第1章电工进网作业电工基础知识.ppt

电工进网作业培训 电工基础知识 第一部分 任何职业训练都需要付出刻苦的努力 电工学也是一样 学习知识的最好方法是阅读 思考和操作 巩固知道知识的方法是复习和思考实践 所以希望学生能多看 多问 多练 第1章电工基础知识 1 电路理论和电磁理论是电子工程的两大基础理论 电子工程的所有分支学科均是在此基础上发展起来的 电源 电机 控制 电子学通信以及电子仪器等许多分支都是基于电路理论而发展形成的 因此 电路理论基础课是电子工程专业最重要的课程 也是初学电子工程专业的学生的最佳起点学习电路理论对于其他理工科专业学生也是很有意义的 因为电路通常是研究能量系统的一种很好的模型 而且其中包含了应用数学 物理学拓扑学等诸多内容 1 电路的组成及作用电路 电流所通过的路径 电路的作用是进行电能的传输和转换 或是实现信号的传递和处理 电路是由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成 电路可分成电源 负载和导线三个部分电源是提供电能的设备 是电路工作的能源 电源的作用是将非电能转换成电能 负载是用电设备 比如我的灯泡 是将电能转换成光能 导线 导线是负责输送电能的管子 一 电路的组成及各部分的作用 2 第1节直流电路本节主要介绍电路的基本物理量 欧姆定律 基尔霍夫及简单直流电电路的计算 3 2 电路的工作状态 1 开路状态 电路中没电流流过 电阻无穷大 电压为电源电动势 2 通路状态 电路中有电流流过 电阻与电流成反比 电压与电流成正比 3 短路状态 电阻接近与零 电流急剧上升 电压下降至零 忽略电路元器件的次要因素 将其理想化 并用规定的电气图形符号表示所组成的电路 称为电路 4 二 电流 1 电流的概念与分类带电粒子 电荷 的定向运动形成电流 电流的方向不变化为直流I DC 方向和大小都变化为交流i AC I Q t 取决于在一定时间内 通过导体横截面的电荷量 I电流强度 A安培 Q电荷量 C库仑 t时间 S秒 2 电流的单位安培 A 电流单位换算1A 103mA1mA 103 A 1kA 103A 3 电流的方向规定 正电荷运动的方向为电流的实际方向 假设的电流流向称为电流的参考方向 5 分析 当参考方向与实际方向相同时 则I 0当参考方向与实际方向相反时 则I 0 负值表示方向相反而不是负电流值 2 单位字母符号 E单位 V 伏特 或简称伏 6 3 电动势的方向E的方向是从低电位 电源负极 指向高电位 电源正极 7 电场力将单位正电荷从电场中的a点移到b点所做的功 称其为a b两点间的电压 2 电压的方向电压方向规定为由高电位指向低电位三种表示法 箭头表示双下标表示UAB 习惯上把电压从高电位指向低电位的方向称为电压的实际方向 3 电压的单位伏特 V 1V 103mV1mV 103 V1kV 103V 8 2 电位电位 某点到参考点之间的电压 用U 或 表示单位V把参考点的电位称为零电位 即如A点参考点则 A 0V 通常选大地为参考点 把大地的电位作为零电位点 任意两点间的电位差 UAB UA UB或 AB A B电压与电位的异同点 电位是某点对参考点的电压 电压是某两点间的电位差 电位是相对量 随参考点的改变而改变 而电压是绝对量 不随参考点的改变而改变 9 五 电阻器 1 电阻器的概念当自由电子在金属导体里作定向移动时 要受到导体里的某些物质的阻碍 我们把导体对电流的阻碍 简称电阻 R 符号表示 这个阻碍与导体的长度和电阻率成正比 横截面积成反比 R L SL 导体长度 m 米S 横截面积 m2 平方米 导体的电阻率 m 3 电阻器分类 固定电阻可变电阻水泥电阻碳膜电阻线绕金属膜电阻 2 单位 为欧姆 1K 103 1M 106 10 4 主要指标 标称阻值承受功率允许偏差5 标志方法 色环法色标符号方法 棕 偏差 金 倍乘 黄 第三位 紫 第二位 棕 第一位 黑0棕1红2橙3黄4绿5蓝6紫7灰8白9银10 2金10 1 11 12 13 1 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 不含电源电路 内容 流过导体的电流与这段导体两端电压成正比 与导体的电阻成反比I U R式中R为电阻 单位为欧姆 电阻一定时 电压愈高电流愈大 电压一定 电阻愈大电流就愈小 六 欧姆定律 2 全电路欧姆定律全电路欧姆定律 含源电路 内容 电路中电流与电源电动势成正比 与内外电阻之和成反比 14 公式变形 E IR Ir I R r U U0分析 由U E Ur E Ir可知 当电阻R为无穷大 I 0U E 最高 当电阻R变小 I增大U减小当电阻R变大 I减小U增大 七 电阻的连接 1 电阻的串联两个或多个电阻头尾依次相连 称为电阻的串联 15 R1 R2 R3 电阻串联的特点 1 流过每一元件的电流相等I I1 I2 In 2 总电压等于各个电压之和U U1 U2 IR1 IR2 3 R R1 R2 Rn 总电阻等于各个电阻之和 4 串联电阻有分压作限流作用 分压式 U1 R1U R1 R2 U2 R2U R1 R2 16 2 电阻并联两个或两个以上电阻 它们的一端接在一起 另一端也接在一起 并承受相同的电压 电阻并联的特点 1 电压相同 U U1 U2 Un 2 总电流等于各个电流之和 I I1 I2 In 3 总电阻的倒数等于各个电阻倒数之和 1 R 1 R1 1 R2 1 Rn 若只有两个电阻并联即R R1并R2 R1R2 R1 R2 4 电阻并联具有分流作用 分流式 I1 R2I R1 R2I2 R1I R1 R2 5 总功率等于各分功率之和 每一条支路功率与电阻成反比 17 电路的混联 18 电路的混联也称为 复联 或 串并联 前面我们介绍了电路的串连和电路的并联 现在我给大家介绍电路的串并混联电路 以下是关于混联的特性 混联电路就是电路中即有串联又有并联的混合体电路 混联总电阻 混联图 1 总电阻等于R1并R2加上R3加上R4 RT R1IIR2 R3 R4以上电阻分有三步求和 先算出阴影R1和R2部分的电阻 前面我我们讲过并连电路的关系 其中是两个并联RT R1R2 R1 R2两个同样阻值的可以直接用常数除以指数RT R nRT为总电阻 R电阻值 n指数 总电阻例 混联电路中总电阻是多少 RT 解 我们先求得R1和R2并联的等效电阻 图中R1和R2阻值相同 可以用并联计算公式可以得到 R1IIR2 R1IIR2表示电路总电阻的一部分 先将其从整个电路中的电阻 RT 中分割出来 由于R1IIR2与R3和R4串联 所以得到的总电阻如下所示 19 总电流 当知道总电压和总电阻通过欧姆定律可以算出总电流 公式如下IT VT RT 220 450 0 49A 490mA 电压降 通过分压公式我们可以得到每一个元件上的电压 公试如下电压等于电阻乘电流 那么我们只要知道总电阻和总电流就能到得总电压 同理我们知道分电阻和流过分电阻的电流就能知道分电阻的两端所承受的电压 总电压 VT VR1R2 VR3 VR4因R1和R2并联所以它两端承受的电压是一样的 R1和R2并联的电阻和总电流在上试以算出 也可以用分压公式求得 公式如下 例1参考混联电路图2求中图的总电阻总电流加在AB两端的电压 20 电路图2 例1参考混联电路图2求中图的总电阻总电流加在AB两端的电压 我们先算出并联部位的电阻 R2 R3IIR4 R5 总电阻 RT R1 R2 R3 II R4 R5 总电流 AB两端电压 UAB R1 IT 100 0 73 73V 4 电源的串联 21 关于电压源的串联有一个常见的例子是手电筒 给手电筒装上两节1 5V的电池 它们是串联的 总电压是3V 当将电池串联或其它电源串联用来增加电压时 通常把其中一个的正极连接到另一个的负极上 如以下实物图 串联的电压 当两个或更多的电压源串联时 总电压等于各个电压源电压的代数和 代数和意味意味着当电压源串联的时候 要将电压源的极性也考虑在内 反向极性电压源的电压有反向的符号 VT VS1 VS2 VS3 VSn如果所有电压源极性都是同一个方向 则相加时所有的电压符号是一样的 从A端到B端的总电压为 VAB 3V 3V 3V 9V电压有双下标AB的 表示这个电压是A端对于B端的参值 串联电压源计算 22 6V 12V 串联电源的内阻 23 并联电源电压电流计算 24 并联电源电压相等所以 VT V1 V2 V3 Vn并联电源可输出电流等于各分电源电流代数和 AT A1 A2 A3 AnAT 3A 3A 3A 3A 12A 八 电功与电功率 1 电功电能是由其他形式的能 如机械能 热能 化学能 核能 转换来的 电能又可以换为其他形式的能 如电流通过灯泡发光是电能转换成热能变为光能的现像 电流通过电动机 电动机带动其他机器运转而做功 便是电能转换成机械能的过程 简称为电功用字母W表示 W UIt式中 W电功J U电压V I电流A t时间SW I2Rt U2t R实际中 电功的单位常用千瓦 小时 KW h 俗称 度 常生活电能的计算 3 6 106J 1KW h 1度 25 3 电流的热效应电流通过导体时 由于自由电子与杂质的碰撞 导体的温度会升高 这是因为导体吸的电能转换成为热能的缘故 这种现像叫做电流的热效应 电流通过导体时所产生的热量与电流强度的平方 导体本焦耳 楞定律Q I2Rt U2t R Uit单位 Q J I A R t S 2 电功率单位时间内电流所做的功叫做电功率 以符号 P 表示 电功率是描述电流在单位时间内做功大小的物理量 通常所谓用电设备容量的大小 都是指其电功率大小而言 它表示该用电设备单位时间内作功的本领 其数学表达式为 单位 瓦特 W mW KW P W t IU I2R U2 R式中 P电功率W U电压V I电流A 26 27 九 电容器 1 电容器的概念 电容器是用来储存电荷的装置 它由两块金属极板中间夹有绝缘材料构成 当在极板两边加有电压 极板上会有电荷存在 简称电容 28 充电完成后电容两端电压达到电源电压 VS 电荷停止移动 没有形成电流 开始充电时电子从正极极板流向负极极板移动的是负电子 中性电容极板两端有相同的电荷存在形成中性粒子 充电完成后断开电源电容两端仍然保持电荷同时存在电压 充电图 01 电容的单位是 法拉 F 是电容的基本单位 库仑 C 是电量的基本单位 其换算关系为 1F 106uF1 F 1012pF 29 30 31 32 33 4 电容器的串联与并联 特点 总电容 Q1 Q2 Q3 Qn 总电压 U U1 U2 U3 Un 用每一个表达式代替电压时 可以得到以下结果 0 4 因为每个电容所带电荷相等 Q可以消除掉 结果为 0 5 30 34 串联电容总电容的大小通常小于串联各电容的最小值 两个电容串联当串联电路中只有两个电容时 式0 5可以转化为以下形式 0 6 等式左右同时取倒数 可以得到两个电容串联时总电容的表达式 串联等效电容式0 5可以变形国另一种形式 当各个电容的值都相同并且等天C时 公式变形为 右侧各式相加得 0 7 0 8 当串联各电容容量相等时 总容量等于串联任意一个电容的标称值 因为每个电容的标称值一样 除以电容的总共个数 0 9 35 特点 总电压 U U1 U2 U3 Un 总电荷 Q Q1 Q2 Q3 Qn 总电容C C1 C2 C3 Cn 例 下图的总电容是多少 每个电容两端的电压是多少 解 由电容并联的特点3可知总电容等于各分电容总和 由于电容量相等可以用以下公式得到 电压 由于并联电容电压相等 所以VC1 VC2 VC3 VC VC5 每个电容两端的电压为36V 3 1磁场及其基本物理量 3 1 1磁场 案例3 1在日常学习 生活中 我们大家使用较多的电器 收录两用机 收录机用于记录声音的器件是磁头和磁带 磁头由环形心 绕在铁心两侧的线圈和工作气隙组成 环形铁心由软磁材料制成 收录机中的磁头包括录音磁头和放音磁头 声音的录音原理利用了磁场的特点与性质 首先将声音变成电信号 然后将电信号记录在磁上 放音原理同样利用磁场的特点与性质 再将记录在磁带上的电信号变换成声音播放出来 1 磁体与磁感线 将一根磁铁放在另一根磁铁的附近 两根磁铁的磁极之间会产生互相作用的磁力 同名磁极互相排斥 异名磁极互相吸引 磁极之间相互作用的磁力 是通过磁极周围的磁场传递的 磁极在自己周围空间里产生的磁场 对处在它里面的磁极均产生磁场力的作用 磁场可以用磁感线来表示 磁力线 磁感线存在于磁极之间的空间中 磁感线的方向从北极出来 进入南极 磁感线在磁极处密集 并在该处产生最大磁场强度 离磁极越远 磁感线越疏 2 磁场与磁场方向判定 磁铁在自己周围的空间产生磁场 通电导体在其周围的空间也产生磁场 条形磁铁周围的磁场方向如图3 2所示 通电直导线产生的磁场如图3 3所示 磁感线 磁场 方向可用安培定则 也叫右手螺旋法则 来判定 通电线圈产生的磁场如图3 4所示 磁感线是一些围绕线圈的闭合曲线 其方向也可用安培定则来判定 3 1 1磁场 图3 2条形磁铁的磁感线 3 1 2磁场中的基本物理量 图3 3通电直导线的磁场图3 4通电线圈的磁场 1 磁通一块磁铁由北极向南极的磁力线组合称为磁通 用符号 希腊字母 表示 磁场中磁力线的数量决定了磁通量的值 磁力线越多 磁通越大 磁场越强 磁通量的单位是韦伯 Wb 一韦伯等于108条磁通线 韦伯是非常大的单位 因此在实际情况中通常用微韦伯 Wb 一微韦伯等于100条磁通线 3 磁导率 1对于不同材料建立磁场的难易程度由材料的磁导率来衡量 磁导率越高 磁场越容易建立 2磁导率是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量 也就是用来衡量物质导磁能力的物理量 磁通量 的单位为韦伯 Wb 工程上有时用麦克斯韦 Mx 1Wb 10Mx 或 2 磁通量 磁通密度是磁场中垂直于磁力的单位面积中磁通量的大小 符号为B 国际单位是特斯拉 T 一特斯拉等于一韦伯每平方米 Wb m2 磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积A的乘积 称为通过该面积的磁 即1磁通密度是磁场中垂直于单位面积中磁通量的大小或可理解一块磁体材中磁力线的紧密成度 真空中的磁导率是一个常数 用 0表示 即 0 4 10 7H m 其他任一媒质的磁导率与真空的磁导率的比值称为相对磁导率 用表示 即 或 磁阻 R 在材料中建立磁场的阻力称为磁阻 磁阻值与磁力路径 L 成正比 与磁导率 和横截面积 A 成反比 公式如下 磁路的磁阻可以同电路的电阻类比 对于磁阻的单位 用米 A用平方米 u用Wb At m来表示 At Wb 安匝 韦伯 3 1 1磁场 例10 3已知长为0 05米 横截面积为0 012m2 磁导率为3500uWb At m 求材料的磁阻 解 练习 若本例中的L加倍 A减半 磁阻如何变化 磁通势 mmf 如前所述 电流流过导体产生磁场 产生磁场的力称为磁通势 mmf 磁通势的单位是安匝 At 建立在电流流过单回路线圈的基础上 磁通势的公式是 Fm NIFm为磁通势 N是线圈匝数 I是电流安培 右图所示是围绕磁性材料的一组载流线圈产生的力建立了通过磁路的磁通线 磁通量的大小取于磁通势的值以及材料磁阻的值 公式如下 上述方程称为磁通路中的欧姆定律 因为磁通 类比于电流 磁通势 Fm 类比于电压 磁阻 R 类比于电阻 例 材料磁阻为28 103At Wb 求图10 12所示磁路中的磁通是多少 解 练习 材料磁阻为8 103At Wb 匝数是30 电流是1 8A 求上图10 12所示磁图中的磁通是多少 其中 注意磁场强度取决于导线线圈的匝数 流过线圈的电流 以及物质的长度 而与物质的材料无关 由于 因此 增大时磁通量增大 同时磁场强度 增大 回忆一下磁通密度 是横截面每单位面积上的磁通量 所以 和 也是成比例的 反映 和 这两个量关系的曲线叫做 曲线或者磁滞曲线 影响 和 的参数在下图举例说明 1 磁场强度物质中的磁强度定义为 物质每单位长度 的磁势 用以下方程描述 磁场强度 的单位为每米上的安培匝数 例 10 55匝线圈中通有4安培电流 1 磁通量是多少 2 当磁通是250uW 时 磁阻是多少 Fm NI 3 1 2磁场中的基本物理量 3 2电磁感应 案例3 2现代社会 工农业生产和日常生活中 我们都离不开电能 而我们使用的电能是如何产生的 交流发电机是电能生产的关键部件 而交流发电机就是利用电磁感应原理来发出交流电的 1 电磁感应现象 在如图3 5 a 所示的匀强磁场中 放置一根导线AB 导线AB的两端分别与灵敏电流计的两个接线柱相连接 形成闭合回路 当导线AB在磁场中垂直磁感线方向运动时 电流计指针发生偏转 表明由感应电动势产生了电流 如图3 5 b 所示 将磁铁插入线圈 或从线圈抽出时 同样也会产生感应电流 也就是说 只要与导线或线圈交链的磁通发生变化 包括方向 大小的变化 就会在导线或线圈中感应电动势 当感应电动势与外电路相接 形成闭合回路时 回路中就有电流通过 这种现象称为电磁感应 3 2电磁感应 当导线运动方向与与导线本身垂直 而与磁感线方向成角时 导线切割磁感线产生的感应电动势的大小为 感应电动势的方向可用右手定则判定 伸开右手 让拇指与其余四指垂直 让磁感线垂直穿过手心 拇指指向导体的运动方向 四指所指的就是感应电动势的方向 如图3 6 a 所示 E电动势 B磁感线 磁力线 线的长度 转速 Sin 相角 例 应法拉第定律 3 2电磁感应 图3 5电磁感应实验 3 2电磁感应 将磁铁插入线圈 或从线圈抽出时 导致磁通的大小发生变化 根据法拉第定律 当与线圈交链的磁场发生变化时 线圈中将产生感应电动势 感应电动势的大小与线圈交链的磁通变化率成正比 感应电动势的大小为 e是感应电动势 单位为伏 V 如果线圈有N匝 而且磁通全部穿过N匝线圈 则与线圈相交链的总磁通为 称为磁链 用 表示 单位还是 则线圈的感应电动势为感应电动势的方向与其产生的感应电流方向相同 3 感应电流 当导体在磁场中切割磁感线运动时 在导体中产生感应电动势 如果导体与外电路形成闭合回路 就会在闭合回路中产生感应电流 感应电流的方向与感应电动势的方向相同 也可用右手定则来判定 感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化 3 2电磁感应 图3 6感应电动势 感应电流方向的判断 3 2电磁感应 例3 2在一个的匀强磁场里 放一个面积为的线圈 其匝数为500匝 在0 1s内 把线圈从平行于磁感线的方向转过 变成与磁感线方向垂直 求感应电动势的平均值 解 在时间0 1s里 线圈转过 穿过它的磁通是从0变成 在这段时间内 磁通量的平均变化率 图3 7 如图3 6所示 将磁铁插入线圈 或从线圈抽出时 线圈中将产生感应电流 而感应电流产生的磁通总是阻碍线圈中原磁通的变化 3 2电磁感应 例3 1在图3 7中 设匀强磁场的磁感应强度为0 1T 切割磁感线的导线长度为40cm 向右匀速运动的速度为5m s 整个线框的电阻为0 5 求 1 感应电动势的大小 2 感应电流的大小和方向 解 1 线圈中的感应电动势为 2 线圈中的感应电流为利用楞次定律或右手定则 可以确定出线圈中感应电流的方向是沿abcd方向 根据电磁感应定律 3 2电磁感应 例3 3如果将一个线圈按图3 8所示 放置在磁铁中 让其在磁场中作切割磁力线运动 试判断线圈中产生的感应电动势的方向 并分析由此可以得出什么结论 解 根据右手定则判断感应电动势的方向 如图示 若将线圈中的感应电动势从线圈两端引出 我们便获得了一个交变的电压 这就是发电机的原理 图3 8 3 3 1自感 根据法拉第电磁感应定律 可以写出自感电动势的表达式为 将代入 得 即 2 自感现象的应用与危害 自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用 日光灯的镇流器就是利用线圈自感现象的一个例子 自感现象的危害 在大型电动机的定子绕组中 定子绕组的自感系数很大 而且定子绕组中流过的电流又很强 当电路被切断的瞬间 由于电流在很短的时间内发生很大的变化 会产生很高的自感电动势 在断开处形成电弧 这不仅会烧坏开关 甚至危及工作人员的安全 因此 切断这类电路时必须采用特制的安全开关 3 3自感与互感 3 3 1自感 1 自感现象与自感电动势 自感现象是电磁感应现象中的一种特殊情形 这种由于流过线圈本身电流变化引起感应电动势的现象 称为自感现象 这个感应电动势称为自感电动势 当电流流过回路时 在回路内要产生磁通 此磁通称为自感磁通 用符号表示 当电流流过匝数为N的线圈时 线圈的每一匝都有自感磁通穿过 如果穿过线圈每一匝的磁通都一样 那么 这个线圈的自感磁链为 为了表明各个线圈产生自感磁链的能力 将线圈的自感磁链与电流的比值叫做线圈 或回路 的自感系数 或叫自感量 简称电感 用符号L表示 即 3 3 2互感 案例3 3 变压器是利用互感现象制成的一种电气设备 在电力系统和电子线路中广泛应用 大家收录机常用的稳压电源 就是变压器的一种 1 互感现象由于一个线圈流过电流所产生的磁通 穿过另一个线圈的现象 叫磁合 由于此线圈电流变化引起另一线圈产生感应电动势的现象 称为互感现象 产生的感应电动势叫互感电动势 2 互感系数在两个有磁耦合的线圈中 互感磁链与产生此磁链的电流比值 叫做这两个线圈的互感系数 或互感量 简称互感 用符号M表示 即 互感系数的单位和自感系数一样 也是H 互感系数取决于两个耦合线圈的几何尺寸 匝数 相对位置和磁介质 当磁介质为非铁磁性物质时 M是常数 3 3 2互感 工程上常用耦合系数表示两个线圈磁耦合的紧密程度 耦合系数定义为 显然 当k近似为1时 为强耦合 当k接近于零时 为弱耦合 当k 1时 称两个线圈为全耦合 此时自感磁通全部为互感磁通 3 互感电动势 在图3 13 a 中 当线圈 中的电流变化时 在线圈 中产生变化的互感磁链 21 而 21的变化将在线圈 中产生互感电动势eM2 如果选择电流i1与 21的参考方向以及eM2与 21的参考方向都符合右手螺旋定则时 根据电磁感应定律 得 同理 在图3 13 b 中 当线圈 中的电流i2变化时 在线圈 中也会产生互感电动势eM1 当i2与 12以及 12与eM1的参考方向均符合右手螺旋定则 则有 3 3 2互感 图3 13线圈中的互感电动势 案例3 4某变压器的一次绕组由两个匝数相等 绕向一致的绕组组成 如图3 14 a 中绕组1 2和3 4 如每个绕组额定电压为110V 则当电源电压为220V时 应把两个绕组串联起来使用 如 b 图所示接法 如电源电压为110V时 则应将它们并联起来使用 如 c 图接法 当接法正确时 则两个绕组所产生的磁通方向相同 它们在铁心中互相叠加 如接法错误 则两个绕组所产生的磁通就没有感应电动势产生 相当于断路状态 会烧坏变压器 如图3 15所示 实际中绕组的绕向是看不到的 而接法的正确与否 与同名端 同极性端 标记直接相关 因此同名端的判别相当重要 3 4同名端的意义及其测定 图3 14变压器绕组的正确连接 图3 15变压器绕组的连接错误 3 4同名端的意义及其测定 解 根据同名端的定义 图3 17 a 中 从左边线圈的端点 2 通入电流 由右手螺旋定则判定磁通方向指向左边 右边两个线圈中通过的电流要产生相同方向的磁通 则电流必须从端点 4 端点 5 流入 因此判定2 4 5为同名端 1 3 6也为同名端 同理1 4为同名端 2 3也为同名端 图3 17 1 互感线圈的同名端当两个线圈通入电流 所产生的磁通方向相同时 两个线圈的电流流入端称为同名端 又称同极性端 反之为异名端 用符号 标记 例3 4电路如图3 17所示 试判断同名端 2 同名端的实验测定直流判别法 依据同名端定义以及互感电动势参考方向标注原则来判定 如图3 18所示 两个耦合线圈的绕向未知 当开关S合上的瞬间 电流从1端流入 此时若电压表指针正偏转 说明3端电压为正极性 因此1 3端为同名端 若电压表指针反偏 说明4端电压正极性 则1 4端为同名端 交流判别法 如图3 19所示 将两个线圈各取一个接线端联接在一起 如图中的2和4 并在一个线圈上 图中为线圈 加一个较低的交流电压 再用交流电压表分别测量 各值 如果测量结果为 则说明 绕组为反极性串联 故1和3为同名端 如果 则1和4为同名端 3 4同名端的意义及其测定 图3 18直流法判定绕组同名端图3 19交流法判定绕组同名端 3 具有互感的线圈串联将两个有互感的线圈串联起来有两种不同的连接方式 1 顺向串联 将两个线圈的异名端相连接 2 反向串联 将两个线圈的同名端相连接 1 顺向串联如图3 20 a 所示 设电流从端点1经过2 3流向端点4 并且电流是减小的 则在两个线圈中出现四个感应电动势 两个自感电动势eL1 eL2 与电流同方向 和两个互感电动势eM1 eM2 与自感电动势同方向 总的感应电动势为这四个感应电动势之和 即 3 4同名端的意义及其测定 故顺向串联的等效电感为 2 反向串联如图3 20 b 所示 电流从线圈的异名端流入 或流出 同理 可推出反向串联的两个线圈的等效电感为 3 4同名端的意义及其测定 图3 20互感线圈的串联 由上述分析可见 当互感线圈顺向串联时 等效电感增加 反向串联时 等效电感减少 有削弱电感的作用 第三节正弦交流电路 一 正弦交流电的基本概念 如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化 由此产生的电流 电压大小和方向也是正弦的 这样的电路称为正弦交流电路 3 正弦交流电的三要素 2 正弦交流电的产生 最大值电量名称必须大写 下标加m 如 Um Im 用小写字母表示交流瞬时值 如u i 1 瞬时值 最大值 有效值 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值 所以不能用 2 周期 频率 角频率 周期T 变化一周所需的时间单位 秒 毫秒 角频率 每秒变化的弧度单位 弧度 秒 频率f 每秒变化的次数单位 赫兹 千赫兹 f 1 T 2 T 2 f t 0时的相位 称为初相位或初相角 t 正弦波的相位角或相位 两个同频率正弦量间的初相之差称相位差 2 1 3 正弦波的表示方法 二 单相正弦交流电路 1 电压与电流的关系 电压与电流最大值的关系 Im URm R 电压与电流有效值的关系 I UR R或UR IR 2 电路的功率 瞬时功率 瞬时电压与电流的乘积 有功功率 瞬时功率的平均值 P URI I2R UR2 R 2 纯电感电路 电感线圈中产生自感电动势 阻碍电流的变化 故电流的变化总是滞后电压的变化 电压与电流的关系 I UL XL 2 电路的功率和能量转换 3 纯电容电路 电容器不断充电和放电 形成电流 电压与电流的关系 I UC XC 2 电路的功率和能量转换 三 三相交流电路 三相交流电的优点 输电时节省电线 三相发电机体积小 质量轻 成本低 三相异步电动机结构简单 性能可靠 1 三相对称电动势的产生 2 三相电源的星形联结 2 三相四线制的线电压与相电压 相电压 火线对零线间的电压 如 UU UV UW 2 线电压与相电压的关系 他励 异励 串励 复励 电动机的分类 第五节 常用三相异步电动机 电动机有直流电动机和交流电动机两大类 直流电动机不及交流电动机结构简单 制造容易 维护方便 运行可靠 常用的交流电动机有三相异步电动机 或称感应电动机 和同步电动机 异步电动机结构简单 维护容易 运行可靠 价格便宜 具有较好的稳态和动态特性 因此 他是工业中使用得最为广泛的一种电动机 同步电机既可作发电机使用 也可作电动机使用 一 交流电动机 Y系列三相异步电机 三相永磁同步电机 1 三相异步电动机的基本结构 按结构分类 笼式异步电动机 结构简单 坚固 成本低 绕线式异步电动机 通过外串电阻改善电机的起动 调速等性能 异步电动机主要有以下几部分组成 1 定子定子由铁心 绕组与机座三部分组成 定子铁心是电动机磁路的一