(2024年)电工学简明教程第三版全套课件完整版电子教案

电工学简明教程第三版全套课件完整版电子教案12024/3/26CATALOGUE目录课程概述与教学目标电路基础概念与定律直流电路分析与应用交流电路基本概念与性质三相交流电路分析与计算电机与变压器基本原理及应用供电系统与安全用电常识实验技能培养与操作规范22024/3/2601课程概述与教学目标32024/3/2603适用范围适用于高职高专、成人教育等电气类专业教学01教材内容包括电路基础、电机与变压器、电气控制、可编程控制器等内容02教材特点简明扼要、重点突出、注重实践应用电工学简明教程第三版介绍42024/3/26123掌握电工学基本概念、基本原理和基本分析方法知识目标培养学生独立分析问题和解决问题的能力，提高实践技能能力目标培养学生工程意识和创新意识，提高综合素质素质目标教学目标与要求52024/3/26根据教材内容和教学目标，合理安排各章节的教学内容和顺序教学内容采用讲授、讨论、案例分析、实验教学等多种教学方法，注重理论与实践相结合教学方法教学内容与方法62024/3/26采用平时成绩、实验成绩、期末考试成绩等多种评估方式，全面评价学生学习效果建立有效的学生反馈机制，及时了解学生学习情况和问题，调整教学策略和方法课程评估与反馈反馈机制评估方式72024/3/2602电路基础概念与定律82024/3/26电路组成电路由电源、负载、导线和开关等基本元件组成，形成闭合回路以传输电能。基本物理量电流、电压、功率等是描述电路状态的基本物理量，其中电流表示电荷的流动速率，电压表示单位时间内通过导体的电荷数所产生的电势差，功率则表示单位时间内转换、使用或耗散的电能。电路组成及基本物理量92024/3/26欧姆定律指出，在闭合电路中，电流与电压成正比，与电阻成反比，即I=U/R，其中I表示电流，U表示电压，R表示电阻。欧姆定律欧姆定律是分析线性电阻电路的基本定律，可用于计算电路中的电流、电压和电阻等参数，还可推广至交流电路中的复数表示形式。应用欧姆定律及其应用102024/3/26

电阻串并联及等效变换电阻串联电阻串联时，总电阻等于各电阻之和，即R=R1+R2+...+Rn，串联电路中的电流处处相等。电阻并联电阻并联时，总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn，并联电路中的电压处处相等。等效变换通过电阻的串并联可以构成复杂的电阻网络，为简化计算，可采用等效电阻的方法进行变换，将复杂的电阻网络化简为简单的电路形式。112024/3/26电源模型电源模型包括理想电压源、理想电流源和实际电源等类型，其中理想电压源和理想电流源分别具有恒定的端电压和输出电流，而实际电源则存在一定的内阻。电源转换不同类型的电源之间可以通过等效变换进行转换，例如将理想电压源与内阻串联的形式转换为理想电流源与内阻并联的形式，以方便电路的分析和计算。电源模型及其转换122024/3/2603直流电路分析与应用132024/3/26基尔霍夫电流定律（KCL）01在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有流出节点的电流代数和恒等于零。基尔霍夫电压定律（KVL）02在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。基尔霍夫定律的应用03用于解决复杂直流电路中的电流、电压计算问题，是电路分析的基础。基尔霍夫定律及应用142024/3/26以支路电流为未知量，列写KCL和KVL方程求解电路问题。支路电流法以节点电压为未知量，列写KCL方程和欧姆定律求解电路问题。节点电压法支路电流法方程数较多，但易于列写；节点电压法方程数较少，但需要选择参考节点并处理导纳矩阵。两种方法比较支路电流法和节点电压法152024/3/26叠加定理在线性电路中，任一支路的电流或电压，都等于电路中各个独立电源单独作用时，在该支路产生的电流或电压的代数和。戴维南定理任何一个线性有源二端网络，对外电路而言，可以用一个电压源和电阻的串联组合等效代替，此电压源的电压等于该二端网络的开路电压，电阻等于该二端网络内部所有独立源为零时的等效电阻。定理应用用于简化复杂直流电路的分析和计算，提高解题效率。叠加定理和戴维南定理162024/3/26在负载电阻等于电源内阻时，负载上获得的功率最大。定理内容定理应用注意事项用于指导实际电路设计中负载的选择和匹配，以实现最大功率传输。最大功率传输定理仅适用于负载可变的情况，且要求电源和负载均为线性元件。030201最大功率传输定理172024/3/2604交流电路基本概念与性质182024/3/26正弦交流电产生及表示方法正弦交流电产生当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈中就会产生正弦交流电。表示方法正弦交流电可以用正弦函数来表示，也可以用相量图来表示，其中包含了振幅、角频率、初相位等参数。192024/3/26电阻元件电阻元件对交流电的阻碍作用与频率无关，只与电阻值有关。电感元件电感元件对交流电的阻碍作用随频率的升高而增大，具有通低频、阻高频的特性。电容元件电容元件对交流电的阻碍作用随频率的升高而减小，具有通高频、阻低频的特性。单一元件正弦交流电路性质202024/3/26当RLC串联电路的感抗等于容抗时，电路发生串联谐振，此时电路阻抗最小，电流最大。串联谐振条件串联谐振时，电感或电容上的电压可能高于电源电压很多倍，因此串联谐振也称为电压谐振。串联谐振特点串联谐振可用于选择信号或消除干扰，但也可能造成过电压而损坏设备，因此需要采取相应措施进行防止。应用与防止RLC串联谐振电路分析212024/3/26功率因数是指有功功率与视在功率之比，它反映了电源输出的功率被有效利用的程度。功率因数定义提高功率因数可以减少线路损耗、提高电源设备利用率、节约电能等。提高功率因数意义提高功率因数的方法包括合理选择和使用电气设备、调整设备运行方式、安装无功补偿装置等。提高方法功率因数提高方法222024/3/2605三相交流电路分析与计算232024/3/26三个绕组的末端连接在一起，形成一个中性点，从中性点引出导线称为中线。相电压等于线电压的1/√3，线电流等于相电流。星形连接（Y连接）将三相电源或负载中的每一相的始末端依次相接。此时线电压等于相电压，线电流等于相电流的√3倍。三角形连接（△连接）星形连接适用于高压、大电流场合，可降低绝缘要求；三角形连接可提高功率因数，但绝缘要求高。特点比较三相电源连接方式及特点242024/3/26负载的△连接各相负载的相电压对称，线电流为相电流的√3倍，中线电流不存在。对称三相负载的功率计算P=3UpIpcosφ，其中Up为相电压，Ip为相电流，cosφ为功率因数。负载的Y连接各相负载的相电压对称，线电流等于相电流，中线电流为零。对称三相负载分析计算252024/3/26中线的作用在不对称负载中，中线起到平衡各相电压的作用，保证各相负载正常工作。不对称负载的功率计算需要分别计算各相负载的功率，然后进行相加。中性点位移不对称负载导致中性点电位发生偏移，使得各相负载的电压不再对称。不对称三相负载分析计算262024/3/26三相功率的测量可采用两表法或三表法进行测量，其中两表法适用于三相三线制电路，三表法适用于三相四线制电路。节能措施合理选择导线截面和材料以降低线路损耗；提高功率因数以减少无功功率的传输；采用高效节能的电气设备和照明器具等。三相功率测量和节能措施272024/3/2606电机与变压器基本原理及应用282024/3/26磁场基本知识和铁磁材料特性磁场基本概念磁场是由磁体周围空间存在的特殊物质产生的，它对放入其中的磁体有力的作用。磁感线为了形象地描述磁场，人们引入了磁感线这一概念。磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。铁磁材料特性铁磁材料具有高导磁性、磁饱和性和磁滞性等特点，是电机和变压器等电气设备中常用的材料。292024/3/26直流电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。当线圈通电后，会在磁场中受到力的作用而转动。直流电机工作原理直流电机的转速与电压成正比，与电流成反比；转矩与电流成正比，与磁通成反比。此外，直流电机还具有良好的调速性能和启动性能。直流电机特性分析直流电机工作原理及特性分析302024/3/26VS异步电动机是利用电磁感应原理工作的。当定子绕组通入三相交流电后，会产生一个旋转磁场，转子导体在旋转磁场作用下产生感应电流，从而受到电磁力作用而转动。异步电动机特性分析异步电动机的转速略低于旋转磁场的转速，称为转差率；其转矩与电源电压的平方成正比，与电源频率成反比。此外，异步电动机还具有结构简单、维护方便等优点。异步电动机工作原理异步电动机工作原理及特性分析312024/3/26变压器是利用电磁感应原理实现电压变换的电气设备。当原边绕组通入交流电时，会在铁心中产生交变磁通，从而在副边绕组中感应出电动势。变压器的电压变换比等于原边绕组与副边绕组的匝数比；其效率较高，一般可达95%以上。此外，变压器还具有隔离电路、改变阻抗等作用。变压器工作原理变压器特性分析变压器工作原理及特性分析322024/3/2607供电系统与安全用电常识332024/3/26供电系统基本组成包括电源、输配电设备、用电设备等部分，确保电能从发电厂传输到用户端。供电系统运行方式根据负荷需求和电源情况，采用不同的运行方式，如并网运行、孤岛运行等。供电系统稳定性与可靠性采取措施保障供电系统的稳定性和可靠性，防止电力故障对用户造成影响。供电系统组成及运行方式030201342024/3/26接地保护原理接地保护和漏电保护原理及应用通过将电气设备与大地连接，利用大地的导电性能将故障电流引入地下，保护人身和设备安全。漏电保护原理检测电气线路中的剩余电流，当剩余电流超过设定值时切断电源，防止漏电引起的触电事故。在住宅、工厂等场所广泛应用，有效提高了电气安全水平。接地保护和漏电保护应用352024/3/26安装避雷针、避雷带等防雷装置，将雷电引入大地，避免雷电对建筑物和电气设备的危害。防雷措施采用防静电材料、保持环境湿度等措施消除静电危害，防止静电引起的火灾和爆炸事故。防静电措施定期对防雷和防静电设施进行检查和维护，确保其性能良好。防雷和防静电安全检查防雷措施和防静电措施362024/3/26节约用电措施积极推广太阳能、风能等可再生能源利用技术，减少对传统能源的依赖，降低碳排放。绿色能源利用能源管理制度建立完善的能源管理制度，加强能源计量和统计，为节能降耗提供有力支持。采用高效节能的电气设备、合理设置照明和空调系统等措施降低能耗，提高能源利用效率。节约用电和绿色能源利用372024/3/2608实验技能培养与操作规范382024/3/26实验目的要求和注意事项实验前应检查实验器材是否完好，如有损坏应及时更换；实验中应注意观察现象，记录数据，分析原因；实验后应整理器材，保持实验室整洁。注意事项培养学生掌握电工基本实验技能，理解电工学基本原理，提高分析问题和解决问题的能力。实验目的学生应认真预习实验内容，明确实验目的、原理、步骤和注意事项；实验中应严格遵守操作规程，注意安全；实验后应认真总结，完成实验报告。实验要求392024/3/26万用表万用表是电工实验中常用的测量仪表，可用于测量电压、电流、电阻等参数。使用时应注意选择合适的量程和档位，避免损坏仪表。示波器示波器用于观察电信号的波形，可测量信号的幅度、频率、相位等参数。使用时应注意调整扫描速度和触发方式，以获得清晰的波形。信号发生器信号发生器可产生各种波形和频率的电信号，用于测试电路的频率响应和传输特性。使用时应注意设置合适的信号参数和输出阻抗。常用仪器仪表使用方法介绍402024/3/26根据实验要求选择合适的电路元件和器材，按照电路图搭建电路。注意元件的极性和连接方式，确保电路正确无误。电路搭建使用万用表、示波器等仪表测量电路中的电压、电流、电阻、电容等参数。注意选择合适的量程和档位，记录测量数据。参数测量使用示波器观察电路中的信号波形，分析波形的形状、幅度、频率等特征。注意调整示波器的扫描速度和触发方式。波形观察根据测量数据和波