電工電子應(yīng)用技術(shù)（第2版）高職全套教學(xué)課件

第1章直流電路電工電子應(yīng)用技術(shù)（第2版）【ch01】直流電路.pptx【ch02】正弦交流電路.pptx【ch03】三相交流電路.pptx【ch04】磁路與變壓器.pptx【ch05】電路的暫態(tài)過(guò)程.pptx【ch06】三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制.pptx【ch07】供配電與安全用電.pptx【ch08】半導(dǎo)體器件.pptx【ch09】放大電路及集成運(yùn)算放大器.pptx【ch10】直流穩(wěn)壓電源.pptx【ch11】數(shù)字電路基礎(chǔ).pptx【ch12】組合邏輯電路.pptx【ch13】時(shí)序邏輯電路.pptx【ch14】脈沖波形的產(chǎn)生和整形.pptx【ch15】DA&AD轉(zhuǎn)換電路.pptx全套可編輯PPT課件01電路模型與參考方向PARTONE電路與電路模型將某些電氣設(shè)備或元器件按一定方式連接起來(lái)，構(gòu)成電流的通路，這就是電路。電路一般由三部分組成：電源、中間環(huán)節(jié)、負(fù)載。電源是一種將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置；中間環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)傳輸、分配和控制電能；負(fù)載是消耗電能的設(shè)備，其作用是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。實(shí)際電路種類繁多，其形式和結(jié)構(gòu)各不相同。按電路的基本功能，電路可分為兩大類：第一類是對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換、傳輸和處理的電路；第二類是對(duì)能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)碾娐贰?電路的組成電路與電路模型第一類典型電路如圖1.1所示：語(yǔ)音或音樂(lè)信號(hào)經(jīng)過(guò)話筒（又稱傳聲器）變換為電信號(hào)，放大器將變換后的電信號(hào)放大后傳遞到揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器將電信號(hào)還原為語(yǔ)音或音樂(lè)。在此電路中，話筒是輸入設(shè)備，將語(yǔ)音或音樂(lè)變換為電信號(hào)，是信號(hào)源。揚(yáng)聲器是接收和轉(zhuǎn)換電信號(hào)的設(shè)備，是負(fù)載。因?yàn)樵捦草敵龅碾娦盘?hào)十分微弱，不足以直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，需要將信號(hào)處理放大，所以需要使用放大器。放大器是中間環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行傳遞和處理。1電路的組成電路與電路模型第二類典型電路如圖1.2所示：發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)工作產(chǎn)生電能，經(jīng)升壓變壓器升壓傳輸?shù)礁髯冸娬荆?jīng)變電站的降壓變壓器降壓后送到各用戶，供電燈、電動(dòng)機(jī)等電器使用。其中，產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)是電源，消耗電能的電燈、電動(dòng)機(jī)等是負(fù)載，變壓傳輸線路是電路的中間環(huán)節(jié)。1電路的組成圖1.2電力系統(tǒng)電路示意圖電路與電路模型實(shí)際的電路一般由實(shí)際電子設(shè)備與電子連接設(shè)備組成，這些設(shè)備的電磁性質(zhì)較復(fù)雜，不容易理解。如果將實(shí)際元件理想化，在一定條件下突出其主要電磁性質(zhì)，忽略其次要電磁性質(zhì)，這樣的元件所組成的電路稱為實(shí)際電路的電路模型（簡(jiǎn)稱電路）。本書(shū)涉及的理想元件主要有電阻元件、電容元件、電感元件和電源元件，這些元件可用相應(yīng)的參數(shù)和規(guī)定的圖形符號(hào)表示。以手電筒電路為例，實(shí)際手電筒電路由電池、筒體、筒體開(kāi)關(guān)、小燈泡組成。將組成部件理想化：將電池視為內(nèi)阻為R0的理想電壓源，忽略筒體電阻，筒體開(kāi)關(guān)視為理想開(kāi)關(guān)，將小燈泡視為阻值為RL的負(fù)載電阻，則手電筒的電路模型如圖1.3所示。2電路的模型圖1.3手電筒的電路模型電路的基本物理量電流強(qiáng)度是表征電流強(qiáng)弱程度的物理量，定義為單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某導(dǎo)體橫截面的電荷量，用公式表示為:1電流強(qiáng)度若通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量不隨時(shí)間變化，則電流為恒定電流，簡(jiǎn)稱為直流，用大寫(xiě)字母I表示。電流的單位是安培（A，簡(jiǎn)稱“安”），實(shí)際應(yīng)用中，還有微安（）、毫安（mA）、千安（kA）等，它們之間的關(guān)系為:電路的基本物理量電荷在電場(chǎng)中的不同位置所具有的能量（位能）不同，將單位正電荷在電路中某一點(diǎn)所具有的電位能稱為該點(diǎn)的電位。電流在外電路中由高電位點(diǎn)流向低電位點(diǎn)，且電路中各電位的高低是相對(duì)的。通常在分析電路時(shí)先選定一個(gè)參考點(diǎn)，認(rèn)為參考點(diǎn)的電位為零。2電位和電壓電路的基本物理量在圖1.4所示電路中，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，b點(diǎn)電位高于c點(diǎn)電位。兩點(diǎn)間的電壓即這兩點(diǎn)的電位差，若以c點(diǎn)為零電位參考點(diǎn)，則b點(diǎn)電位等于b、c兩點(diǎn)間電壓，a點(diǎn)電位等于a、c兩點(diǎn)間電壓。2電位和電壓兩點(diǎn)間的電壓即這兩點(diǎn)的電位差，若以c點(diǎn)為零電位參考點(diǎn)，則b點(diǎn)電位等于b、c兩點(diǎn)間電壓，a點(diǎn)電位等于a、c兩點(diǎn)間電壓。值得注意的是，對(duì)于不同的參考點(diǎn)，雖然各點(diǎn)的電位發(fā)生了變化，但任意兩點(diǎn)間的電壓沒(méi)有變化。電位和電壓的單位都是伏特（V，簡(jiǎn)稱“伏”），實(shí)際應(yīng)用中，還有毫伏（mV）、千伏（kV）、兆伏（MV）等，它們之間的關(guān)系為:圖1.4電位關(guān)系示意圖電路的基本物理量電源的功能是把非電能轉(zhuǎn)換成電能，供電路的負(fù)載使用。無(wú)論哪類電源，都必須由非電場(chǎng)力做功才能實(shí)現(xiàn)這一功能。電動(dòng)勢(shì)是衡量電源做功能力的物理量。把單位正電荷從低電位端經(jīng)電源內(nèi)部移動(dòng)到高電位端，電源內(nèi)部克服電場(chǎng)力所做的功，稱為電源電動(dòng)勢(shì)，用E表示。3電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)的單位也是伏特，與電壓相同，但其物理意義與電壓有本質(zhì)的區(qū)別。前者表示電源內(nèi)部做功的能力，后者表示電場(chǎng)力做功的能力；電動(dòng)勢(shì)的方向是由低電位點(diǎn)指向高電位點(diǎn)，而電壓的方向是從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)。電壓和電流的方向1電壓和電流的實(shí)際方向在外電場(chǎng)的作用下，帶電粒子有規(guī)律地定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電流I的實(shí)際方向習(xí)慣上規(guī)定為正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向。端電壓U的方向規(guī)定為由高電位端（“+”極）指向低電位端（“-”極），即電位降低的方向。電源電動(dòng)勢(shì)E的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由低電位端（“-”極）指向高電位端（“+”極），即電位升高的方向。在圖1.5中，若電壓的實(shí)際方向與圖中標(biāo)示方向一致，則正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)閺摹?”端經(jīng)過(guò)電阻R流向“-”端，即電流的實(shí)際方向如圖1.5所示。電壓和電流的方向2電壓和電流的參考方向雖然實(shí)際電壓、電流的方向是客觀存在的，但是在分析計(jì)算某些電路時(shí)，有時(shí)難以直接判斷其方向，因此，通常任意選定某一方向作為其參考方向。確定電壓、電流的參考方向是電路分析的第一步。只有參考方向選定后，電壓、電流的值才有正、負(fù)。當(dāng)實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)為正，反之為負(fù)。圖1.6表示了電流的實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系，在規(guī)定的參考方向下，I>0表示實(shí)際方向與參考方向相同，I<0表示實(shí)際方向與參考方向相反。值得注意的是，電流用代數(shù)表示時(shí)，其絕對(duì)值表示電流的大小，正、負(fù)號(hào)表示電流實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系。電壓和電流的方向2電壓和電流的參考方向電壓參考方向和電流參考方向一樣，也是任意指定的。分析電路時(shí)，假定某一方向是電位降低的方向（參考方向），若電壓實(shí)際方向與參考方向一致，則電壓為正（U>0）；若電壓實(shí)際方向與參考方向相反，則電壓為負(fù)（U<0）。圖1.7表示了電壓的實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系。電壓的正、負(fù)號(hào)僅表示電壓實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系。電壓和電流的方向2電壓和電流的參考方向電路中所標(biāo)注的電流、電壓方向，通常均為參考方向，通過(guò)其符號(hào)可以判定實(shí)際電流、電壓的方向。對(duì)于一個(gè)電路元件，當(dāng)它的電壓和電流的參考方向一致時(shí)，通常稱為關(guān)聯(lián)參考方向，如圖1.8（a）所示；反之，當(dāng)一個(gè)電路元件的電壓和電流的參考方向相反時(shí)，則稱為非關(guān)聯(lián)參考方向，如圖1.8（b）所示。電壓和電流的方向單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功稱為電功率，用P表示。功率的單位是瓦特（W，簡(jiǎn)稱“瓦”），較大功率的單位是千瓦（kW），它們之間的關(guān)系為:3路中的功率當(dāng)電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí):當(dāng)電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí):02電路的電源元件PARTTWO電壓源與電流源1電壓源電壓源可以用電動(dòng)勢(shì)E和其等效內(nèi)阻R0串聯(lián)的電路模型來(lái)表示。其電路模型如圖1.11所示。US為電壓源的恒定電壓值，與電動(dòng)勢(shì)E大小相等，方向相反。當(dāng)電壓源接外電路時(shí)，其兩端電壓（輸出電壓）U與其輸出電流I之間的關(guān)系可表示為:由此可知，電壓源的外特性曲線，即電壓源的輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系如圖1.12所示。從電壓源外特性曲線可以看出，電壓源輸出電壓的大小與其內(nèi)阻的阻值大小有關(guān)：理想電壓源內(nèi)阻為零，故輸出電壓恒為E，與流過(guò)它的電流無(wú)關(guān)，電壓源是恒壓源；實(shí)際電壓源內(nèi)阻R0越小，當(dāng)輸出電流變化時(shí)，輸出電壓變化就越小，電壓源也就越穩(wěn)定，當(dāng)R0<<RL時(shí)，可以認(rèn)為是理想電壓源。電壓源與電流源2電流源電流源可以用恒值電流1和內(nèi)阻R相并聯(lián)的電路模型來(lái)表示。其電路模型如圖1.13所示當(dāng)電流源與外電路相連時(shí)，電流源兩端電壓為U，供給外電路的電流為I，它們之間的關(guān)系為變換后，電流源的方向應(yīng)與電壓源的方向保持一致，如圖1.15（b）所示，R0的值沒(méi)有變化。同樣，電流源也可以變換為電壓源，變換條件為:需要注意的是，上述兩種電源電路的等效變換僅對(duì)外電路是等效的，而且只能在理想電壓源與電阻的串聯(lián)組合與理想電流源與電阻的并聯(lián)組合之間進(jìn)行，在單一的理想電壓源同單一的理想電流源之間是不能夠進(jìn)行等效變換的。電源的等效變換1電壓源實(shí)際電源的等效電路中，理想電壓源與電阻的串聯(lián)組合與理想電流源與電阻的并聯(lián)組合可以相互變換。圖1.15(a)所示電路為理想電壓源U與電阻R的串聯(lián)組合，它可以等效變換為理想電流源I.與電阻R的并聯(lián)組合，等效變換的條件為：變換后，電流源的方向應(yīng)與電壓源的方向保持一致，如圖1.15(b)所示，R的值沒(méi)有變化。同樣，電流源也可以變換為電壓源，變換條件為03分析電路的三個(gè)基本定律PARTTHREE歐姆定律1歐姆定律的基本概念電阻是構(gòu)成電路的基本元件之一。流過(guò)電阻元件的電流與電阻元件兩端的電壓成正比，這就是歐姆定律。歐姆定律是電路分析中基本定律之一，用公式表示為式中，R為電阻元件的參數(shù)，簡(jiǎn)稱電阻。由上式可見(jiàn)，如果電阻固定，則電流的大小與電壓成正比;如果電壓固定，電阻越大，則申流越小，電阻對(duì)電流起阻礙作用。電阻的國(guó)際單位是歐姆(Q)。當(dāng)電路兩端的電壓為1V時(shí)，若流過(guò)的電流是1A，則該段電路的電阻為12。電阻的單位還有千歐(kQ)、兆歐(MQ)，它們之間的換算關(guān)系為歐姆定律1歐姆定律的基本概念在電路中，選取不同的電壓、電流參考方向，歐姆定律具有不同的表達(dá)形式。當(dāng)電壓參考方向與電流參考方向一致時(shí)，如圖1.18（a）所示，歐姆定律的表示形式為：在圖1.18（b）中，電壓參考方向與電流參考方向不一致，此時(shí)歐姆定律的表示形式為：歐姆定律2線性電阻及其伏安特性線性電阻元件（簡(jiǎn)稱電阻）定義為：在電壓與電流關(guān)聯(lián)參考方向下（圖1.19），任一時(shí)刻二端元件兩端的電壓和電流的關(guān)系服從歐姆定律，即：上式表明，電阻元件的電壓和電流呈線性關(guān)系，R稱為線性電阻元件的電阻，單位為歐姆，簡(jiǎn)稱“歐”）。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越強(qiáng)。不同的導(dǎo)體其電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻的倒數(shù)稱為線性電阻元件的電導(dǎo)，用G表示，即：G=1/R電導(dǎo)的單位是西門(mén)子（S，簡(jiǎn)稱“西”），R、G都是線性電阻元件的參數(shù)。當(dāng)用電導(dǎo)時(shí)，歐姆定律表示為：基爾霍夫電流定律1支路電路中的每個(gè)分支稱為支路，一條支路流過(guò)同一個(gè)電流，稱為支路電流。每條支路只流過(guò)一個(gè)電流，這是判別支路的基本方法。在圖1.21所示的電路中，共有3個(gè)電流，因此有3條支路，分別為acb、ab、adb，其中，acb、adb兩條支路中含有有源元件，稱為有源支路；ab支路不含有源元件，稱為無(wú)源支路。2節(jié)點(diǎn)電路中3條或3條以上的支路相連接的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。圖1.21中節(jié)點(diǎn)a的示意圖如圖1.22所示?；鶢柣舴螂娏鞫苫鶢柣舴螂娏鞫梢卜Q節(jié)點(diǎn)電流定律，任一時(shí)刻在電路的任一節(jié)點(diǎn)上，所有支路電流的代數(shù)和恒等于0。也就是說(shuō)，對(duì)于電路中任一節(jié)點(diǎn)而言，任一時(shí)刻流入的電流之和必等于流出的電流之和，寫(xiě)成一般形式為3基爾霍夫電流定律的含義或規(guī)定流出節(jié)點(diǎn)的電流前面取“+”號(hào)，流入節(jié)點(diǎn)的電流前面取“-”號(hào)。對(duì)于圖1.22所示的節(jié)點(diǎn)，流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和應(yīng)該等于由該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和，即上式可改寫(xiě)為如下形式：基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律通常應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)，但也可以應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。任一時(shí)刻，通過(guò)任一閉合面的電流的代數(shù)和等于零，或者說(shuō)任一時(shí)刻，流向某閉合面的電流之和等于由閉合面流出的電流之和。在圖1.23所示的電路中，閉合面包圍的是一個(gè)三角形電路。從節(jié)點(diǎn)的定義出發(fā)，它有a、b、c三個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別應(yīng)用基爾霍夫電流定律有4基爾霍夫電流定律的推廣節(jié)點(diǎn)a：

節(jié)點(diǎn)b：節(jié)點(diǎn)c：將以上三式相加，可得：由此可見(jiàn)，任一時(shí)刻，通過(guò)任一閉合面的電流的代數(shù)和恒等于零?；鶢柣舴螂妷憾?回路回路是一個(gè)閉合的電路。圖1.24所示的電路中閉合路徑abcdefa以及圖1.21所示電路中閉合路徑abca、adba都是回路。2基爾霍夫電壓定律的含義

在任一回路中，從任何一點(diǎn)以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜓鼗芈费幸恢?，所有支路或元件電壓的代?shù)和等于零，這就是基爾霍夫電壓定律的基本內(nèi)容。也就是說(shuō)，對(duì)于電路中任一回路而言，任一時(shí)刻沿回路繞行一周，回路中各電位升之和等于各電位降之和，寫(xiě)成一般形式為：或基爾霍夫電壓定律2基爾霍夫電壓定律的含義根據(jù)上式列方程解題，首先要確定回路的繞行方向。規(guī)定凡元件或支路的電壓參考方向與繞行方向一致時(shí)，該電壓取“+”號(hào)，反之取“-”號(hào)。圖1.24所示回路中，寫(xiě)成一般形式為：該式表明，對(duì)于電阻電路來(lái)說(shuō)，基爾霍夫電壓定律的另一種表述是：任一時(shí)刻在任意閉合電路中，所有電阻電壓的代數(shù)和等于所有電壓源電壓的代數(shù)和。根據(jù)上式列方程解題時(shí)，若流過(guò)電阻的電流參考方向與繞行方向一致，則該電阻電壓前面取“+”號(hào)，反之取“-”號(hào)?；鶢柣舴螂妷憾?基爾霍夫電壓定律的推廣基爾霍夫電壓定律不僅適用于閉合回路，還可以推廣應(yīng)用到回路的部分電路，用于求回路中的開(kāi)路電壓。例如，對(duì)圖1.25所示的電路：可以想象A、B兩點(diǎn)間存在一個(gè)如圖1.25所示方向的回路，由基爾霍夫電壓定律可知：此即基爾霍夫電壓定律的推廣應(yīng)用。04電阻的連接及其等效變換PARTFOUR二端網(wǎng)絡(luò)和等效網(wǎng)絡(luò)圖1.27所示電路模型中，N對(duì)外只有兩個(gè)端鈕，這樣的網(wǎng)絡(luò)稱為二端網(wǎng)絡(luò)，其本質(zhì)上是只有兩個(gè)外部接線端的電路塊。每個(gè)二端元件就是一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)的最簡(jiǎn)單形式。圖1.27中U為端口電壓，I為端口電流，U、I的參考方向?qū)Χ司W(wǎng)絡(luò)而言為關(guān)聯(lián)參考方向。一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓與電流的關(guān)系和另一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓與電流的關(guān)系相同時(shí)，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)就稱為等效網(wǎng)絡(luò)。兩個(gè)等效網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然不同，但對(duì)外部而言，它們的影響是完全相同的。即等效網(wǎng)絡(luò)互換后，它們的外部情況不變，故“等效”是指對(duì)外等效。對(duì)于兩個(gè)多端網(wǎng)絡(luò)，如果對(duì)應(yīng)各端口的電壓與電流的關(guān)系相同，則它們是等效的。電阻的串并聯(lián)1電阻的串聯(lián)如果電路中有兩個(gè)或更多個(gè)電阻一個(gè)接一個(gè)地順序相連，并且在這些電阻上通過(guò)同一電流，這樣的連接方式稱為電阻串聯(lián)。圖1.28（a）所示電路為n個(gè)電阻相串聯(lián)。由基爾霍夫電壓定律可知:當(dāng)圖1.28（b）中的電阻R滿足R=R1+R2+...RN時(shí)，圖1.28（a）所示二端網(wǎng)絡(luò)可以用圖1.28（b）所示二端網(wǎng)絡(luò)等效，因?yàn)閮蓚€(gè)二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)外的伏安特性是一致的。電阻的串并聯(lián)2電阻的串聯(lián)如果電路中有兩個(gè)或更多個(gè)電阻連接在兩個(gè)公共的節(jié)點(diǎn)之間，每個(gè)電阻的兩端電壓都相同，這樣的連接方式稱為電阻并聯(lián)。圖1.29（a）所示電路為n個(gè)電阻連接在兩個(gè)公共節(jié)點(diǎn)之間，即n個(gè)電阻相并聯(lián)。由基爾霍夫電流定律可知:當(dāng)圖1.29（b）中的電阻R滿足:關(guān)系時(shí)，圖1.29（a）所示二端網(wǎng)絡(luò)可以用圖1.29（b）所示二端網(wǎng)絡(luò)等效，因?yàn)閮蓚€(gè)二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)外的伏安特性是完全一致的。電阻的串并聯(lián)3電阻的混聯(lián)電路中既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)，電阻的這種連接方式稱為電阻的混聯(lián)（也稱復(fù)聯(lián)），如圖1.30所示。混聯(lián)電阻也可簡(jiǎn)化為一個(gè)等效電阻。05電電路分析的基本方法PARTFIVE支路電流法以支路電流作為未知量，在給定的電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)條件下，直接應(yīng)用基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）分別對(duì)節(jié)點(diǎn)和回路列出求解電路參數(shù)所需要的方程組，通過(guò)求解方程組得出各支路電流，最終求出電路其他參數(shù)的分析方法即支路電流法。以圖1.34所示電路為例介紹使用支路電流法分析電路的常規(guī)步驟。（1）確定支路條數(shù)，選定各支路電流的參考方向。圖

1.34所示電路中共有3條支路，各支路電流的參考方向如圖1.34所示。（2）確定節(jié)點(diǎn)數(shù)n，根據(jù)KCL列出（n-1）個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程。圖1.34所示電路中共有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b），根據(jù)KCL列出節(jié)點(diǎn)方程:支路電流法(3)認(rèn)定回路數(shù)m，選定回路的繞行方向，根據(jù)KVL列出m-(n-1)個(gè)回路電壓方程。圖1.34所示電路中共有3個(gè)回路(abca、abda、cadbc)，選定任意兩個(gè)回路及其參考方向如圖1.35所示，應(yīng)用KVL列出這兩個(gè)回路方程:（4）聯(lián)立方程組，求解各支路電流，整理結(jié)果。疊加原理對(duì)于線性電路，任意一條支路的電流（或電壓）都可看成由電路中各個(gè)電源（電壓源或電流源）單獨(dú)作用時(shí)分別在該支路所產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和，這就是疊加原理。需要注意的是，當(dāng)其中某一獨(dú)立電源作用時(shí)，其余的獨(dú)立電源應(yīng)不作用（恒壓源短路，恒流源開(kāi)路）。戴維南定理在某些情況下，只需要求出復(fù)雜電路中某一支路的電流，應(yīng)用前面介紹的方法雖然能夠求解，但可能過(guò)程非常復(fù)雜。為使計(jì)算簡(jiǎn)便，可以將待求電流或電壓的支路畫(huà)出，將其余部分看作一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，如圖1.42（a）所示。有源二端網(wǎng)絡(luò)是指內(nèi)含電源的二端網(wǎng)絡(luò)。戴維南（Thevenin）定理指出：任何一個(gè)有源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)理想電壓源和一個(gè)內(nèi)阻串聯(lián)來(lái)替換，如圖1.42（b）所示，其中等于有源二端線性網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，等于有源二端線性網(wǎng)絡(luò)除去獨(dú)立源后（恒壓源短路、恒流源開(kāi)路）在其端口a、b間的等效電阻。06Multisim仿真實(shí)驗(yàn)：基爾霍夫定律驗(yàn)證PARTSIX驗(yàn)證仿真原理圖驗(yàn)證基爾霍夫電流定律（1）按圖1.50連接仿真電路。（2）將萬(wàn)用表XMM1、XMM2、XMM3調(diào)至直流電流擋，選擇節(jié)點(diǎn)A，按照已設(shè)定的參考方向分別測(cè)量三條支路AF、AB、AD的電流I1、I2、I3。（3）將仿真數(shù)據(jù)填入表1-1。驗(yàn)證基爾霍夫電壓定律（1）選擇兩個(gè)閉合回路ADEFA和FBCEF。（2）將萬(wàn)用表XMM4、XMM5、XMM6、XMM7、XMM8調(diào)至直流電壓擋，按順時(shí)針繞行方向測(cè)量各部分電壓。（3）將仿真數(shù)據(jù)填入表1-2。謝謝觀看第2章正弦交流電路電工電子應(yīng)用技術(shù)（第2版）01正弦交流電的三要素PARTONE正弦交流電簡(jiǎn)介正弦交流電是指大小和方向都隨時(shí)間按正弦規(guī)律周期變化的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)的總稱。因此，正弦交流電的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)都可以用一個(gè)隨時(shí)間變化的函數(shù)表示。這樣的函數(shù)式被稱為正弦交流電的瞬時(shí)表達(dá)式。例如，一個(gè)正弦交流電壓可表示為:它的波形可用圖2.1表示。正弦量的三要素1頻率與周期正弦量的每個(gè)值在經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，再次重復(fù)出現(xiàn)所需的最短時(shí)間間隔稱為周期，即正弦量交變一次所需的時(shí)間。周期用T表示，單位為秒（s）。每秒內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)稱為頻率，用f表示，單位為赫茲（Hz）。

角頻率ω表示在單位時(shí)間內(nèi)正弦量所經(jīng)歷的角度。由于正弦量在時(shí)間上經(jīng)過(guò)一整個(gè)周期時(shí)，剛好在角度上變化2π弧度，因此：角頻率的單位為弧度/秒（rad/s）。角頻率與頻率f同樣反映了正弦量變化的快慢，頻率越高，角頻率越大，正弦量變化得越快。周期、頻率和角頻率都是用來(lái)表示正弦量變化快慢的物理量，它們相互之間的關(guān)系可以用上式表示。注意，直流量可以看作頻率為零。2幅值和有效值正弦量在任意一個(gè)瞬間的值稱為瞬時(shí)值，用小寫(xiě)字母表示，如u、i和e分別表示電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。瞬時(shí)值中最大的值稱為幅值或最大值（又稱峰值），用帶下標(biāo)“m”的大寫(xiě)字母表示，如UM、IM和EM分別表示電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)的幅值。幅值反映了正弦量變化幅度的大小，幅值越大，說(shuō)明正弦量變化的幅度越大。正弦量的大小隨時(shí)間變化，正弦量的瞬時(shí)值并不能反映其在電路中的真實(shí)效果（如做功能力、發(fā)熱的效果等），而交流電的幅值也不適宜用來(lái)表示交流電做功的效果。因此，常用有效值來(lái)表示交流電的大小。正弦交流電的有效值定義為：交流電流i通過(guò)阻值為R的電阻，在一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量如果與某直流電流I通過(guò)同一電阻、在相同時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等，則稱此直流電流I的值是該交流電流i的有效值?？梢钥闯?，交流電的有效值是根據(jù)交流電的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的，讓交流電與直流電同時(shí)分別通過(guò)同樣阻值的電阻，它們?cè)谕瑯拥臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，即：那么，這個(gè)交流電流的有效值在數(shù)值上就等于這個(gè)直流電流的大小。正弦量的三要素正弦量的三要素3相位和初相位在上式中，正弦符號(hào)后的

為正弦量隨時(shí)間變化而變化的角度，稱為相位。由于其單位是角度，所以又稱為相位角（或相角）。相位表示正弦量在某一時(shí)刻所處的狀態(tài)，不同的相位對(duì)應(yīng)著不同的瞬時(shí)值。它不僅決定正弦量瞬時(shí)值的大小和方向，還能表示正弦量的變化趨勢(shì)。當(dāng)t=0時(shí)，相位為

，正弦量的初始值為這里，

反映了正弦電壓初始時(shí)刻的狀態(tài)，稱為初相位，簡(jiǎn)稱初相。它決定了正弦量在計(jì)時(shí)起點(diǎn)（t=0）時(shí)的大小。兩個(gè)同頻率的正弦量之間的相位之差等于初相位之差，稱為相位差，與時(shí)間t無(wú)關(guān)。選取不同的計(jì)時(shí)起點(diǎn)，初相位隨之而改變，但二者之差卻保持不變，在任何瞬間都是一個(gè)常數(shù)。02正弦交流電的相量表示法PARTTWO復(fù)數(shù)在復(fù)平面上的任意一點(diǎn)A對(duì)應(yīng)著一個(gè)復(fù)數(shù)，如圖2.6所示。復(fù)數(shù)A在實(shí)軸上的投影用a表示，稱為復(fù)數(shù)的實(shí)部，單位是+1；復(fù)數(shù)A在虛軸上的投影用b表示，稱為復(fù)數(shù)的虛部，單位用+j表示（j=）。這樣得到復(fù)數(shù)A的代數(shù)式為:A=a+jb圖2.6復(fù)數(shù)的矢量表示復(fù)數(shù)在復(fù)平面上也可以用有向線段來(lái)表示。在圖2.6中，把直線OA的長(zhǎng)度記為r，稱作復(fù)數(shù)的模。把OA與實(shí)軸的夾角記作?，稱為復(fù)數(shù)的輻角。于是式（2.7）又可表示成：1復(fù)數(shù)的表示形式復(fù)數(shù)兩個(gè)復(fù)數(shù)相加或相減就是將它們的實(shí)部和虛部分別相加和相減。則用復(fù)數(shù)的極坐標(biāo)形式表示乘除運(yùn)算比較方便則2復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算相量任意一個(gè)正弦量都可以用旋轉(zhuǎn)的有向線段表示，如圖2.7所示。有向線段的長(zhǎng)度表示正弦量的幅值；有向線段（初始位置）與橫軸的夾角表示正弦量的初相位；有向線段旋轉(zhuǎn)的角速度表示正弦量的角頻率。正弦量的瞬時(shí)值由旋轉(zhuǎn)的有向線段在縱軸上的投影表示。圖2.7正弦量用旋轉(zhuǎn)的有向線段表示正弦量可以用旋轉(zhuǎn)的有向線段表示，而有向線段可以用復(fù)數(shù)表示，因此正弦量可以用復(fù)數(shù)來(lái)表示，表示正弦量的復(fù)數(shù)稱為相量，用大寫(xiě)字母表示，并在字母上加一點(diǎn)。復(fù)數(shù)的模表示正弦量的幅值或有效值，復(fù)數(shù)的輻角表示正弦量的初相位。03單一參數(shù)的正弦交流電路PARTTHREE純電阻電路如圖2.10（a）所示，在阻值為R的線性電阻兩端施加正弦交流電壓在圖示參考方向下，根據(jù)歐姆定律，流過(guò)電阻的電流為:比較等式兩端有=電阻元件上電壓和電流的波形如圖2.10（b）所示。從式（2.13）和波形圖可以看出，純電阻電路中的電流和電壓同相位。圖2.10純電阻元件的交流電路純電感電路圖2.11純電感元件的交流電路空心線圈是典型的線性電感元件，當(dāng)忽略線圈電阻時(shí)，線圈電路可視為純電感電路，如圖

2.11（a）所示，假定在任何瞬間，電壓UL和電流iL在關(guān)聯(lián)參考方向下，設(shè)流過(guò)電感的電流為:根據(jù)電感上電壓和電流的關(guān)系式:當(dāng)頻率的單位是Hz、電感的單位是H時(shí)，感抗的單位為W。感抗表示電感對(duì)交流電流的阻礙作用。感抗與頻率有關(guān)，頻率越高，感抗越大，這表明電感對(duì)高頻電流的阻礙作用更大；對(duì)于直流電路而言，由于頻率為零，所以感抗為零，可將電感視為短路，所以電感具有“通低頻、阻高頻”（通直流、阻交流）的作用。電感元件上的電壓

和電流

的波形如圖2.11（b）所示。純電容電路當(dāng)頻率的單位是Hz，電容的單位是F時(shí)，容抗的單位為W。與感抗相似，容抗

也與頻率有關(guān)，為反比關(guān)系，頻率越高，容抗越小，其對(duì)高頻電流有較大的傳導(dǎo)作用。對(duì)于直流電路而言，頻率為零，容抗

，可視為開(kāi)路，因此，電容具有“通高頻、阻低頻”（通交流、阻直流）的作用。電容元件上電壓

和電流

的波形如圖2.12（b）所示。在圖2.12（a）中，假定在任何瞬間，電壓

和電流

在關(guān)聯(lián)參考方向下，設(shè)電容兩端的電壓為

，根據(jù)電容兩端電壓和電流的關(guān)系式:根據(jù)電感上電壓和電流的關(guān)系式:圖2.12純電容元件的交流電路04正弦交流電路的一般分析方法PARTFOUR基爾霍夫定律的相量形式相量形式：對(duì)于電路中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在任意時(shí)刻都有該式表示，在任意時(shí)刻，流經(jīng)電路任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流相量的代數(shù)和為零。1基爾霍夫電流定律（KCL）2基爾霍夫電壓定律（KVL）相量形式：在電路中，任意時(shí)刻沿任意一個(gè)閉合回路都有該式表示，在任意時(shí)刻，沿任意一個(gè)閉合回路的各支路電壓相量的代數(shù)和為零。復(fù)阻抗及歐姆定律的相量形式1復(fù)阻抗的定義無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)端口電壓相量和端口電流相量的比值稱為該無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的復(fù)阻抗（見(jiàn)圖

2.14），用符號(hào)Z表示，即:這個(gè)式子也可寫(xiě)成

，它與直流電路歐姆定律相似，稱為歐姆定律的相量形式。這就使直流電路中的各種定理和分析方法可以直接應(yīng)用于交流電路中，由此簡(jiǎn)化了交流電路參數(shù)的計(jì)算難度，復(fù)阻抗常簡(jiǎn)稱為阻抗。圖2.14阻抗的定義復(fù)阻抗及歐姆定律的相量形式2阻抗的串聯(lián)與分壓圖2.15阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)如圖2.15（a）所示，兩個(gè)阻抗串聯(lián)，可以簡(jiǎn)化為只有一個(gè)阻抗的電路，稱為等效阻抗Z。根據(jù)KVL的相量形式上式表明，當(dāng)端電壓與電流不變時(shí)，等效阻抗:復(fù)阻抗及歐姆定律的相量形式3阻抗的并聯(lián)與分流圖2.15阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)兩個(gè)阻抗并聯(lián)，如圖2.15（b）所示，總的電流和各支路電流之間的關(guān)系是:由于:所以即RLC串聯(lián)電路的分析方法

由電阻、電感、電容元件串聯(lián)組成的電路稱為RLC串聯(lián)電路，如圖2.16（a）所示。這種電路同時(shí)包含三種不同的電路元件，是最具一般意義的串聯(lián)電路。常用的串聯(lián)電路都可以看作它的特例。在串聯(lián)電路中，通過(guò)各元件的電流相同，所以對(duì)串聯(lián)電路一般選擇電流為參考正弦量，電路中電流與各元件電壓的參考方向如圖2.16（a）所示。圖2.16RLC串聯(lián)交流電路05正弦交流電路的功率PARTFIVE功率在一個(gè)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)中，如圖2.19所示，其電路參數(shù)如下：則瞬時(shí)功率為:式中，

為無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)電壓與電流的相位差。圖2.19無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)1瞬時(shí)功率功率一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)功率的平均值稱為平均功率或有功功率，用P表示，即上式表明，正弦電路的平均功率不僅取決于電壓和電流的有效值，還與它們的相位差有關(guān)。式（2.36）中，

稱為電路的功率因數(shù)；

稱為功率因數(shù)角，表示電壓u和電流i之間的相位差，也稱為電路的阻抗角。當(dāng)電路參數(shù)一定時(shí)，電路的復(fù)阻抗一定，阻抗角就唯一確定，也就是電路的功率因數(shù)被唯一確定。在正弦交流電路中，電阻總是消耗電能的；電感、電容元件只與電源進(jìn)行能量交換，實(shí)際不消耗電能。有功功率實(shí)際上就是無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)中各電阻元件消耗的功率之和，其單位為瓦特（W）。交流電路中，功率因數(shù)一般小于1，所以交流電路中的有功功率的數(shù)值總是比電壓有效值與電流有效值的乘積小。2有功功率（平均功率）功率電感和電容元件作為儲(chǔ)能元件均不消耗功率，但又與電源之間存在著能量轉(zhuǎn)換，這里就用無(wú)功功率對(duì)此進(jìn)行描述。二端網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率定義為:Q表示二端網(wǎng)絡(luò)與外電路進(jìn)行能量交換的幅度。注意，與有功功率不同，無(wú)功功率的單位為乏（var）。當(dāng)同一電流同時(shí)流經(jīng)電感與電容時(shí)，二者的無(wú)功功率相差一個(gè)負(fù)號(hào)，表示二者性質(zhì)相反。3無(wú)功功率功率二端網(wǎng)絡(luò)的視在功率定義為:S表示電源向二端網(wǎng)絡(luò)提供的總功率。注意，視在功率并不等同于直流電路中的功率，其結(jié)果雖然具有功率的量綱，但不是平均功率，因此，與有功功率、無(wú)功功率都不同。視在功率以伏

·

安（V

·

A）作為單位。根據(jù)對(duì)有功功率、無(wú)功功率和視在功率的分析，可知:三個(gè)功率之間也構(gòu)成直角三角形，如圖

2.20所示，稱為功率三角形。這里的

是電壓與電流的相位差，即電路的阻抗角。圖2.20功率三角形4視在功率功率因數(shù)的提高負(fù)載功率因數(shù)過(guò)低，將帶來(lái)以下問(wèn)題。（1）電源設(shè)備的容量不能充分利用。（2）增大了輸電線路的功率損耗。電力系統(tǒng)供電規(guī)則指出，高壓供電的工業(yè)企業(yè)的平均功率因數(shù)應(yīng)不低于0.95，其他單位不低于0.9。實(shí)際應(yīng)用中的負(fù)載的功率因數(shù)都較低，主要是由于大量感性負(fù)載的存在。例如，工廠中大量使用的異步電動(dòng)機(jī)，就相當(dāng)于感性負(fù)載，滿載時(shí)（

）功率因數(shù)為0.7～0.85；輕載時(shí)則較低，功率因數(shù)只有0.2～0.3。這就有必要采取措施提高功率因數(shù)。1提高功率因數(shù)的意義功率因數(shù)的提高為了提高功率因數(shù)，常用的方法是在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)電容器。從能量轉(zhuǎn)換的角度來(lái)看，當(dāng)感性負(fù)載吸收能量時(shí)，容性負(fù)載釋放能量；而感性負(fù)載釋放能量時(shí)，容性負(fù)載吸收能量。其電路圖和相量圖如圖2.21所示。能量在兩種負(fù)載間互換，使感性負(fù)載吸收的無(wú)功功率能從容性負(fù)載輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，從而提高整個(gè)電路的功率因數(shù)。2提高功率因數(shù)的方法圖2.21感性負(fù)載并聯(lián)電容器的電路圖和相量圖06Multisim仿真實(shí)驗(yàn)：正弦交流電三要素測(cè)量PARTSIX三要素測(cè)量原理圖圖2.22三要素測(cè)量原理圖謝謝觀看第3章三相交流電路電工電子應(yīng)用技術(shù)（第2版）01三相電壓PARTONE1單相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生三相電源在兩個(gè)磁極之間放一個(gè)線圈，如圖3.1（a）所示，讓線圈以角速度

旋轉(zhuǎn)，根據(jù)右手定則可知，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向?yàn)橛葾

X。合理設(shè)計(jì)磁極形狀，使磁通量按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到單相電動(dòng)勢(shì)。

圖3.1單相電動(dòng)勢(shì)和三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生2三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生三相電源三相交流發(fā)電機(jī)的原理如圖3.1（b）所示，三相交流發(fā)電機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子兩部分組成。轉(zhuǎn)子是一個(gè)磁極，它以角速度

旋轉(zhuǎn)；定子是不動(dòng)的，在定子的槽中嵌有三組同樣的繞組（線圈），即AX、BY、CZ，這三組定子繞組完全相同，彼此空間位置相差

。每組為一相，分別稱為A相、B相和C相。它們的始端標(biāo)以A、B、C，末端標(biāo)以X、Y、Z，要求繞組的始端之間或末端之間彼此相隔120°。同時(shí)，工藝上保證定子與轉(zhuǎn)子之間的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿定子內(nèi)表面按正弦規(guī)律分布，最大值在轉(zhuǎn)子磁極的北極N和南極S處。這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度

順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，將在各相繞組的始端和末端間產(chǎn)生隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電壓。圖3.2三相電動(dòng)勢(shì)的波形圖和相量圖這些電壓的頻率、幅值均相同，彼此間的相位相差120°，相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的正弦交流電源。

三個(gè)頻率、幅值相同，彼此間相位相差

的電動(dòng)勢(shì)，稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)。上述三相電動(dòng)勢(shì)達(dá)到正幅值（或相應(yīng)零值）的先后次序稱為相序。三相對(duì)稱正弦電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值必為零，同時(shí)相量和也必為零，這是一個(gè)重要的結(jié)論。三相電源的連接如果把發(fā)電機(jī)組的三個(gè)定子繞組的末端X、Y、Z連接在一起，成為一個(gè)公共點(diǎn)，稱為電源的中性點(diǎn)或零點(diǎn)，用N表示。同時(shí)，由首端A、B、C引出三條輸出線，這三條輸出線稱為相線，俗稱火線。中性點(diǎn)N引出的導(dǎo)線則稱為中性線或零線。這種連接方式稱為星形連接，如圖3.3所示，電路圖上常用L1、L2、L3表示相線，也會(huì)用黃、綠、紅三種顏色標(biāo)記或用A、B、C表示相線，并用黑色標(biāo)記零線。帶有零線的這種星形連接又稱為三相四線制星形連接，無(wú)零線的星形連接則稱為三相三線制星形連接。

圖3.3三相繞組的星形連接1三相電源的星形連接三相電源的連接2三相電源的三角形連接如果把發(fā)電機(jī)組的三個(gè)定子繞組的一個(gè)繞組末端與另一個(gè)繞組的首端依次連接，也就是三對(duì)始端、末端順次相接，即X接于B、Y接于C、Z接于A，這樣就得到一個(gè)閉合的三角形回路，再?gòu)氖锥薃、B、C向外引出三條輸出線與負(fù)載相連，給用戶供電，這種連接方式稱為三相三線制的三角形連接。圖3.5三相電源的三角形連接02三相負(fù)載及其連接PARTTWO三相負(fù)載的星形連接將三相負(fù)載的一端連接在一起和電源中性線相連，另一端分別和相線相連，形成負(fù)載星形連接的三相四線制電路。如圖3.6所示，三個(gè)負(fù)載

的一端連接在一起，接到三相四線制的供電電源的中性線上，另一端分別與三根相線的A、B、C端相連。三相電路中，各相負(fù)載中通過(guò)的電流稱為三相交流電路的相電流,把相線上通過(guò)的電流稱為線電流，可以看出，在星形連接方式下，各線電流等于相應(yīng)的相電流。圖3.6負(fù)載星形連接的三相四線制電路三相負(fù)載的三角形連接三相負(fù)載的另一種連接方式為三角形連接。如圖3.8所示，三個(gè)負(fù)載

的始末端依次連接成一個(gè)閉環(huán)，再由各相相線的始端分別接到電源的三根相線上。由圖3.8可知，每相負(fù)載都直接接在電源的兩根相線之間，所以負(fù)載的相電壓與電源的線電壓相等。圖3.8負(fù)載三角形連接的三相電路03三相電路的功率PARTTHREE三相電路的功率三相交流電路可以看成3個(gè)單相交流電路的組合，因此，三相電路的有功功率等于各相有功功率之和，即有功功率為:當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)，每相的功率都相同，即:對(duì)稱的三相負(fù)載不論是星形連接的，還是三角形連接的，其總有功功率都按下式計(jì)算:04Multisim仿真實(shí)驗(yàn)：RLC交流電路的相位關(guān)系PARTFOUR相位關(guān)系仿真原理圖圖3.10相位關(guān)系仿真原理圖謝謝觀看第四章磁路與變壓器電工電子應(yīng)用技術(shù)（第2版）01磁路與鐵磁材料PARTONE1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量，它是一個(gè)矢量，用B表示。磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場(chǎng)的方向，即小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)其北極（N）所指的方向。流具有磁效應(yīng)。對(duì)于電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流（稱為勵(lì)磁電流）的方向之間的關(guān)系，可用右手螺旋定則來(lái)確定。載流螺線管內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)的基本物理量2.磁通在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度（指磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。┡c垂直于磁場(chǎng)方向的某平面面積的乘積，稱為穿過(guò)該平面的磁通，磁通的大小可理解為穿過(guò)某平面的磁力線的總數(shù)。在國(guó)際單位制中，B的單位為特斯拉(T);S的單位為平方米(m2);D的單位為伯(wb)由式(4.3)可得B=D/S，可見(jiàn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小在數(shù)值上等于穿過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向的單位面積上的磁通，故磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度。磁場(chǎng)的基本物理量

磁場(chǎng)的基本物理量磁場(chǎng)的基本物理量4.磁場(chǎng)強(qiáng)度H對(duì)于內(nèi)部填充了鐵磁材料的載流線圈(稱為鐵芯線圈)，因?yàn)槠浯艑?dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與勵(lì)磁電流I并不呈線性關(guān)系。為了表征磁場(chǎng)與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系，引入一個(gè)輔助物理量一磁場(chǎng)強(qiáng)度，用H表示，它是一個(gè)矢量，其大小定義為H的單位為安[培米(A/)。引入磁場(chǎng)強(qiáng)度后，磁場(chǎng)強(qiáng)度H與勵(lì)磁電流I之間的關(guān)系是線性關(guān)系，磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁介質(zhì)無(wú)關(guān)，這可簡(jiǎn)化磁路的分析和計(jì)算。磁路及其歐姆定律

由于鐵磁材料的高導(dǎo)磁性，鐵芯線圈通電時(shí)，產(chǎn)生的磁通絕大部分集中在鐵芯內(nèi)，并沿鐵芯閉合，這部分磁通稱為主磁通（也稱為工作磁通）。（3）非運(yùn)算（求反運(yùn)算）。非邏輯關(guān)系為Y=，由此可得非運(yùn)算的規(guī)則為=1=0A+=1A·=0=A鐵磁材料的磁性能

1.高導(dǎo)磁性鐵磁材料的磁導(dǎo)率很大，從可達(dá)102~10數(shù)量級(jí)鐵磁材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與非磁性材料有很大差異。在外磁場(chǎng)作用下，鐵磁材料能夠被磁化，這是由于其內(nèi)部原子的電子繞原子核運(yùn)動(dòng)形成分子電流，分子電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。同時(shí)，鐵磁材料內(nèi)部的分子之間有一種相互作用，使相鄰的若干個(gè)分子電流的磁場(chǎng)具有相同的方向，從而形成許許多多具有磁性的小區(qū)域，這些小區(qū)域稱為磁疇。在沒(méi)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，這些磁疇的排列是雜亂無(wú)章的，它們所產(chǎn)生的磁場(chǎng)基本上完全抵消，因此對(duì)外不顯示磁性，如圖4.2(a)所示。在有外磁場(chǎng)作用時(shí)，這些磁疇會(huì)趨向于外磁場(chǎng)的方向，做有序的排列，且隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)磁疇排列的有序度也不斷提高，從而對(duì)外顯示出很強(qiáng)的磁性，如圖4.2(b)所示。這就是鐵磁材料的磁化現(xiàn)象。非磁性材料內(nèi)部由于沒(méi)有磁疇結(jié)構(gòu)，所以不能磁化由于鐵磁材料具有高導(dǎo)磁性，故變壓器、申動(dòng)機(jī)等各種電氣設(shè)備中都有采用鐵磁材料制成的一定形狀的鐵芯。根據(jù)式(4.2)，要使線圈內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度B達(dá)到一定的值，則所用材料的“值越大，NI值就可以越小。因此，在電氣設(shè)備中采用鐵磁材料，可以大大降低設(shè)備的體積和質(zhì)量，減小勵(lì)磁電流。反運(yùn)算）。非邏輯關(guān)系為Y=，由此可得非運(yùn)算的規(guī)則為=1=0A+=1A·=0=A鐵磁材料的磁性能

02變壓器的結(jié)構(gòu)及工作原理PARTTWO變壓器的基本結(jié)構(gòu)1、主要由鐵芯和繞組這兩部分構(gòu)成。2、變壓器的結(jié)構(gòu)形式特性功能表態(tài)普通雙繞組變壓器的結(jié)構(gòu)形式有芯式和殼式兩種之間的關(guān)系的變壓器的工作原理1．變壓器空載運(yùn)行及電壓變換原理2．變壓器負(fù)載運(yùn)行及電流變換作用變壓器的工作原理3．變壓器的阻抗變換原理變壓器的損耗和效率變壓器的效率高低反映變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。研究表明，當(dāng)實(shí)際負(fù)載為額定負(fù)載的50%～70%時(shí)，變壓器的效率最大；空載運(yùn)行時(shí)，變壓器的效率為零。因此，應(yīng)合理選擇變壓器的容量，避免長(zhǎng)期輕載或空載運(yùn)行。變壓器的額定值1、變壓器的額定值一次繞組的額定電壓是變壓器在額定運(yùn)行情況下，根據(jù)變壓器絕緣等級(jí)和允許溫升所規(guī)定的一次繞組的線電壓值。二次繞組額定電壓在電力系統(tǒng)中是指一次繞組的電壓為額定電壓時(shí)，二次繞組的空載電壓（），它比二次側(cè)負(fù)載額定電壓略高一些（高約5%或10%）。2．額定電流額定電流是指變壓器在額定運(yùn)行情況下，根據(jù)允許溫升所規(guī)定的電流值，用I1N和I2N表示。它是變壓器連續(xù)運(yùn)行時(shí)一、二次繞組允許通過(guò)的最大電流。3．額定容量額定容量是指變壓器二次側(cè)額定電壓和額定電流的乘積，即二次側(cè)的額定視在功率。額定容量反映變壓器所能傳送電功率的能力，不能把變壓器的容量與變壓器的實(shí)際輸出功率相混淆，變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)的輸出功率取決于負(fù)載的大小和性質(zhì)。03特殊變壓器PARTTHREE自耦變壓器、

自耦變壓器的結(jié)構(gòu)較為特殊，它只有一個(gè)繞組，這個(gè)繞組的全部匝數(shù)為，作為一次繞組與電源相連接，而繞組的一部分匝數(shù)為，作為二次繞組與負(fù)載相連接。自耦變壓器的結(jié)構(gòu)較為特殊，它只有一個(gè)繞組，這個(gè)繞組的全部匝數(shù)為，作為一次繞組與電源相連接，而繞組的一部分匝數(shù)為，作為二次繞組與負(fù)載相連接互感器、

互感器是一種專門(mén)用于電工測(cè)量的雙繞組變壓器，其主要作用是擴(kuò)大測(cè)量?jī)x表的量程，同時(shí)使測(cè)量?jī)x表與被測(cè)高壓電網(wǎng)隔離以保證安全?；ジ衅?、

1．電壓互感器電壓互感器是一種降壓變壓器。其一次繞組匝數(shù)多，與被測(cè)高壓電網(wǎng)并聯(lián)；二次繞組匝數(shù)少，與交流電壓表連接。電壓互感器在工作中其二次側(cè)不允許短路，否則將燒毀電壓互感器，故應(yīng)在電壓互感器的一、二次側(cè)接入熔斷器。互感器、

2．電流互感器電流互感器是一種升壓變壓器。其一次繞組用粗導(dǎo)線繞成，通常只有一匝或幾匝，與被測(cè)電路串聯(lián)；二次繞組匝數(shù)很多，與交流電流表連接。

在電流互感器的二次側(cè)不允許串接開(kāi)關(guān)和熔斷器。當(dāng)在二次側(cè)電路中拆裝儀表時(shí)，必須先將二次繞組短路。謝謝觀看第五章電路的暫態(tài)過(guò)程電工電子應(yīng)用技術(shù)（第2版）01暫態(tài)過(guò)程和換路定則PARTONE在圖5.1所示電路中，電阻與電感及開(kāi)關(guān)串聯(lián)后接到直流電源上。開(kāi)關(guān)閉合前，電路中沒(méi)有電流，這是一種穩(wěn)定狀態(tài)；開(kāi)關(guān)閉合，接通電源后，電流逐漸增大，達(dá)到某數(shù)值后，就保持不變，這又是一種穩(wěn)定狀態(tài)。電路從電流為零增加到維持某一恒定電流不變需要一定的時(shí)間，這就是電路接通直流電源的暫態(tài)過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一種穩(wěn)定狀態(tài)的中間過(guò)程稱為電路的暫態(tài)過(guò)程。暫態(tài)發(fā)生的過(guò)程中，電路的結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生的突然變化稱為換路，換路是即刻完成的。電路中電源的接通或斷開(kāi)、電路的改接、電源的變化、電路參數(shù)的變化等，都屬于換路。換路后，含有儲(chǔ)能元件的電路即出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)程。暫態(tài)過(guò)程換路定則和初始值換路定則闡明的是換路瞬間電路元件的電壓和電流的變化規(guī)律。由于暫態(tài)過(guò)程中的電壓、電流既不是直流也不是周期性交流，所以某些分析穩(wěn)態(tài)電路的方法、公式已不適用。但、仍適用；電阻、電感、電容三種元件的電壓、電流關(guān)系要用基本關(guān)系式來(lái)表示：

若電路是線性的，疊加原理也適用；另外，還要應(yīng)用由于儲(chǔ)能元件能量不能突變而反映到電路上的特殊規(guī)律—換路定則。換路是瞬時(shí)完成的，一般把換路瞬間取為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，即取，并將換路前的終了時(shí)刻記為，換路后的初始時(shí)刻記為，則可得到如下結(jié)論：在換路后的一瞬間，如果電感兩端的電壓保持為有限值，則電感中的電流應(yīng)當(dāng)保持換路前一瞬間的原有值而不能突變，即換路定則和初始值在圖5.2（a）所示的RL電路中，對(duì)于一個(gè)原來(lái)沒(méi)有電流的電感來(lái)說(shuō)，在換路的一瞬間，，電感相當(dāng)于開(kāi)路。同理，在圖5.2（b）所示的RC電路中，開(kāi)關(guān)S閉合以前，電容兩端的電壓，電容極板上的電荷；當(dāng)S閉合時(shí)，由于電容極板上的電荷不能突變，故電壓也就不能突變，而必須從零逐漸變?yōu)閁。因此，對(duì)電容可得到如下結(jié)論：在換路后的一瞬間，如果與電容相連的導(dǎo)線中的電流保持為有限值，則電容兩端的電壓應(yīng)當(dāng)保持換路前一瞬間的原有值而不能突變，即換路定則和初始值對(duì)于一個(gè)原來(lái)不帶電荷的電容來(lái)講，在換路的一瞬間，，電容相當(dāng)于短路。換路定則指的就是在換路瞬間，如果流過(guò)電容的電流為有限值，其電壓不能突變；如果電感兩端的電壓為有限值，其電流不能突變。但要注意的是，電路換路時(shí)，只是電感中的電流和電容兩端的電壓不能突變，而電路中其他部分的電壓和電流，包括電感兩端的電壓和電容的電流都是可以突變的。為描繪電路的暫態(tài)過(guò)程，首先必須確定暫態(tài)過(guò)程的初始值。換路定則是分析電路暫態(tài)過(guò)程的一個(gè)重要依據(jù)，可以用來(lái)確定暫態(tài)過(guò)程的初始值。其步驟為，先根據(jù)換路定則求出和，再根據(jù)基爾霍夫定律求出其他暫態(tài)量的初始值。02RC電路的暫態(tài)分析PARTTWO電容元件的放電過(guò)程首先分析動(dòng)態(tài)電路在沒(méi)有電源作用的情況下，由元件原始儲(chǔ)能引起的電路的響應(yīng)，即RC電路中電容元件的初始狀態(tài)（初始值）不為零，換路后無(wú)其他電源作用，電路僅在電容初始值作用下所產(chǎn)生的電路響應(yīng)，分析該響應(yīng)其實(shí)就是分析電容的放電過(guò)程。在圖5.6所示電路中，開(kāi)關(guān)開(kāi)始位于位置“1”，穩(wěn)定時(shí)電容兩端電壓。在時(shí)刻，開(kāi)關(guān)撥向位置“2”，電容與電源斷開(kāi)。換路瞬間，由于電容兩端電壓不能突變，因此，電容通過(guò)阻值為的電阻放電，即電容的儲(chǔ)能將通過(guò)阻值為的電阻以熱的形式釋放出來(lái)，最后電容儲(chǔ)能消耗殆盡，放電過(guò)程結(jié)束。電路中暫態(tài)電流，即電容的放電電流為:電流的實(shí)際方向與圖5.6中參考方向相同，電路處于電容放電狀態(tài)。電容元件的放電過(guò)程由分析可見(jiàn)，電壓和電流都是按同樣的指數(shù)規(guī)律衰減的。和的波形如圖5.7所示，它們都是一條指數(shù)衰減曲線。衰減的快慢取決于時(shí)間常數(shù)的大小，時(shí)間常數(shù)越大，變化（衰減）越慢，這是因?yàn)楫?dāng)電壓一定時(shí)，電容越大，儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量就越大，將其釋放完所需的時(shí)間就越長(zhǎng)；電場(chǎng)能量的釋放又是通過(guò)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電阻R越大，放電電流越小，放電時(shí)間就越長(zhǎng)。理論上講，暫態(tài)過(guò)程要到時(shí)才結(jié)束，但實(shí)際上，經(jīng)過(guò)就可以認(rèn)為暫態(tài)過(guò)程基本結(jié)束。表5-1列出了電壓隨時(shí)間變化的數(shù)值。電容元件的充電過(guò)程一階RC電路中所有動(dòng)態(tài)元件電容的初始儲(chǔ)能為零，即在時(shí)電路中所有電容兩端的電壓都為零，此時(shí)動(dòng)態(tài)電路在外加激勵(lì)的影響下產(chǎn)生的響應(yīng)就是電容的充電過(guò)程。圖5.10所示一階RC電路中，開(kāi)關(guān)S閉合前，電路與直流電源斷開(kāi)，電容兩端的電壓初始值為零，處于零狀態(tài)；當(dāng)時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，電路與電源接通，由換路定則有。此后電源向電容充電，電容極板上電荷逐漸增多，電容兩端的電壓也逐漸增大。充電完成后穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容兩端的電壓。列出換路后的回路方程，有:得出電容兩端的電壓：

電容的充電電流：電容元件的充電過(guò)程在穩(wěn)態(tài)下電容的電流為0。電路中電壓與電流隨時(shí)間變化的波形如圖5.11所示，電容兩端的電壓是從起始值零按指數(shù)規(guī)律上升的，最終趨于穩(wěn)態(tài)值；電容的電流是從起始值按指數(shù)規(guī)律下降的，最終趨于零。同電容的放電情形一樣，電容充電過(guò)程的快慢也取決于時(shí)間常數(shù)。電容充電時(shí)電容兩端的電壓隨時(shí)間變化的數(shù)值如表5-2所示。謝謝觀看第六章三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制電工電子應(yīng)用技術(shù)（第2版）01三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造與原理PARTONE定子與轉(zhuǎn)子1．定子

定子由機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組、接線盒、端蓋、軸承等部分組成。機(jī)座由鑄鐵或鋁合金材料制成，用于固定和支撐定子鐵芯，表面有散熱片。定子鐵芯由厚度為0.5mm的硅鋼片疊合而成，其內(nèi)圓周上均勻分布著許多與軸平行的槽，用于嵌放定子繞組。定子繞組由三組相同的繞組組成，稱為對(duì)稱三相繞組。中、小型電動(dòng)機(jī)一般用高強(qiáng)度漆包線繞制成繞組，大型電動(dòng)機(jī)的繞組常使用扁平線圈。每個(gè)繞組由許多線圈按一定規(guī)律嵌放于定子鐵芯槽內(nèi)，三組繞組的始端用表示，末端用表示，將三相定子繞組嵌放入定子鐵芯槽時(shí)，繞組的三個(gè)始端沿定子鐵芯內(nèi)圓周互成120°角，三個(gè)末端也互成120°角，三相繞組共6個(gè)端子分別連接在接線盒的對(duì)應(yīng)接線柱上。接線盒用于三相繞組與三相電源的連接，可以將三相繞組連接成星（Y）形或三角（△）形，如圖6.2所示。定子與轉(zhuǎn)子2．轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等部分組成。轉(zhuǎn)子鐵芯也用厚度為0.5mm的硅鋼片疊合而成，在其外圓周上均勻分布著許多槽，用于嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組按結(jié)構(gòu)的不同，分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是將一根一根銅條或鋁條嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，兩端用短路環(huán)焊接起來(lái)，小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)常用鑄鋁的方法，將鋁條、兩端的短路環(huán)和風(fēng)扇鑄成一個(gè)整體，如圖6.1（b）所示。如果去掉轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組就像是一只鼠籠，故稱為鼠籠式轉(zhuǎn)子。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼制成，用于固定轉(zhuǎn)子鐵芯，輸出機(jī)械功率。風(fēng)扇用于強(qiáng)制散熱。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、各電流的參考方向以流入始端為正方向，各端子上電流的實(shí)際流入方向用符號(hào)表示，實(shí)際流出方向用⊙表示。分別取為0°、60°、120°、180°時(shí)的幾個(gè)瞬間來(lái)考察三相繞組電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)。時(shí)：，合成磁場(chǎng)方向如圖6.3（a）所示(見(jiàn)下頁(yè))；時(shí)：，合成磁場(chǎng)方向如圖6.3（b）所示(見(jiàn)下頁(yè))；時(shí)：，合成磁場(chǎng)方向如圖6.3（c）所示(見(jiàn)下頁(yè))；時(shí)：，合成磁場(chǎng)方向如圖6.3（d）所示(見(jiàn)下頁(yè))。

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、1．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、用同樣的方法，也可以得到為240°、300°、360°等瞬間合成磁場(chǎng)的方向，它們將依次沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。由此可見(jiàn)，當(dāng)三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱電流后，所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一個(gè)方向連續(xù)改變的磁場(chǎng)，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。以上情況中所形成的合成磁場(chǎng)，在每一瞬間只有一對(duì)磁極（N、S，二極），且在電源的一個(gè)周期內(nèi)，合成磁場(chǎng)的方向恰好改變了，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)了一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與三相電源的相序一致。如果每相繞組由兩個(gè)繞組組成，分別按一定規(guī)則放置在定子鐵芯的12個(gè)槽中，則可形成二對(duì)磁極（四極）的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，且在電源的一個(gè)周期內(nèi)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向恰好改變180°，即旋轉(zhuǎn)半周。若采用不同的結(jié)構(gòu)和連接方法的定子繞組，還可以獲得三對(duì)磁極（六極）、四對(duì)磁極（八極）、五對(duì)磁極（十極）等不同磁極對(duì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。1．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、2．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)定子繞組的電流在定子腔內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，原來(lái)處于靜止的轉(zhuǎn)子繞組就與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間有了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，又使得轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的作用力，形成對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩（稱為電磁轉(zhuǎn)矩），從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。圖6.4是轉(zhuǎn)子獲得電磁轉(zhuǎn)矩的示意圖。圖中表示在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（設(shè)為順時(shí)針轉(zhuǎn)向）方向向下的時(shí)刻，轉(zhuǎn)子繞組中上方和正下方的一對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流和受到磁場(chǎng)作用力的情況。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、2．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致。要使轉(zhuǎn)子能持續(xù)獲得電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)，就要求轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（n）不能增大到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（n1）相等。這是因?yàn)橐a(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，必須先在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流。如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場(chǎng)之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體也就不能切割磁力線，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流及電磁轉(zhuǎn)矩都將不復(fù)存在。因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必須低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，即<。這就是異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來(lái)。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)子繞組的電流是通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，所以異步電動(dòng)機(jī)也稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率、3．轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（n）之差（反映旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速）跟同步轉(zhuǎn)速之比，稱為轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率是表征電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)之一，用表示轉(zhuǎn)差率，則在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流和定子電流最大；穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率很??；額定運(yùn)行時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（）可達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的90%以上，額定轉(zhuǎn)差率（）為0.01～0.08；空載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率在0.005以下。若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相等，則轉(zhuǎn)差率，這種情況稱為理想空載狀態(tài)，在實(shí)際中是不可能實(shí)現(xiàn)的。02三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)PARTTWO各銘牌數(shù)據(jù)的含義1．型號(hào)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是表征一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的類型、用途和技術(shù)特性的代號(hào)，由大寫(xiě)英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，這些字母和數(shù)字都有各自的含義。下面以Y160L-4型電動(dòng)機(jī)為例加以說(shuō)明。Y：表示三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。160：表示機(jī)座中心高度為160mm。L：表示長(zhǎng)機(jī)座（S表示短機(jī)座，M表示中機(jī)座）。4：表示磁極數(shù)，即四極。2．功率電動(dòng)機(jī)的功率又稱容量，是指在額定電壓和額定頻率下額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，即額定功率，用kW作單位。這里的額定功率不等于電源向電動(dòng)機(jī)輸入的電功率，輸入的電功率是輸出的機(jī)械功率與電動(dòng)機(jī)各種損耗（如銅損、鐵損、機(jī)械損耗等）的總和。為電動(dòng)機(jī)的效率，一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)的效率為72%～93%。各銘牌數(shù)據(jù)的含義3．電壓電壓是指電動(dòng)機(jī)定子繞組上應(yīng)加的線電壓有效值，即額定電壓。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓均為380V。有的電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電壓值：380V/220V，是對(duì)應(yīng)定子繞組采用Y/△兩種接法時(shí)應(yīng)加的線電壓有效值。即當(dāng)電源線電壓為380V時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組接成Y形；若電源線電壓為220V時(shí)，則接成△形。在這兩種接法下電動(dòng)機(jī)的額定功率不變。4．電流電流是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流有效值，即額定電流。若電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電壓值，電流也應(yīng)標(biāo)出兩個(gè)值，對(duì)應(yīng)于定子繞組采用Y形或△形接法時(shí)的線電流。5．轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是指電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。6．頻率頻率是指電動(dòng)機(jī)所用交流電源的頻率，我國(guó)電力系統(tǒng)的頻率均為50Hz。各銘牌數(shù)據(jù)的含義7．接法接法是指電動(dòng)機(jī)三相定子繞組在額定運(yùn)行時(shí)應(yīng)采用的連接方法，有Y形和△形兩種，規(guī)定Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率在3kW以下的采用Y形接法，在4kW以上的采用△形接法，以便采用Y-△轉(zhuǎn)換降壓?jiǎn)?dòng)。若電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電壓值和兩個(gè)電流值，應(yīng)同時(shí)標(biāo)明Y/△兩種接法。8．工作方式電動(dòng)機(jī)的工作方式有S1、S2、S3幾種。S1：表示連續(xù)工作，即在額定運(yùn)行情況下允許長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。S2：表示短時(shí)工作，指工作時(shí)間短，而停止時(shí)間長(zhǎng)的工作方式（使電動(dòng)機(jī)自然冷卻到接近周圍環(huán)境的溫度）。電動(dòng)機(jī)持續(xù)工作的時(shí)間不允許超過(guò)規(guī)定的時(shí)間限制，否則會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。S3：表示斷續(xù)工作或重復(fù)短時(shí)工作，指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行與停止交替的工作方式。各銘牌數(shù)據(jù)的含義9．絕緣等級(jí)電動(dòng)機(jī)所用絕緣材料按所允許的最高溫度分級(jí)，可分為A、E、B、F、H、C等多個(gè)等級(jí)。一般三相異步電動(dòng)機(jī)采用E級(jí)和B級(jí)絕緣材料。E級(jí)絕緣材料的最高允許溫度為120℃，B級(jí)絕緣材料為130℃，如果超過(guò)規(guī)定的溫度，絕緣材料的壽命會(huì)大大縮短。10．溫升溫升是指允許電動(dòng)機(jī)繞組溫度高于周圍環(huán)境溫度的最大溫度差。我國(guó)規(guī)定環(huán)境溫度以40℃為標(biāo)準(zhǔn)。由于所測(cè)量的電動(dòng)機(jī)機(jī)座表面溫度要低于電動(dòng)機(jī)繞組真正的溫度，因此電動(dòng)機(jī)允許的最高溫度比所用絕緣材料的最高允許溫度要低。03幾種常用低壓電器PARTTHREE低壓開(kāi)關(guān)1．刀開(kāi)關(guān)（QS）刀開(kāi)關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的手動(dòng)電器，它由靜插座、觸刀、鉸鏈支座、手柄和絕緣底板組成。刀開(kāi)關(guān)的文字符號(hào)為QS，圖6.6（a）所示為刀開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。低壓開(kāi)關(guān)2．組合開(kāi)關(guān)組合開(kāi)關(guān)又稱為轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，它由裝在同一根軸上的多個(gè)單極旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)疊裝而成。旋動(dòng)手柄每轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，就帶動(dòng)與軸固定在一起的動(dòng)觸點(diǎn)分別與對(duì)應(yīng)的靜觸點(diǎn)接通或分?jǐn)?。圖6.7所示為組合開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)。熔斷器（FU）熔斷器是在低壓配電系統(tǒng)和三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路中常用的短路保護(hù)電器，它與被保護(hù)電路串聯(lián)。熔斷器中的熔絲或熔片統(tǒng)稱為熔體，通常由電阻率較大而熔點(diǎn)較低的合金（如鉛錫合金）制成。當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔體不會(huì)熔斷，一旦發(fā)生短路，熔體必須迅速熔斷，及時(shí)切斷電源，以達(dá)到保護(hù)電路和電氣設(shè)備的目的。熔斷器的文字符號(hào)為FU。熔斷器按結(jié)構(gòu)不同，可分為螺旋式、插入式和管式幾種。在中、小型電動(dòng)機(jī)控制電路中常采用螺旋式熔斷器，它具有安裝尺寸小、易于更換和便于檢查等優(yōu)點(diǎn)。螺旋式熔斷器的結(jié)構(gòu)（未畫(huà)出金屬螺旋外部的絕緣瓷套管）和圖形符號(hào)如圖6.8所示。在使用螺旋式熔斷器時(shí)，應(yīng)將電源線接在下接線端，上接線端則與用電設(shè)備相連接，這樣在更換熔管時(shí)金屬螺旋上就不會(huì)帶電，使安全用電得到保障。熔斷器（FU）要使熔斷器起到有效的保護(hù)作用，必須選擇額定電流恰當(dāng)?shù)娜垠w。對(duì)熔體額定電流的選用，有如下估算公式。①照明和電熱設(shè)備中。熔體的額定電流≥線路上所有設(shè)備工作電流之和。②單臺(tái)電動(dòng)機(jī)電路中。熔體的額定電流≥（1.5～2.5）×電動(dòng)機(jī)額定電流。③有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的設(shè)備中。熔體的額定電流≥（1.5～2.5）×最大容量電動(dòng)機(jī)額定電流+其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流之和。按鈕（SB）按鈕是一種手動(dòng)電器，用于發(fā)出控制指令，分?jǐn)?、接通電流較小的控制電路，以控制電流較大的電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行。具有這種功能的電器也稱為主令電器。按鈕的文字符號(hào)為SB。按鈕由按鈕帽、動(dòng)觸點(diǎn)（一對(duì)）、靜觸點(diǎn)（上、下兩對(duì)）和復(fù)位彈簧等組成，其結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖6.9所示。接觸器（KM）接觸器是一種依靠電磁吸引力的作用來(lái)使觸點(diǎn)閉合、斷開(kāi)，從而接通、分?jǐn)嚯娐返淖詣?dòng)電器。在三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路中，常用交流接觸器來(lái)頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐?。交流接觸器主要由動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、吸引線圈、主觸點(diǎn)（三對(duì)）、輔助觸點(diǎn)（二對(duì)）和復(fù)位彈簧組成。交流接觸器的文字符號(hào)為KM，其結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖6.10所示。熱繼電器（FR）熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的自動(dòng)電器，其文字符號(hào)為FR。在三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路中，常采用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)和電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)。熱繼電器按動(dòng)作方式不同分為雙金屬片式、熱敏電阻式和易熔合金式等幾種。其中雙金屬片式熱繼電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。雙金屬片式熱繼電器主要由發(fā)熱元件、觸點(diǎn)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件由電阻絲和雙金屬片（兩片熱膨脹系數(shù)不同的金屬片經(jīng)熱軋黏合而成）組成。雙金屬片的一端固定，另一端為自由端，故雙金屬片受熱后會(huì)產(chǎn)生彎曲形變。圖6.11所示為雙金屬片式熱繼電器的圖形符號(hào)。時(shí)間繼電器（KT）時(shí)間繼電器是一種從接收到輸入信號(hào)（通電或斷電）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔（稱為整定時(shí)間）后才動(dòng)作的自動(dòng)電器。其文字符號(hào)為KT。按其延時(shí)方式的不同，時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種類型。時(shí)間繼電器有空氣阻尼式（氣囊式）、電動(dòng)式和電子式等多種，其中空氣阻尼式時(shí)間繼電器是利用空氣的阻尼作用而產(chǎn)生動(dòng)作延時(shí)的。它主要由吸引線圈、觸點(diǎn)、氣室（阻尼機(jī)構(gòu)）和動(dòng)作機(jī)構(gòu)組成。時(shí)間繼電器的整定時(shí)間可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)（0.4～180s），以滿足不同場(chǎng)合的要求。圖6.12所示為空氣阻尼式時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)。04三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制電路PARTFOUR單向啟動(dòng)、停止控制1．點(diǎn)動(dòng)控制點(diǎn)動(dòng)控制是指按住按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，松開(kāi)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。當(dāng)對(duì)生產(chǎn)中的工作機(jī)械進(jìn)行試車和調(diào)試時(shí)，常需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。圖6.13所示為點(diǎn)動(dòng)控制原理圖。它由刀開(kāi)關(guān)（QS）、熔斷器（FU）、按鈕（SB）、交流接觸器（KM）和電動(dòng)機(jī)（M）組成。原理圖中的電路可分為兩部分，一部分由刀開(kāi)關(guān)QS、熔斷器FU、交流接觸器KM的主觸點(diǎn)和電動(dòng)機(jī)M組成，這是連接三相電源和三相異步電動(dòng)機(jī)的電路，即電動(dòng)機(jī)的工作電路，稱為主電路；另一部分由按鈕SB和交流接觸器KM的吸引線圈組成，它的作用是控制主電路的接通和分?jǐn)?，是控制電路。單向啟?dòng)、停止控制2．單向連續(xù)運(yùn)行的啟、?？刂圃谏a(chǎn)實(shí)際中，大多數(shù)工作機(jī)械是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的，如抽水機(jī)、隧道通風(fēng)機(jī)等，因此要求電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。圖6.14所示為電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行啟、?？刂圃韴D。圖6.14所示的電路兼有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)及欠電壓和失電壓保護(hù)功能。所謂失電壓保護(hù)，是指當(dāng)電網(wǎng)停電、電動(dòng)機(jī)停止后，不會(huì)因?yàn)殡娋W(wǎng)突然恢復(fù)供電而自行啟動(dòng)（極易造成生產(chǎn)事故和人身傷害等嚴(yán)重后果），只有再次按下啟動(dòng)按鈕才能使電動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)。自鎖觸點(diǎn)的另一個(gè)重要作用就是實(shí)現(xiàn)失電壓保護(hù)。正反轉(zhuǎn)控制1．接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制在一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制電路中往往有多個(gè)接觸器，或者在一條自動(dòng)生產(chǎn)線上往往有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)相互配合來(lái)工作，這時(shí)需要用到多個(gè)接觸器。圖6.15所示為接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制原理圖。在以上的控制電路中，由于每次改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，都必須先按下停止按鈕，再按反轉(zhuǎn)（或正轉(zhuǎn)）按鈕，操作略有不便。這種控制電路多用于大、中型電動(dòng)機(jī)上。正反轉(zhuǎn)控制2.接觸器與按鈕復(fù)合聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制對(duì)于一些小容量電動(dòng)機(jī)，工作電流不大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性也不大，允許直接改變轉(zhuǎn)向，可以采用操作較為方便的復(fù)合聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路。圖6.16所示為接觸器與按鈕復(fù)合聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路。采用這種復(fù)合聯(lián)鎖的控制電路，可以在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）時(shí)，直接按下反轉(zhuǎn)（或正轉(zhuǎn)）按鈕，而不必先按停止按鈕，因而操作方便，廣泛應(yīng)用于小型電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制中。對(duì)于大型電動(dòng)機(jī)，則不能采用這種直接改變轉(zhuǎn)向的控制電路，這是因?yàn)榇笮碗妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣性很大，在直接改變轉(zhuǎn)向的切換瞬間，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)已然反向，而由于慣性，轉(zhuǎn)子還要繼續(xù)沿原來(lái)方向旋轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線的速度陡然增大，這時(shí)的轉(zhuǎn)差率接近2，將在繞組中產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成很大的沖擊電流，同時(shí)由于電磁轉(zhuǎn)矩也陡然增大，且與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反，還會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成相當(dāng)大的機(jī)械沖擊。Y－△轉(zhuǎn)換降壓?jiǎn)?dòng)控制一些大、中型鼠籠式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流很大，可達(dá)到其額定電流的4～7倍，這會(huì)嚴(yán)重影響同一電網(wǎng)上其他電氣設(shè)備的正常工作。為了減小啟動(dòng)電流，大、中型鼠籠式電動(dòng)機(jī)一般采用降低定子繞組電壓的方法啟動(dòng)，稱為降壓?jiǎn)?dòng)，而直接用額定電壓?jiǎn)?dòng)的方法稱為直接啟動(dòng)或全壓?jiǎn)?dòng)。降壓?jiǎn)?dòng)的常用方式有Y－△轉(zhuǎn)換降壓?jiǎn)?dòng)和三相自耦變壓器調(diào)壓?jiǎn)?dòng)兩種。前者適用于額定運(yùn)行時(shí)按△形連接的電動(dòng)機(jī)，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低及操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛采用。Y－△轉(zhuǎn)換降壓?jiǎn)?dòng)是指，啟動(dòng)之初將三相定子繞組接成Y形，這時(shí)每相繞組上的電壓只有額定電壓的58%，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升到接近于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將定子繞組換接成△形全壓運(yùn)行。啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升的時(shí)間間隔由時(shí)間繼電器控制。圖6.17所示為Y—△轉(zhuǎn)換降壓?jiǎn)?dòng)控制原理圖。其他聯(lián)鎖控制電路簡(jiǎn)介1．兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)按先后順序啟動(dòng)圖6.18所示為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)按先后順序啟動(dòng)的控制電路。其中電動(dòng)機(jī)M1必須先啟動(dòng)，若電動(dòng)機(jī)M1沒(méi)有啟動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)M2不能啟動(dòng)。這里的互鎖控制方法是通過(guò)將接觸器的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)串聯(lián)在接觸器的線圈電路中實(shí)現(xiàn)的。其他聯(lián)鎖控制電路簡(jiǎn)介2．兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)必須同時(shí)工作某些生產(chǎn)設(shè)備中有兩臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，它們必須同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)相互配合才能完成生產(chǎn)工作，否則將不能正常工作甚至造成事故。在這樣的要求下，也不允許這幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)中任何一臺(tái)單獨(dú)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，若其中某臺(tái)電動(dòng)機(jī)因過(guò)載或出現(xiàn)故障而斷電時(shí)，其余的電動(dòng)機(jī)必須同時(shí)斷電。圖6.19所示為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)必須同時(shí)工作的控制電路。（其主電路部分與圖6.18所示電路相同）。其他聯(lián)鎖控制電路簡(jiǎn)介(3)3．兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)不得同時(shí)工作兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)不得同時(shí)工作的控制電路如圖6.20所示。其中的聯(lián)鎖方法是，將兩個(gè)接觸器