电工电子技术与技能 电子教案（5-6章）（）

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,YCF,电工电子技术与技能 电子教案（5-6章）,电工电子技术与技能,（多学时）（第,2,版）,第一部分 电 路 基 础,项目一 认识实训室与安全用电,项目二 直流电路,*项目三 磁场及电磁感应,项目四 电容和电感,项目五 单相正弦交流电路,项目六 三相正弦交流电路,第二部分 模拟电子技术,项目七 电子实训室的认识与基本技能训练,项目八 常用半导体器件,项目九 整流、滤波和稳压电路,项目十 放大电路与集成运算放大器,第三部分 数字电子技术,项目十一 数字电子技术基础,项目十二 组合逻辑电路和时序逻辑电路,项目十三 数字电路的应用,目,录,项目五 单相正弦交流电路,5.1 熟悉实训室,5.2 正弦交流电路的基本物理量,5.3 正弦交流电路中的三种基本元件,5.4 RLC串联电路,5.5 交流电路的功率,5.6 照明电路及其配电板的安装实训,回目录,项目五 单相正弦交流电路,5.1,熟悉实训室,5.1.1,实训室的工频电源,实训室使用的电源是频率为,50Hz,的交流电源，称为工业标准频率。,5.1.2,交流仪表和单相调压器,1.,交流电压表,用于测量交流电压。,2.,交流电流表,用于测量交流电流。,3.,钳形电流表,用于在不断开电路的情况下直接测量交流电流。,4.,调压变压器,主要用于实验室和交流异步电动机的降压起动设备中。,回章首页,项目五 单相正弦交流电路,5.2,正弦交流电路的基本物理量,5.2.1 正弦交流电的基本概念,交流电在其电能的产生、输送和使用方面都有很大的优越性。,大小和方向都随时间作周期性变化的电压和电流称为交变电压和交变电流，统称为交流电。,若交流电随时间按正弦规律变化，则称为正弦交流电。,在交流电作用下的电路称为交流电路。,在正弦交流电路中，电动势、电压、电流的大小均随时间作正弦规律变化。,回章首页,项目五 单相正弦交流电路,5.2.2,正弦交流电的三要素,正弦电动势、正弦电压、正弦电流等统称为正弦量。,正弦量包含三个基本的要素：角频率（,）、振幅值或最大值（,I,m,）以及初相位（,0,）。,正弦交流电路及其波形,项目五 单相正弦交流电路,1.,角频率,角频率,表示在单位时间内正弦量所经历的电角度，即,=,/,t,正弦交流电循环变化一周的时间称为周期，用,T,表示，单位为秒（,s,）。,单位时间（即,1s,）内包含的周期数称为频率，用,f,表示，单位为赫兹（,Hz,）。,f,=1/,T,或,T,=1/,f,角频率,和周期,T,（或频率,f,）的关系为,=2/,T,=2,f,项目五 单相正弦交流电路,2.振幅值,正弦量瞬时值中的最大值叫振幅值或最大值，也叫峰值。,3.初相位,正弦函数随时间变化的角度，称为相位，亦称为相位角。,相位是表示正弦量在某一时刻所处状态的物理量，它不仅确定瞬时值的大小和方向，还能表示出正弦量变化的趋势。,开始计时（,t,=0）的相位角（,0,）称为初相角，它反映了正弦量在计时起点的状态。,对于某一正弦交流电量，只要它的角频率、初相位和最大值这三个要素被确定下来，它在任一时刻的状态也就被确定了。所以计算正弦交流电量的问题就是求它的三个要素。,项目五 单相正弦交流电路,5.2.3,相位差观察演示实验,用双踪示波器观察,RC,串联电路的波形。,实验仪器和器材,实验方法,实验结果,项目五 单相正弦交流电路,5.2.4 交流电的有效值,正弦交流电的有效值,I,=0.707,I,m,U,=0.707,U,m,E,=0.707,E,m,常用的测量交流电压和交流电流的各种仪表，所指示的读数均为正弦电压、电流的有效值。,电机和各种电器铭牌上标的也都是有效值。,项目五 单相正弦交流电路,*5.2.5,正弦交流电路的表示方法及其测量实训,1.,表示方法,正弦量用相量表示不仅简化了正弦量的运算，而且简化了正弦交流电路的分析运算。,正弦量,i,=,I,m,sin,（,t,+,i,）的相量可以写成,I,m,=,I,m,i,。,用相量表示正弦量进行正弦交流电路运算的方法称为相量法。,基尔霍夫定律对交流电同样适用。,2.,正弦交流电压、电流的测量,仪器和器材,技能训练电路,内容和步骤,项目五 单相正弦交流电路,5.3,正弦交流电路中的三种基本元件,正弦交流电路中除了电源外，还有三种具有不同电路参数的无源元件，即电阻、电感和电容。,5.3.1,纯电阻正弦交流电路,1.,电阻元件的性质探索演示实验,如果在某一部分电路内，只考虑电阻的作用，则可用欧姆定律描述电路中电压和电流的关系。,当电阻,R,的电压和电流参考方向一致时,u,R,=,Ri,或,i,=,U,R,/,R,回章首页,纯电阻电路,项目五 单相正弦交流电路,2.纯电阻正弦交流电路中的相量关系,电阻上的电压和电流是同频率的正弦量且相位相同（同相）。,它们的数量大小关系为,U,Rm,=,RI,m,U,R,=,RI,如用相量表示，则为,U,Rm,=,RI,m,或,U,=,RI,项目五 单相正弦交流电路,5.3.2,纯电感正弦交流电路,1.,电感元件电压波形观察,正弦电流在线性电感中产生同频率的正弦电压。,正弦电压在相位上超前电流,90,。,X,L,=,L,=2,fL,，,X,L,称为电感电抗，简称感抗，具有和电阻相同的量纲，单位为欧姆（,）。,电感电路中电流有效值和电压有效值成正比，而与电路的感抗成反比。,感抗是用来表示电感元件对正弦电流阻碍作用的一个物理量。,波形观察电路图,项目五 单相正弦交流电路,2.,纯电感电路中能量转换和功率,纯电感线圈时而吸收功率，时而发出功率，因此它是一个储能元件，一个周期的平均功率为零，即纯电感线圈在正弦交流电路不消耗有功功率。,电感元件的无功功率为,Q,L,=,U,L,I,=,X,L,I,2,=,U,2,L,/,X,L,为了与有功功率相区别，规定无功功率的单位是乏尔（,Var,），简称乏。,项目五 单相正弦交流电路,5.3.3 纯电容正弦交流电路,1.电容元件电压波形观察,正弦电压在电容中产生同频率的正弦电流。电流在相位上超前电压90（或者电容中电压滞后电流90）,。,X,C,=1/（,C,）=1/（2,fC,）,，称为电容电抗，简称容抗。它具有和电阻相同的量纲，单位为欧姆（,）。,在电容电路中，电流有效值,I,和电压有效值,U,成正比，和容抗,X,C,成反比。,对直流来说，因,=0，故,X,C,，可看做断路，所以电容器有,“,隔直,”,作用。,相量关系式,U,=,U,0，,I,=,I,90,项目五 单相正弦交流电路,2.纯电容电路中的能量转换和功率,电容吸取的瞬时功率：,p,C,=,u,C,i,=,U,m,sin,tI,m,sin（,t,+90）=,U,m,I,m,sin,t,cos,t,=,U,C,I,sin2,t,纯电容电路中的瞬时功率是频率二倍于电压频率的正弦函数。,纯电容电路的平均功率,P,和纯电感电路的平均功率,P,一样，为,P,=0,。,纯电容电路不消耗有功功率，只有电容器和电源之间的能量交换。,项目五 单相正弦交流电路,5.4 RLC,串联电路,5.4.1 RLC,串联电路的阻抗,将交流电路中的三种基本元件电阻、电感、电容串联起来就组成一种具有实际意义的电路。,回章首页,RLC,电路阻抗测量电路图,RLC,串联电路,项目五 单相正弦交流电路,5.4.2,电压三角形和阻抗三角形及其应用,阻抗三角形,电压相量三角形,U,R,=,U,cos,U,X,=,U,L,-,U,C,=,U,sin,总电压为,U,=,I,Z,电流的有效值,I,与电压的有效值,U,成正比，而与电路的阻抗,|,Z,|,成反比。这条规律不仅适用于,RLC,串联电路，而且对任何线性正弦交流电路都适用，称为交流电路的欧姆定律。,阻抗三角形,电压三角形,RLC,串联电路的电压电流波形图,项目五 单相正弦交流电路,*5.4.3 RLC,串联谐振电路,1.,串联谐振的条件和谐振频率,在,RLC,串联电路中当,X,L,=,X,C,时，即,=0,，表示,|,Z,|=,R,，电路呈现纯电阻性质，这时总电压,u,和电流,i,同相位，这时电路中就产生谐振现象。,X,L,=,X,C,为电路产生谐振的条件,谐振时的频率,f,0,=1/(2(,LC,),0.5,),2.,串联谐振的特点,串联谐振时电感两端的电压,U,L,、电容两端的电压,U,C,可以比总电压,U,大许多倍。,串联谐振时电路的阻抗最小，在一定电压下电路中电流的有效值最大。,项目五 单相正弦交流电路,5.5,交流电路的功率,5.5.1 有功功率、无功功率和视在功率,有功功率,P,=,U,R,I,=,UI,cos,无功功率,Q,=,U,X,I,=,UI,sin,=,Q,L,-,Q,C,把总电压,U,和电流,I,的乘积称为视在功率，用,S,表示，即,S,=,UI,。,S,=(,P,2,+,Q,2,),0.5,=,UI,视在功率,S,的单位为伏安（,VA,）。,回章首页,项目五 单相正弦交流电路,5.5.2 功率三角形和功率因数,功率三角形,有功功率,P,=,UI,cos,功率因数,=cos,功率三角形,项目五 单相正弦交流电路,5.5.3,提高功率因数的方法,当功率,P,和电压,U,一定时，功率因数,越高，电路中电流,I,就越小。,用电设备的额定功率是指额定的视在功率,S,N,，其表达式为,S,N,=,U,N,I,N,，,即额定电压与额定电流的乘积。,电感性负载并联适当的电容，可以提高电路总的功率因数。,在工业生产中还采用如下方法来提高自然功率因数：合理地选用电动机，不用大功率的电动机来带动小功率负载，在操作中避免或减少电动机的空转，尽量使电感性负载与电容性负担相平衡。,提高功率因数的现实意义是减少电路中的无功电流（无功功率），提高发电设备的利用率，减少输电线路上的损耗。,项目五 单相正弦交流电路,5.6,照明电路及其配电板的安装实训,1.实训目的,通过对白炽灯照明灯具的安装，加深对单相照明线路的认识和理解，并训练实际操作技能。,掌握选择导线截面的技能。,2.实训器材,3.实训电路,4.实训原理,一只开关控制一盏灯。,灯的额定电压与电源电压一致。,安装灯头线。,为了防止电路过载或短路，均应在照明线路前面安装熔断器。,回章首页,照明电路图,项目五 单相正弦交流电路,5.实训内容,灯座的安装。,单联开关的安装。,插座的安装。,6.实训步骤,（1）定位及划线。,（2）固定线卡。,（3）敷设导线。,（4）检查线路无误后接上电源线，合上闸刀开关，观察电路有无异常现象，用试电笔检查插座是否有电，白炽灯是否工作正常。,7.实训报告要求,总结照明配电板安装方法、步骤和注意事项。,灯泡控制电路的接法,项目五 单相正弦交流电路,5.6.2,荧光灯电路的安装及故障排除,1.,实训目的,学会安装荧