《设备控制技术》课件-项目1 电路基础与电机原理

设备控制技术1.电路的组成及作用目录CONTENTS电路的组成01电路的基本作用02电路的三种状态03电路的组成01点击添加标题在道路上连续不断的、同一方向的汽车行列，被称为车流，供汽车行驶的、到达某目的地的专用道路被称为车道。由灯泡、电线、电池组成的，传输能量给灯泡使其发亮的导电回路被称为电路，在电路中电荷的定向运动形成电流。电路：电流流通的路径。什么是电路？开关为电路的控装置电视机为电路负载电线为电路中的导线插头连接到电源电路的组成实物接线图实物接线图电路：电流流通的路径。电路的组成：电源、负载、导线和控制装置。用电气符号描述电路连接情况的图，称电路原理图，简称电路图。电路图电路的基本作用02信息的传递能量的转换两个作用进行能量的转换、传输和分配实现信息的传递和处理

信息的传递（1）传输和转换电能电能传输示意图（2）传输和处理信息信息传输示意图电路的三种状态03通路开路短路PPT定制:静水流深工作室QQ:276060523电话信:whishile电路通常有三种状态：通路：电路构成闭合回路，有电流流过。上海锐普广告有限公司通路开路：电路断开，电路中无电流通过。开路也称断路。上海锐普广告有限公司开路短路：短路是电流未经负载而直接由导体构成闭合回路。上海锐普广告有限公司短路2.电路的基本物理量目录CONTENTS电流01电压02电位03电动势04

电流01

大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、自然界的放电现象。这些载子的移动，形成了电流。电荷的定向移动形成了电流。电流的形成电子做无规则的运动，没有电流电流的大小电流的大小是指单位时间内通过导体横截面的电荷，即常用的电流单位为安培（A），毫安（mA）、微安（μA）。电流的测量电流的大小可用电流表进行测量。

电流的方向与分类

习惯性上把正电荷移动的方向规定为电流的正方向，因此，自由电子和负离子移动的方向与电流方向相反。（1）大小和方向都不随时间而变化的电流称为稳恒电流，简称直流。直流电电流的方向与分类（2）大小和方向都随时间作相应变化的电流，称为交变电流，简称交流。交流电

电压02

电压

电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用V表示。由于水压的存在，水从A流到B由于电压的存在，正电荷由正极流向负极

电压测量电压的大小可用电压表进行测量。

电位03

电位电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。

电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压，即Uab=Ua－Ub，故电压又称电位差。电路中某点的电位与参考点的选择有关，但两点间的电位差与参考点的选择无关。

电动势04

电动势一节5号干电池的电动势为1.5V

电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E，单位为V。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。3.电阻目录CONTENTS电阻与电阻率01常用电阻器02电阻

当电流通过导体时，由于做定向移动的电荷会和导体内的带电离子发生碰撞，所以导体在通过电流的同时也对电流起着阻碍作用，这种对电流的阻碍作用称为电阻。

导体与绝缘体导体超导体半导体绝缘体

电阻率小，电流容易通过的物体称为导体。

电阻率大，几乎不能通过电流的物体称为绝缘体

导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体

在一定条件下，某些材料的电阻会变为零，称为超导体导电能力电阻应用接口镀金或银，以增强导电性能半导体材料制成的集成电路绝缘材料制成底板金属导体塑料绝缘体橡胶绝缘体电阻应用木柄、绝缘金属、导电金属、导电塑料、绝缘

电阻的大小

导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，可按下式计算：式中ρ称为材料的电阻率，电阻率的大小反映了物体的导电能力

常用电阻器02

电阻器分类电阻器也简称电阻类型名称外形电路符号固定电阻器碳膜电阻器线绕电阻器金属膜电阻器电阻器分类类型名称外形电路符号可变电阻器滑动变阻器带开关电位器微调电位器RPRP

电阻值的表示电阻上面常用四道色环或五道色环来表示电阻值阻值为27kΩ、允许偏差±5%的电阻器

敏感电阻器

敏感电阻是指对温度、电压、湿度、光照、气体、磁场、压力等作用敏感的电阻器。如热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻等。4.欧姆定律目录CONTENTS部分电路欧姆定律01全电路欧姆定律02部分电路欧姆定律01只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路。一、部分电路：流过导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。二、定律内容：式中，I:导体中的电流

U:导体两端的电压

R:导体的电阻三、公式含义：全电路欧姆定律02含有电源的闭合电路。一、全电路：全电路中的电流与电源的电动势成正比与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。二、定律内容：I:闭合电路中的电流E:闭合电路电源的电动势（总电压）R:接入闭合电路的电阻r:电源内部的电阻三、公式含义：5.电路基本术语目录CONTENTS支路01节点02回路03网孔04支路01一个两端原件，称为一条支路，也可把电流相同的串联元件合在一起称为一条支路。如图支路：ab、ad、ac、bd、bc、cd（共6条）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-节点02三个或三个以上支路的联结点节点：a、b、c、d(共4个请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容点击添加标题例回路03电路中任一闭合路径回路：abda、bcdb、adca、abca、abcda、abdca、adbca（共7个）例网孔04内部不另含支路的回路网孔：abda、bcdb、adca、abca例电路中有几条支路？CD段是不是支路？（

5

）2.有几个节点？（2）3.有几个回路？（6

）4.有几个网孔？（3

）ABCD习题一习题二请问下面电路中有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔？6.基尔霍夫电流定律目录CONTENTS基尔霍夫电流定律的定义01基尔霍夫电流定律的扩展02基尔霍夫电流定律的应用03基尔霍夫电流定律01第一种表述为：在任一瞬间，流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。即:

Ｉ入=

Ｉ出第二种表述：在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为0

Ｉ入-

Ｉ出=0即：

Ｉk=0如图如图根据第一种表述：电路中任意节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和，恒等于流出该节点的电流之和。即：ΣI入=ΣI出在节点A上有：I1＋I3

I2＋I4＋I5

例根据第二种表述：在任何时刻，电路中流过任一节点的电流的代数和恒等于零。

即：

ΣI=0列方程时：若规定流入节点的电流前面取“

”号，则流出该节点的电流前面取“

”号，反之亦可。节点A：I1-I2+I3-I4-I5

0请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容点击添加标题例基尔霍夫电流定律的扩展02任意假定的封闭面（节点），流入封闭面的电流之和等于流出封闭面的电流之和。流入和流出封闭面电流的代数和为零例ABi3i2i1ABiABii两条支路电流大小相等，一个流入，一个流出只有一条支路相连，则i=0。基尔霍夫电流定律的应用03应用步骤：①确定节点；②确定流入节点与流出节点的电流方向；③根据节点电流定律列出节点电流方程；④解方程，求出未知电流的大小与方向（正值表示假设的电流方向与实际电流方向一致，负值则表示假设的电流方向与实际电流方向相反）。例-3A10A5A10A2A对节点A：I1=-3A+10A+5A对节点B：5A=I2+2A+10A=12A整理：I2=5A-2A-10A=-7A注意：应用基尔霍夫电流定律时必须首先假设电流的参考方向，然后列写方程并代入电流数值计算。若求出电流为负值，则说明该电流实际方向与假设的参考方向相反。可知：I1的实际方向与参考方向相同；I2的实际方向与参考方向相反,是流向节点B的。求电路中的电流I1和I2ABI1I2习题一：

电路如图所示，求电流I3。解:对A节点因为I1=I2，所以I3=0。同理，对B节点因为I4=I5，也得I3=0。由此可知，没有构成回路的单支路电流为零。习题二：

图示电路中，I1=2A，I2=-3A，I3=-2A，求电流I4。解:由基尔霍夫第一定律可知代入已知值可得7.基尔霍夫电压定律目录CONTENTS基尔霍夫电压定律定义01基尔霍夫电压定律扩展02基尔霍夫电压定律应用03基尔霍夫电压定律定义01对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或，电压的代数和为0。即：例如：

回路a-d-c-a）例电位升电位降或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-基尔霍夫电压定律扩展02基尔霍夫电压定律也适合开口电路。请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容请插入您的文本内容点击添加标题例E+_RabUabI电位升电位降基尔霍夫电压定律应用03

①首先选取回路绕行方向。可按顺时针方向，也可按逆时针方向。

③根据∑U=0

列回路电压方程。

②确定各段电压的参考方向。参考方向和回路绕行方向一致，该电压取正值；反之，则取负值。）例E3-E1+I1R1+E2-I2R2+I3R3=0

Uab=+E3，

Ubc=-E1+I1R1

，Ucd=E2-I2R2，Uda=I3R3，

电源极性沿着回路abcda绕行方向参考方向I1E2R1I3R3

a

dE1R2cI2bE3解：由基尔霍夫电压定律得:

分析：

绕行方向

请用基尔霍夫电压定律列出下图的电压方程

顺时针例Uab

-E1+I1R1+E2-I2R2+I3R3=0基尔霍夫电压定律的推广应用。

只要将不闭合两端点间电压列入回路电压方程即可。如图，列出回路电压方程I1E2R1I3R3

a

dE1R2cI2bUab假定ab两点有电压练习1、如图所示一个单回路，已知E1=10V，E2=36V，R1=R2=5Ω，R3=3Ω试应用基尔霍夫电压定律列出回路电压方程，并求流过R2的电流？R3E1R2R1

E2练习2、如图所示电路，列出各网孔1、网孔2的回路电压方程

。I3I2I1E1R1R2E2R38.电流做功和热效应目录CONTENTS电功01电功率02电流的热效应03负载的额定值04电功01电梯可将人从低处运送到高处，这是电流在做功，消耗的是电能。新课引入新课引入电动葫芦能把重物举到高处，这是电流做功，消耗的是电能。新课引入消耗的电能转化为什么能？电能转化为机械能电能转化为内能电能转化为热能电能转化为光能和内能新课引入有多少电能转换为其他形式能，电流就做了多少功。结论：1-1电功概念电流所做的功，简称电功（即电能），用字母W表示。W=UIt式中W、U、I、t的单位分别用J、V、A、s。测量电流的仪器是电流表，测量电压的仪器是电压表，测量电能的仪器是什么呢？机械式电能表电子式电能表预付费式电能表1-2电能表用来测量电路消耗电能的仪表称为电能表1-2电能表电能的另一个常用单位是千瓦时（kW·h）,即通常所说的1度电，它和焦耳的换算关系为1kW·h=3.6×106J空调一小时耗电2度节能灯一小时耗电0.01度在相同的时间内，不同的用电器消耗的电能不一样，即电流所做的功不同电功率022-1电功率电流在单位时间内所作的功称为电功率，用字母P表示，单位为瓦特（W）。对于纯电阻电路，上式还可以写为或从能量转化的角度观察，这些电器工作时的共同点是什么？电流的热效应033、电流的热效应电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应。电流与它流过导体时所产生的热量之间的关系可用下式表示：Q=I2RtQ的单位是J，这种热也称焦耳热。

如果是纯电阻电路，则电流所做的功与产生的热量相等，即电能全部转换为电路的热能。如果是非纯电阻电路，例如电路中有电动机、电解槽等负载，电能除部分转化为热能外，还有一部分要转换为机械能、化学能等。负载的额定值04上海锐普广告有限公司电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率分别称为它们的额定电流、额定电压和额定功率。电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态，也称满载。低于额定功率的工作状态称为轻载。高于额定功率的工作状态称为过载或超载。由于过载很容易烧坏用电器，所以一般不允许出现过载。1.电功：电流所做的功。

公式：W=UIt2.电功率：表征做功的快慢。公式：3.电流的热效应公式Q=I2Rt4.负载的额定值小结1.电流做功的过程，实质上就是将（）能转化为（）的过程，电流所做的功简称（），用字母（）表示，单位是（）。2.某导体的电阻是1Ω，通过它的电流是1A，那么1min内通过导体横截面的电量是（）C，电流做功是（）J，消耗的功率是（）W3.一个标有“1KΩ，10W”的电阻，允许通过的最大电流是（）A，允许加在它两端的电压是（）V小练习9.负载的额定值目录CONTENTS电气设备的额定值01电气设备的工作状态02电气设备额定值01

电气元件和设备能够长期安全工作时各个参数所允许的最大值称为额定值。常见的额定值有额定电流、额定电压和额定功率。用符号UN、IN、PN表示。额定值是厂家在制造电器设备时，根据所用材料在正常寿命下允许的耐压、温升而规定的数值。

一般元器件和设备的额定值都标在其明显位置。电动机的额定值通常标在其外壳的名牌上，故其额定值也称为铭牌数据。灯泡的额电压为220V，额定功率为25W电气设备的铭牌电气设备的工作状态02

电气设备的工作状态有满载、轻载、过载三种情况。电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态，也称满载。低于额定功率的工作状态称为轻载。降低了设备的利用率，使电路效率降低。高于额定功率的工作状态称为过载或超载。由于过载很容易烧坏用电器，所以一般不允许出现过载。10.安全用电常识目录CONTENTS触电基本知识01防触电基本措施02家庭用电注意事项03触电基本知识01一、触电的类型1．单相触电

2．两相触电3．跨步电压触电两相触电比单相触电更危险

二、安全电流与电压

（1）安全电流：交流电30mA及以下；直流电50mA及以下。（2）安全电压：交流电36V及以下、直流电48V及以下。（3）电流种类：50Hz的工频交流电流对人体的伤害最大。

防触电基本措施02

1．保护接地将电气设备的金属外壳与大地可靠地连接，称为保护接地。它适用于1KV以下中性点不接地的三相供电系统。

2．保护接零将电气设备在正常情况下不带电的外露导电部分与供电系统中零线相接，称为保护接零。保护接零适用于中性点直接接地的三相供电系统。家庭用电注意事项03家庭配电示意图1．安装照明线路时，开关离地面一般不低于1.3mm。不要用湿手去摸开关、插座、灯头等，也不要用湿抹布去擦灯泡。2．为了防止设备漏电而造成的触电，需要安装漏电保护器。安全用电注意事项3．发现电线或电气设备起火，应迅速切断电源，在带电状态下，绝不能用水或泡沫灭火。11.正弦交流电目录CONTENTS交流电的产生01交流电的分类02交流电的产生01一、交流电的产生交流电可由交流发电机或振荡器提供。交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向则随时间的变化而变化。恒稳直流电三角波电压信号交流电的分类02一、交流电的分类正弦交流电和非正弦交流电。正弦交流电方波电压信号大小和方向按正弦规律变化的交流电，称为正弦交流电。

我们把一系列正弦交流电进行叠加合成后的结果，称为非正弦交流电。

因此，正弦交流电是我们研究非正弦交流电的基础。二、定义12.正弦交流电的基本物理量目录CONTENTS周期、频率和角频率01最大值和有效值02相位和相位差03周期、频率和角频率01周期：交流电每重复变化一次所需的时间，用符号T表示，单位是秒（s）。频率：交流电在1秒内重复变化的次数，用符号f表示，单位是赫兹（Hz）。角频率：交流电1秒内变化的电角度，用符号ω表示，单位是弧度每秒（rad/s）。最大值和有效值02（1）最大值：正弦交流电的最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um或Im。

正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系：有效值

=×最大值或(最大值

=×有效值)

交流电的有效值用大写字母表示，如E、U、I。我们通常说家庭电路的电压是220V，便是指有效值。

（2）有效值：相位和相位差031．相位

在式中,这个角度称为相位角，也称相位或相角。

其中，当

t=0时的相位，称为初相位，也称初相角或初相。

最大值、角频率和初相位称为正弦交流电的三要素。2．相位差

两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号表示，即

两个同频率交流电的相位差就等于它们的初相之差。13.三相交流电简介目录CONTENTS三相交流电的产生01三相交流电的特点0203三相负载的特点三相交流电的产生01三相交流电由三相交流发电机产生。三相交流发电机的定子有三个绕组，它们在空间位置上彼此相隔，转子在原动机带动下以角速度ω作匀速转动，产生三个对称的正弦交流电动势。三相交流电的特点02一、三相四线制

三相四线制是把发电机三个线圈的首端引出的输电线称为端线或相线，俗称火线；

从中性点引出的输电线称为中性线，简称中线；接地的中性线称为零线。三个线圈末端连接在一起，成为一个公共端点（称中性点）。

一种是相线与相线之（如L1、L2、L3之间）的电压，称为线电压，另一种是相线与零线之间（如L1、L2、L3与N之间）的电压，称为相电压。

这两种电压在大小上的关系是：三相四线制供电可送出两种电压：三相负载的特点03将三相负载分别接在三相电源的一根相线与中线（零线）之间的接法称为星形（用“Y”标记）连接。在星形（Y）连接中，线电压与相电压的关系是；流过每根相线的电流叫线电流，流过每相负载的电流叫相电流，流过中线的电流叫中线电流，在星形（Y）连接中，线电流等于相电流，即1．三相负载的星形（Y）联结

将三相负载分别接在三相电源的每两根相线之间的接法称为三角形连接（常用“△”标记）。2．三相负载的三角形连接线电压与相电压的关系是：线电流与相电流的关系是：14.电感与电容目录CONTENTS电感的定义及特点01电容的定义及特点02电感的定义及特点01常用电感器外型及图形符号一、电感的定义

二、电感的特点（2）线圈的自感系数（电感）越大，感抗也越大。感抗的计算式为：

电感对交流电的阻碍作用，可以简单概括为：通直流，阻交流，通低频，阻高频。因此电感也被称为低通元件。

（1）交流电的频率越高，线圈的感抗就越大。其中，

f

是交流电的频率,ω是交流电的角频率XL=2πfL=ωL电容的定义及特点02电力电容电解电容瓷介电容涤纶电容可变电容微调电容常用电容器外型及图形符号电容一、电容的定义电容是衡量电容器储存电荷能力的物理量。电容器储存的电量和电容器两端所加的电压是成正比的，它的比值叫做电容。电压用Ｕ表示，电量用Q表示，电容用C表示，则C=Q＼U

二、电容的特点（2）交流电的频率越高，电容器的容抗越小。容抗的计算式为：电容对交流电的阻碍作用，可以简单概括为：