教學(xué)課件-電工電子技術(shù)項(xiàng)目教程(陳高鋒)

電工電子技術(shù)項(xiàng)目化教程項(xiàng)目1直流電路任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)1.2直流電路分析與計(jì)算任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)一、任務(wù)引入任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)手電筒是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的一種手持式照明工具。典型的手電筒由一個(gè)經(jīng)由電池供電的燈泡、聚焦反射鏡和供手持用的手把式外殼組成，其外形和結(jié)構(gòu)如圖1-1（a）、1-1（b）所示，燈泡、干電池等元件抽象之后，就得到了手電筒電路的理想化模型，如圖1-1（c）所示。手電筒具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于日常生活中。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：理解電路的基本概念；理解電壓和電流參考方向、關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向的概念；掌握電源和電阻的特性及其電氣符號(hào)；掌握電路的基本定律；理解不同類(lèi)型電源的相互轉(zhuǎn)換。能力目標(biāo)：能夠根據(jù)電路概念辨別電路的各個(gè)組成部分；能夠分辨元件上電壓和電流的參考方向和關(guān)系；能夠建立實(shí)際電路的理想化模型;

能夠根據(jù)基爾霍夫定律分析簡(jiǎn)單的電路。素質(zhì)目標(biāo):

培養(yǎng)學(xué)生資料查閱和自主學(xué)習(xí)能力；培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析能力。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)三、相關(guān)知識(shí)（一）電路的基本概念1.電路及電路的功能

若干個(gè)電路元件按照一定方式連接起來(lái)，構(gòu)成電流的通路，稱(chēng)為電路，又名網(wǎng)絡(luò)。在電路中隨著電流的通過(guò)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配。

電路的一個(gè)作用是電能的傳輸和分配；另一作用是信號(hào)(帶有信息的電壓或電流)的傳遞和處理，即把輸入的信號(hào)（稱(chēng)為激勵(lì)）加工成為其他所需要的輸出信號(hào)（稱(chēng)為響應(yīng)）。

實(shí)際的電路盡管很復(fù)雜，但可把它劃分為電源，負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三個(gè)基本部分。2.理想電路元件及電路模型

在實(shí)際電路分析中，需要將實(shí)際電路抽象為理想化的電路模型，然后對(duì)其進(jìn)行分析，抽象過(guò)程需要引入一些理想化的電路元件，以簡(jiǎn)化電路分析。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)（二）電壓和電流及其參考方向1.電流及其參考方向

電荷的定向移動(dòng)形成電流，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，電流的大小以單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量來(lái)衡量。設(shè)在時(shí)間dt內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量為dq，則電流為:當(dāng)電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化時(shí)，稱(chēng)直流（DC），大小和方向隨時(shí)間按照周期性變化的電流，稱(chēng)為交流（AC），常用小寫(xiě)字母i表示。電流的單位是安,A。常用的有千安（kA）、毫安（）、微安（）等圖1-2電流的參考方向任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)2.電壓及其參考方向電路中A、B兩點(diǎn)間的電壓，在數(shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)所做的功，AB間的電壓用uAB表示，即：如果正電荷由A移到B時(shí)能量減少，則此兩點(diǎn)間電壓的方向從A指向B。大小和方向都不隨時(shí)間變化的電壓，稱(chēng)為直流電壓，用大寫(xiě)字母U表示，大小或方向隨著時(shí)間變化的電壓，稱(chēng)為交流電壓，用小寫(xiě)字母u表示。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)如果指定流過(guò)元件的電流的參考方向是從所標(biāo)電壓參考方向的正極性端流入元件，從元件的負(fù)極性端流出，即認(rèn)為兩者的參考方向一致，則把電流和電壓的這種參考方向，稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向，如圖1-4（a）所示；如果流過(guò)元件的電流參考方向是從所標(biāo)電壓參考方向的負(fù)極性端流入元件，從元件的正極性端流出，即認(rèn)為兩者的參考方向不一致，則把電流和電壓的這種參考方向，稱(chēng)為非關(guān)聯(lián)參考方向，如圖1-4（b）所示。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)分析電路時(shí)，經(jīng)常使用電位這一概念，在電路中任選一點(diǎn)為參考點(diǎn)，則某點(diǎn)的電位就是由該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓，如果參考點(diǎn)為o，則a點(diǎn)的電位為:3.電位

在一個(gè)連通的系統(tǒng)中只能選擇一個(gè)參考點(diǎn)，參考點(diǎn)電位為零。如果已知a、b兩點(diǎn)的電位各為Va、Vb，則此兩點(diǎn)間的電壓:即兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)的電位之差，所以電壓又叫電位差。電位參考點(diǎn)可以任意選取，常選擇大地、設(shè)備外殼或接地點(diǎn)作為參考點(diǎn)，常用符號(hào)“┴”表示。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)（三）電阻和電源1.電阻圖1-5電阻外形圖壓敏電阻大功率電阻碳膜電阻排阻光敏電阻水泥電阻貼片排阻功率電阻變阻器柱型貼片電阻金屬膜電阻電阻電阻元件種類(lèi)繁多、結(jié)構(gòu)形式各有不同，常見(jiàn)的電阻如圖1-5所示。

電阻元件是一種常見(jiàn)的電路元件，其反映的是對(duì)電流的阻礙程度，電阻在電路中起分壓、分流和負(fù)載等作用。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)圖1-6線性電阻的伏安特性曲線

電阻元件的伏安特性如圖1-6所示若電阻的電流和電壓參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向，則：如果電阻元件的電流、電壓是非關(guān)聯(lián)參考方向，則電阻的倒數(shù)稱(chēng)為電導(dǎo)G，電導(dǎo)的單位是西門(mén)子（S），簡(jiǎn)稱(chēng)西，在電流和電壓關(guān)聯(lián)參考方向下，任何瞬間電阻元件的電功率為：任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)【例1-1】應(yīng)用歐姆定律列寫(xiě)出下面電路中的式子，并求出電阻（a）（b）（c）（d）圖1-7例1-1電路圖解：在圖1-7(a)所示電路中，電壓和電流參考方向是關(guān)聯(lián)，故：在圖1-7(b)所示電路中，電壓和電流參考方向是非關(guān)聯(lián)，在圖1-7(c)所示電路中，電壓和電流參考方向是非關(guān)聯(lián)，在圖1-7(d)所示電路中，電壓和電流參考方向是關(guān)聯(lián)，任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)2.電源1）電壓源圖1-8電壓源電路圖圖1-10理想電壓源電路圖1-9電壓源的伏安特性如果一個(gè)電壓源的電壓，則此電壓源的伏安特性與電流軸重合的直線，它相當(dāng)于短路。即電壓為零的電壓源相當(dāng)于短路。由此，我們也可以發(fā)現(xiàn)，若使電壓源對(duì)外不輸出電壓，可將其短路，即起到“置零”的作用。當(dāng)能輸出穩(wěn)定的電壓時(shí)，該電源稱(chēng)為電壓源。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)2）電流源圖1-12電流源的伏安特性圖1-11電流源電路圖如果一個(gè)電流源的電流，則此電流源的伏安特性是與電壓軸重合的直線，它相當(dāng)于開(kāi)路。即電流為零的電流源相當(dāng)于開(kāi)路，由此可知，若使電流源對(duì)外不輸出電流，可將其開(kāi)路，即起到“置零”的作用。電流源是向電路輸出穩(wěn)定電流的電源。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)圖1-13電壓源和電流源的轉(zhuǎn)換3）電壓源與電流源的等效變換實(shí)際電壓源模型和電流源模型能夠相互轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換形式為：

轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖1-13所示，在電壓源轉(zhuǎn)換為電流源的過(guò)程中，轉(zhuǎn)換后的電流源電流為電壓源電壓和其內(nèi)阻的比值，轉(zhuǎn)換前后的內(nèi)阻不變。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)（四）電路的三種工作狀態(tài)

電路有有載、開(kāi)路和短路三種工作狀態(tài)，現(xiàn)以直流電路為例，分析此三種工作狀態(tài)下電流、電壓和功率的關(guān)系。1.有載工作狀態(tài)圖1-15電源有載工作圖

當(dāng)電源和負(fù)載連通時(shí)，電路中有電流流通的狀態(tài)稱(chēng)為有載工作狀態(tài)。

將圖1-15中的開(kāi)關(guān)S閉合，接通電源與負(fù)載，電路進(jìn)入有載工作狀態(tài)。1）電壓與電流2）功率任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)3）元件性質(zhì)的判定判別方法如下：①根據(jù)的實(shí)際方向判別：U和I的實(shí)際方向相反，即電流從“+”端流出，“-”端流入，發(fā)出功率，即為電源。U和I的實(shí)際方向相同，即電流從“+”端流入，“-”端流出，吸收功率，即為負(fù)載。②根據(jù)的參考方向判別：當(dāng)元件的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，通過(guò)計(jì)算，如果說(shuō)明該元件在吸收功率；如果說(shuō)明該元件在發(fā)出功率；當(dāng)元件的參考方向非關(guān)聯(lián)時(shí)，通過(guò)計(jì)算，如果說(shuō)明該元件在吸收功率；如果說(shuō)明該元件在發(fā)出功率。例如在給手機(jī)充電時(shí)，手機(jī)電池是負(fù)載，在吸收功率；在正常使用時(shí)，電池為手機(jī)正常使用提供能量，此時(shí)電池為電源，發(fā)出功率。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)圖1-16例1-3圖解：哈密南傳輸線終端的電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，故說(shuō)明電路中哈密南終端在向鄭州市線路終端發(fā)出功率，發(fā)出功率的大小為【例1-3】2013年9月20日，哈密南～鄭州±800kV,直流（DC）輸電線路全線架通，2014年1月18日，該工程全線運(yùn)營(yíng)。該線路的運(yùn)行電壓為，電流，如圖1-16所示，計(jì)算哈密南傳輸線終端的功率，并說(shuō)明功率為發(fā)出功率還是吸收功率。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)（四）電路的三種工作狀態(tài)2.開(kāi)路狀態(tài)將圖1-17中開(kāi)關(guān)S打開(kāi)，電源與負(fù)載斷開(kāi)，此時(shí)電路稱(chēng)為開(kāi)路（斷路）狀態(tài)。圖1-17電源開(kāi)路圖電源開(kāi)路時(shí)的特征可以表示如下：任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)（四）電路的三種工作狀態(tài)3.短路狀態(tài)在圖1-18中所示的電路中，如果電源兩端由于某種原因連在一起，此時(shí)電路稱(chēng)為短路狀態(tài)。電源短路時(shí)的特征可以表示如下：圖1-18電源短路圖短路是系統(tǒng)常見(jiàn)的嚴(yán)重故障，系統(tǒng)發(fā)生短路的原因很多，主要有：電氣設(shè)備、元件的損壞。自然原因。如：由于大風(fēng)、低溫導(dǎo)線覆冰引起架空線倒桿斷線等。人為事故。如：工作人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn)行管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)（五）基爾霍夫定律基爾霍夫定律有兩條：一是電流定律，反映電路中任一節(jié)點(diǎn)上各支路電流之間的相互關(guān)系；二是電壓定律，反映任一回路中各段電壓之間的相互關(guān)系。先介紹一下電路中常用的幾個(gè)名詞

支路：電路中由一個(gè)元件或若干個(gè)元件串聯(lián)，流過(guò)同一電流的無(wú)分支部分叫支路，圖1-20中有aefb、ab和acdb三條支路。節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路連接點(diǎn)。圖1-20中a和b兩個(gè)點(diǎn)。

回路：由支路構(gòu)成的閉合路徑叫回路。在圖1-20中，有abfea、acdba和eacdbfe三個(gè)回路。網(wǎng)孔：將電路畫(huà)在平面上，內(nèi)部不含有支路的回路稱(chēng)為網(wǎng)孔，它是一種特殊的回路。如圖1-20中，abfea和acdba為網(wǎng)孔。圖1-20示例電路圖任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)圖1-20示例電路圖1.基爾霍夫電流定律（KCL）流入任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流之和必定等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，或者說(shuō)任一時(shí)刻任一節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零。這就是基爾霍夫電流定律，簡(jiǎn)寫(xiě)為KCL，表示為：規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流取“＋”號(hào)，流出節(jié)點(diǎn)的電流取“－”號(hào)（若反之也可）基爾霍夫電流定律還可以推廣應(yīng)用到任意假想封閉曲面，或稱(chēng)廣義節(jié)點(diǎn)，對(duì)于任意封閉面上電流代數(shù)和為零。任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)2.基爾霍夫電壓定律（KVL）對(duì)于電路中的任一閉合路徑而言，在任何一個(gè)時(shí)間，沿任一回路繞行方向（順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蚨伎梢裕芈分懈鞫坞妷旱拇鷶?shù)和恒等于零，表示為：先要任意規(guī)定回路繞行的方向，凡支路電壓的參考方向與回路繞行方向一致，此電壓前面取“+”號(hào)，支路電壓的參考方向與回路繞行方向相反者則電壓前面取“-”號(hào)。列寫(xiě)方程時(shí)，不論是應(yīng)用基爾霍夫定律還是歐姆定律，首先都要在電路圖上標(biāo)注電流和電壓的參考方向，因?yàn)樗袑?xiě)方程中各項(xiàng)前的正負(fù)號(hào)是由它們的參考方向決定的，如果參考方向選的相反，則會(huì)相差一個(gè)負(fù)號(hào)。圖1-20示例電路圖圖1-20示例電路圖任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)聯(lián)立方程得：根據(jù)歐姆定律可得：任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)四、知識(shí)拓展1.直流與交流直流電簡(jiǎn)稱(chēng)DC，包括恒壓和恒流兩種形式，恒壓是指電壓的大小和方向不隨時(shí)間發(fā)生變化；恒流是指電流的大小和方向不隨時(shí)間發(fā)生變化。交流電簡(jiǎn)稱(chēng)AC，指大小和方向隨時(shí)間發(fā)生變化的電壓或電流。2.安全用電（1）安全用電的意義（2）電流對(duì)人體的傷害五、技能訓(xùn)練常用電工工具的使用1.低壓驗(yàn)電器圖1-24鋼筆式低壓驗(yàn)電器圖1-25螺絲刀式低壓驗(yàn)電器任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)低壓驗(yàn)電器又稱(chēng)試電筆或電筆，是檢驗(yàn)低壓導(dǎo)體和電氣設(shè)備是否帶電的一種常用工具，其檢驗(yàn)范圍為60～500V2.鋼絲鉗圖1-27鋼絲鉗的結(jié)構(gòu)和用途任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)鋼絲鉗又名克絲鉗，是一種夾鉗和剪切工具，常用來(lái)剪切、鉗夾或彎絞導(dǎo)線、拉剝電線絕緣層和緊固及擰松螺釘?shù)取?.尖嘴鉗圖1-28尖嘴鉗圖1-29剝線鉗4.剝線鉗任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)剝線鉗用于剝削直徑3mm(截面積6mm2)以下塑料或橡膠絕緣導(dǎo)線的絕緣層，其鉗口有0.5～3mm多個(gè)直徑切口，以適應(yīng)不同規(guī)格的線芯剝削尖嘴鉗的頭部尖細(xì)，適用于在狹小的空間操作。5.螺釘旋具圖1-30螺絲刀（a）大螺絲釘螺絲刀的用法（b）小螺絲釘螺絲刀的用法圖1-31螺絲刀的使用任務(wù)1.1直流電路基礎(chǔ)知識(shí)螺釘旋具俗稱(chēng)螺絲刀，又稱(chēng)改錐，用來(lái)緊固和拆卸各種帶槽螺釘。任務(wù)1.2直流電路分析與計(jì)算一、任務(wù)引入任務(wù)1.2直流電路分析與計(jì)算圖1-32大廳供電電路圖現(xiàn)用三盞吸頂燈給大廳供電，每盞燈的額定功率和額定電壓均是220V和100W，但不能確定吸頂燈如何與電源相連，如圖1-32所示，是使用左邊的連接方式合適還是右邊的合適？二者有何區(qū)別？二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握電阻的串并聯(lián)等效；掌握電源的串并聯(lián)等效；掌握支路電流法分析電路的方法；理解疊加原理分析電路的方法。能力目標(biāo)：能夠根據(jù)電阻的串并聯(lián)知識(shí)簡(jiǎn)化電路；能夠進(jìn)行電源的串并聯(lián)化簡(jiǎn)；能夠應(yīng)用支路電流法分析電路；能夠應(yīng)用疊加原理分析電路。素質(zhì)目標(biāo):培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砗退季S能力；培養(yǎng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行抽象和分析的能力。任務(wù)1.2直流電路分析與計(jì)算三、相關(guān)知識(shí)（一）電阻串并聯(lián)的等效變換1.電阻的串聯(lián)任務(wù)1.2直流電路分析與計(jì)算圖1-33電阻的串聯(lián)及其等效電阻串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻大小成正比。講解課本例1-7任務(wù)1.2直流電路分析與計(jì)算2.電阻的并聯(lián)圖1-35電阻的并聯(lián)及其等效電阻并聯(lián)的每個(gè)電阻的電流與總電流的比等于總電阻與該電阻的比，即并聯(lián)分流。通常，將電阻的倒數(shù)稱(chēng)為電導(dǎo)，表示對(duì)電流的導(dǎo)通能力，用字母G來(lái)表示，即：并聯(lián)的負(fù)載越多（負(fù)載增加），則總電阻愈小，電路中總電流和總功率越大，但是每個(gè)負(fù)載的電流和功率卻沒(méi)有變動(dòng)。3.電阻的混聯(lián)電阻的串聯(lián)和并聯(lián)相結(jié)合的連接方式,稱(chēng)為電阻的混聯(lián)。判別電路的串并聯(lián)關(guān)系及電路分析，一般應(yīng)掌握以下四點(diǎn)：①判斷電阻的串并聯(lián)關(guān)系時(shí)，首先看電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，若兩電阻是首尾相聯(lián)就是串聯(lián)，是首首尾尾相聯(lián)就是并聯(lián)；其次看電壓電流關(guān)系，若流經(jīng)兩電阻的電流是同一個(gè)電流，那就是串聯(lián)；若兩電阻上承受的是同一個(gè)電壓，那就是并聯(lián)。②對(duì)復(fù)雜電路作變形等效。如左邊的支路可以扭到右邊，上面的支路可以翻到下面，彎曲的支路可以拉直等；對(duì)電路中的短路線可以任意壓縮與伸長(zhǎng)；對(duì)多點(diǎn)接地可以用短路線相連。一般如果真正是電阻串并聯(lián)電路的問(wèn)題，都可以判別出來(lái)。講解課本例1-8③利用等電位關(guān)系分析電路。若能判斷某兩點(diǎn)是等電位點(diǎn)，則根據(jù)電路等效的概念，一是可以用短接線把等電位點(diǎn)連起來(lái)，二是把連接等電位點(diǎn)的支路斷開(kāi)（因支路中無(wú)電流），從而得到電阻的串并聯(lián)關(guān)系?！纠?-9】求圖1-37（a)所示電路中a,b兩點(diǎn)的等效電阻。圖1-37例1-10電路圖（二）理想電源的串、并聯(lián)1.理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)

1）理想電壓源的串聯(lián)圖1-38為多個(gè)電壓源的串聯(lián)，根據(jù)KVL得總電壓為：注意：式中各個(gè)電壓源電壓的參考方向與等效后的電壓源電壓的參考方向一致時(shí)，電壓在式中取“＋”號(hào)，不一致時(shí)取“－”號(hào)。2）獨(dú)立電壓源的并聯(lián)

圖1-39為兩個(gè)電壓源的并聯(lián)，根據(jù)KVL得：上式說(shuō)明只有電壓相等且極性一致的電壓源才能并聯(lián)。注意：(1)不同值或不同極性的電壓源是不允許串聯(lián)的，否則違反KVL。(2)電壓源并聯(lián)時(shí)，每個(gè)電壓源中的電流是不確定的。1）理想電流源的并聯(lián)

n個(gè)電流源的并聯(lián)，根據(jù)KCL得總電流為：注意：當(dāng)式中的各個(gè)分量電流源的電流參考方向與等效后的電流參考方向一致時(shí)，電流在式中取“＋”號(hào)，不一致時(shí)取“－”號(hào)。2.理想電流源的串聯(lián)和并聯(lián)2）理想電流源的串聯(lián)

兩個(gè)電流源的串聯(lián)，根據(jù)KCL得：注意：(1)不同值或不同流向的電流源是不允許串聯(lián)的，否則違反KCL。

(2)電流源串聯(lián)時(shí)，每個(gè)電流源上的電壓是不確定的。（三）支路電流法

電路分析的主要任務(wù)是在給定的電源和電路參數(shù)的條件下，求解電路中各支路的電流、電壓及功率，對(duì)于簡(jiǎn)單電路一般能用電阻的串并聯(lián)等效簡(jiǎn)化為無(wú)分支電路，利用歐姆定律，求出總電壓電流，再應(yīng)用分流分壓的關(guān)系可求電路各部分的電流和電壓，但對(duì)于復(fù)雜的電路，卻不能用電阻的串并聯(lián)方法簡(jiǎn)化為無(wú)分支電路。本節(jié)介紹最基本的復(fù)雜電路分析方法—支路電流法。

（1）分析該電路支路數(shù)為b=3個(gè)，因此以三個(gè)支路電流I1，I2，I為未知數(shù)，假定各支路電流的參考方向，并標(biāo)在圖上，這樣要列出三個(gè)獨(dú)立方程，才可求解。圖1-48示例的電路支路流法，就是以電路中的各支路電流為未知數(shù)，應(yīng)用基爾霍夫定律列出聯(lián)立方程，然后求解各支路電流。列方程時(shí)，必須先在電路圖上選定好未知支路的電流參考方向、電壓的參考方向以及回路的繞行方向。（2）該電路節(jié)點(diǎn)數(shù)n=2，根據(jù)KCL節(jié)點(diǎn)電流方程觀察兩方程，可見(jiàn)它們不是相互獨(dú)立的，因此對(duì)有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，根據(jù)基爾霍夫電流定律，只能列出一個(gè)獨(dú)立方程。即對(duì)于n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，只能列n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程。圖1-48示例的電路

（3）根據(jù)基爾霍夫電壓定律列回路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的電壓方程，假定回路繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針：圖1-48示例的電路

以上三個(gè)回路電壓方程中前兩式相加即得三式，所以只有兩個(gè)方程是獨(dú)立的。所以每個(gè)網(wǎng)孔都是一個(gè)獨(dú)立方程，可以列出一個(gè)獨(dú)立的KVL方程。對(duì)m個(gè)網(wǎng)孔的電路，可以列m個(gè)網(wǎng)孔電壓方程。

（4）根據(jù)三個(gè)聯(lián)立方程式，求解三個(gè)支路電流的未知數(shù)。（5）最后可以用功率平衡來(lái)校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果。講解課本例1-10（四）疊加定理

在具有多個(gè)電源的線性電路中任一支路的電流或電壓可看成為各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路中所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和，線性電路的這一特性稱(chēng)為疊加原理。

各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，其余各種電源不作用，做零處理，即其余理想電壓源處用短路代替（即其電動(dòng)勢(shì)為零），理想電流源處用開(kāi)路代替（即其電流為零）。疊加定理的應(yīng)用方法可以通過(guò)下面的例子來(lái)說(shuō)明。（a）(b)(c)圖1-44疊加定理電路圖求圖1-44(a)的R2電壓U和電流I。

電壓源US

單獨(dú)作用下的情況如圖1-44(b)所示，此時(shí)，電流源開(kāi)路，US單獨(dú)作用時(shí)R2的電壓U和電流I各為：

電流源IS單獨(dú)作用時(shí)的情況如圖2-33（C）所示，此情況下電壓源短路，在

單獨(dú)作用下：

所有獨(dú)立源單獨(dú)作用下的響應(yīng)的代數(shù)和得：

應(yīng)用疊加定理分析電路的步驟如下：

、分別作出由一個(gè)電源單獨(dú)作用的分圖，其余電源只保留其內(nèi)阻。（對(duì)恒壓源，該處用短路替代，對(duì)恒流源，該處用開(kāi)路替代）。

、按電阻串、并聯(lián)的計(jì)算方法，分別計(jì)算出分圖中每一支路電流（或電壓）的大小和方向。

、求出各電動(dòng)勢(shì)在各個(gè)支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和，這些電流（或電壓）就是各電源共同作用時(shí)，在各支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）。疊加原理使用時(shí)注意事項(xiàng)：（1）疊加原理只適應(yīng)于線性網(wǎng)絡(luò)，對(duì)非線性網(wǎng)絡(luò)不適用。（2）求每個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用下的響應(yīng)時(shí)，將其余電壓源代之以短路，其余電流源代之以開(kāi)路。（3）將每個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用下的響應(yīng)疊加時(shí)，分量的參考方向選擇與原量一致時(shí)取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。（4）疊加定理只適用電流、電壓，對(duì)功率不適用。這是因?yàn)楣β逝c電流的平方成正比，而與電流不成正比，它們之間不是線性關(guān)系。講解課本例1-11四、知識(shí)拓展對(duì)電流起阻礙作用的器件叫做電阻器（Resistance），用電阻的大小來(lái)表示對(duì)電流阻礙作用的大小，電阻越大，表示對(duì)電流的阻礙作用越大。電阻值的標(biāo)注方法有4種，即直標(biāo)法、文字符號(hào)法、數(shù)碼法和色標(biāo)法。1.直標(biāo)法

直標(biāo)法是將電阻器的標(biāo)稱(chēng)值用數(shù)字和文字符號(hào)直接標(biāo)在電阻體上，其允許偏差則用百分?jǐn)?shù)表示圖1-46直標(biāo)法標(biāo)記的電阻2.文字符號(hào)法用阿拉伯?dāng)?shù)字和文字符號(hào)兩者有規(guī)律的組合來(lái)表示標(biāo)稱(chēng)阻值，其允許偏差也用文字符號(hào)表示。圖1-47文字符號(hào)法標(biāo)記的電阻3.數(shù)碼法在電阻器上用三位數(shù)碼表示標(biāo)稱(chēng)值的標(biāo)識(shí)方法。圖1-48數(shù)碼法標(biāo)識(shí)的電阻4.色標(biāo)法

取出一電阻，看它有幾條色環(huán)，其中有一條色環(huán)與別的色環(huán)間相距較大，且色環(huán)較粗，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將其放在右邊。每條色環(huán)表示的意義（見(jiàn)表2-1），對(duì)于四色環(huán)電阻，左邊第一條色環(huán)表示第一位數(shù)字，第2條色環(huán)表示第2個(gè)數(shù)字，第3條色環(huán)表示乘數(shù)，第4條色環(huán)也就是離開(kāi)較遠(yuǎn)并且較粗的色環(huán)表示誤差。由此可知，當(dāng)下圖中的色環(huán)從左往右依次為紅、紫、綠、棕，對(duì)照表4，該電阻阻值，其誤差為±1%。對(duì)于五色環(huán)電阻，從左向右，前三條色環(huán)分別表示三個(gè)數(shù)字，第4條色環(huán)表示乘數(shù)，第5條表示誤差。注意：金色和銀色色環(huán)只能是乘數(shù)和允許誤差，一定放在右邊。五、技能訓(xùn)練日常配電中電線的選擇1.常用導(dǎo)線的種類(lèi)2.常用導(dǎo)線的橫截面積導(dǎo)線截面（平方）1.52.546101625對(duì)應(yīng)的電流（A）27354558851101453.注意事項(xiàng)（1）觀察合格證（2）觀察長(zhǎng)度和粗細(xì)（3）觀察導(dǎo)線的金屬顏色（4）觀察導(dǎo)線的絕緣電工電子技術(shù)項(xiàng)目化教程項(xiàng)目2正弦交流電路任務(wù)2.1單相正弦交流電路任務(wù)1.2三相正弦交流電路任務(wù)2.1單相正弦交流電路一、任務(wù)引入任務(wù)2.1單相正弦交流電路

熒光燈是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的照明燈具，它主要是由燈管、輝光啟動(dòng)器（啟輝器）、鎮(zhèn)流器、燈架和燈座組成。其接線原理圖如圖2-1所示。它所構(gòu)成的是一簡(jiǎn)單的正弦交流電路。本任務(wù)從正弦交流電的基礎(chǔ)知識(shí)講起，接著分別介紹正弦交流電的相量表示法，單一元件的正弦交流電路，RLC串并聯(lián)電路和正弦交流電的功率。圖2-1熒光燈接線圖任務(wù)2.1單相正弦交流電路二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：

理解正弦交流電的基本概念；

掌握正弦量的三要素；

掌握正弦交流電路中的電阻、電感、電容的特性；

掌握正弦交流電的相量分析方法。能力目標(biāo)：

能用相量表示正弦量，并應(yīng)用相量法進(jìn)行電路的分析和計(jì)算；

能夠運(yùn)用相關(guān)知識(shí)對(duì)正弦交流電路進(jìn)行分析；

能夠運(yùn)用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行日常電路的接線；

能計(jì)算交流電路的功率。素質(zhì)目標(biāo):

培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力；

培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和思維能力。三、相關(guān)知識(shí)（一）正弦交流電基礎(chǔ)知識(shí)1.正弦量的三要素

大小和方向都隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流或電壓，叫做正弦電流（或電壓），統(tǒng)稱(chēng)正弦量。

圖2-2(a)表示一段正弦交流電路，電流

在所指定的參考方向下，其一般解析式為：(a)(b)圖2-2正弦量的波形圖任務(wù)2.1單相正弦交流電路任務(wù)2.1單相正弦交流電路

（1）振幅值（最大值）

正弦量瞬時(shí)值中的最大值,叫振幅值,也叫峰值。用大寫(xiě)字母帶下標(biāo)“m”表示,如Um、Im等。

（2）

頻率、周期、角頻率

頻率:每秒內(nèi)交流電變化的循環(huán)數(shù).f（Hz）。周期:交流電變化一個(gè)循環(huán)所需要的時(shí)間.T（s）。角頻率：正弦量在單位時(shí)間內(nèi)變化的弧度數(shù)，ω（rad／s）頻率、周期、角頻率三者關(guān)系：f＝50Hz稱(chēng)為工頻任務(wù)2.1單相正弦交流電路

（3）初相

正弦交流電流

式中

正弦量的“相位”或“相位角”即t=0時(shí)的相位，稱(chēng)為“初相”規(guī)定任務(wù)2.1單相正弦交流電路正弦量零值：負(fù)值向正值變化之間的零點(diǎn)

若零點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)左側(cè)，初相θ>0

若零點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)右側(cè)，初相θ<0幾種不同計(jì)時(shí)起點(diǎn)的正弦電流波形任務(wù)2.1單相正弦交流電2.相位差設(shè)兩同頻率正弦量：它們的相位之差稱(chēng)為相位差，即可見(jiàn)，同頻率正弦量的相位差，等于它們的初相位之差。uiωtui

OuiωtuiOωtuiuiO

電流超前電壓電壓與電流同相uiωtui

O

電壓滯后電流電壓與電流同相任務(wù)2.1單相正弦交流電路任務(wù)2.1單相正弦交流電3.有效值

周期電壓和電流的瞬時(shí)值是隨時(shí)間變化的，無(wú)論是測(cè)量還是計(jì)算都不方便，因此在工程實(shí)際中，引入有效值。周期量的有效值通常用大寫(xiě)字母表示，如U、I等。

有效值概念：交流電通過(guò)電阻在一個(gè)周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量和直流電通過(guò)同一電阻在相同時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè)直流電流的數(shù)值叫做交流電流的有效值。即經(jīng)推導(dǎo)，交流電流的有效值為任務(wù)2.1單相正弦交流電

對(duì)于正弦量。設(shè)

可見(jiàn)，正弦量的有效值等于它的最大值除以同理,交流電壓的有效值與其最大值之間的關(guān)系為：

交流電器設(shè)備銘牌上所標(biāo)的電壓、電流值都是有效值。一般交流電壓表、電流表測(cè)量出的電壓、電流值，不加說(shuō)明，都是指有效值。任務(wù)2.1單相正弦交流電（二）正弦交流電的相量表示法

用復(fù)數(shù)表示正弦量，并用于正弦電路分析計(jì)算的方法稱(chēng)為正弦量的相量法。設(shè)正弦電流為:

把模等于正弦量的有效值，輻角等于正弦量初相位的復(fù)數(shù)，稱(chēng)為該正弦量的相量。相量由該對(duì)應(yīng)正弦量的有效值符號(hào)頂上加一圓點(diǎn)。相量的模等于正弦量的有效值時(shí)，稱(chēng)有效值相量，表示為相量的模等于正弦量的最大值時(shí)，稱(chēng)最大值相量，表示為

若沒(méi)有特別說(shuō)明，通常用有效值相量表示正弦交流電。將一些同頻率正弦量的相量畫(huà)在同一復(fù)平面上，所成的圖形叫相量圖。任務(wù)2.1單相正弦交流電（三）單一元件的正弦交流電路1.單電阻元件正弦交流電路在圖2-7中，設(shè)電流為：關(guān)聯(lián)參考方向下電阻元件的電壓、電流關(guān)系為上式表明：電阻兩端電壓、電流為同頻率正弦量波形如圖(b)所示，相量圖如圖(C)所示。圖2-7（1）電壓電流關(guān)系任務(wù)2.1單相正弦交流電

在交流電路中，任意瞬間元件的電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值的乘積，叫做該元件的瞬時(shí)功率，用小寫(xiě)字母p表示。圖2-7（2）功率設(shè),電阻元件所吸收的瞬時(shí)功率為瞬時(shí)功率波形如圖2-7(d)所示。瞬時(shí)功率無(wú)實(shí)用意義，工程上通常是計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)功率的平均值，稱(chēng)為平均功率或有功功率，簡(jiǎn)稱(chēng)功率，用大寫(xiě)字母P表示。其單位是瓦或千瓦任務(wù)2.1單相正弦交流電2.單電感元件正弦交流電路（1）電感的基本知識(shí)①電感的概念

在線圈中通入電流，這一電流使每匝線圈所產(chǎn)生的磁通稱(chēng)為自感磁通。當(dāng)同一電流通過(guò)結(jié)構(gòu)不同的線圈時(shí)，所產(chǎn)生的自感磁通量各不相同。為了衡量不同線圈產(chǎn)生自感磁通的能力，引入自感系數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)電感）這一物理量，用符號(hào)L表示。其表達(dá)式為：L的單位是亨[利]，實(shí)際應(yīng)用中，常用毫享和微享。任務(wù)2.1單相正弦交流電②電感器的分類(lèi)

電感器種類(lèi)繁多，按有無(wú)磁芯總體上可分為空心線圈和鐵心線圈兩大類(lèi)，在電路中電感器用文字符號(hào)L表示，其電路符號(hào)如圖2-8所示。（a）空心電感及電路符號(hào)（b）鐵芯線圈及電路符號(hào)圖2-8電感及電路符號(hào)任務(wù)2.1單相正弦交流電當(dāng)電感的

、方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向時(shí)：關(guān)聯(lián)參考方向下，電感元件的電壓、電流關(guān)系為：（2）電感的電壓電流關(guān)系如果流過(guò)電感的電流為：上式表明：電感兩端電壓、電流是同頻率的正弦量，它們之間的關(guān)系如下：任務(wù)2.1單相正弦交流電路

反映了電感對(duì)正弦電流的阻礙作用，稱(chēng)為感抗，用表示，其表達(dá)式為：電壓電流波形如圖2-9（b）所示相量關(guān)系為圖2-9電感元件的波形及電壓電流相量圖相量圖如圖2-9(c)所示。任務(wù)2.1單相正弦交流電設(shè)聯(lián)參考方向下電感元件的瞬時(shí)功率為：電感的瞬時(shí)功率是以?xún)杀队陔娏鞯念l率，按正弦規(guī)律變化。（3）電感的功率

瞬時(shí)功率的波形如圖2-9（d）所示，從圖中可以看出在電流的第一個(gè)1/4周期內(nèi)，電流為正而且增加，電壓和電流方向一致，電感元件從外部接受能量，轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能量?jī)?chǔ)存。第一個(gè)1/4周期末，電流達(dá)到最大值，磁場(chǎng)能量達(dá)到最大值。在第二個(gè)1/4周期內(nèi)，電流減小，電壓和電流方向相反，電感元件向外釋放儲(chǔ)能，磁場(chǎng)能量減少。到第二個(gè)1/4周期末，電流為零，磁場(chǎng)能量也為零，原先的儲(chǔ)能全部釋放給外部。電感中的能量就這樣交替進(jìn)行，在一個(gè)周期內(nèi)吸收和放出的能量相等，即電感元件的平均功率為零，因?yàn)樗莾?chǔ)能元件，不消耗能量，只與外部進(jìn)行能量的交換。在一個(gè)周期內(nèi)吸收和釋放的總功率也可以由下式計(jì)算出：任務(wù)2.1單相正弦交流電路

為了衡量電感與外部進(jìn)行能量交換的規(guī)模，引入無(wú)功功率

，它是瞬時(shí)功率的最大值，表達(dá)式為：無(wú)功功率的單位是乏任務(wù)2.1單相正弦交流電路3.單電容元件正弦交流電路（1）電容的基本知識(shí)

任何兩個(gè)彼此絕緣而又相隔很近的導(dǎo)體，都可以看成是一個(gè)電容器，這兩個(gè)導(dǎo)體就是電容器的兩極，中間的絕緣物質(zhì)稱(chēng)為電介質(zhì)。最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器，如圖2-10所示，它由兩塊相互平行且靠的很近的絕緣金屬板組成，兩板之間的空氣就是其電介質(zhì)。圖2-10平行板電容器任務(wù)2.1單相正弦交流電路①電容器的充放電特性

是一種儲(chǔ)能元件，基本作用就是充電與放電。如圖2-11（a）所示，如果將電容器的兩個(gè)極板分別接到直流電源的正、負(fù)極上，則A、B兩個(gè)極板上將分別聚集等量異種電荷，其中與電源正極相連的A極板帶正電荷，與電源負(fù)極相連的B極板帶負(fù)電荷，這種使電容器儲(chǔ)存電荷的過(guò)程叫做充電。充電后的電容器用一根導(dǎo)線把兩極短接，如圖2-11（b）所示，兩極板上所帶的正、負(fù)電荷就會(huì)互相中和，電容器不再帶電，這種使電容器失去電荷的過(guò)程叫做放電，放電后，電容器的兩極板上將不再帶電。（a）電容器的充電（b）電容器的放電圖2-11電容器的充放電任務(wù)2.1單相正弦交流電路②電容的概念

實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于同一個(gè)電容器，加在兩極板之間的電壓越高，極板上所帶的電量越多，但電量與電壓的比值卻是一個(gè)常數(shù)，而且不同的電容器這個(gè)比值一般也不一樣，所以，可以用電容器所帶的電量與它的兩極板之間電壓的比值，表征電容器的特性，我們把這個(gè)比值就叫做電容器的電容，用符號(hào)C來(lái)表示。C的單位是法[拉](F)。

在實(shí)際使用中，通常電容器的電容都較小，故常用較小的電容單位：微法和皮法。它們之間的換算關(guān)系是：

C=Q/U任務(wù)2.1單相正弦交流電路③電容器的分類(lèi)

電容器的種類(lèi)很多，按結(jié)構(gòu)可分為固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器三種。按電介質(zhì)材料的不同可分為電解電容器、滌綸電容器、瓷介電容器、云母電容器、紙質(zhì)電容器和陶瓷電容器等。

在電路中各類(lèi)電容器用文字符號(hào)C表示，相應(yīng)的電路符號(hào)如下圖2-12所示。（a）定值電容器（b）可變電容器（c）微調(diào)電容器圖2-12電容器的符號(hào)任務(wù)2.1單相正弦交流電當(dāng)電容的

、方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向時(shí)：關(guān)聯(lián)參考方向下，電容元件的電壓、電流關(guān)系為：（2）電容的電壓電流關(guān)系如果設(shè)電容兩端電壓為:上式表明：電容兩端電壓、電流是同頻率的正弦量，它們之間的關(guān)系如下：任務(wù)2.1單相正弦交流電路反映了電容對(duì)正弦電流的阻礙作用，稱(chēng)為容抗，用表示，其表達(dá)式為：電壓電流波形如圖2-13（b）所示相量關(guān)系為相量圖如圖2-13(c)所示。

圖2-13電容的電壓、電流、功率

波形及電壓電流相量圖圖2-13電容元件的

、

、任務(wù)2.1單相正弦交流電設(shè)聯(lián)參考方向下電容元件的瞬時(shí)功率為：電容的瞬時(shí)功率是以?xún)杀队陔娏鞯念l率，按正弦規(guī)律變化。（3）電容的功率

瞬時(shí)功率的波形如圖2-13（d）所示，從圖中可以看出，在電壓的第一個(gè)

周期內(nèi)，電壓為正而且增加，電壓和電流方向一致，電容元件從外部接受能量，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)能量?jī)?chǔ)存，第一個(gè)

周期末，電壓達(dá)到最大值，電場(chǎng)能量達(dá)到最大值。在第二個(gè)

周期內(nèi)，電壓減小，電壓和電流方向相反，電容元件向外釋放儲(chǔ)能，電場(chǎng)能量減少，到第二個(gè)

周期末，電壓為零，電場(chǎng)能量也為零，原先的儲(chǔ)能全部釋放給外部。電容中的能量就這樣交替進(jìn)行，在一個(gè)周期內(nèi)吸收和放出的能量相等，即電容元件的平均功率為零，它是儲(chǔ)能元件，不消耗能量，只與外部進(jìn)行能量的交換。在一個(gè)周期內(nèi)吸收和釋放的總功率也可以由下式計(jì)算任務(wù)2.1單相正弦交流電路

為了衡量電容與外部進(jìn)行能量交換的規(guī)模，引入無(wú)功功率

，它是瞬時(shí)功率的最大值，表達(dá)式為：無(wú)功功率的單位是乏任務(wù)2.1單相正弦交流電（四）RLC串并聯(lián)正弦交流電路1.RLC串聯(lián)正弦交流電路電路如圖2-14所示，按照關(guān)聯(lián)參考方向選各量參考方向示于圖中，由于各元件電流相等，故以電流為參考量。式中稱(chēng)為電抗，稱(chēng)為復(fù)阻抗。單位都為（1）電壓電流關(guān)系圖2-14串聯(lián)電路設(shè),則各元件的電壓相量分別為：由KVL得端口電壓相量關(guān)系任務(wù)2.1單相正弦交流電路復(fù)阻抗也可以表示為極坐標(biāo)形式，即是復(fù)阻抗的模，稱(chēng)為阻抗，

是復(fù)阻抗的輻角，稱(chēng)為阻抗角。端口電壓大小的關(guān)系：任務(wù)2.1單相正弦交流電路（2）電路的性質(zhì)RLC串聯(lián)電路有以下三種不同性質(zhì)：圖2-15串聯(lián)電路的相量圖①電路呈感性。相量圖如圖2-15(a)所示。②電路呈容性。相量圖如圖2-15（b）所示。③電路呈電阻性。相量圖如圖2-15（c）所示。這樣的電路叫串聯(lián)諧振電路。任務(wù)2.1單相正弦交流電2.RLC并聯(lián)正弦交流電路

電路如圖2-16所示，按照關(guān)聯(lián)參考方向選各量參考方向示于圖中，由于各元件電壓相等，故以電壓為參考量。式中稱(chēng)為電納，稱(chēng)為復(fù)導(dǎo)納。（1）電壓電流關(guān)系設(shè),則各元件的電流相量分別為：由KCL得端口電流相量關(guān)系圖2-16并聯(lián)電路任務(wù)2.1單相正弦交流電路（2）電路的性質(zhì)RLC并聯(lián)電路有以下三種不同性質(zhì)：①電路呈容性。相量圖如圖2-17(a)所示。②電路呈感性。相量圖如圖2-17（b）所示。③電路呈電阻性。相量圖如圖2-17（c）所示。這樣的電路叫并聯(lián)諧振電路。圖2-17RLC并聯(lián)電路相量圖任務(wù)2.1單相正弦交流電（五）正弦交流電路的功率1.有功功率單位為瓦或千瓦2.無(wú)功功率單位為乏或千乏3.視在功率單位為伏安或千伏安圖2-18功率三角形4.功率因數(shù)任務(wù)2.2三相正弦交流電路一、任務(wù)引入任務(wù)2.2三相正弦交流電路

電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、送變電線路、供配電所和電力用戶(hù)等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)，如圖2-20所示，它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶(hù)。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶(hù)獲得安全、優(yōu)質(zhì)的電能。

電力的生產(chǎn)和輸送過(guò)程：電力用戶(hù)所需電力是由發(fā)電廠（例如火電廠、水電廠、核電廠、風(fēng)力發(fā)電等）生產(chǎn)的，但發(fā)電廠大多建在能源基地附近，往往離用戶(hù)很遠(yuǎn)，為了減少電力輸送的線路損耗，發(fā)電廠生產(chǎn)的電力一般要經(jīng)升壓變壓器升高電壓，比如升高到220KV，再經(jīng)過(guò)樞紐變電站進(jìn)行分配電能，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離傳送，送給不同電壓等級(jí)的電力用戶(hù)，送到用戶(hù)附近后，又經(jīng)降壓變壓器降低電壓（降到10KV,0.4KV等），供給不同的用戶(hù)（例如工廠用電、居民用電等）使用。圖2-20電力系統(tǒng)示意圖任務(wù)2.2三相正弦交流電任務(wù)2.2三相正弦交流電二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：

掌握線電壓、相電壓、線電流、相電流的基本概念及其關(guān)系；

掌握三相交流電的供電方式；

掌握三相負(fù)載的連接方式及其選擇方法。能力目標(biāo)：

熟練掌握三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載的星形、三角形連接方式；

能夠分析簡(jiǎn)單的三相電路并計(jì)算三相電功率。素質(zhì)目標(biāo):

培養(yǎng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析、抽象、理解、思考能力；

培養(yǎng)獨(dú)立思考，勇于探索的精神和能力。任務(wù)2.2三相正弦交流電三、相關(guān)知識(shí)（一）三相正弦交流電的產(chǎn)生

三相交流電是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，圖2-21(a)是三相交流發(fā)電機(jī)的示意圖。在磁極間放一圓柱形鐵心，圓柱表面上對(duì)稱(chēng)安放三個(gè)完全相同的線圈，叫做三相繞組。鐵心和繞組合稱(chēng)為轉(zhuǎn)子。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，在三相繞組的兩端產(chǎn)生幅值相等、頻率相同、相位依次相差120度的正弦交流電，這一組正弦交流電叫做對(duì)稱(chēng)三相正弦電。電壓的參考方向規(guī)定為由繞組的首端指向末端，如圖2-21(b)所示。圖2-21三相交流發(fā)電機(jī)原理圖（b）三相正弦電壓源（a）三相交流發(fā)電機(jī)原理圖任務(wù)2.2三相正弦交流電路以U相電壓為參考量，它們的解析式為它們的波形圖和相量圖如圖2-22(a)、(b)所示。對(duì)應(yīng)的相量為：圖2-22對(duì)稱(chēng)三相電源的電壓波形圖和相量圖任務(wù)2.2三相正弦交流電（二）三相正弦交流電源的連接

三相電源的三相繞組一般都按兩種方式連接起來(lái)供電，一種方式是星形Y連接，另一種方式是三角形

連接。1.三相電源的星形(Y)連接

連接方式如圖2-23(a)所示，公共點(diǎn)N叫做中性點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)中點(diǎn)，首端U1，V1，W1引出的三根線稱(chēng)為端線或相線（俗稱(chēng)火線）。若三相電路中有中線，則稱(chēng)為三相四線制，若無(wú)中線，則稱(chēng)為三相三線制。（a）電源的星形連接（b）星形電源線電壓和相電壓的相量關(guān)系圖2-23三相電源的星形連接任務(wù)2.2三相正弦交流電路

在三相電路中，每一相電壓源兩端的電壓稱(chēng)為相電壓，用

表示，參考方向規(guī)定為由首端指向末端；端線與端線之間的電壓稱(chēng)為線電壓，用

表示，參考方向由u到v，由v到w，由w到u。根據(jù)基爾霍夫電壓定律可得：用相量表示為：當(dāng)相電壓對(duì)稱(chēng)時(shí)，從相量圖2-23(b)，可得線電壓與相電壓的關(guān)系：線電壓的有效值用Ul表示，相電壓的有效值用Up表示，即：任務(wù)2.2三相正弦交流電路2.三相電源的三角形連接三角形連接是將三個(gè)電壓源首末端依次相連，形成閉合回路，從三個(gè)連接點(diǎn)引出三根端線。當(dāng)三相電源作

三角形連接時(shí)，只能是三相三線制，而且線電壓就等于相電壓，即分別表示為：連接如圖2-24所示，電源作三角形連接時(shí)，提供給負(fù)載一種規(guī)格的電壓。圖2-24三相電源的三角形連接

當(dāng)對(duì)稱(chēng)三相電源連接時(shí)，只要連接正確，電源內(nèi)部無(wú)環(huán)流，但是，如果某一相的始端與末端接反，則會(huì)在回路中引起電流，造成事故。任務(wù)2.2三相正弦交流電（三）三相負(fù)載的連接

三相負(fù)載，即三相電源的負(fù)載，由互相連接的三個(gè)負(fù)載組成，其中每個(gè)負(fù)載稱(chēng)為一相負(fù)載。在三相電路中，負(fù)載有兩種情況：一種是負(fù)載是單相的，例如電燈、日光燈等照明負(fù)載，但是多個(gè)單相負(fù)載通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接，可以組成三相負(fù)載。另一種是三相負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)，它是需要接入三相電源才能工作，它的三相繞組中的每一相繞組也是單相負(fù)載，所以也存在如何將三個(gè)單相繞組連接起來(lái)接入電網(wǎng)的問(wèn)題。

三相交流電路中，負(fù)載的連接方式有兩種，即星形連接和三角形連接。1.三相負(fù)載的星形連接任務(wù)2.2三相正弦交流電路

負(fù)載Y形連接的三相四線制電路如圖2-25所示，其中流過(guò)端線的電流為線電流，流過(guò)每一相負(fù)載的電流為相電流，參考方向選擇從電源流向負(fù)載，從圖2-25可以看出，負(fù)載相電流等于線電流。流過(guò)中線的電流為中線電流，參考方向選擇由負(fù)載中性點(diǎn)流向電源中性點(diǎn)。圖2-25三相負(fù)載的星形連接

若每相負(fù)載的復(fù)阻抗都相同，則稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)負(fù)載，三相電路中若電源對(duì)稱(chēng)，負(fù)載也對(duì)稱(chēng)，則電路稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)三相電路。任務(wù)2.2三相正弦交流電路

在三相四線制中，因?yàn)橛兄芯€存在，負(fù)載的工作情況與單相交流電路相同。若忽略連接導(dǎo)線上的阻抗，則負(fù)載相電壓等于對(duì)應(yīng)電源的相電壓，

不論負(fù)載對(duì)稱(chēng)與否，負(fù)載端的電壓總是對(duì)稱(chēng)的，這是三相四線制電路的一個(gè)重要特點(diǎn)。因此，在三相四線制供電系統(tǒng)中，可以將各種單相負(fù)載如照明、家用電器接入其中任意一相使用。負(fù)載各相電流為：中線電流：

如果電源相電壓對(duì)稱(chēng)，負(fù)載也對(duì)稱(chēng)，此時(shí)負(fù)載端相電流也是一組對(duì)稱(chēng)的正弦量。此時(shí)，中線電流為０，中線沒(méi)有電流通過(guò)，把中線去掉，對(duì)電路沒(méi)有影響，此時(shí)電源和負(fù)載構(gòu)成三相三線制電路。任務(wù)2.2三相正弦交流電路2.三相負(fù)載的三角形連接三相負(fù)載的三角形連接，就是將三相負(fù)載首尾連接，再將三個(gè)連接點(diǎn)與三根電源端線相連。如圖2-27(a)所示，此時(shí)只能構(gòu)成三相三線制，各電流參考方向示于圖中。負(fù)載三角形連接時(shí)，電路有以下基本關(guān)系：①各相負(fù)載兩端電壓為電源線電壓。②各相電流可按單相正弦交流電路計(jì)算，即：③各線電流為（a）負(fù)載的三角形連接（b）三角形負(fù)載線電流和相電流相量關(guān)系圖2-27三相負(fù)載的三角形連接任務(wù)2.2三相正弦交流電路線電流與相電流的關(guān)系：線電流的有效值用Il表示，相電流的有效值用Ip表示，即：任務(wù)2.2三相正弦交流電路（四）三相電路的功率三相電路總的有功功率等于各相有功功率之和，即：其中

分別為負(fù)載各相電壓有效值，

分別為各相電流有效值，

為各相負(fù)載的阻抗角。在對(duì)稱(chēng)三相電路中，無(wú)論負(fù)載接成星形還是三角形，總有功功率均為：任務(wù)2.2三相正弦交流電路

三相電路總的無(wú)功功率也等于三相無(wú)功功率之和，在對(duì)稱(chēng)三相電路中，三相無(wú)功功率為：三相視在功率為：

一般情況下，三相負(fù)載的視在功率不等于各相視在功率之和，只有在負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，三相視在功率才等于各相視在功率之和，對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的視在功率為：任務(wù)2.2三相正弦交流電四、知識(shí)拓展汽車(chē)交流發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)有交流發(fā)電機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩種。過(guò)去汽車(chē)上采用的是換向式直流發(fā)電機(jī)，目前已被淘汰。現(xiàn)在汽車(chē)用的是交流發(fā)電機(jī)，汽車(chē)交流發(fā)電機(jī)具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)和低速充電性能好等顯著特點(diǎn)，故它被廣泛應(yīng)用在汽車(chē)上，以硅整流交流發(fā)電機(jī)的應(yīng)用最為普遍。

汽車(chē)蓄電池的容量是有限的，不能滿(mǎn)足汽車(chē)長(zhǎng)途行駛的需要，所以，在汽車(chē)上除裝有蓄電池外，還裝有發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)的主要作用是：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)所需電壓高于蓄電池電壓時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)器能及時(shí)向蓄電池充電，并向全車(chē)用電設(shè)備（除起動(dòng)機(jī)外）直接供電。汽車(chē)交流發(fā)電機(jī)實(shí)物和作用原理如圖2-28所示。任務(wù)2.2三相正弦交流電路（a）實(shí)物

（b）作用原理圖

圖2-28汽車(chē)交流發(fā)電機(jī)

工作原理：當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在原動(dòng)機(jī)（即發(fā)動(dòng)機(jī)）拖動(dòng)下以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁通交替地在定子繞組中變化，根據(jù)電磁感應(yīng)原理可知，發(fā)電機(jī)三相定子中便產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)定子繞阻若接入用電負(fù)載，電機(jī)就有交流電能輸出，最后經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電從輸出端子輸出，從而向蓄電池供電。任務(wù)2.2三相正弦交流電五、技能訓(xùn)練1.單相和三相插座的認(rèn)識(shí)生活中有很多不同類(lèi)型的插座，有兩孔的，三孔的，四孔的和五孔的，它們有什么區(qū)別呢？如圖2-29所示為常見(jiàn)單相、三相插座的外形圖。（a）單相兩孔（b）單相三孔（c）單相兩三孔（d）三相四孔（e）三相五孔圖2-29單相、三相插座外形圖任務(wù)2.2三相正弦交流電路2.不安全的用電行為在用電過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生不安全的用電行為，如下圖2-30所示，在使用時(shí)要堅(jiān)決杜絕此類(lèi)行為的發(fā)生。（a）不使用絕緣層已經(jīng)損壞的電器（b）不用銅絲代替保險(xiǎn)絲（c）插座上不接功率過(guò)大的電器（d）不亂拉電線圖2-30不安全的用電行為任務(wù)2.2三相正弦交流電項(xiàng)目總結(jié)

本項(xiàng)目主要介紹單相正弦交流電和三相正弦交流電。

大小和方向都隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流或電壓，叫做正弦電流（或電壓），統(tǒng)稱(chēng)正弦量。最大值、角頻率和初相角被稱(chēng)為正弦量的三要素。把模等于正弦量的有效值，輻角等于正弦量初相位的復(fù)數(shù)，稱(chēng)為該正弦量的相量，相量由該對(duì)應(yīng)正弦量的模量符號(hào)頂上加一圓點(diǎn)“

”來(lái)表示。

在分析R、L、C各單一參數(shù)元件的電壓電流關(guān)系的基礎(chǔ)上，分析一般的R、L、C串并聯(lián)電路中電壓和電流的關(guān)系及功率轉(zhuǎn)換問(wèn)題。任務(wù)2.2三相正弦交流電項(xiàng)目總結(jié)正弦交流電路中的電阻元件，電壓電流相量關(guān)系為

，其消耗的有功功率為

；正弦交流電路中的電感元件，電壓電流相量關(guān)系為

，其中

，稱(chēng)為電感的感抗，電感元件是儲(chǔ)能元件，不消耗有功功率，只與外部進(jìn)行能量的交換，為了衡量電感與外部進(jìn)行能量交換的規(guī)模，引入無(wú)功功率,,無(wú)功功率的單位是乏或千乏;正弦交流電路中的電容元件，電壓電流相量關(guān)系為,其中,稱(chēng)為電容的容抗，同樣電容元件是儲(chǔ)能元件，不消耗有功功率，只與外部進(jìn)行能量的交換，其無(wú)功功率.任務(wù)2.2三相正弦交流電項(xiàng)目總結(jié)RLC串聯(lián)電路中，,其中

，稱(chēng)為電抗,R是電路的電阻,

稱(chēng)為復(fù)阻抗。RLC串聯(lián)電路有以下三種不同性質(zhì)：，電路呈電感性，，電路呈電容性，，電路呈電阻性。

三相正弦交流電主要討論三相交流電的產(chǎn)生，三相電源的連接方式：星形和三角形連接，進(jìn)而分析三相負(fù)載的連接以及三相電路及其功率的計(jì)算。電源作星形連接時(shí)，可提供給負(fù)載兩種電壓，線電壓和相電壓，線電壓是相電壓的

倍，在相位上線電壓超前相應(yīng)的相電壓

。任務(wù)2.2三相正弦交流電項(xiàng)目總結(jié)

電源作三角形連接時(shí)，線電壓和和相電壓相等。

在對(duì)稱(chēng)三相電路中，無(wú)論負(fù)載接成星形還是三角形，總有功功率

，總無(wú)功功率

，總視在功率

。電工電子技術(shù)項(xiàng)目化教程項(xiàng)目3磁路與電機(jī)任務(wù)3.1磁路與變壓器任務(wù)3.2電機(jī)一、任務(wù)引入任務(wù)3.1磁路與變壓器

隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，電磁吸盤(pán)在工業(yè)生產(chǎn)中的使用越來(lái)越廣泛，電磁吸盤(pán)是一種利用電磁原理，通過(guò)使內(nèi)部線圈通電產(chǎn)生磁力，經(jīng)過(guò)導(dǎo)磁面板，將接觸在面板表面的工件緊緊吸住，線圈斷電，磁力消失實(shí)現(xiàn)退磁，取下工件的原理而生產(chǎn)的一種機(jī)床附件產(chǎn)品。電磁吸盤(pán)主要應(yīng)用在磨床、FYMC系列電磁磨刀機(jī)、龍門(mén)銑床、龍門(mén)刨床等鐵質(zhì)工件加工時(shí)的工件固定。矩形電磁吸盤(pán)系平面磨床或銑床的磁力工作臺(tái)，用以吸附各類(lèi)導(dǎo)磁工件，實(shí)現(xiàn)工件的定位和磨削加工，如圖3-1所示。該系列吸盤(pán)吸力均勻，定位可靠，操作方便，可直接安裝在平面磨床或銑床上使用，是一種理想的磁力夾具。矩形電磁吸盤(pán)兩側(cè)有吊裝螺孔，如圖3-2所示，在安裝時(shí)擰入T形螺釘即可吊裝，接通機(jī)床上的直流電源和地線，然后將吸盤(pán)上平面精磨一次，以保證上平面對(duì)底面的平行度。在吸附工件時(shí)，只要搭接相鄰的兩個(gè)磁極，可獲得足夠的定位吸力，即可進(jìn)行磨削加工。圖3-1平面磨床圖3-2磨床上的矩形電磁鐵二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解磁路的概念與磁路歐姆定律；理解鐵磁材料的性能；掌握變壓器的結(jié)構(gòu)和作用。能力目標(biāo)：能夠根據(jù)磁路歐姆定律分析簡(jiǎn)單的磁路；能夠識(shí)別變壓器的銘牌數(shù)據(jù)；能夠正確應(yīng)用變壓器的變壓、變流、變阻抗作用。素質(zhì)目標(biāo):培養(yǎng)獨(dú)立思考，勇于探索的精神和能力；培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。三、相關(guān)知識(shí)（一）磁路基本知識(shí)在電工設(shè)備中，常采用導(dǎo)磁性能良好的鐵磁材料做成一定形狀的鐵芯，給繞在鐵芯上的線圈通以較小的電流，就會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)。鐵磁材料的磁路如圖3-3所示。常用于描述磁場(chǎng)的物理量有以下幾個(gè)：圖3-3鐵磁材料的理想磁路磁感應(yīng)強(qiáng)度B：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線所受電磁力F與電流I和導(dǎo)線有效長(zhǎng)度L乘積的比值,即為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

磁通?：磁感應(yīng)強(qiáng)度和與它垂直方向的某一截面積S的乘積，稱(chēng)為通過(guò)該面積的磁通磁場(chǎng)強(qiáng)度H：計(jì)算導(dǎo)磁物質(zhì)中的磁場(chǎng)時(shí)，引入輔助物理量磁場(chǎng)強(qiáng)度H，它與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為（二）磁路歐姆定律上式在形式上與電路的歐姆定律（I=E/R）相似，稱(chēng)為磁路歐姆定律。（三）鐵磁材料

根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同，自然界的物質(zhì)可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為鐵磁材料，如鐵、鋼、鎳、鈷及其合金和鐵氧體等材料，這類(lèi)材料的導(dǎo)磁性能好，磁導(dǎo)率很高；另一類(lèi)為非鐵磁材料，如鋁、銅、紙、空氣等，這類(lèi)材料的導(dǎo)磁性能差，磁導(dǎo)率很低。

非鐵磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率大多接近于1，鐵磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率可達(dá)幾百、幾千,甚至幾萬(wàn)，是制造變壓器、電機(jī)、電器等各種電工設(shè)備的主要材料。鐵磁材料的磁性能主要包括高導(dǎo)磁性、磁飽和性和磁滯性。1.高導(dǎo)磁性（a）磁化前（b）磁化后圖3-4鐵磁材料的磁化2.磁飽和性和磁滯性圖3-5磁化曲線圖3-6磁滯回線4.功率損耗交流鐵芯線圈電路中，除了在線圈電阻上有功率損耗外，鐵芯中也會(huì)有功率損耗。線圈上損耗的功率稱(chēng)為銅損，鐵芯中損耗的功率稱(chēng)為鐵損。（四）變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器雖然種類(lèi)很多，形狀不同，但基本結(jié)構(gòu)相同，都是由鐵芯和線圈組成。1.鐵芯鐵芯構(gòu)成變壓器的磁路部分。變壓器的鐵芯大多用0.35～0.5mm厚的硅鋼片交錯(cuò)疊裝而成，疊裝之前，硅鋼片上還需涂一層絕緣漆。交錯(cuò)疊裝即將每層硅鋼片的接縫錯(cuò)開(kāi)，這樣可以減小鐵芯中的磁滯和渦流損耗。2.線圈線圈（繞組）是變壓器的電路部分，繞組通常用絕緣的銅線或鋁線繞制，其中與電源相連的繞組稱(chēng)為原繞組（又稱(chēng)原邊或初級(jí)）；與負(fù)載相連的繞組稱(chēng)為副繞組（又稱(chēng)副邊或次級(jí)）。按鐵芯和繞組的組合結(jié)構(gòu)，通常把變壓器分為芯式和殼式兩種。圖3-7芯式變壓器圖3-8殼式變壓器圖3-9變壓器空載運(yùn)行（五）變壓器的作用圖3-9是一臺(tái)單相變壓器的空載運(yùn)行原理圖。它有兩個(gè)繞組，為了分析方便，將原繞組和副繞組分別畫(huà)在兩邊，其中原繞組的匝數(shù)為N1，副繞組的匝數(shù)為N2。1.電壓變換作用（變壓器空載運(yùn)行）

變壓器空載運(yùn)行時(shí)，原、副繞組上電壓的比值等于兩者的匝數(shù)比，這個(gè)比值K稱(chēng)為變壓器的變壓比或變比。2.電流變換作用（變壓器負(fù)載運(yùn)行）圖3-10變壓器負(fù)載運(yùn)行

負(fù)載運(yùn)行時(shí)，其原繞組和副繞組電流有效值之比近似等于它們的匝數(shù)比的倒數(shù)，即變比的倒數(shù)，這就是變壓器的電流變換作用。3.阻抗變換作用變壓器電路等效電路圖3-11變壓器阻抗變換變壓器副邊的負(fù)載阻抗反映到變壓器原邊的等效阻抗是，即擴(kuò)大倍，這就是變壓器的阻抗變換作用。變壓器的阻抗變換作用常應(yīng)用于電子電路中。（六）變壓器的額定數(shù)據(jù)

每臺(tái)變壓器的上面都裝有一塊銘牌，上面標(biāo)明該設(shè)備的型號(hào)、主要額定數(shù)據(jù)和使用方法等信息。1.變壓器的型號(hào)2.變壓器的額定參數(shù)（1）額定電壓：原邊繞組上的額定電壓規(guī)定了變壓器原邊應(yīng)加的電源電壓，當(dāng)原邊加額定電壓、副邊開(kāi)路時(shí)的空載電壓為副邊的額定電壓，對(duì)于三相變壓器，額定電壓是指線電壓。（2）額定電流：指變壓器在額定容量情況下，各繞組允許長(zhǎng)期通過(guò)的線電流，單位為A。（3）額定容量：指變壓器在額定工作條件下輸出能力的保證值，是變壓器的額定視在功率，為變壓器副邊繞組的額定電壓和額定電流的乘積。由于雙繞組變壓器效率高，通常將原、副邊的額定容量設(shè)計(jì)成相等的。（4）額定頻率：我國(guó)規(guī)定額定頻率50Hz。（5）短路電壓：指一邊繞組短路，另一邊繞組中流過(guò)額定電流時(shí)所加的電壓，一般以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示。它反映了變壓器在通過(guò)額定電流時(shí)的漏阻抗壓降情況，所以也稱(chēng)為阻抗電壓。四、知識(shí)拓展

在汽車(chē)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣體是由高壓電火花點(diǎn)燃的，用以產(chǎn)生電火花的設(shè)備就是發(fā)電機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)，其中點(diǎn)火線圈是汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)中的一個(gè)組成部件，在汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)中與其它部件配合，將電源供給的低壓轉(zhuǎn)換為高壓。（a）點(diǎn)火線圈結(jié)構(gòu)圖（b）點(diǎn)火電路圖3-13開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路如圖3-13所示，主要由鐵芯、一次繞組、二次繞組、殼體及其附加電阻組成。點(diǎn)火線圈的鐵芯導(dǎo)磁性能良好，用相互絕緣的高導(dǎo)磁率硅鋼片疊壓而成，以減少渦流損耗。一次繞組通過(guò)的電流較大，導(dǎo)線較粗，圈數(shù)較少，二次繞組的導(dǎo)線較細(xì)，圈數(shù)較多。一次繞組通過(guò)電流較大，為了便于散熱，將其分層繞在外側(cè)，在一次繞組與外殼之間加有數(shù)層導(dǎo)磁鋼套，用以減少磁路磁阻。傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈的磁路上下部分是從空氣中通過(guò)的，因此漏磁較多，這種點(diǎn)火線圈叫做開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈。與之相對(duì)的是閉磁路點(diǎn)火線圈，它的結(jié)構(gòu)與開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈不同，在日字形的鐵芯內(nèi)，繞有一次繞組，在一次繞組外面繞有二次繞組，這種點(diǎn)火線圈漏磁少，能量轉(zhuǎn)換效率高；點(diǎn)火線圈體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。一、任務(wù)引入任務(wù)3.2電機(jī)

汽車(chē)上的車(chē)窗都是由電機(jī)帶動(dòng)，自動(dòng)升降，駕駛員或者乘客利用開(kāi)關(guān)，控制車(chē)窗玻璃的升降，其操作簡(jiǎn)單，安全可靠。電動(dòng)車(chē)窗系統(tǒng)由車(chē)窗、車(chē)窗玻璃升降器、電動(dòng)機(jī)、繼電器、開(kāi)關(guān)等部分組成。所有車(chē)窗控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)都有兩套，一套通常安裝在左前門(mén)上，為主開(kāi)關(guān)，由司機(jī)控制每個(gè)車(chē)窗的升降；另一套分別裝在每個(gè)車(chē)門(mén)中部，為分開(kāi)關(guān)，可由乘客分別控制相應(yīng)的車(chē)窗。動(dòng)力部分主要由直流電動(dòng)機(jī)提供，其外形如圖3-14（a）所示。這種電動(dòng)機(jī)的控制電路如圖3-14（b）所示。當(dāng)車(chē)窗向上移動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)2、4接通，電流流通路徑為：電源正極124電機(jī)785接地端，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)車(chē)窗向下移動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)6、8接通，電流流通路徑為：電源正極168電機(jī)435接地端，電機(jī)反轉(zhuǎn)。（a）車(chē)床電機(jī)外形圖（b）控制電路圖圖3-14汽車(chē)電動(dòng)車(chē)窗控制器二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理；了解三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)方法；知道直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。能力目標(biāo)：能夠使用三相異步電動(dòng)機(jī)；能夠使用直流電動(dòng)機(jī)。素質(zhì)目標(biāo):培養(yǎng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行抽象和分析的能力；強(qiáng)化科學(xué)的問(wèn)題分析能力；增強(qiáng)獨(dú)立思考，勇于探索的精神和能力。三、相關(guān)知識(shí)（一）三相異步電動(dòng)機(jī)

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，但各類(lèi)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙，如圖3-15所示。（1）定子：異步電機(jī)的定子部分包括定子鐵芯和定子繞組。圖3.15三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖定子鐵芯：定子鐵芯是電機(jī)主磁路的一部分，由兩邊都涂有絕緣漆、厚度為0.5mm或0.35mm的硅鋼片沖槽疊裝而成。定子繞組：定子繞組構(gòu)成了電機(jī)的電路部分。三相繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組組成，每個(gè)繞組即為一相，每個(gè)繞組在空間上相差12O度。并根據(jù)要求可以接成星形或三角形。(a)星形連接(b)三角形連接圖3-16定子繞組的連接（2）轉(zhuǎn)子：異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子也是由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。（3）氣隙：異步電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙很小，一般只有0.2～2mm，氣隙的大小，對(duì)異步電機(jī)的運(yùn)行性能影響很大，2.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（1）轉(zhuǎn)動(dòng)原理三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放入三相定子繞組，接入三相對(duì)稱(chēng)電源?？臻g相差120o角的三相繞組，通入對(duì)稱(chēng)三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序一致。如果電流的相序?yàn)閁-V-W-U，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為順時(shí)針?lè)较?。如果改變流入三相繞組的電流相序,就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向也就跟著改變。圖3-167三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

把三相異步電動(dòng)機(jī)的三根線任意調(diào)換兩根與電源相接，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向反向。（2）轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速之比，稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率0<s

<

sN=0.01~0.053.三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)過(guò)程:電動(dòng)機(jī)接通電源后，轉(zhuǎn)速由零增至穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)電流小起動(dòng)時(shí)間短起動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn):②

轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)低，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。籠型電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法:直接起動(dòng)降壓起動(dòng)①

起動(dòng)電流是額定電流的6~7倍。4.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

所謂調(diào)速，是指人為改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，需要電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：調(diào)速方法變頻調(diào)速（籠型電動(dòng)機(jī)）變極調(diào)速（籠型電動(dòng)機(jī)）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（繞線型電動(dòng)機(jī)）5.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)方法能耗制動(dòng)：制動(dòng)時(shí)，切斷電動(dòng)機(jī)的交流電源，電動(dòng)機(jī)兩相定子繞組通入直流電。反接制動(dòng)：通過(guò)改變定子繞組上所加電源的相序來(lái)實(shí)現(xiàn)。（三）

直流電動(dòng)機(jī)1.直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖3-18直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖（1）定子部分定子的作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和作為電機(jī)的機(jī)械支架。定子主要由主磁極、換向極、電刷裝置、機(jī)座、端蓋和軸承等部件組成。（2）轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。它包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等。2.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理(a)導(dǎo)體ab在N極下(b)導(dǎo)體cd在N極下圖3-19直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖若把電刷A，B接到直流電源上，電刷A接電源的正極，電刷B接電源的負(fù)極，此時(shí)在轉(zhuǎn)子線圈中將有電流