出回路电压方程：或者代入数据得45精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、叠加原理（1）叠加原理的内容内容在线性电路中，任一支路上的电流或元件两端的电压都是电路中各个电源单独作用时在该支路中产生的电流或元件两端电压的代数和。1)分别做出由一个电源单独作用的分图，其余电源不作用（即电压源短路，电流源开路）而保留内阻。2)按电阻串、并联的计算方法，分别计算出各分图中每一支路电流的大小及方向。3)求出各电源在各支路产生的电流的代数和。（2）叠加定理求解复杂电路中电流的具体步具体步骤：46精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1)叠加定理只能用于求解线性电路的电流和电压；2)每个独立源单独作用时，其余独立源不作用，其相应的电压、电流为零；3)叠加时要注意电流和电压的参考方向；4)不能用叠加定理直接计算功率。（3）应用叠加定理的注意点注意点47精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-2-3】图1-2-8（a）电路图中，用叠加定理求电压u。图1-2-8例1-2-3题图解：(1)10V电压源单独作用，4A电流源开路（图例1-2-8b）(2)4A电流源单独作用，10V电压源短路（图例1-2-8c）(3)共同作用：48精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3、戴维南定理任何一个通过两个端点与外电路相连接的网络，不管其内部结构如何，都称为二端网络。根据二端网络内部是否包含独立的电源，二端网络可分为有源二端网络和无源二端网络。(a)有源二端网络(b)无源二端网络图1-2-9二端网络49精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （1）戴维南定理的内容任一线性含源二端网络，对外电路来说，总可以用一个一个电压源与源与电阻串阻串联模型来代替。电压源的源的电压等于等于该网网络的开路的开路电压Uoc串串联电阻阻Ro等于网等于网络中所有独立源中所有独立源为零即零即电压源短路，源短路，电流源开路）流源开路）时所得的无源二端网所得的无源二端网络的等效的等效电阻阻。a i(c)(d)图1-2-10戴维南定理+u-NS外电路a ibNUocb+u-Req外电路(b)（b）Nab+uoc-i=0Reqba NR(a)50精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1）把待求支路从电路中移开，把剩下的二端网络作为研究对象。2）求Uoc。要注意开路电压的参考方向，同时应注意待求支路一经断开，即不存在分流问题。3）求Ro。注意所有独立源必须为零，即电压源用短路代替，电流源用开路代替。4）画出戴维南等效电路，并与待求支路相连，得到一个单回路电路，求解待求量。（2）戴维南定理解题步步骤51精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-2-4】如图1-2-11(a)所示电路，负载电阻RL可以改变，求RL=1其上的电流i；若RL改变为6，再求电流i。图1-2-11例1-2-4题图解解(1)求开路电压uoc。自a,b处断开待求支路(待求量所在的支路)，设uoc参考方向如(b)图所示。由分压关系求得(2)求等效内阻R0。将(b)图中电压源短路，电路变为(c)图。应用电阻串并联等效，求得52精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 二、复二、复杂电路分析基本方法路分析基本方法1、支路电流法支路电流法是以支路电流为未知数，应用基尔霍夫定律列出所需要的方程组，然后联立求解各未知电流的方法。（1）支路电流法（2）支路电流法求解电路的步步骤：1）假定各支路电流的参考方向，网孔绕行方向。2）根据基尔霍夫电流定律，对独立节点列电流方程3）根据基尔霍夫电压定律，对独立回路列电压方程4）代入数值，联立求解方程组，从而得到各支路电流。5）根据计算结果，确定各支路电流的实际方向。53精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-2-5】下图1-2-13所示电路列出节点电流方程和回路的电压方程。图1-2-13例1-2-5题图解：1、先设定支路电流方向、回路的绕行方向及节点代号2、根据KCL列出节点a方程：I1I3I2=03、根据KVL列出如下方程：网孔abca I2R2E1I1R1=0网孔adbaI3R3E3I2R2=054精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、节点电位法所谓节点电位法，以节点电压为未知量，先求出节点电压，再根据部分电路的欧姆定律求出各支路电流的方法。推导得到：推广公式：55精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 【例1-2-6】：如图1-2-15所示，用节点电压法求图所示复杂电路中各支路的电流。图1-2-15例1-2-6题图解：（1）选定节点电压UAB的参考方向，如图1-2-15所示。（2）由弥尔曼定理公式求出节点电压。56精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （3）标定各支路电流的参考方向，应用一段含源电路的欧姆定律求得各支路电流：57精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务实施施一、工具器材准备1万用表2实验板,电阻和导线若干3直流稳压电源二、电路搭建1、双路稳压电源分别调至3V和6V。2、按下图1-2-16在实验板上连接好电路。3、接通电路，开始测试。图1-2-16电路原理图58精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三、三、电路路测量与量与验证1、基尔霍夫电流定律（KCL）的验证（1）把万用表（电流档）串联在各条支路中，依次测出电流I1、I2、I3，（以节点a为例），数据记入表1-2-1内。（2）根据KCL定律式计算I，将结果填入表1-2-1，验证KCL。59精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、基尔霍夫电压定律（KVL）的验证(1)把万用表并联在各支路上，用万用表的电压档，依次测出回路1（绕行方向：ADBCA）和回路2（绕行方向：ABCA）中各支路电压值，数据记入表1-2-2内。(2)根据KVL定律式，计算U，将结果填入表1-2-2，验证KVL。60精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3、将测量值与计算值相比较，说明误差产生的原因。四、故障分析与四、故障分析与检查排除排除1、实验中常见故障在实验过程中测量值与计算值相差很大，一般由以下几种情况造成：1）连线：连线错，接触不良，断路或短路；2）元件：元件错或元件值错，包括电源输出错；3）参考点：电源、实验电路、测试仪器之间公共参考点连接错误等等。2、故障检查(1)通电检查法(2)断电检查法61精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务评价价返回返回62精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1.会用电流表、电压表测正弦交流量的有效值2.会对电阻、电感、电容串联电路的测量3.会正确安装日光灯电路，掌握调试、诊断方法任任务3 单相正弦交流相正弦交流电电路装路装调与与诊断断 63精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务提出提出日常生活用电、照明用电、家用电器供电、工厂生产供电、农村用电、城市用电等，到处都使用交流电。日光灯电路是个典型的交流电路的应用，如图1-3-1所示。有位电工用万用表的交流电压档测量了日光灯镇流器两端电压和灯丝两端电压，发现两个电压加起来不是220V，这是为什么呢？并且日光灯在使用过程中，常会遇到如灯管不发光或发光困难、灯管两端发亮，中间不亮、灯管两端发黑等现象，那么这些故障将如何检修和排除呢？图1-3-1日光灯电路64精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务分析分析日光灯电路通常由灯管、镇流器、启辉器三部分组成。灯管的作用是把电能转化为光能，可用电阻元件R来等效；镇流器是线圈，用来产生瞬时高电压，让灯管启动工作，可用电感元件L来等效，因此日光灯电路实际上是一个电阻R和电感L串联起来的电路，要解决电阻R和电感L的两个电压加起来不是220V的问题，我们可以通过对RL串联电路特点的分析来实现，同时，通过掌握日光灯的工作原理和电路结构特点，对日光灯电路出现的各种故障，来进行分析和排除。65精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 相关知相关知识一、正弦交流一、正弦交流电路路组成与基本物理量成与基本物理量1、正弦交流电的表达式图1-3-2正弦电流波形66精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 瞬瞬时值表达式表达式正弦量的三要素正弦量的三要素：2、正弦交流电的最大值与有效值（1）最大最大值：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。（2）有效有效值：67精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3、正弦交流电的周期、频率和角频率（1）周期周期：交流电每重复变化一次所需的时间。符号T表示，单位是秒（s）。（2）频率率：交流电在1秒内重复变化的次数。符号f表示，单位是赫兹（Hz）。（3）角角频率率：正弦交流电1秒内变化的电角度，用符号表示，单位是弧/秒（rad/s）。68精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 4、正弦交流电的相位、初相位与相位差（1）相位相位：正弦量在任意时刻的电角度。（2）初相位初相位：正弦量在t=0时的相位。（3）相位差相位差：两个同频率正弦交流电的初相角之差。相位差的取值范围为69精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 70精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 5、正弦量的相量表示法（1）函数表达式也称为瞬时值表达式（2）波形图（3）相量及相量相量及相量图表示法。表示法。用复数的模表示正弦量交流用复数的模表示正弦量交流电的有效的有效值，用复数的幅角表示正弦交流，用复数的幅角表示正弦交流电的初相角，就可得到正弦交流的初相角，就可得到正弦交流电的复数表示形式，又称的复数表示形式，又称为相量表达式相量表达式。71精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 二、交流二、交流电路分析基本方法路分析基本方法1、电路基本元件的电压电流相量关系（1）纯电阻阻电路路设流过电阻的电流为：电阻元件的电压和电流是同频率的正弦量，它们的关系为1）电压、电流的关系72精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 电压、电流的相量关系流的相量关系为：相量模型及相量相量模型及相量图：图1-3-5电阻元件的电压、电流相量73精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2）电阻的功率瞬瞬时功率功率：有功功率：有功功率：消耗的能量消耗的能量：74精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （2）电容容电路路1）电容元件的电压、电流关系设电容元件两端的电压为：可得电流75精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 电容元件的容元件的电压电流的关系流的关系相量关系式：相量关系式：相量模型及相量相量模型及相量图图1-3-6电容元件的电压、电流相量76精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2）电容感元件的功率无功功率的单位为乏（乏（var）或者千乏（千乏（kvar）77精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （3）电感感电路路1）电感元件的电压、电流关系。设电感元件流过的的电流为可得电流电感元件的电压电流的关系：78精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 电感元件感元件电压、电流的相量关系式：流的相量关系式：相量模型及相量相量模型及相量图：2）电感元件的功率：79精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、RL串联电路（1）电压与电流的关系图1-3-8RL串联电路相量形式又因为代入可得：80精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 电路的复阻抗，路的复阻抗，单位位为欧姆欧姆 其极坐标式为阻抗角阻抗81精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （2）RL串联电路的功率视在功率用字母在功率用字母S表示，表示，单位位为伏安（伏安（VA）或千伏安（）或千伏安（KVA）。82精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3、RLC串联电路 由电阻、电感、电容依次联接而成的电路，称为RLC串联电路。图1-3-9RLC串联电路83精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （1）电压与电流的关系相量形式：又因为代入可得：复阻抗：其中 幅角，表示幅角，表示电压u超前超前电流流i 的角度。的角度。84精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 当当R、L、C参数不同参数不同时，RLC串串联电路可能出路可能出现以下三种情况：以下三种情况：1）电感性感性电路路2）电容性容性电路路3）电阻性阻性电路路85精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 图1-3-10RLC串联电路相量图86精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1）有功功率）有功功率电阻消耗的有功功率，即：2）无功功率）无功功率3）视在功率在功率S与有功功率与有功功率P和无功功率和无功功率Q的关系的关系为：（2）功率87精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三、功率因数的提高三、功率因数的提高1、提高功率因数的意义功率因数低的危害主要表现为两个方面：1）电源设备的容量不能充分利用2）功率因数低会增加输电线路的功率损耗2、提高功率因数的方法提高功率因数的办法是必须减小用电网络的阻抗角。88精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1）减小负载的轻、空载运行，以提高线路的自然功率因数；2）在感性负载两端并联电容器并上电容后，增加了一个,此时总电流由于电感上的电流滞后于电压而电容上的电流超前于电压,这两个电流方向相反，叠加后使总电流滞后总电压的相位角减小，从而提高了功率因数。并联电容后大部分无功功率就会在电感与电容间就地交换，避免了再输电线路上产生损耗。常用的办法：，89精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3、荧光灯电路功率因数的提高分析荧光灯电路中，串入了电感量较大的镇流器，电路中除了消耗电能的电阻灯管外，还存在一个存储电能的电感元件，图1-3-1的等效电路就是一个RL电路，由RL串联电路可知，L越大，电感就要与电源不停的交换能量，占用电源的能量越多，不能使电源提供的能量得到有效利用。这种情况下电路的功率因数很低。如果电路的功率因数过低，电源的能量得不到充分利用，传输线上的功率损耗增大，电压降增加，负载电压降低。图1-3-1荧光灯电路90精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务实施施一、工具器材准一、工具器材准备1荧光灯、镇流器、启辉器、电容2电压表、电流表、万用表3单相交流电源（220V）4.双刀开关、单刀开关、导线若干二、二、电路分析路分析荧光灯在使用时，出现一些故障比如日光灯不发光或发光困难、灯管两端发亮，中间不亮、灯管两端发黑等。其原因可能是电压太低，启辉器损坏或灯管老化等原因造成。91精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三、三、电路安装与路安装与调试1、日光灯电路安装图1-3-13日光灯电路接线图92精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、日光灯电路测试、故障维修（1）合上电源开关后观察日光灯的工作过程。（2）若电路不正常，分析故障原因。（3）切断电源，排除故障。常用的故障维修方法：1）替代法。2）测量法。（4）故障排除后，重新通电，检查是否正确。（5）电路正常工作即完成，否则重复（3）、（4）步。93精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 表1-3-1日光灯照明电路的常见故障与维修94精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 95精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务评价价返回返回96精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1.会进行三相交流电动势三种表示方法的互换2.会对称三相电路的计算分析3.会对三相交流负载的电压、电流、功率和电能进行测量任任务4三相正弦交流三相正弦交流电电路故障路故障检测与与诊断断97精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务提出提出在电力系统中，电能的生产、传输和分配几乎都是采用三相制。三相制就是由三个同频率、等幅值、相位依次相差1200的正弦电压源作为电源供电的体系。如图1-4-1所示为三相对称负载星型和三角型连接电路。你知道流过灯泡的电流和流经电源的电流以及灯泡两端的电压和电源两端线之间的电压有什么关系吗？同时，在工作过程中经常会出现灯泡亮度不同或者有其中一个灯泡不亮灯或者都不能正常工作等现象，那么是什么原因造成以上现象的出现呢？图1-4-1三相对称负载星形和三角形联结电路图98精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务分析分析在一个完全对称的三相电路中，每相上获得的电压和流过负载的电流应该相等的，因此灯泡的亮度应该是一样的，但实际在电路中出现灯泡亮度不一的现象，造成这种现象的原因有多种：一是三相绕组接错，二是一相负载开路或者短路等等。本任务的目的就是要对三相对称负载星型连接电路和三相对称负载三角型连接电路进行分析、计算及电路测量，要能排除电路中出现的故障。相关知相关知识一、三相交流一、三相交流电源的源的产生及生及连接接1.相交流电源的产生 发电机主要由定子定子和转子子两大部分构成。99精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三相定子绕组对称嵌放在定子铁心槽中，转子绕组通电后产生磁场，原动机带动转子绕轴旋转，形成气隙旋转磁场。当电枢由原动机拖动以角频率匀速时，每组绕组分别产生大小相同、频率相同、相位相差的三个正弦交流电压。对称三相交流电源电压用瞬时值和相量表示分别为：100精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 对称三相电压瞬时波形图和相量图对称三相电压的瞬时值和为0，相量和为0，即图1-4-2 对称三相电压的波形及相量图101精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、三相交流电源的连接对称三相电源有两种联接方式，星形（星形（Y型）和三角形（型）和三角形（型）型）。分别如图1-4-3（a）、(b)所示。图1-4-3 三相电源连接方式102精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 中中线：从中点引出的导线。端端线或火或火线：从端点A、B、C引出的三根导线。线电压：端线之间的电压。相相电压：每一相电源的电压。线电流：流：端线中的电流。相相电流：流：各相电源中的电流。103精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 Y型电源中线电流等于相电流。相、线电压的关系：相量形式将代入上式可得104精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 结论：Y联接的对称三相电源线电压与相电压的关系为：30。分别超前、相位关系相位关系：、大小关系大小关系：105精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 二、三相二、三相负载的的连接接三相电路的负载也是由三个阻抗联接成星形（Y）或三角形（）组成的。根据三相电源与负载的不同联接方式可以组成Y-Y、Y-、-Y、-联接的三相电路。如图1-4-4（a）、(b)Y-Y联接方式和Y-联接方式。图1-4-4对称三相电路106精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1、线电压与相电压的关系1）星形联接负载的相电压与线电压的关系。星形联接负载的线电压是相电压的倍，线电压超前相应的相电压。2）三角形联接负载的相电压与线电压是相等的。每相负载的相电压即为线电压。2、线电流与相电流的关系端线上流过的电流称为线电流。流过每相负载的电流称为相电流。1）对称星形称星形联接：接：线电流等于相流等于相电流。流。107精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 图1-4-5对称星形联结负载及相、线电压相量图108精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2）对称三角形联接图1-4-6 对称三角形联结负载及相、线电压相量图109精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 结论：联接的对称三相负载线电流与相电流关系：分别滞后、30。、相位关系相位关系：大小关系大小关系：110精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三、三相三、三相电路功率路功率测量量1.三相电路的功率三相负载所吸收的总的有功功率等于各相负载吸收的有功功率之和，即在对称三相电路中：或者1）有功功率）有功功率111精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三相负载所吸收的总的无功功率等于各相负载吸收的无功率之和，即2）无功功率）无功功率或者3）视在功率在功率112精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、三相电路的功率的测量（1）一表法：）一表法：用一只单相功率表测量出一相负载吸收的有功功率，读数乘以3即是三相负载吸收的总的有功功率。表示功率表的读数。适用于对称三相电路。113精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （2）两表法：）两表法：适用于三相三线电路。用两只单相功率表测量三相负载吸收的总的有功功率三相负载吸收的总的有功功率等于两只功率表的读数之和，表分别是两只功率表的读数。图1-4-8两表法测三相负载有功功率114精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （3）三表法：）三表法：适用于三相四线制不对称电路。用三只单相功率表测量每相负载吸收的的有功功率。三相负载吸收的总的有功功率等于三只功率表的读数之和图1-4-9三表法测三相四线制负载有功功率115精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 四、四、电力供力供电系系统1、IT系系统“I”表示电源侧没有工作接地或经高阻抗接地“T”表示负载测电气设备进行接地保护图1-4-10IT电源系统IT系统就是电源系统的带电部分不接地或通过高阻抗接地，电气设备的外露导电部分接地的系统。116精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （1）IT系统的安全原理1）不接地配电网电击的危险性当各项对地绝缘阻抗相等时，漏电设备对地电压：流过人体的电流：图1-4-12无保护接地系统117精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 如电网对地绝缘良好，可将对地绝缘电阻看作无限大，则以上两式可简化为：如相电压为220V，频率为50Hz、各项对地绝缘电阻无穷大、各相对地电容均为0.5uF、人体电阻为2000时，求得漏电设备对地电压为135.4V，流过人体的电流为67.7mA，这一电流远远超过人的心室颤动电流，足以使人致命。118精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2）对地电压限制a:保保护接地接地:把在故障情况下可能出现危险的对地电压的导电部分同大地紧密地连接起来的接地。图1-4-13有保护接地系统金属外壳对地电压:流过人体的电流:119精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 如对地绝缘电阻看作无穷大，则简化为如果保护电阻,其他条件不变，可求得漏电设备对地电压为0.44V，流过人体的电流为0.22mA，显然这一电流对人体不构成危险。120精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 b:等等电位位连接接图1-4-14IT系统等电位连接防止导体间产生危险的电位差；在双重故障的情况下，短路电流能促使短路保护装置（熔断器等）动作，迅速切断其中一台设备的电源，以保证安全。121精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 c:漏漏电保保护装置装置如果不能实现等电位连接，则可安装漏电保护装置。在出现漏电时，可迅速切断电源，消除电击危险。（2）IT系统的应用范围适合在供电距离不太长时才比较安全。例如，例如，连续生生产装置、大医院的手装置、大医院的手术室、地下室、地下矿井等。井等。122精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2.TT系系统TT系统是将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统。“T”表示电力系统的中性点直接接地“T”表示负载设备外壳的金属部分与大地直接连接图1-4-15TT电源系统123精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 (1)TT系统的限压原理当TT系统中某一相线直接连接到设备金属外壳时，其对地电压为：124精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 (2)TT系统特点1）当电气设备的金属外壳带电时，由于有接地保护，可以大大减少外壳的对地电压，但还是远远高于安全电压范围，属于危险电压，同时低压断路器（自动开关）不一定能跳闸。2）当漏电电流较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，故还需要漏电保护器作保护。3）TT系统接地装置耗用钢材较多，且难以回收、费工、废料。4）TT系统主要用于低压共用用户（无配电变压器），适用与接地保护比较分散的地方。如家庭用电等。125精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3.TN系系统 TN系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统。“T”表示电网的中性点直接接地。N表示电器设备的金属外壳接零。TN系统的分类1）TN-S系统：保护零线与工作零线（N线）完全分开。图1-4-16TN-S电源系统126精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2）TN-C-S系统：部分保护零线与工作零线前部公用构成。图1-4-17TN-C-S电源系统127精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 3）TN-C系统：一种保护零线与工作零线完全公用的系统。图1-4-18TN-C电源系统（3）注意事项不能同不能同时采用采用TT系系统和和TN系系统混合运行方式混合运行方式128精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （4）重复接地及要求1）TN系统中保护中性导体上一处或多处通过接地装置与大地再次连接的接地，称为重复接地。2）一般在架空线的干线、分支终端及沿线的工作零线每隔一千米处重复接地；3）电缆线或架空线在引入车间或大型建筑物处，如距接地点超过50米应将零线重复接地，或在室内将零线与配电屏、控制屏的接地装置可靠连接；4）高低压同杆架设时，在其终端杆处应将低压工作零线重复接地；5）低压电源进户处应将工作零线和保护零线重复接地；6）用金属外皮做零线的低压电缆应重复接地；7）车间内部宜采用环路式重复接地，并且零线接地装置至少有两处连接，进线点一处，离进线点最远点一处。当周长超过400米时，每200米应有一处接地。129精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 1)降低漏电设备对地电压2）减弱零线短线的危险性3）缩短切断故障时间4）改善防雷性能(5)重复接地的优点130精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 五、安全用五、安全用电常常识1、触电类型（1）单相触电人站在大地上，人体触及一根相线（或漏电的电气设备），而电源中性点是接地的，此时电流通过人体流入大地，人体承受的电压是相电压220V。（2）两相触电人体同时触及两根相线，此时电流从一根相线通过人体流到另一相相线，作用于人体的电压是线电压380V。131精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （3）跨步电压触电在高压导线断落掉地处，在大地周围形成电场分布，当人走进这个区域，两脚踩在A、B两点，由于A、B的电场强度不同，因此形成跨步电压。由此造成的触电称为跨步电压触电。132精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 2、安全电流与电压（1）影响人体触电受伤害程度的因素1）电流的大小和持续的时间安全安全电流：交流流：交流电30mA及以下；直流及以下；直流电50mA及以下。及以下。2）触电路径3）电流种类4）人体电阻133精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 （2）安全电压交流：交流：36V及以下及以下直流：直流：48V及以下及以下 3、防止触电的技术措施（1）保护接地（2）保护接零（3）漏电保护器4、安全用电注意事项5、触电急救134精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 任任务实施施一、工具器材准一、工具器材准备1、三相电源（三相调压器）2、220V，15W灯泡若干只3、交流电流表、交流电压表、万用表、单相有功功率表、三相有功功率表4.、三相开关、单刀开关、导线若干二、二、电路分析路分析对于一个完全对称的三相电路中，每相上获得的电压和流过负载的电流应该相等的，因此灯泡的功率应该是一样的，若在实际测量过程中发现灯泡功率不一或者出现灯泡亮度不一的现象，造成这种现象的原因有多种：一是三相绕组接错，二是一相负载开路或者短路等等。135精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 三、三、电路安装与路安装与测量量1、三相负载星形连接（1）电压电流测量（2）功率测量图1-4-22三相负载的星形连接线路图136精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 137精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术电工技术电工技术电工技术 138精选ppt模块一模块一模块一模块一 电工技术