电工技术---1.ppt

1、电工技术A,贡成雄 E-mail: Mobile共用E-MAIL： 密码：0008101,课程内容,电路基础部分：结合电子电路和电机的需要，加强必要的技术基础，研究重点放在稳态直流和交流电路上。 电机和继电接触控制部分：把电机作为一个元件，重点讨论最常用的异步电机的基本结构，运行特性和使用方法。 电工测量和安全用电：实验内容,参考教材： 1、 电工学 电工技术第三版 罗守信 主编 高等教育出版社 2、电路邱关源主编-第五版 高等教育出版社,绪 论,一、电工技术研究的对象,研究电的基本规律及电磁现象在电工技术上应用的科学。他属非电专业类的一门专业基础课。,二、电工技术的

2、内容组成： 电路原理，磁路、电机及其拖动,三、电工技术的应用,应用领域：工业、农业、国防建设、日常生活,机械制造 工艺、电镀、电焊。 测量对象：长度、速度、压力、温度、水位、流量等均 可用电的方法来测量和进行自动的调节，以 实现生产过程的自动化。,四、电能的优越性,电能具有其他形式的能量所无可比拟的优越性,具体 表现为下列四个方面:,1、便于转换,核能发电将核裂变或核聚变产生的能量转变为电能。,2. 便与远距离输送, 且电能的分配也很容易,线路损耗：,3. 便于控制,利用电能可以达到高度自动化控制生产设备,实现最佳控制.,4. 便于定量测量,能测量生产过程中的各种参数，如力学等各种非电量的测量

3、,六、学时安排,1、电工技术 理论课56学时， 实验课16学时,2、电子技术 理论课72学时， 实验课16学时， 加一周课程设计,七、主要参考书：,电路分析基础 高教出版社 李瀚荪主编,电路 高教出版社 邱关源 主编,电工技术 ：电工学 I 高教出版社 姚海彬主编,第13章 供电与安全用电,13.1 电力系统,电力系统是由电压不等的电力线路将一些发电厂和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。,电力系统示意图如下：,线路损耗：,1发电厂,电厂种类很多，有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、风力发电厂等。目前，各国都以火力发电和水力发电为主。,2电力网,电力网由变电所和各种不

4、同的电压等级的线路组成。其任务是将电能输送、变换和分配到电能用户。 电力网分为输电网和配电网。为加强供电的可靠性、稳定性，通常电力网形成环网。,一级负荷：如火车站、大会堂、炼钢炉、重点医院的手术室等，中断供电将造成人身伤亡或带来大的经济损失，或在政治上造成重大的影响的电力负荷。对一级负荷，应双电源供电，且设应急电源。,二级负荷：中断供电将在政治经济上造成较大损失的电力负荷，对二级负荷应由双回路供电。,3电力用户,也称电力负荷，或称电力负载，根据其重要程度可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。,13.2 三相电源,U=220V,三相四线制供电方式,每相相电压为220V,线电压为380V,13.3

5、安全用电,一、电流对人体的作用 安全电流：50mA 安全电压：36V；24V；12V。,二、触电方式 接触正常带电体,电源中性点接地的单相触电,2. 接触正常不带的带电体 电机等用电设备的外壳在正常情况下是不带电的,但因绝缘损坏而与外壳相接触而使它带电。,电源中性点不接地的单相触电,两相触电,措施：采用保护接地和保护接零,三、接地和接零 工作接地,降低触电电压 迅速切断故障设备 降低电气设备对地 的绝缘水平,工作接地的作用,保护接地 宜用于中性点不接地的低压系统中,如外壳不接地时，人体 相当于单相触电。,外壳接地时，因接地电阻远小于人体的电阻， 不会有危险。,3. 保护接零,为什么在中性点接地

6、的系统中不采用保护接地呢？,宜用于中性点接地的低压系统中,4. 保护接零和重复接地,触电电压为相电压的二分之一,5. 工作零线与保护零线,第1章 电路的基本概念及定律,1.1 电路的作用与组成部分,1.2 电路模型,1.3 电压和电流的参考方向,1.4 欧姆定律,1.6 克希荷夫定律,1.7 电路中电位的概念及计算,第一部分 电路基本概念及定律,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.理解电压与电流参考方向的意义； 2. 掌握克希荷夫定律并能正确应用； 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义； 4. 会计算电路中各点的电位。,本部分要求,(1) 实现电能的传输、分配与

7、转换,1. 电路的作用,电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。,1.1 电路的作用与组成部分,(2) 实现信号的传递和处理,信号：声音信号、图象信号 测量信号或控制信号,电源: 提供 电能的装置,负载: 取用 电能的装置,中间环节：传递、分 配和控制电能的作用,2. 电路的组成部分,电路的组成部分,中间环节：信号处理,负载,信号源: 提供信息,电路=电源（信号源）+ 中间环节 + 负载,实际电路 ：根据人们的需要将实际的电路元件或器件（发电机、变压器、电动机、电阻器、电容器及电感）搭接起来，以完成人们的预想要求。,1.2 电路模型,电路模型：实际元器件的电磁特

8、性十分复杂。为便于对电路的分析和数学描述，常将实际元器件理想化（即模型化），理想电路元件组成的电路就是电路的电路模型。,实际电路与电路模型,今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。,1. 电路基本物理量的实际方向,1.3 电压和电流的参考方向,(1) 参考方向,在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。,2. 电路基本物理量的参考方向,电流(或电压)值为正值，实际方向与参考方向一致； 电流(或电压)值为负值，实际方向与参考方向相反。,注意：只有在参考方向选定后，电流 ( 电压 ) 值正负才有意义,(3) 实际方向与参考方向的关系,U、I 参考方向相同

9、,U、I 参考方向相反时,通常：取 U、I 参考方向相同，也叫关联参考方向。,U = I R,U = IR,1.4 欧姆定律,规定参考方向的情况下欧姆定律的写法,电路端电压与电流的关系称为伏安特性。,线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。,线性电阻的概念,U = I R,1.5.1 电源有载工作,开关闭合,有载,开关断开,开路,cd短接,短路,1.5 电源有载工作、开路与短路,返回,c,d,1电压和电流,由欧姆定律可列上图的电流,负载电阻两端电压,电源的外特性曲线,当,R0R时,返回,I,电源端电压：,电源电动势,2.功率与功率平衡,功率 设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电路的电流为

10、 I， 则这部分电路消耗的功率为:,功率平衡：由UER0I 得 UIEIR0I2,PPE P,返回,解,例题1.3,返回,（2）由（1）中两式得 E1E2R01IR02 I,等号两边同乘以I 得 E1IE2IR01I2R02I2,返回,3. 电源与负载的判别,分析电路时，如何判别哪个元件是电源？哪个是负载？,U和I 的参考方向与实际方向一致,当,返回,返回,电气设备的三种运行状态,欠载(轻载)： I IN ，P PN （不经济）,过载(超载)： I IN ，P PN （设备易损坏）,额定工作状态： I = IN ，P = PN （经济合理安全可靠）,电气设备的额定值,额定值：制造厂商为了使产品

11、能在给定的条件下正常 运行而规定的正常电流和功率允许值。 IN PN,【例题a_1】,把额定电压110V、额定功率分别为100W和60W的两只灯泡，串联在端电压为220V的电源上使用，这种接法会有什么后果？它们实际消耗的功率各是多少？如果是两个110V、60W的灯泡，是否可以这样使用？为什么？,1.5.2 电源开路,特征：I0 UU0E P0,1.5.3 电源短路,特征：U0 IISER0 PEPR0I2 P0,返回,支路：电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。,节点：三条或三条以上支路的联接点。,回路：由支路组成的闭合路径。,网孔：内部不含支路的回路。,1.6 克希荷夫定

12、律,（共3条）,（共2个）,（共3个）,（共2个）,1KCL定律,即： 入= 出,在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节点的电流。, 实质: 电流连续性的体现。,或： = 0,对节点 a：,I1+I2 = I3,或 I1+I2I3= 0,基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一节点处各支路电流间相互制约的关系。,克希荷夫电流定律(KCL定律),电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。,I =?,广义节点,I = 0,IA + IB + IC = 0,2KCL定律推广,在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。,1KVL定律,即： U = 0,在任一瞬间

13、，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。,或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0,或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0,基尔霍夫电压定律（KVL定律),1列方程前标注回路循行方向；,2应用 U = 0列方程时，项前符号的确定： 如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。,I1 R1 +I3 R3 E1 = 0,注意：,E1 E2= I1R1I2R2,3由电源和电阻组成的回路，用 E = IR 方程时，项前符号的确定：电动势的参考极性“-、+”与循行方向一致者为“+”，相反者为“-”；电流的参考方向与回路循行方向一致者，则该电流在电阻上所产生的电压降应

14、为“+”，相反则应为“-”。,注意：,注意：,4. 开口电压可按回路处理,例：,对网孔abda：,对网孔acba：,对网孔bcdb：,R6,I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0,I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0,I4 R4 + I3 R3 E = 0,应用 U = 0列方程,【例题a_2】,在图示的电路中，欲使灯泡上的电压U3和电流I3分别为12V和0.3A，求外加电压应为多少？,答案： U=48.6V,电位：电路中某点至参考点的电压，记为VX” 。 通常设参考点的电位为零。,1. 电位的概念,某点电位为正，说明该点电位比参考点高； 某点电位为负，说明该点电位比参考点低。,1

15、.7 电路中电位的概念及计算,电位的计算步骤: (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 标出各电流参考方向并计算； (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。,2. 举例,求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。,解： 如设 a为参考点， 即Va=0V,又如设 b为参考点，即Vb=0V,b,a,结论：,(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) 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变， 即与零电位参考点的选取无关。,【例题a_3】,电路如下图所示，(1) 零电位参考点在哪里？画电路图表示出来。(2) 当电位