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1、 1. 1. 实训室及操作台交、直流供电系统的电源配置实训室及操作台交、直流供电系统的电源配置 3. 3. 电工实训室安全操作规程及安全用电常识电工实训室安全操作规程及安全用电常识 4. 4. 电气电气火灾的消防常识识 2. 2. 常用电工工具和仪器、仪表及其作用常用电工工具和仪器、仪表及其作用 认识实训室认识实训室1.1 认识实训室认识实训室1.1 1.1 认识实训室认识实训室 1.1 认识实训室认识实训室 安全用电常识安全用电常识1.2 安全用电常识安全用电常识1.2 .1 电工实训室安全操作规范电工实训室安全操作规范 1.2.2 安全用电、文明操作和消防常识安全用电、文明

2、操作和消防常识 安全用电安全用电 1.2.2 1.2.2 安全用电、文明操作和消防常识安全用电、文明操作和消防常识 文明操作文明操作 .2 安全用电、文明操作和消防常识安全用电、文明操作和消防常识 消防常识 .3 触电急救常识触电急救常识 触电者脱离触电者脱离 电源的方法电源的方法 .3 触电急救常识触电急救常识 主编 张孝三 1. 电容及储能元件的概念 3. 磁通的物理概念 4. 磁场强度、磁感应强度和磁导率 5. 电感的概念 2. 磁场的基本概念 6. 电感器的外形、参数 电容器3.1 电容器3.1 3.1.1 认识电容器认识电容器 常用电容

3、器及其电容量标注的识读常用电容器及其电容量标注的识读 3.1.1 认识电容器认识电容器 3.1.1 认识电容器认识电容器 3.1.2 电容器的主要指标电容器的主要指标 3.1.3 电容器的串联、并联和混联电容器的串联、并联和混联 3.1.3 电容器的串联、并联和混联电容器的串联、并联和混联 3.1.4 电容器的充放电电容器的充放电 3.1.4 电容器的充放电电容器的充放电 充电电曲线线放电电曲线线 电磁感应3.3 电磁感应3.3 3.3.1 磁场的基本概念磁场的基本概念 3.3.1 磁场的基本概念磁场的基本概念 3.3.2 电流的磁场电流的磁场 3.3.2 电流的磁场电流的磁场 3.3.2 电

4、流的磁场电流的磁场 3.3.3 磁场基本物理量磁场基本物理量 .3 磁场常用物理量磁场常用物理量 所谓电流密度是指当电所谓电流密度是指当电 流在导体的截面上均匀流在导体的截面上均匀 分布时，该电流与导体分布时，该电流与导体 横截面的比值。横截面的比值。 .3 磁场常用物理量磁场常用物理量 .3 磁场常用物理量磁场常用物理量 3.3.4 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 电磁力，电磁力，N 导体与磁力导体与磁力 线的夹角线的夹角() 磁感应强度，磁感应强度，T 导体中的电流，导体中的电流，A 导体在磁场中的长度，导体在磁场中的长度，m 3.3.4

5、磁场对电流的作用磁场对电流的作用 左手定则则 3.3.4 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 线圈平面与磁感应线平行线圈平面与磁感应线平行 从图中可知，线圈从图中可知，线圈abcd可看可看 成是由成是由ab、bc、cd、da四四 条载流直导体所组成的，且条载流直导体所组成的，且 ab = cd = L1，da = bc = L2。 依据依据F = BILsin和左手定则分析可知，和左手定则分析可知，ab及及cd两导线与磁感应两导线与磁感应 线平行，不受电磁力作用。而线平行，不受电磁力作用。而da及及bc两导线与磁感应线垂直，受两导线与磁感应线垂直，受 电磁力作用，所受电磁力的大小为电磁力作用，所

6、受电磁力的大小为Fda = Fbc = BIL2，且，且Fda向向 下，下，Fbc向上。向上。 3.3.4 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 线圈平面与磁感应线垂直线圈平面与磁感应线垂直 从图中可看出，从图中可看出，ab、bc、cd、 da四条边都与磁感应线垂直，四条边都与磁感应线垂直， 其中其中Fab = Fcd = BIL1，且这，且这 两个力方向相反；两个力方向相反；Fbc = Fda = BIL2，这两个力方向也相反，这两个力方向也相反 。这两对力分别大小相等，方。这两对力分别大小相等，方 向相反且作用在同一条直线上向相反且作用在同一条直线上 ，于是这两对力分别平衡，使，于是这两对力分

7、别平衡，使 线圈静止不动。线圈静止不动。 3.3.5 电磁感应定律电磁感应定律 当导体向下或磁体向上当导体向下或磁体向上 运动时，电流表指针向运动时，电流表指针向 右偏转一下。右偏转一下。 当导体向上或磁体向当导体向上或磁体向 下运动时，电流表指下运动时，电流表指 针向左偏转一下。针向左偏转一下。 3.3.5 电磁感应定律电磁感应定律 感生电动势，感生电动势，V v与与B的夹夹角（） 导体运动速度，导体运动速度，m/s 磁感应强度，磁感应强度，T 导体的有效长度，导体的有效长度，m 3.3.6 楞次定律和法拉第电磁感应定律楞次定律和法拉第电磁感应定律 3.3.6 楞次定律和法拉第电磁感应定律楞

8、次定律和法拉第电磁感应定律 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 在在t时间内感生时间内感生 电动势的平均值电动势的平均值 ，V 线圈的匝数线圈的匝数 磁通变化磁通变化所需要的时间，所需要的时间，s N匝线匝线圈的磁通变变化量，Wb 电感3.5 电感3.5 3.5.1 电感的概念电感的概念 3.5.2 电感的参数、品质与测量电感的参数、品质与测量 决决定电电感品 质质的参数参数： .3 电感的应用电感的应用 WWW.SCIENCEP.COM 主编 张孝三 1. 1. 正弦交流电概述正弦交流电概述 3. 3. 纯电阻、纯电感和纯电容电路纯电阻、纯电感和纯电容电路 4. 4. 单相

9、交流电的串联电路单相交流电的串联电路 2. 2. 正弦交流电的三种方法正弦交流电的三种方法 正弦交流电路概述4.1 正弦交流电路概述4.1 4.1.1 交流电概述交流电概述 4.1.1 交流电概述交流电概述 4.1.2 正弦交流电的产生正弦交流电的产生 4.1.2 正弦交流电的产生正弦交流电的产生 当用原动机（如水轮机或汽轮机）拖动电枢转动时， 由于导体切割磁感应线而在线圈中产生感应电动势。 为了得到正弦波形的感应电动势，应采用适当的磁极 形状，使磁极和转子之间的磁感应强度按正弦规律分 布，如图4.2(b)所示。在磁极中心位置，磁感应强度最 大，用Bm表示；在磁极分界面处，磁感应强度为零。 磁

10、感应强度为零的点组成的平面叫中性面，如图4.2(b) 中的OO水平面，如果线圈所在位置与中性面成角， 此处电枢表面的磁感应强度为 B = Bmsin 当电枢在磁场中从中性面开始以匀角速度逆时针转动时， 每匝线圈中产生的感应电动势的大小为 e = 2BLv = 2BmLvsin 如果线圈有N匝，则总的感应电动势为 e = 2NBmLvsin = Emsin 式中， Em感应电动势最大值，Em = 2NBmLv ，V； N线圈的匝数； Bm最大磁感应强度，T； L线圈一边的有效长度，m； v导线切割磁力线的速度，m/s。 因为电枢在磁场中以角速度作匀速转动，所以 t =， 于是又可写成 e = E

11、msin t 因为发电机经电刷与外电路的负载接通，形成闭合回路， 所以电路中就产生了正弦电流和正弦电压，用下式表示， 即 i = Imsint u = Umsint 4.1.3 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素 正弦交流电的三要素是指最大值、频率和初相位。 （1）最大值 正弦交流电的电动势、电压和电流的瞬时值分别用小写字母e、u和i表 示。 正弦交流电中最大的瞬时值叫做正弦交流电的最大值（又称峰值、振 幅）。最大值用大写字母附加下标m表示，如Em、Um和Im。 （2）有效值 电工仪表测出的交流电数值以及通常所说的交流电数值都是指有效值 。如现在的生活用电为交流220V，就是指它的有效值，它

12、的最大值为 2220311V。 交流电在半个周期内的平均数值称为交流电的平均值。平均值用大写 字母加下标a来表示，如Ea、Ua和Ia。 最大值与有效值 4.1.3 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素 （1）周期 交流电每重复变化一次所需时间称为周期，用字母T表示，单位是秒 ，用字母s表示。常用单位还有ms（毫秒）、s（微秒）、ns（纳秒 ） （2）频率 交流电1s内重复的次数称为频率，用字母f表示。f的单位是赫兹，简 称赫，用字母Hz表示。频率的常用单位还有kHz（千赫）和MHz（兆 赫）。 （3）角频率 角度的大小反映了线圈中感应电动势大小和方向的变化。这种以电 磁关系来计量交流电变化的角

13、度叫电角度。当然电角度并不是在任何 情况下都等于线圈实际转过的机械角度，只有在两个磁极的发电机中 的电角度才等于机械角度。今后在正弦交流电的表达式中的角度，都 是指电角度。 正弦交流电每秒内变化的电角度称为角频率，用表示。的单位是 弧度/秒(rad/s)。根据角频率的定义，有 周期与频率 4.1.3 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素 （1）周期 交流电每重复变化一次所需时间称为周期，用字母T表示，单位是秒 ，用字母s表示。常用单位还有ms（毫秒）、s（微秒）、ns（纳秒 ） （2）频率 交流电1s内重复的次数称为频率，用字母f表示。f的单位是赫兹，简 称赫，用字母Hz表示。频率的常用单位还

14、有kHz（千赫）和MHz（兆 赫）。 在讲述正弦交流电动势的产生时，是假设线圈开始转动的瞬时，线圈 平面与中性面重合，由于此时 = 0，所以线圈中的感应电动势e = Em sin = 0。也就是说，我们是假设正弦交流电的起点为零，但实 际上正弦交流电的起点不一定为零。 如图4.3所示，a1b1和a2b2是两个完全相同的线圈，设开始计时即t=0 时a1b1线圈平面与中性面夹角为1，a2b2线圈平面与中性面夹角为 2 ，则任意时刻这两个电动势的瞬时值分别为 相位和初相位 4.1.4 正弦交流电电的相位差 两个同频率交流电的相位之差叫相位差，用字母表示，即 交流电的同相和反向 4.2 正弦交流电的三

15、种表示法正弦交流电的三种表示法 4.2 4.2.1 解析法 正弦交流电的电动势、电压和电流三个瞬时值表达式就是 正弦交流电解析式，即 4.2.2 波形图图 正弦交流电还可以用正弦曲线来表示，如图4.6所示，横坐 标表示时间t或电角度t，纵坐标表示瞬时值。从图4.6中 还可以看出交流电的振幅、周期和初相角。 4.2.3 旋转转矢量法 4.3纯电阻、纯电感和纯电容电路纯电阻、纯电感和纯电容电路 4.3 4.3.1 纯电纯电阻电电路 设加在电阻两端的电压为 实验证明，在任一瞬间通过电阻的电流i仍可用欧姆定律计算，即 上式表明，在正弦电压的作用下，电阻中通过的电流也是一个同频率 的正弦电流，并且和加在

16、电阻两端的电压相位一致。 电流与电压的相位关系 4.3.1 纯电纯电阻电电路 由上式可知，通过电阻的最大电流为 若把上式两边同除以2，则得有效值为 这说明，在纯电阻电路中，电流与电压的瞬时值、最大值、有效值都 符合欧姆定律。 电流与电压的数量关系 4.3.1 纯电纯电阻电电路 在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值 的乘积，称为电阻获取的瞬时功率，用pR表示，即 平均功率又称有功功率，用P表示，单位仍是W（瓦）。经数学证明， 电压、电流用有效值表示时，其功率P的计算与直流电路相同，即 功率 4.3.2 纯电纯电感电电路 当纯电感电路中有交变电流i通过时，根据电磁感应定律，

17、线圈L上将 产生自感电动势，它的大小和方向为 纯电感电路中，电压超前电流2，即90，如图4.14(b)和图4.15所示 电流与电压的相位关系 4.3.2 纯电纯电感电电路 对比纯电阻电路欧姆定律可知，L与R相当，表示电感对交流电的阻 碍作用，称做感抗，用X 表示，单位是（欧姆），即 电流与电压的数量关系 注意：虽然感抗XL和电阻R相当，但感抗只有在交流电路中才有 意义，而且感抗只代表电压和电流最大值或有效值的比值；感抗不 能代表电压和电流瞬时值的比值，这是因为u 和i相位不同。 4.3.2 纯电纯电感电电路 在纯电感电路中，电压瞬时值和电流瞬时值的乘积，称为瞬时功率， 即 将uL和i代入，得

18、功率 4.3.3 纯电纯电容电电路 电流与电压的相位关系 所以纯电容电路中，电流超前电压所以纯电容电路中，电流超前电压9090，波形图如图，波形图如图4.20(b)4.20(b)所示，矢所示，矢 量图如图量图如图4.214.21所示。所示。 4.3.3 纯电纯电容电电路 电路与电压的数量关系 容抗是用来表示电容器对电流阻碍作用大小的一个物理量。它的容抗是用来表示电容器对电流阻碍作用大小的一个物理量。它的 大小可用公式计算，容抗大小与频率及电容量成反比。当电容量大小可用公式计算，容抗大小与频率及电容量成反比。当电容量 一定时，频率一定时，频率f f愈高则容抗愈高则容抗XCXC愈小。在直流电路中，

19、因愈小。在直流电路中，因f = 0f = 0，故，故 电容器的容抗等于无限大。电容器的容抗等于无限大。 4.3.3 纯电纯电容电电路 功 率 采用和纯电感电路相似的方法，可求得纯电容电路的瞬时功率的解 析式为 和纯电感电路一样，瞬时功率的最大值被定义为电路的无功功率， 用以表示电容器和电源交换能量的规律。无功功率的数学定义为 4.4单相交流电的串联电路单相交流电的串联电路 4.4 4.4.1 RL串联电联电路 电流与电压的频率关系 由于纯电阻电路及纯电感电路中的电流和电压 频率相同，所以RL串联电路中电流与电压的频 率也相同。 RL串联电路如图4.23(a)所示。由于是串联电路，故通过各元件的

20、电流 相同，以电流为参考矢量，因UR与I同相，UL超前I 90，所以作出的 矢量图如图4.23(b)所示。 电流与电压的相位关系 4.4.1 RL串联电联电路 电流和电压的数量关系 4.4.2 RC串联电联电路 RC串联电路如图4.25所示。当电路两端加上交流电压时，电路中就会产 生交流电流。设该电流为参考量，计算公式为 则 电路总电压为 总电压相量U=UR+UC构成电压三角形，如图4.26(a)所示是矢量图。 4.4.3 RLC串联电联电路 RLC串联电路就是电阻R、电感L和电容C串联在交流回路中的电路， 如图4.27(a)所示。设在此电路中通过的交流电流为 4.4.3 RLC串联电联电路

21、1）X=(XL-XC)0，感抗大于容抗，在同一电流作用下，ULUC， 如图4.28(a)所示，图示表明电路总电压(U)超前电流(I)角，称为感性 电路，即0，电路呈感性。 2）X=(XL-XC)0，感抗小于容抗，在同一电流作用下，ULUC， 如图4.28(b)所示是示意图，图示表明电路总电压(U)滞后电流(I)角 ，称为容性电路，即0，电路呈容性。 3）X=(XL-XC)=0，感抗等于容抗，在同一电流作用下，UL=UC，如 图4.28(c)所示，电路总电压(U)与电流(I)相位一致，称为阻性电路， 即=0，电路呈阻性。 4.5 交流电路的功率交流电路的功率4.5 4.5.1 交流电电路的功率

22、在RL电路中，电阻消耗电能即有功功率P = IUR = I 2R，电感与电源 进行能量交换即无功功率QL = IUL = I 2XL，电源提供的总功率，即 电路两端的电压与电流有效值的乘积，叫视在功率，以S表示，其数 学式为 我们把电压三角形各边同时扩大I倍，就又 得到一个与电压三角形相似的三角形。它 的三条边分别为P、Q和S，这三个量也不 是矢量，这个三角形称为功率三角形，如 图4.35所示。它形象地体现了有功功率P 、无功功率Q、视在功率S三者间的关系， 即 4.5.2 提高功率因数数的意义义和一般方法 高电路负载的功率因数最常用的方法 就是在感性负载上并接补偿电容器， 如图4.41(a)

23、所示。图中的电阻和电感 相当于一个电感性的负载，两端并联 的电容相当于补偿电容。从图4.41(b) 可以看出感性负载和电容器并接后， 线路上的总电流比未补偿时要小，总 电流和电源电压之间的相位角也减小 了。IL为感性负载未并接补偿电容器时 的总电流，cosL为未并接补偿电容器 时的功率因数。当感性负载上并接补 偿电容器后，总电流I = IL+IC。 提高功率因数的一般方法 电力系统中的大多数负载是感性负载，这类负载的功率因数较低。为 提高电力系统的功率因数，通常采用下面两种方法。 （1）提高自然功率因数 （2）并联补偿法 4.6 电能的测量与节能 电能的测量与节能4.6 4.6.1 电电能的测

24、测量 4.6.1 电电能的测测量 电能表都有专门的接线盒，电压线圈和电流线圈的电源端在出厂时已在接线 盒内用连接片连好，接线盒内有四个接线端，编号为1、2、3和4号。1、3 端连接电源进线，2、4端接线路的负载，如图4.45所示电能表的接线仍应遵 从发电机端守则，即电能表的电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联， 两线圈的发电机端应接电源的同一极性端。 感应式电能表 4.6.2 功率的测测量 功率表的电路图如图4.46所示，图4.46（a）中的圆圈和圆中的水平、垂 直交叉线表示电动式功率表，其中水平粗线表示电流线圈，垂直细线表示 电压线圈；图4.46（b）圆圈中用字母W表示功率表。这两种图形符

25、号的 画法都可以使用。 功率表 4.6.2 功率的测测量 图4.47所示是多 量程功率表的外 形图，从中可以 看出功率表有电 压、电流多个接 线端，每次仅用 四个接线端，两 个电压接线端和 两个电流接线端 ，电压端和电流 端其中一个端子 上标有“”或 “”的符号。 功率表的接线 4.6.2 功率的测测量 在使用时必须根据所选用的电压量程和电流量程以及标尺满刻度的总 刻度数来求出每一格刻度所表示的瓦特数，称为功率表常数，用字母 C表示。然后乘上指针所偏转的格数即可得出所测量的瓦特数，即 电功率的测量 WWW.SCIENCEP.COM 主编 张孝三 1. 1. 三相正弦交流电的形成与应用三相正弦交

26、流电的形成与应用 2. 2. 三相负载的连接方式三相负载的连接方式 三相正弦交流电的形成与应用三相正弦交流电的形成与应用5.1 5.1.1 三相交流电电的特点 1）三相发电机比尺寸相同的单相发电机输出的功率要大。 2）三相发电机的结构和制造不比单相发电机复杂多少，且使用、维护 都较方便，运转时比单相发电机的振幅要小。 3）在同样条件下输送同样大的功率时，特别是在远距离输电时，三相 输电线比单相输电线可节约25左右的材料。 5.1.2 三相电动势电动势的产产生 三相电动势是由三相交流发电机产生的。图5.1为三相交流发电机的示 意图，它主要由定子和转子组成。转子是电磁铁，其磁极表面的磁场按 正弦规

27、律分布。定子铁心中嵌放三个相同的对称线圈。 5.1.2 三相电动势电动势的产产生 对称的波形图和矢量图如图5.2所示 5.1.3 三相四线线制 发电机的每个线圈各接上一个负载，就得到彼此不相关的三个独立的 单相电路，构成三相六线制，如图5.3所示。 5.1.4 我国国的电电力系统统 发电、输电、配电 5.1.4 我国国的电电力系统统 厂矿企业的配电 特点：中性线 N与保护线PE 分开，即“三 相五线制” 特点：中性线 N与保护线PE 合一的，也称 为“PEN”线 特点：部分 中性线N与 保护线PE合 用，部分分 开 特点：低压 中性线接地 引出线为N 线，电气设 备外壳与大 地电连接为 PE线

28、；目前 上海地区公 用电网采用 TT供电系统 ，也称“三 相四线制” 特点：中性 线不直接接 地，通过阻 抗接地，电 气设备与大 地用导线作 电连接 三相负载的连接方式5.2 5.2.1 三相负载负载的星形连连接和三角形连连接 三相负载的星形连接 把三相负载分 别接在三相电 源的一根相线 和中线之间的 接法称为三相 负载的星形联 接，如图5.12 所示，ZU、ZV 、ZW为各负载 的阻抗值，N 为负载的中性 点。 5.2.1 三相负载负载的星形连连接和三角形连连接 三相负载的三角形连接 把三相负载分别接在三相电源每两根相线之间的接法称为三角形连接，如图 5.10（a）所示。在三角形连接中，由于

29、各相负载是接在两根相线之间，因 此负载的相电压就是电源的线电压，即U线 = U相。 5.2.2 三相电电路的功率及测测量 三相负载的功率计算 5.2.2 三相电电路的功率及测测量 三相负载的功率测量 （1）一表法 用一个单相功率表 来测量三相对称负 载有功功率的方法 称一表法。 测量时 ，将功率表的电流 线圈与三相负载中 的任意一相负载串 联，电压线圈必须 并接在该相的相电 压上 （2）两表法 在三相三线制电路 中，不论负载是星 形接法还是三角形 接法，也不论负载 是否对称，测量有 功功率时，通常采 用两表法。 （3）三表法 用三个单相功率 表同时对三相四 线制电路中的负 载功率进行测量 ，这种方法称为 三表法。 WWW.SCIENCEP.COM 主编 张孝三 1. 1. 电流对人体的伤害电流对人体的伤害 2. 2. 常用的用电措施常用的用电措施 3. 3. 触电急救方法触电急救方法 电流对人体的伤害电流对人体的伤害6.1 （1）通过人体的电流值 电流是危害人体的直接因素，当通过人体的电流在30mA以上时，就会产生呼 吸困难、肌肉痉挛，甚至发生死亡事故。所以一般认为30mA以下才是安全电 流。 （2）人体的电阻值 触电使人伤