電工電子技術(shù)基礎(chǔ)1-13章教案全書教案完整版電子講義最全最新

1、PAGE 第1章 電路的基本概念與基本定律【重點】電流、電壓、電功率等主要物理量，電路的參考方向。【難點】電路的參考方向。1.1電路與電路模型電路是由若干電氣設(shè)備或元器件按一定方式用導(dǎo)線連接而成的電流通路，通常由電源、負載及中間環(huán)節(jié)三部分組成。電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，如發(fā)電機、干電池、蓄電池等將各種非電能（如動能、化學(xué)能等）轉(zhuǎn)換為電能。將各種物理量信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置稱為信號源，信號源也是電源的一種。負載是取用電能的裝置，通常也稱為用電器，如白熾燈、電爐、電視機、電動機等。它們 將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能。中間環(huán)節(jié)是傳輸、控制電能的裝置，可以把電能或信號從電源傳輸?shù)截撦d。按功能分

2、，電路可分為兩類：一類是信號的產(chǎn)生和處理電路；另一類是電能的傳輸和轉(zhuǎn)換電路。將實際元器件近似化、理想化，使每一種元器件只集中表現(xiàn)一種主要的電或磁的性能，這種理想化元器件就是實際元器件的模型。由電路元件構(gòu)成的電路，稱為電路模型，電路元件用國標規(guī)定的圖形符號及文字符號 表示。1.2電路的基本物理量1.2.1電流電荷有規(guī)律地定向運動就形成了電流。電流強度：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量。恒定電流：電流的大小和方向都不隨時間變化的電流。單位：安培（簡稱安A），常用還有千安（kA）、毫安（mA）。參考方向：任意選定一個方向作為電流的方向。用帶箭頭的實線標出或雙下標表示。當電流的參考方向與實際電流方向一致

3、，電流為正；當電流的參考方向與實際電流方向相反，則電流為負。1.2.2電壓電路中a、b兩點電壓在數(shù)值上等于電場力把單位正電荷從a點移到b點所做的功，用uAB表示，即恒定電壓：電壓的大小和方向都不隨時間變化的電壓。單位：伏特，簡稱伏（V），常用還有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（V）等。 參考方向：任意選定一個方向作為電壓的方向。用帶箭頭的實線標出、雙下標、正負極性表示。當電壓的參考方向與實際電壓方向一致，電壓為正；當電壓的參考方向與實際電壓方向相反，則電壓為負。某一元件上電壓和電流的參考方向一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向，否則稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。1.2.3功率與電能 單位時間內(nèi)電場力所做的功稱為電功

4、率，用字母P表示。 單位：瓦（W）、千瓦（kW）等。關(guān)聯(lián)參考方向下，式中取正號，非關(guān)聯(lián)參考方向下，式中取負號；若P0表示元件吸收功率。電能等于電場力所做的功，用大寫字母W表示。單位是焦耳（J）。【例】 如圖所示，用方框代表某一電路元件，其電壓、電流如圖中所示。求圖中各元件功率，并說明該元件實際上是吸收還是釋放功率?！局攸c】電壓源、電流源的特點及其端口伏安關(guān)系?；鶢柣舴蚨桑琄CL及 KVL方程的列寫?！倦y點】KCL及 KVL方程的列寫。1.3 電壓源與電流源1.3.1 電壓源理想電壓源簡稱電壓源，其端電壓恒定不變或者按照某一固有的函數(shù)規(guī)律隨時間變化，與其流過的電流無關(guān)。直流電壓源的伏安特性曲線

5、是一條不通過原點且與電流軸平行的直線，其端電壓不隨 電流變化。電壓源的電流是由電壓源本身及與之連接的外電路共同決定的。電壓源中電流的實際 方向可以從電壓的高電位流向低電位，也可以從低電位流向高電位。前者電壓源吸收功率， 后者電壓源釋放功率。實際電壓源可以用理想 電壓源與一個電阻串聯(lián)的電路模型來表示。實際電壓源的端電壓U隨電流I的增大而降低。內(nèi)阻越小，則實際電壓源越接近于理想電壓源。1.3.2 電流源理想電流源簡稱電流源，其電流恒定不變或者按照某一固有的函數(shù)規(guī)律隨時間變化，與其端電壓無關(guān)。 當理想電流源電流為常量時，其伏安特性曲線是一條與電壓軸平行的直線。電流源的端電壓由電流源及與之相連的外電路

6、共同決定。電流源端電壓的實際方向可 與電流源電流的實際方向相反，也可與電流源電流的實際方向相同。實際電流源可用理想電流源與電阻并聯(lián)的電路模型來表示。實際電流源的電流I隨電壓U的增大而減小。內(nèi)阻越大，實際電流源越接近于理想電流源。1.4 電路的基本定律有關(guān)電路結(jié)構(gòu)的名詞 支路：由單個或幾個電路元件串聯(lián)而成的電路分支稱為支路節(jié)點：三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點。回路：電路中任意一個由若干支路組成的閉合路徑稱為回路。1.4.1 基爾霍夫電流定律 在集中參數(shù)電路中，任何時刻, 流出（或流入）一個節(jié)點的所有支路電流的代數(shù)和恒等于零。I=0在集中參數(shù)電路中，任意時刻，流入節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的

7、電流之和。 Ii=Io KCL還可以運用于任意假設(shè)的封閉面。KCL反映了電流具有連續(xù)性這一基本規(guī)律。1.4.2 基爾霍夫電壓定律 在集中參數(shù)電路中，任何時刻，沿著一個回路的所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。 U=0注意：在寫上式時，先要任意規(guī)定回路的繞行方向，凡支路電壓的參考方向與回路繞行方向一致者，此電壓前面取“+”號;反之，此電壓前面取“-”號。回路的繞行方向可用箭頭表示，也可用閉合節(jié)點序列來表示。在集中參數(shù)電路中，任意時刻，沿任意閉合路徑，全部電壓升之和等于電壓降之和。 U升=U降 【例】 如圖所示電路，已知US1=2 V，US2=6 V，US3=5 V，R1=3，R2=1，R3=2 。按圖

8、示電流參考方向，若I1= 1 A，I2=3 A。試求：（1）電流I3；（2）電壓Uac和Ucd。對于節(jié)點b，根據(jù) KCL，有由KVL定律可以寫出【重點】電路的狀態(tài)；電路電位的分析、計算?！倦y點】電路電位的分析、計算。1.5 電路的狀態(tài)1.5.1 電路的狀態(tài)電路有通路、開路和短路三種狀態(tài)。通路：將開關(guān) S閉合，電源和負載接通，稱為通路或有載狀態(tài)。通路時，電源向負載提供電流，電源的端電壓與負載端電壓相等。開路：將開關(guān) S打開或由于其他原因切斷電源與負載間的連接，稱為電路的開路狀態(tài)。電路開路時，電流I=0，因此負載的電流、電壓和得到的功率都為零。對電源來說稱為空載狀態(tài)，不向負載提供電壓、電流和功率。

9、短路：由于工作不慎或負載的絕緣破損等原因，致使電源兩端被阻值近似為零的導(dǎo)體連通的狀態(tài)，稱為短路。電路短路時，電源的端電壓即負載的電壓U=0，負載的電流與功率也為零。此時，通過電源的電流最大，電源產(chǎn)生的功率很大，且全部被內(nèi)阻所消耗。若不采取防范措施，將會使電源設(shè)備燒毀，導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。因此，短路一般是一種事故，要盡量避免。1.5.2 電氣設(shè)備的額定值電氣設(shè)備的額定值是指導(dǎo)用戶正確使用電氣設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)，在設(shè)備的銘牌上或在說 明書中給出。因此電氣設(shè)備的額定值主要有額定電壓、額定電流、額定功率和額定溫升等。電阻上常標出其阻值和額定功率。額定電流根據(jù)PN=I2NR 關(guān)系得出。電源設(shè)備的額定功率標志

10、著電源的供電能力，是其長期運行時允許的上限值。當電流等于額定電流時稱為滿載，超過額定電流時稱為過載，小于額定電流時稱為欠載。電源設(shè)備通常工作于欠載或滿載狀態(tài)，只有滿載時才能被充分利用。 負載設(shè)備通常工作于額定狀態(tài)，小于額定值時達不到預(yù)期效果，超過額定值運行時設(shè)備 將遭到毀壞或縮短使用壽命，甚至有可能造成事故。只有按照額定值使用才最安全可靠、經(jīng)濟合理。1.6 電路中電位的概念及計算 電路中某一點的電位是這點到參考點的電壓。計算電路中某一點的電位時，必須選定電路中某一點作為參考點，它的電位稱為參考電位，通常設(shè)參考電位為零，參考點也稱零電位點。參考點在電路圖中標上接地符號，常用“”標注。 設(shè)a點為參

11、考點，即Va=0設(shè)b點為參考點，即Vb=0電位標注 第2章 直流電路的分析方法【重點】電阻串、并、混聯(lián)電路的等效化簡與計算。【難點】混聯(lián)電路的等效化簡與計算。2.1 電阻串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)及等效變換2.1.1 電阻的串聯(lián) 將n個電阻依次連接起來，中間沒有分支，這種連接方式稱為電阻的串 聯(lián)。串聯(lián)電路的特點：通過各串聯(lián)電阻的電流相同。總電壓等于各串聯(lián)電阻電壓之和。總電阻等于各串聯(lián)電阻之和。電阻串聯(lián)時，每個電阻上電壓與其阻值成正比。 串聯(lián)各電阻的功率與電阻成正比。2.1.2 電阻的并聯(lián) 將n個電阻的首、末端分別連接起來，這種連接方式稱為電阻的并聯(lián)。并聯(lián)電路的特點：各并聯(lián)電阻兩端的電壓相同?？傠娏鞯扔诟?/p>

12、并聯(lián)電阻電流之和?？傠妼?dǎo)等于各并聯(lián)電導(dǎo)之和。電阻并聯(lián)時，每個電導(dǎo)上電流與其電導(dǎo)成正比。并聯(lián)各電導(dǎo)的功率與電導(dǎo)成正比。兩個電阻并聯(lián)，并聯(lián)后的總電阻為各支路電流為2.1.3 電阻的混聯(lián) 電路中即有電阻的串聯(lián)，又有電阻并聯(lián)，稱為電阻的混聯(lián)。等效電阻為7。2.1.4 等效變換 二端網(wǎng)絡(luò)是指只有兩個端鈕與外部電路相聯(lián)的電路，二端網(wǎng)絡(luò)也稱為一端口網(wǎng)絡(luò)。如果一個二端網(wǎng)絡(luò)的伏安關(guān)系與另一個二端網(wǎng)絡(luò)的伏安關(guān)系完全相同，那么這兩個二端網(wǎng)絡(luò)是等效的。等效二端網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)雖然不同，但對外電路的作用效果相同，可以相互代替?！局攸c】電壓源、電流源的串聯(lián)和并聯(lián)。實際電源兩種模型及其等效變換方法?！倦y點】實際電源兩種模型等效變

13、換。2.2 電源模型的連接及等效變換2.2.1 電源模型的聯(lián)接 n個電壓源串聯(lián)可以用一個電壓源等效代替。效電壓源的電壓等于各個電壓源電壓的代數(shù)和，即等效電壓源的電壓為各個電壓源電壓的代數(shù)和，與參考方向一致的電壓源取+號，相反的取-號。n個電流源并聯(lián)可以用一個電流源等效代替。等效電流源的電流為各電流源電流的代數(shù)和，與參考方向一致的電壓源取+號，相反的取-號。并聯(lián)的各個電壓源的電壓必須相等，否則不能并聯(lián)；串聯(lián)的各個電流源的電流必須相等，否則不能串聯(lián)。2.2.2 兩種實際電源模型的等效變換電壓源與電阻串聯(lián)組合的端口電壓、電流關(guān)系為電流源與電阻并聯(lián)組合的端口電壓、電流關(guān)系為根據(jù)等效條件可知，把電壓源與

14、電阻串聯(lián)模型變換為電流源與電阻并聯(lián)模型時，。反之，把電流源與電阻并聯(lián)模型變換為電壓源與電阻串聯(lián)模型時，。等效變換中，電阻不變。變換時應(yīng)注意電流源電流IS的參考方向是由電壓源US的負極指向正極。理想電壓源與理想電流源之間不能等效互換。若電壓源與電流源或電阻并聯(lián)，因為與電壓源并聯(lián)的元件并不影響電壓源的電壓，只影響電流，所以從對外電路等效的角度來看，它對外可等效為一個理想電壓源。但等效電壓源的電流并不等于變換前電壓源的電流。若電壓源與電流源或電阻串聯(lián)，因為與電流源串聯(lián)的元件并不影響電流源的電流，只影響電壓，所以從外電路等效的角度來看，它對外可等效為一個理想電流源。但等效電流源的電壓并不等于變換前電流

15、源的電壓。利用電源等效變換，求圖中電流?！局攸c】支路電流法。疊加定理。【難點】應(yīng)用支路法分析電路；疊加定理分析電路。2.3 支路電流法 支路電流法是以支路電流為未知量，應(yīng)用KVL和KCL列出與未知量數(shù)目相等的獨立方程，然后解出未知的支路電流。支路電流法求解電路的步驟選取各支路電流的參考方向，以各支路電流未知量。電路中有n個節(jié)點、b條支路，按KCL列出（n-1）個獨立的節(jié)點電流方程。選取回路，并選定回路的繞行方向，按KVL列出b-（n-1）個獨立的回路電壓方程。聯(lián)立求解所列的方程組，可計算各支路電流。列出用支路電流法求解電路的方程。 該電路有2個節(jié)點，3條支路，2個網(wǎng)孔。3條支路電流為、。按基爾

16、霍夫電流定律列1個獨立方程，為按基爾霍夫電壓定律列2個回路電壓方程（按網(wǎng)孔列），為列出用支路電流法求解電路的方程。2.4 疊加定理在線性電路中，當幾個電源同時作用時，任一支路的電流或電壓等于電路中每個獨立源單獨作用時在此支路產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和，這就是疊加原理的內(nèi)容。所謂每個獨立源單獨作用是指其他的獨立源置零的情況下（電壓源短路、電流源開路時），該電源對電路的作用。疊加原理求解電路步驟為將幾個電源同時作用的電路分成每個電源單獨作用的分電路。 在分電路中標注要求解的電流或電壓的參考方向，對每個分電路進行分析，解出相應(yīng)的電流或電壓。 將分電路的電流和電壓進行疊加。使用疊加定理時，應(yīng)注意（1）疊

17、加定理適用于線性電路，不適用于非線性電路，即只能用于計算線性電路的電流和電壓。（2）疊加時要注意電流和電壓的參考方向。若分電路中電流或電壓的參考方向與原電路電流或電壓的參考方向一致，疊加時取正號，否則取負號。（3）由于功率不是電壓或電流的一次函數(shù)，所以不能直接用疊加定理來計算功率。用疊加定理求 圖示電路中的電壓U。根據(jù)疊加定理得【重點】戴維南定理及應(yīng)用?！倦y點】應(yīng)用戴維南定理分析電路。2.5 戴維南定理 2.5.1 戴維南定理 任何一個有源線性二端網(wǎng)絡(luò)，對其外部電路而言，都可以用電壓源與電阻串聯(lián)組合等效代替；該電壓源的電壓等于二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，該電阻等于二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有獨立源置零時的等效電阻

18、，這就是戴維南定理內(nèi)容。電壓源與電阻串聯(lián)的電路也稱為戴維南等效電路。獨立源置零是指網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓源短路、電流源開路。戴維南定理求解電路步驟為畫出把待求支路從電路中移去后的有源二端網(wǎng)絡(luò)。求有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。求有源線性二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有獨立源作用為零時（電壓源短路代替，電流源開路代替）的等效電阻。畫出戴維南等效電路，將待求支路聯(lián)接起來，計算未知量。用戴維南定理求圖示電路中電阻RL上的電流I。 開路電壓為 等效電阻為 畫出戴維南等效電路2.5.2 最大功率輸出的條件負載獲得最大功率的條件是 最大功率為 第3章 正弦交流電路【重點】正弦量的三要素，相位差和有效值的概；相量的概念，正弦量的相量表示法。

19、【難點】相量表示法。 3.1 正弦電壓與電流 3.1.1 正弦交流電三要素 電壓、電流的方向和大小按正弦規(guī)律變化的交流電稱為正弦交流電，正弦交流電路中的正弦電壓和電流等物理量常統(tǒng)稱為正弦量。當交流電的實際方向 與參考方向一致時，其值為正，相應(yīng)的波形在橫軸之上，稱為正半周；當交流電的實際方向與參考方向相反時，其值為負，相應(yīng)的波形在橫軸之下，稱為負半周。頻率、幅值和初相位是正弦交流電的三要素。1.瞬時值、最大值和有效值 把任意時刻正弦交流電的數(shù)值稱為瞬時值，工程上提到正弦電壓或電流的大小時，指的是它的有效值；一般交流電壓表、電流表的讀數(shù)及電氣設(shè)備銘牌上的額定值都是指有效值。2.頻率與周期 正弦量變

20、化一次所需的時間（ s）稱為周期，用符號T表示，每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率，用符號f表示，我國和大多數(shù)國家都采用50 Hz作為電力標準頻率，習(xí)慣上稱之為工頻。角頻率是指交流電在1 s內(nèi)變化的電角度，用符號表示。3.初相位 （t+）稱為正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量變化的進程。t=0時的相位角稱為初相位角或初相位。規(guī)定初相位的絕對值不能超過?！纠?已知某正弦交流電壓為u=311 sin（ 314t+60）V，求該電壓的最大值和有效值、頻率、角頻率、周期和初相位各為多少?3.1.2 相位差 兩個同頻率正弦量的相位角之差或初相位角之差稱為相位差 同相：相位差為零。反相：相位差為（或180）?！?/p>

21、例】 已知某正弦電壓在t=0時為110 V，初相角為30，求其有效值。3.2 正弦量的相量表示法3.2.1 復(fù)數(shù)1.復(fù)數(shù)的實部、虛部和模復(fù)數(shù)的代數(shù)形式為A=a+ j b，復(fù)數(shù)可以用復(fù)平面上的有向線段A 表示。2.復(fù)數(shù)的表達方式 復(fù)數(shù)的極坐標形式：復(fù)數(shù)的直角坐標形式：實部相等、虛部絕對值相等且異號的兩個復(fù)數(shù)叫作共軛復(fù)數(shù)3.復(fù)數(shù)的運算 兩個復(fù)數(shù)進行加減運算時，可將其化為代數(shù)形式進行。 兩個復(fù)數(shù)進行乘除運算時，可將其化為極坐標式來進行。 復(fù)數(shù)的加減運算也可在復(fù)平面上采用平行四邊形法則進行。3.2.2 正弦量的相量表達式把表示正弦量的復(fù)數(shù)稱為相量，并在大寫字母上加“”表 示。按照正弦量的大小和相位關(guān)系

22、，用初始位置的有向線段畫出的若干個同頻率正弦量相量的圖形，稱為相量圖，【重點】基爾霍夫定律的相量形式；電路元件端口伏安關(guān)系的相量形式?！倦y點】伏安關(guān)系的相量形式應(yīng)用。3.3 交流電路基本元件與基本定律3.3.1 交流電路基本元件 1.電容元件電容器又名儲電器，在電路圖中用字母C表示。電容的單位是法拉，簡稱法，符號為 F。當電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時，線性電容元件的特性方程為電容元件有隔直流、通交流的作用。電容元件是一種儲能元件。電容元件儲存的電場能量為在選用電容器時，除了選擇合適的電容量外，還需注意實際工作電壓與電容器的額定電壓是否相等。如果實際工作電壓過高，介質(zhì)就會被擊穿，電容器就會損壞。2

23、.電感元件 電感線圈簡稱線圈，在電路圖中用字母L表示。電感的單位是亨利，簡稱亨，符號為H。 當電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時，線性電感元件的特性方程為 電感元件有通直流、阻交流的作用。 電感元件是一種儲能元件。電感元件儲存的磁場能量為 3.3.2 交流電路基本定律的相量形式1.基爾霍夫電流定律（KCL）的相量形式在正弦交流電路中，連接在電路任一節(jié)點的各支路電流相量的代數(shù)和為零，正弦交流電路中連接在一個節(jié)點的各支路電流的相量組成一個閉合多邊形。2.基爾霍夫電壓定律（KVL）的相量形式 在正弦交流電路中，任一回路的各支路電壓相量的代數(shù)和為零。在正弦交流電路中，一個回路的各支路電壓的相量組成一個閉合多邊

24、形。3.4 單一參數(shù)的交流電路3.4.1 純電阻電路 1.元件的電壓和電流關(guān)系電流有效值 相量關(guān)系相量圖 波形圖 2.電阻元件的功率瞬時功率平均功率：瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值。在任何瞬時，恒有p0，說明電阻只要有電流就消耗能量，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，它是一種耗能元件。3.4.2 純電感電路 1.元件上電壓和電流的關(guān)系 波形圖 電壓、電流的最大值、有效值關(guān)系 2.感抗XL 與f成正比。在直流電路中，電感元件可視作短路。 相量關(guān)系 相量圖 3.電感元件的功率平均功率無功功率：將電感瞬時功率的最大值定義為電感的無功功率，或稱感性無功功率。電感元件不消耗電能，它是一種儲能元件。【例】 把一個電感量為0

25、.35 H的線圈，接到的電源上，求線圈中電流瞬時值表達式。3.4.3 純電容電路 1.元件上電壓和電流的關(guān)系 電壓、電流的最大值、有效值關(guān)系 2.容抗XC 與f成正反比。在直流電路中，電容可視為開路。 相量關(guān)系 相量圖 3.電容元件的功率平均功率無功功率 【例】 把電容量為40F的電容器接到交流電源上，通過電容器的電流為A，試求電容器兩端的電壓瞬時值表達式?！局攸c】電阻、電感、電容電路分析?！倦y點】伏安關(guān)系的相量形式應(yīng)用。3.5 電阻、電感與電容電路3.5.1 電阻、電感與電容串聯(lián)電路 1. RLC串聯(lián)電路的電壓與電流關(guān)系RLC串聯(lián)電路相量圖由電壓相量所組成的直角三角形，稱為電壓三角形。利用這

26、個電壓三角形，可求得電源電壓的有效值，即2.電路中的阻抗 電路中電壓與電流的有效值（或幅值）之比。它的單位也是歐姆，也具有對電流起阻礙作用的性質(zhì)，稱它為電路阻抗的模。|Z|、R、（XL -XC）三者之間的關(guān)系也可用一個直角三角形阻抗三角形來表示。阻抗三角形與電壓三角形是相似三角形。 電源電壓與電流之間的相位差可從電壓三角形和阻抗三角形得出，即稱為阻抗角，即電壓與電流間的相位差。 用相量表示電壓與電流的關(guān)系為 式中，。復(fù)數(shù)稱為復(fù)阻抗，X稱為電抗。 復(fù)數(shù)阻抗的實部為電路的電阻，虛部為電抗，單位為。 （1）當時，電路中電流滯后于電壓角，電路呈感性。（2）當時，電路中電壓滯后于電流角，電路呈容性。（3

27、）當時，電路中電流與電壓同相，電路呈阻性，此時電路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)。 【例】 在RLC串聯(lián)電路中，R=30，XL =40，XC =80，若電源電壓，求電路的電流、電阻電壓、電感電壓和電容電壓的相量。 【例】 將一電感線圈接到電壓100 V的直流電源上，通過線圈的電流為2.5 A，若 將其接到工頻100 V的交流電源上，通過線圈的電流為2 A。求線圈參數(shù)R和L。 3.5.2 電阻、電感串聯(lián)與電容并聯(lián)電路RL支路中的電流為電容支路中的電流為 總電流為相量圖電阻、電感、電容還可以構(gòu)成三者并聯(lián)電路，此時電阻、電感、電容元件電壓相同。 3.5.3 復(fù)數(shù)阻抗的串聯(lián)與并聯(lián) 復(fù)數(shù)阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)電路的分析計算

28、與電阻串聯(lián)和并聯(lián)電路相似。兩個復(fù)數(shù)阻抗串聯(lián)兩個復(fù)數(shù)阻抗并聯(lián)【重點】二端網(wǎng)絡(luò)平均功率（有功功率）、無功功率、視在功率、功率因素等概念；計算方法；提高功率因素的意義及方法?！倦y點】二端網(wǎng)絡(luò)功率的分析計算。3.6 功率與功率因數(shù)3.6.1 正弦交流電路中的功率1.瞬時功率 在電流、電壓關(guān)聯(lián)參考方向下，瞬時功率為 2.平均功率（有功功率） 一個周期內(nèi)瞬時功率的平均值稱為平均功率，也稱有功功率。 3.無功功率 4.視在功率 用額定電壓與額定電流的乘積來表示視在功率，即視在功率常用來表示電器設(shè)備的容量，其單位為伏安（VA）。視在功率不是表示交流電路實際消耗的功率，而只能表示電源可能提供的最大功率或指某設(shè)備

29、的容量。5.功率三角形有功功率、無功功率、視在功率三者之間的關(guān)系可以用一個直角三角形來表示，稱為功率三角形。由功率三角形可得到P、Q、S三者之間的關(guān)系為6.功率因數(shù) 功率因數(shù) cos的大小等于有功功率與視在功率的比值，一般用表示。 cos稱為網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)，稱為功率因數(shù)角。 【例】 已知電阻R=30，電感L=382 mH，電容C=40F，串聯(lián)后接到電壓的電源上。求電路中的P、Q和S。 3.6.2 功率因數(shù)的提高 功率因數(shù)低主要會帶來下面兩個問題：1.電源設(shè)備的容量不能被充分利用交流電源設(shè)備（發(fā)電機、變壓器等）一般是根據(jù)額定電壓和額定電流來進行設(shè)計、制造和 使用的。它能夠提供給負載的有功功率為P=

30、UI cos，如果 cos低，則負載吸收的功率低，電源提供的有功功率也低，電源的潛力沒有得到充分發(fā)揮。2.增加線路的功率及電壓損耗當電源電壓U及輸出有功功率P一定時，負載的功率因數(shù)cos越低，線路電流I越大，線路的功率及電壓損耗越大。提高功率因數(shù)的意義在于既提高了電源設(shè)備的利用率，同時又降低了線路的功率 及電壓損耗。提高功率因數(shù)常用的方法：在電感性負載兩端并聯(lián)電容器。 并聯(lián)電容器前有 并聯(lián)電容器后有 并聯(lián)電容值 用并聯(lián)電容器提高線路的功率因數(shù)，一般提高到0.9左右即可，因為若將功率因數(shù)提高 到接近于1時，所需的電容量太大，反而不經(jīng)濟。若功率因數(shù)提高到1，會引起電路發(fā)生諧振。【例】 如圖所示電路

31、中，電壓U=220 V，感抗X L=8，電阻R=6，容抗XC = 18。求電流I1、IC、I，功率因數(shù)cos1、cos2。 【重點】諧振條件、特點；諧振電路分析計算?！倦y點】諧振電路分析計算。3.7 諧振電路在交流電路中，當電流與電壓同相位，即電路的性質(zhì)為阻性時，就稱此電路發(fā)生了諧振。 3.7.1 串聯(lián)諧振電路1.諧振條件RLC串聯(lián)諧振電路，其總阻抗為當為某一值，恰好使感抗和容抗相等，此時電路中的電流和電壓同相位，電路的阻抗最小，且等于電阻（Z=R）。電路的這種狀態(tài)稱為諧振狀態(tài)。由于是在RLC串聯(lián)電路中發(fā)生的諧振，故又稱為串聯(lián)諧振。電路發(fā)生諧振的角頻率稱為諧振角頻率，電路發(fā)生諧振的頻率稱為諧振

32、頻率。相量圖 2.諧振電路分析電路發(fā)生諧振時，X=0，因此|Z|=R，電路的阻抗最小。電路中的電流最大。當XL=XCR時，UL和UC都高于電源電壓U?？赡艹^電源電壓許多倍，所以串聯(lián)諧振也稱電壓諧振。UL或UC與電源電壓U的比值，通常用品質(zhì)因素Q來表示。在RLC串聯(lián)諧振電路中，阻抗隨頻率的變化而改變，在外加電壓不變的情況下，電流將隨頻率變化，這一曲線稱為電流諧振曲線。工程上規(guī)定，當電路的電流為0.707倍時，諧振曲線對應(yīng)的上、下限頻率之間的范圍稱為電路的通頻帶?！纠?在電阻、電感、電容串聯(lián)諧振電路中，L=0.05mH，C=200pF，品質(zhì)因數(shù)Q=100，交流電壓的有效值U=1mV。試求：（1

33、）電路的諧 振頻率f0。（2）諧振時電路中的電流I。（3）電容上的電壓UC。3.7.2 并聯(lián)諧振電路 1. RLC并聯(lián)諧振電路電路的總電流相量為 諧振條件諧振電路的特點并聯(lián)諧振電路的總阻抗最大。并聯(lián)諧振電路的總電流最小。諧振時，回路端電壓與總電流同相。電感支路和電容支路的電流遠大于端口總電流，且大小近似相等、相位相反，均為總電流的Q倍。所以并聯(lián)諧振也稱電流諧振。 2. R、L與C并聯(lián)諧振電路 諧振條件 諧振頻率 【重點】諧振條件、特點；諧振電路分析計算。【難點】諧振電路分析計算。3.8 三相正弦交流電路3.8.1 三相正弦交流電源 由三相正弦交流電源供電的電路稱為三相正弦交流電路。所謂三相正弦

34、交流電路是指由三個頻率相同、最大值（或有效值）相等、在相位上互差120角的單相交流電動勢組成的電路，這三個電動勢稱為三相對稱電動勢。三相交流電動勢由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生。三個電動勢的表達式為 三相交流 電動勢在任一瞬間其三個電動勢的代數(shù)和為零。 規(guī)定每相電動勢的正方向是從繞組的末端指向首端（或由低電位指向高電位）。 三相正弦交流電源對應(yīng)輸出大小相等、頻率相同、相位互差120的三個電壓，這三個電壓稱為三相對稱電壓。這三個電壓達到最大值的先后次序稱為相序。對應(yīng)的相量形式3.8.2 三相電源的連接 1.三相電源的星形連接三相繞組末端相連的一點稱為中點或零點，一般用“ N”表示。從中點引出的線叫中性線（

35、簡稱中線），又稱為地線 （或零線）。從首端引出的三根導(dǎo)線稱為相線（或端線）。一般通稱為火線。 由三根火線和一根地線所組成的輸電方式稱為三相四線制（通常在低壓配電系統(tǒng)中采用）。只由三根火線所組成的輸電方式稱為三相三線制（在高壓輸電時采用較多）。 相電壓：每個繞組的首端與末端之間的電壓。相電壓的正方向由首端指向中點。線電壓：各繞組首端與首端之間的電壓，即任意兩根相線之間的電壓。相量圖從相量圖中可以看出:線電壓超前對應(yīng)相電壓30。 平常的電源電壓為220 V，是指相電壓；電源電壓為380 V，是指線電壓。三相四線制的供電方式可以給負載提供兩種電壓，即線電壓380 V和相電壓220 V。 2.三相電源

36、的三角形連接將電源一相繞組的末端與另一相繞組的首端依次相連（接成一個三角形），再從首端分別引出端線，這種連接方式稱為三角形連接。三相電源三角形連接只能提供一種電壓。當電源的三相繞組采用三角形連接時，在繞組內(nèi)部是不會產(chǎn)生環(huán)流的。 3.8.3 三相負載的連接負載可分成兩類：單相負載、三相對稱負載。1.三相負載的星形連接將每相負載末端連成一點 N（中性點N），首端U、V、W分別接到電源線上。 三相負載的線電壓就是電源的線電壓，也就是兩根相線之間的電壓;每相負載兩端的電壓稱作負載的相電壓，當忽略輸電線上的電壓降時，負載的相電壓就等于電源的相電壓。 流過每根相線上的電流叫作線電流；流過每相負載的電流叫作

37、相電流；流過中性線的電流叫作中線電流。 三相負載采用星形連接時，線電流等于相電流。在三相對稱電路中，當負載采用星形連接時，由于流過中線的電流為零，故三相四線制就可以變成三相三線制供電。如三相異步電動機及三相電爐等負載，當采用星形連接時，電源對該類負載就不需接中線。通常在高壓輸電時，由于三相負載都是對稱的三相變壓器，所以都采用三相三線制供電。 若負載不對稱，則三相電流不對稱，流過中線的電流不為零，如果中線的阻抗不為零，則每相負載上的電壓不再是三相對稱電壓；若負載不對稱，且中線斷開，則每相負載上的電壓也不再是三相對稱電壓，有可能過高超過設(shè)備額定電壓，導(dǎo)致嚴重的后果；也有可能低于設(shè)備額定電壓，設(shè)備不

38、能正常工作。因此，在三相四線制電路中，除要求中線的阻抗盡可能小，還必須要保證中線可靠的接入電路中。中線上不允許安裝開關(guān)或熔斷器，中線應(yīng)當使用機械強度較高的導(dǎo)線。 2.三相負載的三角形連接 三相負載的 三角形連接 將三相負載分別接在三相電源的每兩根相線之間的接法，稱為三相負 載的三角形連接。由于三角形連接的各相負載接在兩根相 線之間，因此負載的相電壓就是線電壓。 相電流為若負載對稱，則相電流相等。相位上互差120。線電流為 當三相對稱負載采用三角形連接時，線電流滯后于對應(yīng)相電流30【例】有一三相對稱負載，Z=80+j60，將它們連接星形或三角形，分別接到線電壓為380V的對稱三相電源上，試求：線

39、電壓、相電壓、線電流和相電流各是多少。 負載作星形聯(lián)接負載的相電壓為負載的相電流等于線電流負載作三角形連接負載的相電壓等于線電壓負載的相電流為負載的線電流為3.8.4 三相電路的功率 三相有功功率對稱三相電路三相無功功率對稱三相電路三相視在功率對稱三相電路第4章 磁路與變壓器【重點】磁路及其基本物理量；磁路定理、電磁鐵；變壓器變換電壓、電流及阻抗的作用?！倦y點】變壓器變換電壓、電流及阻抗的作用。4.1 磁路及基本物理量4.1.1 磁路將電流通入線圈，在線圈內(nèi)部及周圍就會產(chǎn)生磁場，磁場在空間的分布情況可以用磁力線形象描述。在電磁鐵、變壓器及電機等電氣設(shè)備中，常用鐵磁材料（鐵、鎳、鈷等）制成一定形

40、狀的鐵芯。由于鐵磁材料是良導(dǎo)磁物質(zhì)，所以它的磁導(dǎo)率比其他物質(zhì)的磁導(dǎo)率大得多，能把分散的磁場集中起來，使磁力線絕大部分經(jīng)過鐵芯而形成閉合的磁路。磁路是磁通通過的閉合路徑。 4.1.2 磁場的基本物理量1.磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B是表示空間某點磁場強弱和方向的物理量，是矢量。其大小可用通過垂 直于磁場方向的單位面積內(nèi)磁力線的數(shù)目來表示。由電流產(chǎn)生的磁場方向可用右手螺旋法 則確定。國際單位為特斯拉，簡稱特，符號為 T。2.磁通磁感應(yīng)強度 B與垂直于磁力線方向的面積S的乘積稱為穿過該面的磁通磁通又表示穿過某一截面S的磁力線條數(shù)，磁感應(yīng)強度 B在數(shù)值上可以看成與磁場 方向相垂直的單位面積所通過的磁通，故又

41、稱磁通密度。磁通的國際單位為韋伯（Wb）。 3.磁場強度磁場強度 H是為了更方便地分析磁場的某些問題而引入的物理量，是矢量，它的方向與磁感應(yīng)強度 B的方向相同。磁場強度與產(chǎn)生該磁場的電流之間的關(guān)系，可以由安培環(huán)路定律確定，即 即磁場強度沿任一閉合路徑的線積分等于此閉合路徑所包圍的電流的代數(shù)和。磁場強度H的國際單位是安培每米，符號為 A/m。 4.磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率是用來表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。某介質(zhì)的磁導(dǎo)率是指該介質(zhì)中磁感應(yīng)強 度和磁場強度的比值，即= B / H。磁導(dǎo)率的單位為亨/米（H/m）。真空的磁導(dǎo)率為一常數(shù)，0 =410 -7 H/m。 相對磁導(dǎo)率：磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率比值稱為相

42、對磁導(dǎo)率。 4.1.3 磁性材料與磁滯回線 1.磁性材料物質(zhì)按其導(dǎo)磁性能大體上分為磁性材料和非磁性材料兩大類。鐵、鎳、鈷及其合金等為磁性材料，其相對磁導(dǎo)率很高，從幾百到幾萬；而非磁性材料的磁導(dǎo)率與真空相近，都是常數(shù)，故相對磁導(dǎo)率1。磁性材料的這種高導(dǎo)磁性能被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備中。 磁性材料的磁導(dǎo)率很高并不是常數(shù)，它隨勵磁電流和溫度而變化2.磁滯回線當鐵芯線圈中通有大小和方向變化的電流時，鐵芯就產(chǎn)生交變磁化，磁感應(yīng)強度隨磁場強度變化的關(guān)系如圖所示。4.2 磁路定律 4.2.1 磁路歐姆定律線圈匝數(shù)為N、通有電流為I、閉合磁路的平均長度為L、截面積為S的均勻磁路鐵芯，材料的磁導(dǎo)率為，鐵芯中的磁場強

43、度為 H，磁感應(yīng)強度為 B。 磁通勢磁阻4.2.2 磁路基爾霍夫定律磁力線是閉合的，因此磁通是連續(xù)的，對于磁路中任一閉合面，任一時刻穿入的磁通必定等于穿出的磁通，在一個有分支的磁路中的節(jié)點處取一閉合面，磁通的代數(shù)和為零，這就是磁路基爾霍夫第一定律。 =0考慮到在磁路的任一閉合路徑中，磁場強度與磁通勢的關(guān)系應(yīng)符合安培環(huán)路定律，故有 NI= HL。 上式和電路中的基爾霍夫電壓定律相似，稱為磁路基爾霍夫第二定律。當磁通勢與路徑方向一致（或符合右手螺旋法則關(guān)系）時，將其取正；反之取負。 4.3 交流鐵芯線圈與電磁鐵4.3.1 交流鐵芯線圈鐵芯線圈可以通入直流電來勵磁（如電磁鐵），產(chǎn)生的磁通是恒定的，在

44、線圈和鐵芯中不會感應(yīng)出電動勢來，在一定的電壓下，線圈中的電流和線圈的電阻有關(guān)。鐵芯線圈也可以通入交流電來勵磁（變壓器、交流電動機及各種交流電器的線圈都是由交流電勵磁的）。交流鐵芯線圈電路，線圈的匝數(shù)為N，線圈的電阻為R，當在線圈兩端加上交流電壓時，磁動勢產(chǎn)生的磁通絕大部分通過鐵芯而閉合，此外還有很少的一部分磁通經(jīng)過空氣或其他非導(dǎo)磁媒質(zhì)而閉合，這部分磁通稱為漏磁通。 設(shè)電壓、電流和磁通及感應(yīng)電動勢的參考方向如圖所示。設(shè)電壓的有效值為在交變磁通作用下，鐵芯中有能量損耗，稱為鐵損。鐵損主要由以下兩部分組成：（1）渦流損耗鐵芯中的交變磁通（t）在鐵芯中感應(yīng)出電壓，由于鐵芯也是導(dǎo)體，便產(chǎn)生一圈圈的電流，

45、稱為渦流。渦流在鐵芯內(nèi)流動時，在所經(jīng)回路的導(dǎo)體電阻上產(chǎn)生的能量損耗稱為渦流損耗。 減少渦流損耗的途徑有兩種：一是用較薄的硅鋼片疊成鐵芯；二是提高鐵芯材料的 電 阻率。（2）磁滯損耗 鐵磁性物質(zhì)在反復(fù)磁化時，磁疇反復(fù)變化，磁滯損耗是克服各種阻滯作用而消耗的那部分能量。磁滯損耗的能量轉(zhuǎn)換為熱能而使磁性材料發(fā)熱。為了減少磁滯損耗，一般交流鐵芯都采用軟磁材料。 4.3.2 電磁鐵電磁鐵是利用載流鐵芯線圈產(chǎn)生的電磁吸力來操縱機械裝置，以完成預(yù)期動作的一種 電器。它是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的一種電磁元件。當線圈通電后，鐵芯和銜鐵被磁化，成為極性相反的兩塊磁鐵，它們之間產(chǎn)生電磁吸力。當電磁吸力大于彈簧的反作用力

46、時，銜鐵開始向著鐵芯方向運動;當線圈中的電流小于某一定值或中斷供電時，電磁吸力小于彈簧的反作用力，銜鐵將在反作用力的作用下返回到原來的釋放位置。 電磁鐵按其線圈電流的性質(zhì)可分為直流電磁鐵和交流電磁鐵;按用途不同可分為牽引電磁鐵、制動電磁鐵、起重電磁鐵及其他類型的專用電磁鐵。牽引電磁鐵主要用于自動控制設(shè)備中，用來牽引或推斥機械裝置，以達到自控或遙控的目的;制動電磁鐵是用來操縱制動器，以完成制動任務(wù)的電磁鐵;起重電磁鐵是用于起重、搬運鐵磁性重物的電磁鐵。 4.4 變壓器變壓器主要由鐵芯和繞組兩個基本部分組成。 與電源相連的繞組稱為一次繞組（又稱原邊繞組），與負載相連的繞組稱為二次繞組（又稱副邊繞組

47、）。一次繞組、二次繞組的匝數(shù)分別為N1和N 2。變壓器中一、二次繞組的電壓之比為變壓器的變壓比。變壓器中一、二次繞組的電流之比為負載阻抗Z與變壓器二次繞組連接，虛線框內(nèi)部分為折算到一次繞組的等效阻抗Z。變壓器的副邊接上負載ZL后，對電源而言，相當于接上阻抗為k2ZL的負載。當變壓器負載一定時，改變變壓器原、副邊匝數(shù)，可獲得所需的阻抗?！纠?有一臺電壓為220/36的降壓變壓器， 副邊接一盞36V、40W的燈泡，試求：（1）若變 壓器的原邊繞組匝數(shù)為1100匝，副邊繞組匝數(shù) 應(yīng)是多少？（2）燈泡點亮后，原、副邊的電流 各為多少？第5章 異步電動機與控制【重點】電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、機械特性。

48、【難點】電動機的工作原理、機械特性。5.1 三相異步電動機三相異步電動機是由三相交流電供電的電動機，又稱異步電動機。5.1.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)主要包括定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）兩大部件，1.定子 定子是指電動機中靜止不動的部分，有定子鐵芯、定子繞組、機座、端蓋等部件。轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子繞組的構(gòu)造分為籠式和繞線式兩種。 籠式轉(zhuǎn)子繞組是用銅條和銅環(huán)焊接成的籠形閉合電路，由于轉(zhuǎn)子繞組的形狀像鼠籠，故稱籠式轉(zhuǎn)子。 繞線式轉(zhuǎn)子的鐵芯與籠式一樣，不同的是在轉(zhuǎn)子的鐵芯槽內(nèi)嵌置對稱三相繞組，并按星形連接，繞組的另外三個接線端分別接至

49、固定在轉(zhuǎn)軸且彼此絕緣的三個銅質(zhì)滑環(huán)上，通過與滑環(huán)接觸的電刷引到相應(yīng)的接線盒里。繞線式轉(zhuǎn)子的特點是可以通過滑環(huán)和電刷，在轉(zhuǎn)子電路中接入附加的電阻，以便電動機啟動時調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。5.1.2 三相異步電動機的工作原理定子繞組接通三相交流電源后，在定子繞組內(nèi)形成三相對稱電流，在電動機內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生相對運動并切割磁力線，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩者互相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來。 1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生每相繞組分別相差120并對稱。在三相繞組中分別通入以下三相對稱電流，取繞組始端到末端的方向作為電流的參考方向。在電流的正半周，其值為正，其實際方向與參考方向一致；在電流的負半

50、周，其值為負，其實際方向與參考方向相反。當在對稱三相繞組中分別通入三相交流電后，將產(chǎn)生各自的交變磁場，其三個交變磁場將合成一個兩極旋轉(zhuǎn)磁場當電流完成了一個周期的變化時，它們所產(chǎn)生的合成磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一周。三相電流隨時間周而復(fù)始地變化，合成磁場也在空間不停地旋轉(zhuǎn)起來了。 三相異步電動機的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速有關(guān)，而旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速又與磁極的對數(shù)有關(guān)。旋轉(zhuǎn)磁場的方向是由線圈中電流的相序決定的。 如果將電源接到定子繞組的三根引線中的任意兩根對調(diào)，這時三相定子繞組中的電流相序就按逆時針方向排列，將使旋轉(zhuǎn)磁場按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理 U、V、W為定子繞組。a、b組成轉(zhuǎn)子繞組，設(shè)轉(zhuǎn)子不動，旋

51、轉(zhuǎn)磁場以轉(zhuǎn)速 n1順時針旋轉(zhuǎn)，可以等效于磁場不動，而轉(zhuǎn)子中的閉合導(dǎo)體 ab以逆時針方向切割磁力線。在 ab中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流方向用右手螺旋法則判斷出 a向外、b向里。由于閉合導(dǎo)體ab中有電流通過，用左手螺旋法則判斷出a受電磁力F向右， b受電磁力F向左，電磁力對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩，稱電磁轉(zhuǎn)矩T，使轉(zhuǎn)子沿順時針方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。 把旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的差值與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1之比稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率。 一般異步電動機的轉(zhuǎn)差率為0.020.06 ?！纠?有一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 nN=975 r/min，試求電動機的磁極對 數(shù)和額定 負載時的

52、轉(zhuǎn)差率。電源頻率 f1=50Hz。 由于電動機的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，而同步轉(zhuǎn)速對應(yīng)于不同的磁極對數(shù)，顯然975 r/min與1000 r/min最相近，從而確定磁極對數(shù) p=3。 5.1.3 機械特性 電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩 T與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線，稱為電動機的機械特性曲線。.在電動機啟動時，即 n=0時，對應(yīng)于機械特性曲線上的 D點，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩稱為啟動轉(zhuǎn)矩（又稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩），用Tst表示。當電動機帶額定負載時，對應(yīng)于機械特性曲線上的 B點，此時的電磁轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，用 T N表示，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，用 n N表示。 電動機在運行中對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩用T m表示，對應(yīng)圖中

53、的 C點。 當啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下逐漸加速，轉(zhuǎn)速沿 DC段上升，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之增加，一直增加到最大轉(zhuǎn)矩。以后轉(zhuǎn)速沿 CA段增加而電磁轉(zhuǎn)矩開始減小，當電磁轉(zhuǎn)矩等于負載轉(zhuǎn)矩時，電動機就以某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行。電動機正常運行過程中，由于外界因素而使電動機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，電動機在 AC段自動調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩平衡，并在新的轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行。顯然，AC段電動機的機械特性較硬，這種特性適合大多數(shù)生產(chǎn)機械對拖動的要求。但為了使電動機安全可靠地工作，電動機一般工作在 AB段。電動機的啟動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為電動機的啟動能力。 啟動能力= 過載能力= 定子繞組加不同工作電壓時的幾條機械特

54、性曲線。 當電動機在額定狀態(tài)運行時，有 電動機的效率為 5.1.4 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)與選擇 1.三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)在三相異步電動機的外殼上有一塊銘牌，銘牌上記載著這臺電動機的型號及主要技術(shù)數(shù)據(jù)。要正確使用電動機，必須要看懂銘牌。 （1）型號Y -112M -4，Y表示異步電動機，中心高度為112 mm，機座類型為中機座（L表 示長機座，S表示短機座，M表示中機座），4表示磁極數(shù)為4極。 （2）額定功率表示電動機在額定工作狀態(tài)下運行時，轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位是kW。 （3）額定電流表示電動機在額定工作狀態(tài)下運行時，定子繞組的線電流。定子繞組有星形接法和三角形接法，故額定電流就有

55、兩種。 （4）額定電壓表示電動機在額定工作狀態(tài)下運行時，定子繞組所加的線電壓。通常有兩種電壓值220 V/380 V，當定子繞組采用星形接法時為220 V，采用三角形接 法時為380 V。 （5）額定轉(zhuǎn)速表示電動機在額定工作狀態(tài)下運行時的轉(zhuǎn)速。（6）接法表示定子繞組與三相電源的連接方法，接錯會燒毀電動機。（7）保護等級IP 44，表示電動機和外殼防護的方式為封閉式電動機。 （8）頻率:表示電動機定子繞組輸入交流電源的頻率。（9）工作制S1表示電動機在額定工作狀態(tài)下連續(xù)運行。S2為短時運行，S3為短時重復(fù)運行。 （10）絕緣等級根據(jù)絕緣材料允許的最高溫度，分為Y、A、E、B、F、H、C級，2.三

56、相異步電動機的選擇（1）功率的選擇選擇電動機最重要的就是功率。必須依據(jù)生產(chǎn)機械的要求來確定。功率選擇過大，設(shè)備費用增加，不經(jīng)濟；功率選擇過小，電動機易過載發(fā)熱導(dǎo)致燒毀。（2）種類的選擇 主要考慮電動機的性能應(yīng)滿足生產(chǎn)機械的要求，如啟動、調(diào)速等指標，然后再優(yōu)先選擇 結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、運行可靠、維修方便的電動機。功率小于100 kW且不要求調(diào)速的生產(chǎn)機械可選用籠式電動機，如泵類、風(fēng)機、壓縮機等；需要大啟動轉(zhuǎn)矩或要求有一定調(diào)速范圍的情況下，可選用繞線式電動機，如起重機、卷揚機等。 在一些特殊場合，還要注意電動機的外形結(jié)構(gòu)。潮氣、灰塵多的場所應(yīng)選擇封閉式電動機；有爆炸性氣體的場所應(yīng)選擇封閉式電動機。

57、（3）轉(zhuǎn)速的選擇三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求決定的。功率相同的電動機，轉(zhuǎn)速 越高，體積越小，價格越便宜。但高速電動機的轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大。選擇時應(yīng)使電動機的轉(zhuǎn)速盡可能與生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速相一致或接近，以簡化傳動裝置。 【重點】三相異步電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速；單相異步電動機結(jié)構(gòu)、工作原理；常用控制電動機工作原理?！倦y點】常用控制電動機工作原理。5.2 三相異步電動機的運行 5.2.1 啟動電動機從接通電源到穩(wěn)定運行的過程稱為啟動過程。1.直接啟動（全壓啟動） 直接啟動是給定子繞組直接加額定電壓啟動。直接啟動的異步電動機要受到供電變壓 器的限制，當電動機由單獨的變壓器作為它的電

58、源時，電動機的容量不超過變壓器容量的 20%30%便可采用，以電動機啟動時電源電壓降低不超過額定電壓的5%為原則。 2.降壓啟動 電動機啟動時，降低加在電動機定子繞組上的電壓，待啟動結(jié)束時再恢復(fù)額定電壓運 行。由于啟動轉(zhuǎn)矩將明顯減小，所以降壓啟動適用于容量較大的籠式三相異步電動機及對 啟動轉(zhuǎn)矩要求不高的生產(chǎn)機械負載。 籠式三相異步電動機常用的降壓啟動方法有定子繞組串電阻（或電抗）降壓啟動、自耦 變壓器降壓啟動、星形-三角形降壓啟動。 （1）定子繞組串電阻（或電抗）降壓啟動 啟動時將QS閉合，電阻 R與定子線圈串聯(lián)，起到分壓作用。電動機啟動后，電阻 R被切掉不起作用，電源直接與定子繞組相連，正常

59、運行。 （2）自耦變壓器降壓啟動啟動時將QS閉合，這時啟動電壓小于額定電壓，啟動完成后轉(zhuǎn)換為全壓，電動機正常運行。 （3）星形-三角形降壓啟動 如果電動機在工作時其定子繞組接成三角形，啟動時接成星形，這時啟動電流為全壓啟動電流的1/3，啟動轉(zhuǎn)矩為全壓啟動轉(zhuǎn)矩的1/3。啟動完成后再轉(zhuǎn)換成三角形連接。3.繞線式異步電動機的啟動 對于繞線式異步電動機的啟動，只要在轉(zhuǎn)子電路中接入大小適當?shù)膯与娮?，轉(zhuǎn)子電流減小，定子電流也減小，同時轉(zhuǎn)子電路電阻增加，電動機的啟動轉(zhuǎn)矩隨之增加，既可以達到減小啟動電流的目的，同時啟動轉(zhuǎn)矩也提高了。啟動后，將轉(zhuǎn)子電阻調(diào)到零值。該啟動方法適用于啟動轉(zhuǎn)矩較大的機械，如卷揚機等。

60、5.2.2 制動 電動機切斷電源后，阻止電動機轉(zhuǎn)動，使之停轉(zhuǎn)或限制轉(zhuǎn)速的措施稱為制動。三相異步電動機常用的制動方法有以下幾種：1.能耗制動這種方法是在切斷三相電源的同時，在任意兩相定子之間接入直流電源，使直流電流流入一組線圈，產(chǎn)生一個穩(wěn)定磁場，轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)在原方向轉(zhuǎn)動，并切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)右手螺旋法則和左手螺旋法則不難確定轉(zhuǎn)子受力矩方向與轉(zhuǎn)動方向相反，起制動作用，電動機迅速停轉(zhuǎn)。在制動過程中轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，再轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟牡?，所以稱為能耗制動。 2.反接制動為了快速停機，將電源三根導(dǎo)線中的任意兩根對調(diào)，這時電動機內(nèi)的旋 轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子受到一個與原轉(zhuǎn)動方向相反的制動力矩