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电 工 学电 工 学电工学n n第第第第一一一一篇篇篇篇 电电工工工工基基基基础础n n第第第第二二二二篇篇篇篇 电电气气气气控控控控制制制制n n第第第第三三三三篇篇篇篇 复复复复杂杂电电路路路路分分分分析析析析上一页下一页返 回电工学第一篇 电工基础上一页下一页返 回第 1 篇电工基础篇上一页下一页返 回第 1 篇电工基础篇上一页下一页返 回第一篇电工基础n n第第第第一一一一章章章章 电电工工工工基基基基础础知知知知识识 n n第第第第二二二二章章章章 直直直直流流流流电电路路路路n n第第第第三三三三章章章章 正正正正弦弦弦弦交交交交流流流流电电路路路路n n第第第第四四四四章章章章 三三三三相相相相电电路路路路n n第第第第五五五五章章章章 磁磁磁磁路路路路与与与与变变压压器器器器上一页下一页返 回第一篇 电工基础第一章 电工基础知识 上一页下一第第1章章 电工工基基础知知识n n1 1.1 1 电电力力系系统统概概述述n n1 1.2 2 电电工工安安全全基基本本知知识识上一页下一页返 回第1章 电工基础知识1.1 电力系统概述上一页下一页返 1.1 电力力系系统概概述述 n n1 1.1 1.1 1 电电力力系系统统和和电电力力网网概概述述n n提提问问：1 1.什什么么是是电电力力系系统统？电电力力网网？上一页下一页返 回1.1 电力系统概述1.1.1 电力系统和电力网概述上图图1.2 电力的产生及传输分配电力的产生及传输分配上一页下一页返 回图1.2 电力的产生及传输分配上一页下一页返 回n n电电力力系系统统：由由发发电电、送送电电、变变电电、配配电电和和用用电电组组成成的的“整整体体”n n电电力力网网：输输送送、变变换换和和分分配配电电能能的的网网络络，分分为为输输电电网网和和配配电电网网两两大大部部分分n n电电力力网网的的电电压压等等级级：低低压压（1 1k kV V以以下下）、中中压压（1 1k kV V 1 10 0k kV V）、高高压压（1 10 0k kV V 3 33 30 0k kV V）、超超高高压压（3 33 30 0k kV V 1 10 00 00 0k kV V）、特特高高压压（1 10 00 00 0k kV V）n n电电能能的的质质量量指指标标：频频率率、电电压压上一页下一页返 回电力系统：由发电、送电、变电、配电和用电组成的“整体”上一页1.1.2 电力力的的产生生n n发发电电厂厂：其其它它形形式式的的能能源源（如如水水能能、热热能能、风风能能、核核能能等等）电电能能n n电电力力的的传传输输：发发电电厂厂变变压压器器升升压压高高压压输输电电线线路路变变配配电电站站上一页下一页返 回1.1.2 电力的产生发电厂：其它形式的能源（如水能、热能1.1.3 电力力的的传输n n提提问问：2 2为为什么要升什么要升压压供供电电？n n因因因因为为：电电流流，传输传输距离距离，热热能消耗能消耗，电电能能损损失失 n n所以所以所以所以：在在传输传输容量一定的条件下，容量一定的条件下，输电电压输电电压，输电电输电电流流，电电能消耗能消耗 n n我国常用的我国常用的输电电压输电电压等等级级：有：有35kV35kV、110kV110kV、220kV220kV、330kV330kV、500kV500kV等多种等多种n n电电力的力的传输线传输线路：架空路：架空线线路、路、电缆线电缆线路路上一页下一页返 回1.1.3 电力的传输提问：2为什么要升压供电？上一页下1.1.4 电力力的的分分配配n n输输电电线线路路配配电电线线路路分分配配给给用用户户n n常常用用的的配配电电电电压压：高高压压：1 10 0k kV V或或6 6k kV V 低低压压：3 38 80 02 22 20 0V V 上一页下一页返 回1.1.4 电力的分配输电线路配电线路分配给用户上一页1.2 电工工安安全全基基本本知知识n n1 1.2 2.1 1 人人为为什什么么会会触触电电？n人体本身就是一个导体，有一定的电阻。n n1 1.2 2.2 2 触触电电有有哪哪几几种种？n单相触电n两相触电n跨步电压触电上一页下一页返 回1.2 电工安全基本知识1.2.1 人为什么会触电？上一单相触电单相触电两相触电两相触电跨步电压触电跨步电压触电上一页下一页返 回单相触电两相触电跨步电压触电上一页下一页返 回1.2.3 触触电程程度度跟跟哪哪些些因因素素有有关关？n n与与通通过过人人体体电电流流强强度度、持持续续时时间间、电电压压频频率率、通通过过人人体体的的途途径径以以及及人人体体状状况况都都有有关关系系。上一页下一页返 回1.2.3 触电程度跟哪些因素有关？与通过人体电流强度、持1.2.4 怎怎样预防防触触电?n n要要有有必必要要的的安安全全知知识识n n安安装装保保护护设设备备n n创创造造不不导导电电环环境境：绝绝缘缘、屏屏护护、间间距距上一页下一页返 回1.2.4 怎样预防触电?要有必要的安全知识上一页下一页返1.2.5 发生生了了触触电怎怎么么办?n n迅迅速速切切断断电电源源n n触触电电程程度度轻轻重重的的判判断断n n立立即即采采取取相相应应的的急急救救措措施施：口口对对口口（或或口口对对鼻鼻）人人工工呼呼吸吸法法、胸胸外外心心脏脏挤挤压压法法上一页下一页返 回1.2.5 发生了触电怎么办?迅速切断电源上一页下一页返 图图1.11 触电者就地脱离电源的方法触电者就地脱离电源的方法上一页下一页返 回图1.11 触电者就地脱离电源的方法上一页下一页返 回图图1.12 对触电者的检查对触电者的检查（a）检查瞳孔）检查瞳孔 （b）检查呼吸）检查呼吸 （c）检查心跳）检查心跳上一页下一页返 回图1.12 对触电者的检查（a）检查瞳孔 图图1.13 口对口人工呼吸法口对口人工呼吸法（a）触电者平卧姿势）触电者平卧姿势 （b）急救者吹气方法）急救者吹气方法 （c）触电者呼气姿态）触电者呼气姿态上一页下一页返 回图1.13 口对口人工呼吸法（a）触电者平卧姿势 图图1.14 1.14 胸外心脏挤压法胸外心脏挤压法（a a）急救者跪跨位置）急救者跪跨位置 （b b）急救者压胸的手掌位置）急救者压胸的手掌位置（c c）挤压方法示意）挤压方法示意 （d d）突然放松示意）突然放松示意上一页下一页返 回图1.14 胸外心脏挤压法（a）急救者跪跨位置（b）急救图图1.15 1.15 对心跳和呼吸均停止者的急救对心跳和呼吸均停止者的急救（a a）单人操作法）单人操作法 （b b）双人操作法）双人操作法 上一页下一页返 回图1.15 对心跳和呼吸均停止者的急救（a）单人操作法 第第2章章 直直流流电路路n n2 2.1 1 电电路路的的基基本本物物理理量量n n2 2.2 2 欧欧姆姆定定律律n n2 2.3 3 电电流流与与电电压压测测量量n n2 2.4 4 电电路路工工作作状状态态n n2 2.5 5 电电路路元元件件特特性性方方程程n n2 2.6 6 基基尔尔霍霍夫夫定定律律n n2 2.7 7 电电路路中中电电位位的的计计算算n n2 2.8 8 电电路路中中功功率率的的平平衡衡上一页下一页返 回第2章 直流电路2.1 电路的基本物理量上一页下一页返 图图2.1 电路示意图电路示意图(a)手电筒电路手电筒电路 (b)扩音机扩音机上一页下一页返 回实例例引引入入：手手电筒筒电路路图2.1 电路示意图(a)手电筒电路 图图2.22.2 手电筒的电路模型手电筒的电路模型上一页下一页返 回图2.2 手电筒的电路模型上一页下一页返 回n n电电路路是是电电流流的的通通路路，它它的的基基本本作作用用：n（1）能量的传输和转换；n（2）信号的传递和处理。n n电电路路主主要要由由四四要要素素：电电源源、负负载载、控控制制元元件件、回回路路上一页下一页返 回电路是电流的通路，它的基本作用：上一页下一页返 回2.1 电路路的的基基本本物物理理量量n n2 2.1 1.1 1 电电流流图图2.32.3 导体中的电流导体中的电流 图图2.42.4 电流的正方向电流的正方向上一页下一页返 回2.1 电路的基本物理量2.1.1 电流图2.3 导体n n电电流流：由由电电荷荷（带带电电粒粒子子）有有规规则则的的定定向向运运动动而而形形成成的的n n交交流流：n n直直流流：n n实实际际方方向向：正正电电荷荷运运动动的的方方向向n n参参考考方方向向、正正方方向向：任任意意选选定定某某一一方方向向n n电电流流的的实实际际方方向向与与其其正正方方向向一一致致时时，则则电电流流为为正正值值；n n电电流流的的实实际际方方向向与与其其正正方方向向相相反反时时，则则电电流流为为负负值值上一页下一页返 回电流：由电荷（带电粒子）有规则的定向运动而形成的上一页下一页2.1.2 电压和和电位位n n电压电压：绝对值绝对值，不随参考点的改，不随参考点的改变变而改而改变变；n n电电位：相位：相对值对值，随参考点的改，随参考点的改变变而而变变化化图图2.5 电压示意图电压示意图上一页下一页返 回2.1.2 电压和电位电压：绝对值，不随参考点的改变而改变电压n n电电压压：电电场场力力将将单单位位正正电电荷荷沿沿外外电电路路中中的的一一点点推推向向另另一一点点所所作作的的功功n n实实际际方方向向：规规定定从从高高电电位位(“”)指指向向低低电电位位(“”)n n电电压压的的实实际际方方向向与与其其正正方方向向一一致致时时，则则电电压压为为正正值值；n n电电压压的的实实际际方方向向与与其其正正方方向向相相反反时时，则则电电压压为为负负值值。上一页下一页返 回电压电压：电场力将单位正电荷沿外电路中的一点推向另一点所作的2.电位位n n电电路路中中某某点点的的电电位位实实质质是是这这一一点点与与参参考考点点之之间间的的电电压压，或或者者说说，电电路路某某两两点点的的电电压压等等于于这这两两点点之之间间的的电电位位差差。n nU UA AB BV VA A-V VB B上一页下一页返 回2.电位电路中某点的电位实质是这一点与参考点之间的电压，或者 n n 例例例例2-1 2-1 在在图图2.62.6所示的所示的电电路中，路中，已知已知U U1 1=3V=3V，U U2 2=-2V=-2V，求，求U=U=？图图2.6 例例2-1的电路图的电路图上一页下一页返 回 例2-1 在图2.6所示的电路中，已知U1=3V，U2解：解：解：解：因因为为 U UABAB+U+UBCBC=(V=(VA A-V-VB B)+(V)+(VB B-V-VC C)=V)=VA A-V-VC C=U=UACAC 所以所以 U=UU=UACAC=U=UABAB+U+UBCBC=U=U1 1-U-U2 2=3-(-2)=5V=3-(-2)=5V上一页下一页返 回解：因为 UAB+UBC=(VA-VB)+(VB-VC)=2.1.3 电动势图图2.7 手电筒电路原理图手电筒电路原理图上一页下一页返 回2.1.3 电动势图2.7 手电筒电路原理图上一页下一页n n电动势电动势:电电源力将源力将单单位正位正电电荷从荷从电电源的源的负负极移到极移到正极所作的功。符号正极所作的功。符号E E，单单位位V Vn nE=W/q E=W/q n n电动势电动势的方向：的方向：规规定定为电为电源力推源力推动动正正电电荷运荷运动动的方向，即从的方向，即从负负极指向正极的方向，也就是极指向正极的方向，也就是电电位升高的方向位升高的方向n n形成持形成持续续的的电电流必流必须须有两个条件：一是要有有两个条件：一是要有电电源，二是要有一条能源，二是要有一条能够够使使电电荷移荷移动动的的闭闭合路径。合路径。上一页下一页返 回电动势:电源力将单位正电荷从电源的负极移到正极所作的功。符号 例例例例2 2-2 2 在在在在图图2 2.9 9所所所所示示示示的的的的电电路路路路中中中中，求求求求E E=？图图2.9 例例2-2的图的图上一页下一页返 回例2-2 在图2.9所示的电路中，求E=？图2.9 例 解解解解：因因为为U UA AB B=U U1 1-U U2 2=E E-U U2 2 所所以以E E=U UA AB B+U U2 2上一页下一页返 回 解：因为UAB=U1-U2=E-U2 上一页下一页返 回2.电容容器器n n电电容容器器：是是由由两两个个金金属属电电极极中中间间夹夹一一层层绝绝缘缘体体（又又称称电电介介质质）所所构构成成，可可以以储储存存电电场场能能量量n n用用途途：具具有有“隔隔直直通通交交”的的特特点点，常常用用于于滤滤波波、旁旁路路、信信号号调调谐谐等等方方面面n n主主要要技技术术参参数数：电电容容量量、允允许许误误差差、额额定定电电压压n n识识别别方方法法：数数值值法法和和色色标标法法上一页下一页返 回2.电容器电容器：是由两个金属电极中间夹一层绝缘体（又称电介n n例例：某某一一瓷瓷介介电电容容上上标标有有1 10 04 4，其其标标称称电电容容量量为为1 10 0 1 10 04 4p pF F，即即0 0.1 1 F Fn n有有极极性性的的电电解解电电容容器器上上标标有有负负号号的的一一端端（一一般般为为短短脚脚）是是负负极极，另另一一端端是是正正极极。在在直直流流电电路路中中，电电解解电电容容器器正正负负极极不不能能接接反反，否否则则会会爆爆炸炸。上一页下一页返 回例：某一瓷介电容上标有104，其标称电容量为10104pF3.电感感器器n n镇镇流器、流器、电电机、机、变压变压器的器的线线圈都是圈都是电电感感线线圈，圈，可以可以储储存磁存磁场场能量。能量。n n用途：用途：LCLC滤滤波器，波器，调谐调谐放大放大电电路或路或谐谐振均衡，振均衡，去耦去耦电电路路n n分分类类：按：按结结构特点可分构特点可分为单层为单层、多、多层层、蜂房、蜂房、带带磁芯及可磁芯及可变电变电感感线线圈。圈。n n主要技主要技术术参数：参数：电电感量感量L L和品和品质质因数因数Q Q。n n电电感量是指感量是指电电感器通入感器通入电电流后流后储储存磁存磁场场能量的能量的大小，其大小，其单单位是位是H H、mHmH和和 H H。1H=101H=103 3mHmH，1mH=101mH=103 3 H H。上一页下一页返 回3.电感器镇流器、电机、变压器的线圈都是电感线圈，可以储存磁2.2 欧欧姆姆定定律律n n欧姆定律：流欧姆定律：流过电过电阻的阻的电电流与流与电电阻两端的阻两端的电压电压成正比成正比n n当当电压电压和和电电流的正方向一致流的正方向一致时时：U=IR U=IR （2-2-6 6）n n当当电压电压和和电电流的正方向相反流的正方向相反时时：U=-IR U=-IR （2-2-7 7）上一页下一页返 回2.2 欧姆定律欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成 例例例例2 2 2 2-3 3 3 3 已已知知R R=3 3 ，应应用用欧欧姆姆定定律律对对图图2 2.1 12 2的的电电路路列列出出式式子子，并并求求电电流流I I。图图2.12 例例2-3的图的图上一页下一页返 回例2-3 已知R=3，应用欧姆定律对图2.12的电路解解解解：在：在图图2.12(a)2.12(a)中：中：在在图图2.12(b)2.12(b)中：中：在在图图2.12(c)2.12(c)中：中：在在图图2.12(d)2.12(d)中：中：上一页下一页返 回解：在图2.12(a)中：上一页下一页返 回 例例例例2-42-42-42-4 计计算算图图2.132.13中的中的电电阻阻R R值值，已知，已知U Uabab=-12V=-12V。图图2.13 例例2-4的电路的电路上一页下一页返 回例2-4 计算图2.13中的电阻R值，已知Uab=-12解解解解：U Ua ab b=U Ua an n+U Un nmm+U Ummb b =-E E1 1+U Un nmm+E E2 2 U Un nmm=U Ua ab b+E E1 1-E E2 2 =-1 12 2+5 5-3 3=-1 10 0V V R R=U Un nmm/I I=-1 10 0/-2 2=5 5上一页下一页返 回解：Uab=Uan+Unm+Umb 上一页下一页返 回图图2.14 线性电阻的伏安特性曲线线性电阻的伏安特性曲线 图图2.152.15 白炽灯丝的的伏安特性曲线白炽灯丝的的伏安特性曲线上一页下一页返 回图2.14 线性电阻的伏安特性曲线 图2.15 图图2.16 2.16 半导体二极管伏安特性曲线半导体二极管伏安特性曲线 图图2.17 2.17 非线性电阻的符号非线性电阻的符号上一页下一页返 回图2.16 半导体二极管伏安特性曲线 图2.17 非线2.3 电流流与与电压测量量n n2.3.1 2.3.1 电电阻串并阻串并联联n1.电阻的串联（a a）串联电阻）串联电阻 （b b）等效电阻）等效电阻图图2.18 2.18 电阻的串联电阻的串联上一页下一页返 回2.3 电流与电压测量2.3.1 电阻串并联（a）串联电n n等等效效电电阻阻R R等等于于各各个个串串联联电电阻阻之之和和，即即：R R=R R1 1+R R2 2+R R3 3+n n两两个个串串联联电电阻阻上上的的电电压压分分别别为为：（2 2-9 9）（2 2-1 10 0）上一页下一页返 回等效电阻R等于各个串联电阻之和，即：R=R1+R2+R3+2 2.电阻阻的的并并联（a a）并联电阻）并联电阻 （b b）等效电阻）等效电阻图图2.19 2.19 电阻的并联电阻的并联上一页下一页返 回2.电阻的并联（a）并联电阻 （b）n n等等效效电电阻阻R R为为：n n由由式式（2 2-1 11 1）得得图图2 2.1 19 9的的并并联联等等效效电电阻阻R R为为：n n两两个个并并联联电电阻阻上上的的电电流流分分别别为为：上一页下一页返 回等效电阻R为：上一页下一页返 回n n负负载载增增加加（例例如如并并联联的的负负载载数数目目增增加加）时时，负负载载所所取取用用的的总总电电流流和和总总功功率率都都增增加加，即即电电源源输输出出的的功功率率和和电电流流都都相相应应增增加加。就就是是说说，电电源源输输出出的的功功率率和和电电流流决决定定于于负负载载的的大大小小。上一页下一页返 回负载增加（例如并联的负载数目增加）时，负载所取用的总电流和总2.3.2 电流流的的测量量n n测测量直流量直流电电流通常都用磁流通常都用磁电电式安培式安培计计，测测量交量交流流电电流主要采用流主要采用电电磁式安培磁式安培计计（a）安培计的接法）安培计的接法 （b）分流器的接法）分流器的接法图图2.20 安培计和分流器安培计和分流器上一页下一页返 回2.3.2 电流的测量测量直流电流通常都用磁电式安培计，测 （2 2-1 14 4）n n即即 （2 2-1 15 5）上一页下一页返 回 例例例例2-52-52-52-5 有一磁有一磁电电式安培式安培计计，当使用分流器，当使用分流器时时，表，表头头的的满满标值电标值电流流为为5mA5mA。表。表头电头电阻阻为为2020。今欲使其量程（。今欲使其量程（满满标值标值）为为1A1A，问问分流的分流的电电阻阻应为应为多大？多大？解：解：解：解：上一页下一页返 回例2-5 有一磁电式安培计，当使用分流器时，表头的满标值2.3.3 电压的的测量量n n测测量直流量直流电压电压常用磁常用磁电电式伏特式伏特计计，测测量交流量交流电电压压常用常用电电磁式伏特磁式伏特计计。（a）伏特计的接法）伏特计的接法 （b）分压器的接法）分压器的接法图图2.21 伏特计和分压器伏特计和分压器上一页下一页返 回2.3.3 电压的测量测量直流电压常用磁电式伏特计，测量交n n由由图图2 2.2 21 1(b b)可可得得：（2 2-1 16 6）即即 （2 2-1 17 7）上一页下一页返 回由图2.21(b)可得：上一页下一页返 回 例例例例2 2 2 2-6 6 6 6 有有一一伏伏特特计计，其其量量程程为为5 50 0V V，内内阻阻为为2 20 00 00 0。今今欲欲使使其其量量程程扩扩大大到到3 36 60 0V V，问问还还需需串串联联多多大大电电阻阻的的分分压压器器？解解解解：上一页下一页返 回例2-6 有一伏特计，其量程为50V，内阻为2000。2.4.2 开开路路n n电电路开路路开路时时的特征可用下列各式表示：的特征可用下列各式表示：I=0I=0 U=U U=U0 0=E =E 图图2.24 电路开路的示意图电路开路的示意图上一页下一页返 回2.4.2 开路电路开路时的特征可用下列各式表示：图2.22.4.3 短短路路n n电电源短路源短路时时的特征可用下列各式表示：的特征可用下列各式表示：U=0 U=0 I=I I=IS S=E/R=E/R0 0图图2.25 电路短路的示意图电路短路的示意图上一页下一页返 回2.4.3 短路电源短路时的特征可用下列各式表示：图2.22.6.2 基尔霍夫电压定律（KVL）基基基基尔尔霍夫霍夫霍夫霍夫电压电压定律是用来确定构成回路中的各段定律是用来确定构成回路中的各段定律是用来确定构成回路中的各段定律是用来确定构成回路中的各段电电压间压间关系的。关系的。关系的。关系的。对对于于于于图图2.352.35所示的所示的所示的所示的电电路，如果从回路路，如果从回路路，如果从回路路，如果从回路adbcaadbca中任意一点出中任意一点出中任意一点出中任意一点出发发，以，以，以，以顺时针顺时针方向或逆方向或逆方向或逆方向或逆时针时针方向沿回路循方向沿回路循方向沿回路循方向沿回路循行一周，行一周，行一周，行一周，则则在在在在这这个方向上的个方向上的个方向上的个方向上的电电位升之和位升之和位升之和位升之和应该应该等于等于等于等于电电位降位降位降位降之和，回到原来的出之和，回到原来的出之和，回到原来的出之和，回到原来的出发发点点点点时时，该该点的点的点的点的电电位是不会位是不会位是不会位是不会发发生生生生变变化的。此即化的。此即化的。此即化的。此即电电路中任意一点的瞬路中任意一点的瞬路中任意一点的瞬路中任意一点的瞬时电时电位具有位具有位具有位具有单值单值性的性的性的性的结结果。果。果。果。上一页下一页返 回2.6.2 基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫图图2.35 回路回路上一页下一页返 回图2.35 回路上一页下一页返 回 以以图图2.352.35所示的回路所示的回路adbcaadbca（即（即为图为图2.312.31所所示示电电路的一个回路）路的一个回路）为为例，例，图图中中电电源源电动势电动势、电电流和各段流和各段电压电压的正方向均已的正方向均已标标出。按照虚出。按照虚线线所示方向循行一周，根据所示方向循行一周，根据电压电压的正方向可列出：的正方向可列出：U U1 1+U+U4 4=U=U2 2+U+U3 3或将上式改写或将上式改写为为：U U1 1-U-U2 2-U-U3 3+U+U4 4=0=0即即 U=0 U=0 （2-252-25）上一页下一页返 回 以图2.35所示的回路adbca（即为 就就是是在在任任一一瞬瞬时时，沿沿任任一一回回路路循循行行方方向向（顺顺时时针针方方向向或或逆逆时时针针方方向向），回回路路中中各各段段电电压压的的代代数数和和恒恒等等于于零零。如如果果规规定定电电位位升升取取正正号号，则则电电位位降降就就取取负负号号。上一页下一页返 回 就是在任一瞬时，沿任一回路循行方向（图图2 2.3 35 5所所示示的的a ad db bc ca a回回路路是是由由电电源源电电动动势势和和电电阻阻构构成成的的，上上式式可可改改写写为为：E E1 1-E E2 2-I I1 1R R1 1+I I2 2R R2 2=0 0或或 E E1 1-E E2 2=I I1 1R R1 1-I I2 2R R2 2即即 E E=(I IR R)上一页下一页返 回 图2.35所示的adbca回路是由电源2.8 电路路中中的的功功率率平平衡衡n n1 1电电做做的的功功（简简称称电电功功）WW=q qU U=U UI It tn n2 2电电功功率率 P P=WW/t t=U UI It t/t t=U UI I P P=U U2 2/R R=I I2 2R Rn n3 3电电流流热热效效应应Q Q=I I2 2R Rt tn n4 4额额定定值值：在在给给定定的的工工作作条条件件下下正正常常运运行行而而规规定定的的正正常常容容许许值值上一页下一页返 回2.8 电路中的功率平衡1电做的功（简称电功）W=qU=第第3章章 正正弦弦交交流流电路路n n实实例例引引入入：日日光光灯灯电电路路n n实实训训五五：白白炽炽灯灯调调光光实实验验n n3 3.1 1 正正弦弦交交流流电电基基本本概概念念n n3 3.2 2 正正弦弦量量的的相相量量表表示示法法n n3 3.3 3 正正弦弦交交流流电电路路中中电电压压与与电电流流的的关关系系n n3 3.4 4 白白炽炽灯灯串串电电感感调调光光电电路路的的阻阻抗抗计计算算及及功功率率因因数数n n实实训训六六：日日光光灯灯电电路路的的阻阻抗抗计计算算上一页下一页返 回第3章 正弦交流电路实例引入：日光灯电路上一页下一页返 实例例引引入入：日日光光灯灯电路路n正弦交流电得到广泛应用:n正弦交流电容易产生，并能用变压器改变电压，便于输送和使用；n交流电机结构简单、工作可靠、经济性好上一页下一页返 回实例引入：日光灯电路正弦交流电得到广泛应用:上一页下一页返 图图3.1 白炽灯电路白炽灯电路图图3.2 日光灯电路日光灯电路上一页下一页返 回图3.1 白炽灯电路图3.2 日光灯电路上一页下一页返 n n镇镇流流流流器器器器串串串串联联在在在在电电路路路路中中中中，它它它它的的的的作作作作用用用用是是是是帮帮帮帮助助助助灯灯灯灯管管管管启启启启动动，灯灯灯灯管正常管正常管正常管正常发发光光光光时稳时稳定定定定电电流；流；流；流；n n启启启启辉辉器并器并器并器并联联在灯管两端，它是帮助灯管启在灯管两端，它是帮助灯管启在灯管两端，它是帮助灯管启在灯管两端，它是帮助灯管启动动的。的。的。的。n n日光灯日光灯日光灯日光灯发发光原理光原理光原理光原理简单简单叙述如下：开关叙述如下：开关叙述如下：开关叙述如下：开关闭闭合，合，合，合，电电源接通。源接通。源接通。源接通。此此此此时时灯管未灯管未灯管未灯管未发发光，光，光，光，电压电压全加在启全加在启全加在启全加在启辉辉器上，启器上，启器上，启器上，启辉辉器器器器动动静静静静触片接触，使触片接触，使触片接触，使触片接触，使电电路接通，灯管中灯路接通，灯管中灯路接通，灯管中灯路接通，灯管中灯丝丝有有有有电电流通流通流通流通过过。此。此。此。此时时启启启启辉辉器器器器动动静触片断开，整个静触片断开，整个静触片断开，整个静触片断开，整个电电路路路路电电流突然中断，流突然中断，流突然中断，流突然中断，镇镇流器此流器此流器此流器此时产时产生很高的感生很高的感生很高的感生很高的感应电动势应电动势，与，与，与，与电电源源源源电压电压串串串串联联后，后，后，后，全部加在灯管两端。使灯管内汞气弧光放全部加在灯管两端。使灯管内汞气弧光放全部加在灯管两端。使灯管内汞气弧光放全部加在灯管两端。使灯管内汞气弧光放电电，紫外，紫外，紫外，紫外线线激激激激发荧发荧光粉，光粉，光粉，光粉，发发出近似日光的可出近似日光的可出近似日光的可出近似日光的可见见光。光。光。光。上一页下一页返 回镇流器串联在电路中，它的作用是帮助灯管启动，灯管正常发光时稳3.1 正正弦弦交交流流电基基本本概概念念n n正弦量的三要素指的就是正弦量的三要素指的就是频频率、幅率、幅率、幅率、幅值值和初相位和初相位和初相位和初相位。(a)直流电直流电 (b)交流电交流电 (c)脉冲电脉冲电图图3.6 电流波形图电流波形图上一页下一页返 回3.1 正弦交流电基本概念正弦量的三要素指的就是频率、幅值3.1.1 周周期期、频率率、角角频率率n n描述正弦量描述正弦量变变化快慢的量有周期化快慢的量有周期T T（s s）、）、频频率率f f（HzHz）和角和角频频率率（rad/srad/s）。）。（a a）用）用t t表示表示 (b)(b)t t表示表示图图3.7 正弦交流电波形图正弦交流电波形图f=1/T =2/T=2 f上一页下一页返 回3.1.1 周期、频率、角频率描述正弦量变化快慢的量有周期3.1.2 瞬瞬时值、最最大大值、有有效效值n n描述正弦量描述正弦量“大小大小”的量有瞬的量有瞬时值时值(i(i、u u、e)e)、n n最大最大值值(I(Imm、U Umm、E Emm)n n有效有效值值(I(I、U U、E)E)上一页下一页返 回3.1.2 瞬时值、最大值、有效值描述正弦量“大小”的量有图图3.8 交流电的有效值交流电的有效值上一页下一页返 回图3.8 交流电的有效值上一页下一页返 回第第5章章 磁磁路路与与变压器器n n5 5.1 1 变变压压器器的的工工作作原原理理n n5 5.2 2 变变压压器器的的应应用用n n5 5.4 4 磁磁路路在在其其他他方方面面的的应应用用上一页下一页返 回第5章 磁路与变压器5.1 变压器的工作原理上一页下一页实例例引引入入：市市电给6V小小灯灯泡泡供供电方方案案(a)电阻器分压供电方案电阻器分压供电方案 (b)变压器降压供电方案变压器降压供电方案 图图5.1 两种供电方案两种供电方案上一页下一页返 回实例引入：市电给6V小灯泡供电方案(a)电阻器分压供电方5.1 变压器器的的工工作作原原理理n n5 5.1 1.1 1 分分类类及及型型号号n n1 1.按按电电压压的的升升降降分分类类：有有升升压压变变压压器器和和降降压压变变压压器器两两种种。n n2 2.按按相相数数分分类类：有有单单相相变变压压器器、三三相相变变压压器器及及多多相相变变压压器器。上一页下一页返 回5.1 变压器的工作原理5.1.1 分类及型号上一页下一n n3.3.按用途分按用途分类类：有用于供配：有用于供配电电系系统统中的中的电电力力变压变压器；有器；有用于用于测测量和量和继电继电保保护护的的仪仪用用变压变压器（器（电压电压互感器和互感器和电电流互感器）；有流互感器）；有产产生高生高电压电压供供电设备电设备的耐的耐压试验压试验用的用的试验变压试验变压器；有器；有电电炉炉变压变压器、器、电焊变压电焊变压器和整流器和整流变压变压器等特殊用途的器等特殊用途的变压变压器。器。n n4.4.按冷却方式及冷却的介按冷却方式及冷却的介质质分分类类：有以空气冷却的干式：有以空气冷却的干式变压变压器；有以油冷却的油浸器；有以油冷却的油浸变压变压器；有以水冷却的水器；有以水冷却的水冷式冷式变压变压器。器。上一页下一页返 回3.按用途分类：有用于供配电系统中的电力变压器；有用于测量和 目前我国生目前我国生产产的中小型的中小型变压变压器主要有器主要有S S5 5、SLSL5 5、SFSF5 5、SZSZ5 5、SZLSZL5 5等系列。等系列。这这些符号的含些符号的含义义是：是：SS三相；三相；DD单单相；相；FF风风冷；冷；WW水冷；水冷；ZZ有有载调压载调压；LL铝线铝线圈圈变压变压器。器。例如某例如某变压变压器型号器型号为为S S L L 7 7500500/1010 高高压侧电压压侧电压10kV10kV 额额定容量定容量S SN N=500kVA=500kVA 设计设计序号序号为为7 7 铝线铝线圈圈 三相三相变压变压器器上一页下一页返 回 目前我国生产的中小型变压器主要有S5.1.2 变压器器的的结构构(a)结构示意图结构示意图 (b)符号符号图图5.2 变压器结构示意图及表示符号变压器结构示意图及表示符号上一页下一页返 回5.1.2 变压器的结构(a)结构示意图 (a)口型口型 (b)EI型型 (c)F型型 (d)C型型 图图5.3 变压器的铁芯变压器的铁芯上一页下一页返 回(a)口型 (b)EI型 (a)芯式变压器芯式变压器 （b）壳式变压器）壳式变压器图图5.4 变压器的结构形式变压器的结构形式上一页下一页返 回(a)芯式变压器 （b）壳式变压器上一5.1.3 变压器器的的额定定值 变变压压器器的的额额定定值值是是保保证证变变压压器器能能够够长长期期可可靠靠地地运运行行工工作作，并并且且有有良良好好的的工工作作性性能能的的技技术术限限额额，它它也也是是厂厂家家设设计计制制造造和和试试验验变变压压器器的的依依据据，其其内内容容包包括括以以下下几几个个方方面面：上一页下一页返 回5.1.3 变压器的额定值 变压器1.额定定电压U1N/U2Nn nU U1 1N N、U U2 2N N分分别别为为原原、副副边边额额定定电电压压，是是指指变变压压器器空空载载时时端端电电压压的的保保证证值值，以以有有效效值值表表示示，对对三三相相变变压压器器来来说说，均均指指线线电电压压，单单位位是是V V或或k kV V。上一页下一页返 回1.额定电压U1N/U2NU1N、U2N分别为原、副边额定电2.额定定电流流I1N/I2Nn nI I1 1N N和和I I2 2N N分分别别为为原原、副副边边额额定定电电流流，是是指指变变压压器器连连续续运运行行时时原原、副副绕绕组组允允许许通通过过的的最最大大电电流流有有效效值值。三三相相变变压压器器的的额额定定电电流流是是指指线线电电流流，单单位位为为A A。上一页下一页返 回2.额定电流I1N/I2NI1N和I2N分别为原、副边额定电3.额定定容容量量SNn nS SN N是是变压变压器在器在额额定状定状态态下的下的电电功率功率输输出能力。出能力。单单位以位以VAVA或或kVAkVA表示。表示。n n对对于于单单相相变压变压器器S SN N=U=U1N1NI I1N1N=U=U2N2NI I2N2N （5-15-1）n n对对于三相于三相变压变压器器 S SN N=U=U1N1NI I1N1N=U=U2N2NI I2N2N（5-25-2）上一页下一页返 回3.额定容量SNSN是变压器在额定状态下的电功率输出能力。单4.额定定频率率fNn n是是指指变变压压器器应应接接入入的的电电源源频频率率。我我国国电电力力系系统统的的标标准准频频率率为为5 50 0H Hz z。上一页下一页返 回4.额定频率fN是指变压器应接入的电源频率。我国电力系统的标第第2 2篇篇 电气控制篇电气控制篇上一页下一页返 回第2篇 电气控制篇上一页下一页返 回第二篇电器控制篇n n第第第第六六六六章章章章 电电机机机机n n第第第第七七七七章章章章 常常常常用用用用低低低低压压电电器器器器n n第第第第八八八八章章章章 电电器器器器控控控控制制制制系系系系统统上一页下一页返 回第二篇 电器控制篇第六章 电机上一页下一页返第第6章章 电机机n n6.1 6.1 电电机的分机的分类类和和选择选择n n6.2 6.2 三相异步三相异步电动电动机机n n6.3 6.3 单单相异步相异步电动电动机机n n6.4 6.4 直流直流电电机机上一页下一页返 回第6章 电机6.1 电机的分类和选择上一页下一页返 回实例例引引入入：机机床床电机机图图6.1 CY6140卧式车床外形图卧式车床外形图上一页下一页返 回实例引入：机床电机图6.1 CY6140卧式车床外形图上6.1 电机机的的分分类和和选择表表6-2 6-2 各各类电类电机特点和用途机特点和用途上一页下一页返 回6.1 电机的分类和选择表6-2 各类电机特点和用途上一表表6-2 6-2 各各类电类电机特点和用途机特点和用途上一页下一页返 回表6-2 各类电机特点和用途上一页下一页返 回表表6-16-1 电机的分类电机的分类上一页下一页返 回表6-1 电机的分类上一页下一页返 回表表6-16-1 电机的分类电机的分类上一页下一页返 回表6-1 电机的分类上一页下一页返 回 选选择择电电动动机机要要从从技技术术和和经经济济两两方方面面考考虑虑，即即要要合合理理选选择择电电动动机机的的容容量量类类型型、结结构构型型式式和和转转速速等等技技术术指指标标，又又要要兼兼顾顾到到设设备备的的投投资资少少、费费用用低低等等经经济济指指标标。上一页下一页返 回 选择电动机要从技术和经济两方面考虑，即要合理选择电动机机容容量量的的确确定定n n电电动动机机容容量量的的确确定定是是选选择择电电动动机机的的关关键键。电电动动机机容容量量也也就就是是指指电电动动机机的的功功率率，是是由由电电动动机机所所带带负负载载的的功功率率确确定定的的。对对连连续续运运行行的的电电动动机机，其其额额定定功功率率应应等等于于或或稍稍大大于于其其负负载载（恒恒定定负负载载）所所需需的的功功率率；对对短短时时运运行行的的电电动动机机，其其额额定定功功率率可可以以是是其其负负载载所所要要求求的的功功率率的的1 1/。为为三三相相异异步步电电动动机机的的过过载载系系数数，的的取取值值范范围围一一般般为为1 1.8 82 2.2 2。上一页下一页返 回电动机容量的确定电动机容量的确定是选择电动机的关键。电动机容电动机机类型型的的选择n n电动电动机机类类型是根据型是根据电动电动机所机所带负载带负载的性的性质质来来选选择择的，如表的，如表6-36-3所示。所示。表表6-3 6-3 电动机类型选择电动机类型选择上一页下一页返 回电动机类型的选择电动机类型是根据电动机所带负载的性质来选择的电动机机结构构型型式式的的选择n n电动电动机按其安装方式不同分机按其安装方式不同分为为卧式和立式两种，卧式和立式两种，普通机床一般采用通用系列的卧式普通机床一般采用通用系列的卧式电动电动机。机。n n根据工作根据工作环环境境选择电动选择电动机的防机的防护护型式。型式。n在正常工作环境，一般采用防护式电动机。n在干燥无尘环境，可采用开启式电动机。n在潮湿、粉尘较多或户外场所，采用封闭式电动机。n在有爆炸危险或有腐蚀性气体的地方，应选用防爆式或防腐式电动机。上一页下一页返 回电动机结构型式的选择电动机按其安装方式不同分为卧式和立式两种电动机机转速速选择n n电电动动机机额额定定转转速速是是根根据据电电动动机机所所带带负负载载的的需需要要而而选选定定的的。但但是是，通通常常转转速速不不低低于于5 50 00 0r r/m mi in n（即即每每分分钟钟5 50 00 0转转），因因为为功功率率一一定定时时，电电动动机机转转速速愈愈低低，其其尺尺寸寸愈愈大大，价价格格愈愈贵贵，而而且且效效率率也也较较低低。上一页下一页返 回电动机转速选择电动机额定转速是根据电动机所带负载的需要而选定电动机机额定定电压选择n n电电动动机机电电压压等等级级的的选选择择，要要根根据据电电动动机机类类型型、功功率率以以及及使使用用地地点点的的电电源源电电压压来来决决定定，一一般般为为3 38 80 0V V。大大功功率率异异步步电电动动机机采采用用3 30 00 00 0V V和和6 60 00 00 0V V的的额额定定电电压压。上一页下一页返 回电动机额定电压选择电动机电压等级的选择，要根据电动机类型、功二二、原原理理说明明n n三相异步三相异步电动电动机分成两个基本部分：定子（固机分成两个基本部分：定子（固定部分）和定部分）和转转子（旋子（旋转转部分）部分）图图6.2 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造上一页下一页返 回二、原理说明三相异步电动机分成两个基本部分：定子（固定部分）1.定定子子1-定子定子 2-转子转子图图6.3 定子和转子的铁芯定子和转子的铁芯上一页下一页返 回1.定子1-定子 2-转子上一页下一页返 回2.转子子(a)(a)鼠鼠笼笼式式绕组绕组 (b)(b)转转子外形子外形图图6.4 6.4 鼠鼠笼笼式式转转子子上一页下一页返 回2.转子(a)鼠笼式绕组 (b)转子外形上一图图6.5 铸铝的鼠笼式转子铸铝的鼠笼式转子上一页下一页返 回图6.5 铸铝的鼠笼式转子上一页下一页返 回图图6.6 线绕式异步电动机的构造线绕式异步电动机的构造上一页下一页返 回图6.6 线绕式异步电动机的构造上一页下一页返 回n n要正确使用要正确使用电动电动机，必机，必须须要看懂要看懂铭铭牌。牌。Y132M-4Y132M-4型型电电动动机的机的铭铭牌如下。牌如下。电动电动机机铭铭牌数据的意牌数据的意义详见义详见6.2.46.2.4节节。此外，它的主要技术数据还有：功率因数此外，它的主要技术数据还有：功率因数0.850.85，效率效率87%87%。上一页下一页返 回要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。Y132M-4型电动机的铭6.2 三三相相异异步步电动机机 世世界界上上7 75 5%的的用用电电设设备备都都是是三三相相交交流流异异步步电电动动机机。本本节节将将详详细细介介绍绍三三相相异异步步电电动动机机的的原原理理、转转速速与与转转矩矩的的计计算算以以及及起起动动、制制动动、调调速速的的控控制制方方法法。上一页下一页返 回6.2 三相异步电动机 世界上75%的用电设备6.2.1 三三相相异异步步电动机机工工作作原原理理 三三相相异异步步电电动动机机转转动动原原理理如如下下：三三相相交交流流电电通通入入定定子子绕绕组组，产产生生旋旋转转磁磁场场。磁磁力力线线切切割割转转子子导导条条使使导导条条两两端端出出现现感感应应电电动动势势，闭闭合合的的导导条条中中便便有有感感应应电电流流流流过过。在在感感应应电电流流与与旋旋磁磁场场相相互互作作用用下下，转转子子导导条条受受到到电电磁磁力力并并形形成成电电磁磁转转矩矩，从从而而使使转转子子转转动动。上一页下一页返 回6.2.1 三相异步电动机工作原理 三相异步电动电压n n铭铭牌上所牌上所标标的的电压值电压值是指是指电动电动机在机在额额定运行定运行时时定子定子绕绕组组上上应应加的加的线电压线电压有效有效值值。三相异步。三相异步电动电动机的机的额额定定电电压压有有380V380V、3000V3000V及及6000V6000V等多种。一般等多种。一般规规定定电动电动机的机的工作工作电压电压不不应应高于或低于高于或低于额额定定值值的的5%5%。n n当当电压电压高于高于额额定定电压值时电压值时，磁通将增大（因，磁通将增大（因U U1 14.44f4.44f1 1N N1 1）。磁通的增大又将引起励磁）。磁通的增大又将引起励磁电电流的增大流的增大（由于磁（由于磁饱饱和，可能增得很大）。和，可能增得很大）。这样这样，可使，可使铁损铁损（与磁通平方成正比）增加，（与磁通平方成正比）增加，铁铁芯芯发热发热。n n但常但常见见的是的是电压电压低于低于额额定定值值。这时这时引起引起转转速下降，速下降，电电流增加。如果在流增加。如果在满载满载或接近或接近满载满载的情况下，的情况下，电电流的增流的增加将超加将超过额过额定定电电流流值值，使，使绕组过热绕组过热。在低于。在低于额额定定电压电压下运行下运行时时，和，和电压电压平方成正比的最大平方成正比的最大转转矩矩T Tmaxmax会会显显著地著地降低，降低，这对电动这对电动机运行也不利。机运行也不利。上一页下一页返 回电压铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的电流流n n铭铭牌牌上上所所标标的的电电流流值值是是指指电电动动机机在在额额定定运运行行时时定定子子绕绕组组的的线线电电流流有有效效值值。当当电电动动机机空空载载时时，转转子子转转速速接接近近于于旋旋转转磁磁场场的的转转速速，两两者者之之间间相相对对转转速速很很小小，所所以以转转子子电电流流近近似似为为零零，这这时时定定子子电电流流几几乎乎全全是是建建立立旋旋转转磁磁场场的的励励磁磁电电流流。当当输输出出功功率率增增大大时时，转转子子电电流流和和定定子子电电流流都都相相应应增增大大。上一页下一页返 回电流铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的线电流功功率率与与效效率率 铭铭牌上所牌上所标标的功率的功率值值是指是指电动电动机在机在额额定运行定运行时轴时轴上上输输出出的机械功率的机械功率值值。输输出功率与出功率与输输入功率不等，其差入功率不等，其差值值等于等于电动电动机本身的机本身的损损耗功率，包括耗功率，包括铜损铜损（P PCuCu）、）、铁损铁损（P PFeFe）及机械）及机械损损耗等。以耗等。以Y132M-4Y132M-4型型电动电动机机为为例：例：输输入功率入功率 P P1 1=U=Ul lI Il lcoscos=38015.40.85=8.6kW=38015.40.85=8.6kW 输输出功率出功率 P P2 2=7.5kW=7.5kW 效率效率 =P=P2 2/P/P1 1=(7.5/8.6)100%=87%=(7.5/8.6)100%=87%一般鼠一般鼠笼笼式式电动电动机在机在额额定运行定运行时时的效率的效率约为约为727293%93%。在在额额定功率的定功率的75%75%左右左右时时效率最高。效率最高。上一页下一页返 回功率与效率 铭牌上所标的功率值是指电动功功率率因因数数n n因因为为电电动动机机是是感感性性负负载载，定定子子相相电电流流比比相相电电压压滞滞后后一一个个 角角，c co os s 就就是是电电动动机机的的功功率率因因数数。三三相相异异步步电电动动机机的的功功率率因因数数较较低低，在在额额定定负负载载时时约约为为0 0.7 70 0.9 9，而而在在轻轻载载和和空空载载时时更更低低，空空载载时时只只有有 0 0.2 20 0.3 3。因因此此，必必须须正正确确选选择择电电动动机机的的容容量量，防防止止“大大马马拉拉小小车车”，并并力力求求缩缩短短空空载载的的时时间间。上一页下一页返 回功率因数因为电动机是感性负载，定子相电流比相电压滞后一个角接接法法（a a）星形（）星形（Y Y）联联接接 （b b）三角形（）三角形（）联联接接图图6.16 6.16 定子定子绕组绕组的星形（的星形（Y Y）联联接和三角形（接和三角形（）联联接接上一页下一页返 回接法（a）星形（Y）联接 （b）三角形（）联接上一页下一6.2.5 三三相相异异步步电动机机的的起起动n n1 1起起动动性性能能n（1）起动电流Ist 电动机的起动电流对线路是有影响的。过大的起动电流在短时间内会在电路上造成较大的电压降落，而使负载端电压降低，影响邻近负载的正常工作。上一页下一页返 回6.2.5 三相异步电动机的起动1起动性能上一页下一页返（2）起起动转矩矩Tstn n如如果果起起动动转转矩矩T Ts st t过过小小，就就不不能能在在满满载载下下起起动动，应应设设法法提提高高。但但起起动动转转矩矩T Ts st t过过大大，会会使使传传动动机机构构（譬譬如如齿齿轮轮）受受到到冲冲击击而而损损坏坏，所所以以又又应应设设法法减减小小。n n异异步步电电动动机机起起动动时时的的主主要要缺缺点点是是起起动动电电流流较较大大。为为了了减减小小起起动动电电流流（有有时时也也为为了了提提高高或或减减小小起起动动转转矩矩），必必须须采采用用适适当当的的起起动动方方法法。上一页下一页返 回（2）起动转矩Tst如果起动转矩Tst过小，就不能在满载下起2.变频调速速 3.变转差率差率调速速图图6.19 变频调速装置示意图变频调速装置示意图上一页下一页返 回2.变频调速 3.变转差率调速图6.19 变频调速装置示6.2.7 三三相相异异步步电动机机的的制制动n n1 1能耗制能耗制动动 图图6.20 能耗制动原理图能耗制动原理图上一页下一页返 回6.2.7 三相异步电动机的制动1能耗制动 图6.20 2.反反接接制制动n n反接制反接制动动的原理如的原理如图图6.216.21所示。所示。将接到将接到电电源的三根源的三根导线导线中任意两中任意两根的一端根的一端对调对调位置，使旋位置，使旋转转磁磁场