电工基础知识介绍

1、 电工基础知识电工作业安全技术培训电工作业安全技术培训深刻理解电流、电压、电位、电动势电阻等物理量。 理解电路的组成及各部分的作用；理解电路的状态；理解电阻串并联的特点。 深刻理解基尔霍夫两定律。 电磁感应产生的条件、方向判断、大小的计算及依据。理解交流电概念、表示方法；理解纯负载电路的特点；理解提高功率因数的意义及方法。理解三相负载的连接方法及特点。理解二极管、三极管、场效应管的特性及参数。第第1 1章章 电工与电子基础电工与电子基础第第1 1章章 电工与电子基础电工与电子基础1.1 电的基本概念电的基本概念1.2 直流电路直流电路1.3 电磁感应电磁感应1.4 单相交流电路单相交流电路1.

2、5 三相交流电路三相交流电路1.6 晶体管与晶闸管晶体管与晶闸管1.1 电的基本概念一、物质结构一、物质结构物质物质分子分子原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子+1氢原子氢原子+13铝原子铝原子 当物体由于某种原因使得核外电子数目增多或减少时，当物体由于某种原因使得核外电子数目增多或减少时，物体内部的正负电荷数量不再相等，显示出带电性来物体内部的正负电荷数量不再相等，显示出带电性来物体带电物体带电。1.1 电路及其基本物理量二、电流二、电流1.定义：电荷有规则的定向移动。电荷有规则的定向移动。2.大小：用电流强度来衡量。用电流强度来衡量。即：单位时间内通过导体横截面的电量。即：

3、单位时间内通过导体横截面的电量。TQI 电流的单位：电流的单位：A（安培）、（安培）、kA（千安）、（千安）、mA(毫安）、毫安）、A（微安）（微安）AAA , mAA , kA-6331011011013.3.电流方向：电流方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向4.4.电流种类：电流种类：交流和直流1.1 电路及其基本物理量三、电压三、电压1.定义：（又称电位差）衡量电场力做功本领大小的物理量。（又称电位差）衡量电场力做功本领大小的物理量。QWUABAB电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。单位：单位：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、

4、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）VVV , mVV , kV-6331011011012方向：实际方向：高电位实际方向：高电位 低电位低电位1.1 电路及其基本物理量四、电位四、电位1.定义：定义：:电场力把单位正电荷从一点移到电场力把单位正电荷从一点移到参考点参考点所做的功。所做的功。单位：单位：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）方向：无方向：无(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；2.电位与电压的异同：电位与电压的异同：1.1 电路及其基本物理量五、电动势五、电动势 1.定义：定义：电源力把单位正电荷从电源力把单位正电荷从 “-”

5、极板经电源内部移极板经电源内部移到到 “+” 极板所做的功。极板所做的功。 2.大小：大小：QWE 单位：单位： 伏特（同电压）伏特（同电压） 3.方向：方向：实际方向（低电位实际方向（低电位 高电位）高电位）参考方向（任选）参考方向（任选）1.1 电路及其基本物理量六、电阻六、电阻 RY型金属氧化膜电阻器 广泛应用于彩色电视机，计算机显示器、新电源和其他家用电器等高温条件下要求稳定性高的电路中 特点：小型、优质、阻燃、低噪音、质量一致、长期稳定RX27/RY27瓷壳型水泥固定电阻器特点：高可靠性、耐高温、耐电脉冲击、抗浪涌能力强、阻燃性好。RX21涂覆型线绕固定电阻器特点：高可靠性、功率范围

6、大、耐潮湿、绝缘性好、抗浪涌能力强、阻燃性好。1.1 电路及其基本物理量六、电阻六、电阻 1.定义：定义：导体对电流的阻碍作用。导体对电流的阻碍作用。 2.大小：大小：SLR电阻定律。电阻定律。 单位：单位：欧姆欧姆()， 千欧千欧(K)， 兆欧兆欧(M)， K M , k33101101 1.电路：电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。成能量的传输、转换或信息的处理、传递。1.2 直流电路一、电路一、电路2.组成：组成：电源、负载和中间环节。电源、负载和中间环节。220V开关开关S镇流器镇流器L启辉器启辉器

7、Q日光灯管日光灯管R日光灯实际电路日光灯实际电路 电容器电容器C外电路外电路内电路内电路1.2 直流电路一、电路一、电路Q0Q1Q2Q3C11DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF3Di0000000010111000000001111000000010110000011011000001010000010000001000003.电路的主要功能(1)进行能量的转换、传输和分配Rp +uouiRFR1i1ifiuRRu1Fo(2)实现信号的传递、存储和处理强电强电弱电弱电1.2 直流电路二、电路的欧姆定律二、电路的欧姆定律注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明参考方向！1.2 直

8、流电路三、电路的功与能三、电路的功与能 电场力在单位时间内所做的功称为电场力在单位时间内所做的功称为电功率电功率，简称功率。，简称功率。UIP 功率的单位：功率的单位：W（瓦）、（瓦）、kW（千瓦）（千瓦） 1.电功率RI2RU22.电能电能：UItPtWP0P0，即，即W0W0，说明元件吸收功率（能量）；否则释放。，说明元件吸收功率（能量）；否则释放。 有220V, 100 W灯泡一个, 其灯丝电阻是多少？每天用5h, 一个月（按30天计算）消耗的电能是多少度？解：灯泡灯丝电阻为：1.2 直流电路三、电路的功与能三、电路的功与能例：48410022022PUR一个月消耗的电能为：度51153

9、05101003hkWPtW1.2 直流电路三、电路的功与能三、电路的功与能电流的热效应：电流的热效应：3.焦耳焦耳楞次定律楞次定律tRUtRIWPtQ22 如果电阻元件把接受的电能转换成热能如果电阻元件把接受的电能转换成热能, 则从则从t0到到t时间内。电阻元件的热量时间内。电阻元件的热量 Q, 也就是这段时间也就是这段时间内接受的电能内接受的电能W为：为：焦耳焦耳Rt24I. 02卡卡1.2 直流电路三、电路的功与能三、电路的功与能4.电阻的串联电路电阻的串联电路 两个电阻首尾相联，各电阻流过同一电流的连接方式，称为电阻的串联。（1 1）串联的各电阻的电流相等，即：）串联的各电阻的电流相等

10、，即： 123IIIInI（3）串联电路的总电阻等于各电阻的阻值之和.（2 2）串联电路的总电压等于各电阻的电压之和。）串联电路的总电压等于各电阻的电压之和。123UUUUnU1232 3nRRRRR总（4）串联电路中各电阻的电压与其阻值成正比：即11(1,2,3)kkuRknuR1.2 直流电路三、电路的功与能三、电路的功与能4.电阻的串联电路电阻的串联电路 应用： 分压；限流 开关例:两只额定电压都为220V的白炽灯，额定功率分别为100W和15W，串联在照明电路中。求两灯实际的功率比为多少？解额定功率为100W、额定电压为220V的白炽灯的电阻为：15W、220V的白炽灯的电阻为：由于串

11、联，所以，串联后的等效电阻为：通过两灯的电流22111220484100URP222222203226 715URP 123710 7RRR总 2200 063710 7UIAR总的为：2的功率为： 120 15PP2221 16PIRW21117PIRW1.2 直流电路三、电路的功与能三、电路的功与能5.电阻的并联电路电阻的并联电路（a） （b） 两个二端电阻首尾分别相联，各电阻处于同一电压下的连接方式，称为电阻的并联。（）并联的各电阻的电压相等，即：（）并联的各电阻的电压相等，即： 123nUUUUU（）并联电路的总电流等于各电阻的电流之和（）并联电路的总电导等于各电阻的电导之和，即：12

12、3nIIIII1111111kkRRRRRR123n总（）并联电路的各电阻的电流与其阻值成反比11 k=1,2,3,kkIRnIR1.2 直流电路三、电路的功与能三、电路的功与能5.电阻的并联电路电阻的并联电路 例：例：两只额定电压都为两只额定电压都为220V220V的白炽灯，电阻值分别为的白炽灯，电阻值分别为484484和和3226.73226.7，并联在照明电路中。求两灯实际的功率，并联在照明电路中。求两灯实际的功率比为多少？比为多少？12213226.76.7484PRPR解因为两个灯泡在电路中并联，有：1.2 直流电路三、电路的功与能三、电路的功与能5.电阻的并联电路电阻的并联电路例：

13、例：在图（）中，在图（）中， 求、端口的总电阻求、端口的总电阻 。127345683060RRRRRRRR，ABR解四、基尔霍夫定律四、基尔霍夫定律支路：通以相同的电流无分支的一段电路叫支路。节点：三条或三条以上支路的连接点称为节点。回路：电路中任一闭合路径称为回路。网孔：不含交叉支路的回路称为网孔。3条支路条支路2个节点个节点3个回路个回路2个网孔个网孔1.有关电路结构的一些名词有关电路结构的一些名词1.2 直流电路四、基尔霍夫定律四、基尔霍夫定律1.有关电路结构的一些名词有关电路结构的一些名词支路：支路：ab、ad、 .（共（共6条）条）回路：回路：abda、bcdb .（共（共7 个）个

14、）节点：节点：a 、 b、c 、d (共共4个）个）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-网孔：网孔：abdca、bcda .（共（共3 个）个）练习:试判断下列电路图有几条支路?几个结点?几 个回路?几个网孔? 1.2 直流电路四、基尔霍夫定律四、基尔霍夫定律2.基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCL） 内容为内容为: :对于电路中任何一个节点，在任一瞬间流入节点的电对于电路中任何一个节点，在任一瞬间流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间流入流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间流入( (或流出或流出) )该该节

15、点的电流的代数和恒为节点的电流的代数和恒为0 0。 0i出入ii或或定律的依据：电流连续性原理定律的依据：电流连续性原理 电荷守恒法则电荷守恒法则I1I2I3I4例例4231IIII或：或：04231IIII（基尔霍夫第一定律)1.2 直流电路四、基尔霍夫定律四、基尔霍夫定律2.基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVL） （基尔霍夫第二定律) 内容为内容为: :对于电路中的任一回路对于电路中的任一回路, ,在任一瞬时在任一瞬时, ,沿任意循行方沿任意循行方向转一周，各段电压的代数和为向转一周，各段电压的代数和为 0 0。0u例如：回路例如：回路a-d-c-aa-d-c-

16、a33435544RIEERIRI电位升电位升电位降电位降033435544RIEERIRI34335544EERIRIRI电位降电位降电位升电位升基尔霍夫电压定律（另叙）对于电路中的任一回路对于电路中的任一回路, ,在任一瞬时在任一瞬时, ,沿任意循行方向转一周，所有电位升沿任意循行方向转一周，所有电位升高恒等于电位降落。高恒等于电位降落。任一回路任一回路, , 任一瞬时任一瞬时, ,沿任意循行方向转一沿任意循行方向转一周，电阻上的电压和恒等于电源电动势和。周，电阻上的电压和恒等于电源电动势和。I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-降升uuEIR1.2 直流

17、电路四、基尔霍夫定律四、基尔霍夫定律例：对网孔abda：对网孔acba：对网孔bcdb：I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 = E对回路 adbca，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0应用 IR= E列方程对回路 cadc，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 = - ER6adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I1.2 直流电路四、基尔霍夫定律四、基尔霍夫定律例3：12102030510SSRRIAUV3、R、。求图示电路中求图示电路中R R3 3的端

18、电压的端电压U U3 3和功率。和功率。已知：已知：解：选定电流I1、I2、I3的参考方向如图。 对于B节点，根据KCL有： I1+I2-I3-IS=0 因为R1、R2为并联关系，有： U2=I1R1=I2R2 选定回路1的绕行方向及U2的参考方向如图，对回路1根据KVL得到 I2R2+I3R3=US I1I2I3U3=30I3=-30VP3=I3U3=30W（吸收功率）解得:I3=-1A1.2 直流电路1.3 电磁感应一、直导体产生的感生电动势一、直导体产生的感生电动势产生感生电动势的条件：产生感生电动势的条件：导体作切割磁力线的运动。导体作切割磁力线的运动。感生电动势的大小：感生电动势的大

19、小：sinBvle 垂直切割时，感生电势达到最大值：垂直切割时，感生电势达到最大值：Bvle 感生电动势的方向：感生电动势的方向：右手定则判断右手定则判断 即：平伸右手，拇指与四指即：平伸右手，拇指与四指垂直，磁力线穿过手心，拇垂直，磁力线穿过手心，拇指指向运动方向，其余四指指指向运动方向，其余四指为感生电动势的方向。为感生电动势的方向。1.3 电磁感应二、闭合线圈中的感生电动势二、闭合线圈中的感生电动势产生感生电动势的条件：产生感生电动势的条件： 线圈中的磁通量发生变化。线圈中的磁通量发生变化。闭合线圈中感生电动势的方向判断：闭合线圈中感生电动势的方向判断： 楞次定律。楞次定律。楞次定律：感

20、生磁场总是阻碍原磁场的变化。楞次定律：感生磁场总是阻碍原磁场的变化。用楞次定律判断感生磁场的步骤：用楞次定律判断感生磁场的步骤：首先判断原磁通的方向及其变化趋势；首先判断原磁通的方向及其变化趋势；根据感生电流的磁场方向永远和原磁通变化趋势相反根据感生电流的磁场方向永远和原磁通变化趋势相反的原则确定感生电流的磁场方向；的原则确定感生电流的磁场方向；根据感生电流磁场的方向，用安培定则判断出感生电根据感生电流磁场的方向，用安培定则判断出感生电流的方向。流的方向。1.3 电磁感应三、法拉第电磁感应定律三、法拉第电磁感应定律tNe计算感生电动势的大小计算感生电动势的大小四、自感四、自感由于流过线圈本身的

21、电流发生变化而引起的电磁感应。由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应。 电感量：线圈中每通过单位电流所产生的自感磁通数电感量：线圈中每通过单位电流所产生的自感磁通数称作自感系数，也称电感量，简称电感。称作自感系数，也称电感量，简称电感。iLLitieL 自感电动势的方向是：流过线圈自感电动势的方向是：流过线圈的外电流的外电流i i增大时，感生电流增大时，感生电流i iL L的方向的方向与与i i的方向相反；反之相同。的方向相反；反之相同。 涡流涡流是电磁感应的另一种特殊形式。是电磁感应的另一种特殊形式。1.3 电磁感应五、互感五、互感 由一个线圈中的电流发生变化在另一个线圈中产生由一个

22、线圈中的电流发生变化在另一个线圈中产生的电磁感应叫互感现象，简称互感。由互感产生的电动的电磁感应叫互感现象，简称互感。由互感产生的电动势称互感电动势。势称互感电动势。 互感电动势的大小：正比于另一个线圈中电流的变互感电动势的大小：正比于另一个线圈中电流的变化率（较复杂）。化率（较复杂）。 当第一个线圈的磁通全部穿过第二个线圈时，互感电当第一个线圈的磁通全部穿过第二个线圈时，互感电动势最大；当两个线圈互相垂直时，互感电动势最小。动势最大；当两个线圈互相垂直时，互感电动势最小。 互感的应用：变压器、电动机等。互感的应用：变压器、电动机等。 互感的危害：电子线路中，若线圈的位置安放不当，互感的危害：

23、电子线路中，若线圈的位置安放不当，各线圈产生的磁场会相互干扰，严重时会使整个电路无法各线圈产生的磁场会相互干扰，严重时会使整个电路无法正常工作（解决办法：线圈的间距拉大或将两个线圈垂直正常工作（解决办法：线圈的间距拉大或将两个线圈垂直安放，有时还进行磁屏蔽）。安放，有时还进行磁屏蔽）。1.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 1.交流电概念交流电交流电: 大小和方向都周期性变化、在一个周期上的大小和方向都周期性变化、在一个周期上的平均值为零。平均值为零。正弦交流电: 按正弦规律变化的交流电。Tut1.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 2.正弦交流电动势的产生交流发电机的工作

24、原理.swfabcdKLABabcdK LBAabcdkLABabcdkLABabcdkABL0e t2232Em1.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 2.正弦交流电动势的产生 线圈相对磁极作切割磁感线转动，产生感生电动势。线圈相对磁极作切割磁感线转动，产生感生电动势。sinmBB sinsinmmEvlNBe1.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 2.正弦交流电动势的产生 线圈相对磁极作切割磁感线转动，产生感生电动势。线圈相对磁极作切割磁感线转动，产生感生电动势。sinmBB sinsinmmEvlNBe1.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 3.正弦交流电的

25、几个基本物理量瞬时值最大值初相位最大值最大值角频率角频率初相位初相位 i = Imsin(t +)角频率ImOit正弦交流电的正弦交流电的三要素三要素正弦交流电表达式为：正弦交流电表达式为：)sin(umtUu)sin(imtIi)sin(emtEe正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素1.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 3.正弦交流电的几个基本物理量正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素周期周期T T：变化一周所需要的时间（变化一周所需要的时间（s s）。）。it频率f ：1s 内变化的周数（Hz）。 T2角频率：正弦量 1s 内变化的弧度数。T1f =2(rad/s)T交流电的周

26、期、频率、角频率（变化快慢） = 2fO1.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 3.正弦交流电的几个基本物理量常见的频率值常见的频率值有线通信频率：有线通信频率：300 5 000 Hz；无线通讯频率：无线通讯频率：30 kHz 3104 MHz高频加热设备频率：高频加热设备频率：200 kHz 300 kHz。 中国中国 和欧洲国家和欧洲国家 50 Hz，美国，美国 、日本、日本 60 Hz各国电网频率：各国电网频率： 例例我国和大多数国家的电力标准频率是我国和大多数国家的电力标准频率是50Hz（工频），（工频），试求其周期和角频率。试求其周期和角频率。解解 = 2 f =2 3.

27、14 50=314rad/sS02.01 fT1.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 3.正弦交流电的几个基本物理量正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素如果热效应相当如果热效应相当 Wd = Wa 则则 I 是是 i 的有效值。的有效值。I =Im2U =Um2E =Em2正弦电量的有效值：RIRiWd = RI 2TWa = R i 2 dtT0e、i、uEm、Im、UmE、I、U瞬时值瞬时值最大值最大值有效值有效值瞬时值、最大值、有效值（变化大小）tRiTRITd022 TtiTI02d11.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 3.正弦交流电的几个基本物理量正弦交流电的

28、三要素正弦交流电的三要素i = 10 sin（1 000 t +30）Au = 311sin（314 t60）V相位相位: t +初相位初相位: t=0时的相位时的相位相位初相位相位、初相位、相位差（变化进程）i=30,u=601.4 单相交流电路一、交流电概念一、交流电概念 3.正弦交流电的几个基本物理量正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素相位差:同频率的正弦电量的初相位之差。 i = 100 sin（314 t +30）A u = 311sin（314 t60）V =u i = 60O 30= 900tii1Imsint(a)tii2Imsin(t )(b)22tii3Imsin(t )(

29、c)66tii4Imsin(t )(d)660001.4 单相交流电路二、正弦交流电的四种表示方法二、正弦交流电的四种表示方法 1.解析法用三角函数式表示正弦交流量的方法。用三角函数式表示正弦交流量的方法。)sin(umtUu)sin(imtIi)sin(emtEe2.曲线法用正弦曲线表示交流电的方法。用正弦曲线表示交流电的方法。ImOit)(sinmtUu 设正弦量设正弦量: 若若: :有向线段长度有向线段长度 = mU有向线段以速度有向线段以速度 按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转则:该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相应时刻正弦量的瞬时值。有向线段与横轴夹角有向线段与横轴夹角 =

30、初相位初相位1tu01uxyOmUut O1.4 单相交流电路3.旋转矢量法 用一个在直角坐标中绕原点作逆时针方向不断旋转的矢量来表示正弦交流电的方法。1.4 单相交流电路二、正弦交流电的四种表示方法二、正弦交流电的四种表示方法4.相量法用复数表示正弦交流电的方法。)sin(tU2)(sinmtUu设正弦量设正弦量:相量表示相量表示:相量的模相量的模=正弦量的有效值正弦量的有效值 相量辐角=正弦量的初相角UUeUj相量的模相量的模=正弦量的最大值正弦量的最大值 相量辐角=正弦量的初相角mjmmUeUU或：或：相量的两种表示形式: 相量图相量图: 把相量表示在复平面的图形把相量表示在复平面的图形

31、)jsincos(jUUUUe相量式:IU1.4 单相交流电路二、正弦交流电的四种表示方法二、正弦交流电的四种表示方法4.相量法用复数表示正弦交流电的方法。 u1 落后于u2 25解解: (1) 相量式相量式(2) 相量图相量图例: 将 u1、u2 用相量表示，并判断二者相位关系。V)45(sin21102tuV,)20(sin22201tuV202201 UV451102 U1U 202U 45+1+j 25452021 1.4 单相交流电路三、单一参数的交流电路三、单一参数的交流电路电阻元件1.纯电阻电路SlR金属导体：线性电阻： 当uR与i取关联参考方向时iRuR1.4 单相交流电路三、

32、单一参数的交流电路三、单一参数的交流电路1.纯电阻电路U电压、电流的关系a. 频率：同频率：同c. 大小关系：大小关系： U = R I , Um = R ImI如如 ： U =U0 则：则： I = I0 U = R IuitOiuuRiRiu ,sin2tsinmtIIi 设设tRIusinm则)sin( tUmb. 相位：同相位：同d. 相量表示：相量表示：1.4 单相交流电路三、单一参数的交流电路三、单一参数的交流电路1.纯电阻电路b. 平均功率平均功率 (有功功率有功功率):Oi、u、ptP= U I (1cos2t) p dtP =T10T= U I (W)a. 瞬时功率瞬时功率:

33、 p = ui =Um sint Im sint = Um Im sin2t 功率关系p0 耗能元件。1.4 单相交流电路三、单一参数的交流电路三、单一参数的交流电路2.纯电感电路a.频率关系频率关系: 同同b.数量关系数量关系: Um =L Im U =L I 感抗感抗 : XL=L () U = XLIc.相位关系相位关系: =u i = 90 d.相量表示：相量表示：U = j XL I电压、电流的关系Lui纯电感电路纯电感电路tiLudd ,sin2tsinmtIIi 设设tLIucosm则UUUIIIj900 )2sin(mtLI1.4 单相交流电路三、单一参数的交流电路三、单一参数

34、的交流电路2.纯电感电路f.相量图：相量图：iue.波形图波形图:IU如如 I = I 0 则则 U =U 9090w tOui,sin2tIi)2sin(mtLIu1.4 单相交流电路三、单一参数的交流电路三、单一参数的交流电路2.纯电感电路a. 瞬时功率瞬时功率:功率关系p 0ui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0p 0p 0ptouiotu,ia. 瞬时功率瞬时功率:功率关系 p0 电容储存电场能量电容储存电场能量 (电能电能电场能量电场能量) p0 电容释放电场能量电容释放电场能量 (电场能量电场能量电能电能) b.平均功率平均功率(有功功率有功功率):0d)(2sind10t

35、tUIT1tpTPT0Tp = ui = U I sin2t1.4 单相交流电路三、单一参数的交流电路三、单一参数的交流电路3.纯电容电路功率关系c.无功功率：无功功率：无功功率等于瞬时功率达到的最大值。 描述电容与电源之间的双向能量交换，衡量能量交换的规模。C2C2XUXIUIQ 单位：varCCXUXIUIQ22tUIpsin2 所所以以为了同电感电路的无功功率相比较，设tIisin2)90(sin2 tUu则：1.4 单相交流电路四、电阻、电感、电容串联电路四、电阻、电感、电容串联电路+L+uiRCuCuLuR+1.电压与电流间的关系tIisin2设：tIRuRsin2则)90(sin)

36、(2tLIuL)90(sin)1(2tCIuCU = UR + UL +UC= UR+UXURUCLUU XU1.4 单相交流电路四、电阻、电感、电容串联电路四、电阻、电感、电容串联电路2.电路的功率及功率因数PQS 视在功率UIS sinUIQ 无功功率cosUIP 有功功率功率因数：有功功率与视在功率的比值功率因数：有功功率与视在功率的比值 SPcos22QPS1.4 单相交流电路四、电阻、电感、电容串联电路四、电阻、电感、电容串联电路2.电路的功率及功率因数例：一台单相电动机由220V电源供电，电路中电流是11A，cos=0.83，试求电动机的实在功率、有功功率和无功功率。解： 视在功率

37、为：VAVAUIS42. 2242011220有功功率为： KWWSP2200883. 02420cos560sin34830cos.，.可求知：由无功功率为：KVarVarSQ355. 1135556. 02420sin1.4 单相交流电路五、并联电路与功率因数的提高五、并联电路与功率因数的提高很多负载为感性的，如等日光灯电路、电动机，无功功率多。很多负载为感性的，如等日光灯电路、电动机，无功功率多。1.造成功率因数低的原因造成功率因数低的原因2.提高功率因数的意义提高功率因数的意义提高输电效率提高输电效率提高负载对供电设备的利用率提高负载对供电设备的利用率3.提高功率因数的方法：提高功率因

38、数的方法：并联补偿法并联补偿法uiRLRuLuCRLICIILU1.5 三相交流电路一、三相交流电一、三相交流电1.1.三相制三相制 由三个幅值相等、频率相同彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电相系统。 前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因而称。 另一方面，三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，因而前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法，在此仍然适用。1.5 三相交流电路一、三相交流电一、三相交流电2.2.三相制供电比单相制供电优越三相制供电比单相制供电优越 在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。 在输电方面：如果以同样电压将同样大小的功率输送到同

39、样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。 在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。 因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。1.5 三相交流电路一、三相交流电一、三相交流电3.3.三相交流电的产生三相交流电的产生三相交流发电机tUeAsinm)120sin(mtUeB)120sin()240sin(mmtUtUeC120120U UA A U UC C U UB B 120120120120uAuBuCu1.5 三相交流电路一、三相交流电一、三相交流电3.3.三相交流电的产生三相交流电的产生三相交流发电机120120U UA A U UC C U UB B

40、120120120120uAuBuCu对称正弦量特点为：对称正弦量特点为：0 CBAUUU0 CBAuuu4.正弦量的相序正弦量的相序三相交流电在相位上的先后次序称为相序。 上述的三相电源的相序为ABC。在电力系统中一般用区别A、B、C 三相。1.5 三相交流电路二、三相电源的接法二、三相电源的接法1.1.电源的星形连接电源的星形连接N N中点或零点N NABCAUBUCUABUBCUCAU火线中线或零线火线火线线电压相电压我国供电系统线电压 380V，相电压220V。 三相四线制p3UUl 线电压超前于对应的相电压30度。 1.5 三相交流电路二、三相电源的接法二、三相电源的接法2.2.电源

41、的三角形连接电源的三角形连接ABCpUUl 问题：实际上电源内部有环流，加速电源绕组的老化；如果一相接反，环流会很大，烧毁电源。一般不用一般不用1.5 三相交流电路三、三相负载的连接三、三相负载的连接1.1.三相负载的星形连接三相负载的星形连接i iB Bi iC Ci iN Ni iA AN N AZBZCZABCAUBUCUN N1.5 三相交流电路三、三相负载的连接三、三相负载的连接1.1.三相负载的星形连接三相负载的星形连接i iB Bi iC Ci iN Ni iA AN N AZBZCZABCAUBUCUN N相线II相线UU3对称三相负载：CBAZZZ三个相电流对称0CBANii

42、ii三相不对称负载：中线不能去掉，这样才能保证各项负载正常工作。三个相电流不对称中线的作用在于使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。中线的作用在于使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保安全，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。为了确保安全，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。1.5 三相交流电路三、三相负载的连接三、三相负载的连接1.1.三相负载的星形连接三相负载的星形连接例：有一台三相异步电动机为星形接线。接到线电压为380V的三相对称电源上。当电动机在额定负载下运行时，他的每相等效电阻为8欧，等效电抗为6欧，试求电动机的电流和功率因数。解： 因负载和电源都是对称的，可以按一相计算。

43、 V.UU线相2207313803 XRZ10682222相电流为： AZUI相相2210220星形接法时线电流等于相电流 AI22线电动机的功率因数：80108cos.ZR相1.5 三相交流电路三、三相负载的连接三、三相负载的连接2.2.三相负载的三角形连接三相负载的三角形连接i iC CA AB BC Ci iBCBCi iB Bi iA Ai iCACAi iABAB + +u uABAB + +u uBCBC + +u uCACAABZBCZCAZ相线UU3线相II线电流滞后于对应的相电流30度。 当三相负载对称时，三个相电流对称，只要计算其中的一相电流，其他两项可按对称关系写。1.5

44、 三相交流电路三、三相负载的连接三、三相负载的连接2.2.三相负载的三角形连接三相负载的三角形连接例：有一台三角形接法的三相异步电动机。满载时每相电阻为R=9.8欧，感抗=5.3欧，并由线电压为380V的三相电源供电，试求电动机的相电流和线电流。解： 因负载和电源都是对称的，可以按一相计算。 XRZ1 .113 . 58 . 92222三角形接法时的相电压等于线电压，则相电流为： A.ZUI相相234111380线电流为： AI59.134.23I3相线1.5 三相交流电路四、三相电路的功率四、三相电路的功率llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：无功功率：视在功率： 三相电

45、路中，负载消耗的有功功率等于各相有功功率之和。若三相负载对称，则各相功率相等。三相总有功功率为：cos3相相IUP 在三相对称电路中，不论负载星连还是三角连，其三相电路的功率还可根据线电压和线电流来计算：1.5 三相交流电路四、三相电路的功率四、三相电路的功率例：有一台星形接法的三相异步电动机，接到相电压为220V的三相电源上，其每相电流是10A，电动机的功率因数为0.72，试求电动机的有功功率和无功功率。解： 三相对称的有功功率为：W47520.72102203cosIU3相相P功率因数角为：4472. 0arccos69. 044sinsin无功功率为：Var45850.69102203s

46、IU3inQ相相1.6 晶体管与晶闸管一、晶体二极管一、晶体二极管1.1.基本结构基本结构PN PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线外壳线触丝线基片点接触型点接触型PN结面接触型面接触型PN二极管的电路符号：二极管的电路符号：1.6 晶体管与晶闸管一、晶体二极管一、晶体二极管2.2.晶体二极管的伏安特性与参数晶体二极管的伏安特性与参数UI死区电压死区电压 硅管硅管0.5V,锗管锗管0.1V。导通压降导通压降: : 硅硅管管0.60.7V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压URM硅管硅管0.1A，锗管大得多锗管大得多伏安特性伏安特性

47、1.6 晶体管与晶闸管一、晶体二极管一、晶体二极管2.2.晶体二极管的伏安特性与参数晶体二极管的伏安特性与参数参数参数 额定正向电流：长期使用时，允许流过晶体二极管的额定正向电流：长期使用时，允许流过晶体二极管的最大正向平均电流。如果正向电流太大，最大正向平均电流。如果正向电流太大，PNPN结就会因温度结就会因温度过高而烧毁。过高而烧毁。 最高反向工作电压：二极管所能承受的最高反向工作最高反向工作电压：二极管所能承受的最高反向工作电压（最大值）。若超过此值，二极管有被反向击穿的危电压（最大值）。若超过此值，二极管有被反向击穿的危险。险。1.6 晶体管与晶闸管二、晶体三极管二、晶体三极管1.1.

48、晶体三极管的结构和工作原理晶体三极管的结构和工作原理三极管的基本结构三极管的基本结构B BE EC CN NN NP P基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型P PN NP P集电极集电极基极基极发射极发射极B BC CE EPNP型1.6 晶体管与晶闸管二、晶体三极管二、晶体三极管1.1.晶体三极管的结构和工作原理晶体三极管的结构和工作原理三极管的基本结构三极管的基本结构BECNNP基极基极Base发射极发射极Electron集电极集电极Collect发射结集电结基区集电区发射区发射区：掺杂浓度较高基区：较薄，掺杂浓度低集电区：结面积较大1.6 晶体管与晶闸管二、晶体三极管二、晶体三极管1

49、.1.晶体三极管的结构和工作原理晶体三极管的结构和工作原理三极管的基本结构三极管的基本结构B BE EC CN NN NP PE EB BR RB BE EC CI IE E基区空穴向发射区的扩散可忽略。I IBEBE进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE ，多数扩散到集电结。发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。1.6 晶体管与晶闸管二、晶体三极管二、晶体三极管1.1.晶体三极管的结构和工作原理晶体三极管的结构和工作原理三极管的基本结构三极管的基本结构BECNNPEBRBECIE集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO ICE

50、IBEICE从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。1.6 晶体管与晶闸管二、晶体三极管二、晶体三极管1.1.晶体三极管的结构和工作原理晶体三极管的结构和工作原理三极管的基本结构三极管的基本结构IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE1.6 晶体管与晶闸管二、晶体三极管二、晶体三极管2.2.晶体三极管的主要参数晶体三极管的主要参数共发射极共发射极电流放大倍数电流放大倍数 通常在通常在2020200200之间之间 值太小，电流放大作用差；但太大，将使晶体管性能不稳定。值太小，电流放大作用差；但

51、太大，将使晶体管性能不稳定。集电极反向饱和电流集电极反向饱和电流IcboIcbo发射极开路，发射极开路，UcbUcb为规定值时，集电结反向电流。为规定值时，集电结反向电流。在室温下，小功率锗管约为在室温下，小功率锗管约为1010微安，小功率硅管小于微安，小功率硅管小于1 1微安。微安。IcboIcbo越小，工作稳定性越好。越小，工作稳定性越好。穿透电流穿透电流IceoIceo基极开路、基极开路、UceUce为规定值时，集电极与发射极之间反向电流。为规定值时，集电极与发射极之间反向电流。IceoIceo越小，工作稳定性越好。越小，工作稳定性越好。1.6 晶体管与晶闸管二、晶体三极管二、晶体三极管

52、2.2.晶体三极管的主要参数晶体三极管的主要参数集电极最大允许电流集电极最大允许电流I ICMCM三极管正常工作时，所允许的最大集电极电流。三极管正常工作时，所允许的最大集电极电流。集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率P PCMCM三极管正常工作时，所允许的最大集电极耗散功率。三极管正常工作时，所允许的最大集电极耗散功率。环境温度越高环境温度越高P PCMCM越小，手册中给的是越小，手册中给的是2525度时的值。度时的值。反向击穿电压反向击穿电压BVBVceoceo基极开路时，加在集电极与发射极之间的最大允许电压。基极开路时，加在集电极与发射极之间的最大允许电压。使用时，保证使用时，保证UceBVceoUce0:导通i0u1u2aTbDRLu0忽略二极管正向压降： u0=u2t uit uoi0=u0 /RLu20 0 时时D D1 1,D,D3 3导通导通D D2 2,D,D4 4截止截止电流通路电流通路: :由由+ +经经D D1 1R RL LD D3 3- -u u2 20 0 , uG 0 (b) 晶闸管导通后控制晶闸管导通后控制极将失去作用极将失去作用(c) 晶闸管截止条件晶闸管截止条件A0u或或HAIi