电工技术基础ppt课件.pptx

《电工技术基础ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术基础ppt课件.pptx（54页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电工技术基础电工技术基础主编：尤丹丹中国铁道出版社内容简介 本书为高等职业教育机电类专业“十三五”规划教材，本书共分为十一个项目，主要内容包括：电路基本概念与基本定律；电路的分析方法；正弦交流电路；三相正弦交流电路；磁路与变压器；三相异步电动机；直流电动机；特种电机；工企供电、电气照明；继电接触控制电路；安全用电及电工测量。 本书结合高职高专教学的特点和要求，以培养学生掌握电工技术基础知识为学习目标。本书可作为高职高专院校电类、机电类相关专业的教材。目录CONTENTS 01电路基本概念与基本定律 02电路的分析方法 03正弦交流电路 04三相正弦交流电路 05磁路与变压器 06三相异步电动机

2、 07直流电动机 08特种电机 09工企供电、电气照明 10继电接触控制电路 11安全用电及电工测量01电 路 基 本 概 念 与 基 本 定 律第一章 电路基本概念与基本定律【学习目标】1. 了解电力系统的组成。2了解电路和电路模型的基本概念。3理解电路中物理量的含义。4了解电阻的概念及其连接方式。5了解电源的概念及其等效变换方法。6. 掌握欧姆定律。7. 掌握基尔霍夫定律。8. 理解电路中电位的概念并掌握其计算方法。 本章首先介绍了电力系统的组成，然后介绍电路基本概念，主要内容包括电路、电阻和电源三部分。其中，在电路的任务中主要介绍了电路与电路模型，电荷与电流，电压、功率与能量等知识；在电

3、阻的任务中主要介绍了电阻、电阻的连接；在电源的任务中主要介绍了电压源、电流源、电源的串并联知识及等效变换方法。最后介绍电路中的基本定律，包括欧姆定律、基尔霍夫定律及电路中电位的计算方法。第一节 电力系统概述 电能的生产、传输与分配是通过电力系统来实现的。发电厂的发电机发出的电能，经过升压变压器后，再通过输电线路传输，送到降压变电所，经降压变压器降压后，再经配电线路送到用户端，用户再利用用户变压器降压至所需电压等级进行供电，从而完成了一个发电、输电、配电、用电的全过程。连接发电厂和用户之间的环节称为电力网。发电厂、电网和用户组成的统一整体称为电力系统，如下图所示。第二节 电路与电路模型 任何一个

4、完整的实际电路，无论结构是十分简单，还是非常复杂，通常都是由电源、负载和连接电路三个部分组成。根据实际电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当用不同的电路模型模拟实际电路。例如，根据手电筒的电路图电路所示，其电路模型下图电路所示。第三节 电路的基本物理量 电路中的基本物理量是电流、电压（电位差）、电位、电动势、功率和电能。 本节分别讨论它们的定义及参考方向。注意电流、电压的参考方向在图中的各种表示方法及两个参考方向之间的关系。第四节 电阻 通常说的电阻有两个含义，一个含义是指一个物理量，在电学中表示导体对电流阻碍作用的大小。通常导体电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，

5、电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。(a)电阻的图形符号 (b)线性电阻的 曲线 (c)非线性电阻的 曲线第四节 电阻 在电路中，若干个电阻元件依次相连，在各连接点都无分支，这种连接方式称为串联。图 (a)是三个电阻的串联电路，图(b)为其等效电路。 a)电阻串联 b）等效电路第四节 电阻 在电路中，若干个电阻一端连在一起，另一端也连在一起，使电阻所承受的电压相同， 这种连接方式称为电阻的并联。图 (a)所示为三个电阻的并联电路，图 (b)所示为其等效电路。 (a)电阻并联 (b)等效电路第五节 电源及电源的等效变换 一个实

6、际电源常可以等效成两种模型：一种是理想电压源和内电阻串联的模型；一种是理想电流源和内电阻并联的模型 。 (a) 理想电压源模型 (b) 实际电压源模型(a) 理想电流源模型 (b) 实际电流源模型第六节 电路中电位的概念及计算 根据物理学中的定义，设电场中的某点 O为参考点，电场力将单位正电荷 q由电场中的a 点移动到参考点o所做的功，就称为 a点的电位。 关于电位的计算，应注意： (1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变； (2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变，即与零电位的选取无关。第七节 欧姆定律 如果电阻元件的电阻值不随电压或电流变化，

7、称为线性电阻。在关联参考方向下，如下图 (a)所示，线性电阻两端的电压与流过的电流成正比，即 U=IR 如果电压、电流为非关联参考方向，如图 (b)所示，则 U=-IR 第八节 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律( KCL)和基尔霍夫电压定律( KVL)，不仅可运用于简单电路，也适用于复杂电路，它反映了电路中所有支路电流和电压的约束关系，是分析电路的重要定律。 在任一瞬时，流人电路中任一节点的支路电流之和等于流出该节点的支路电流之和，这就是基尔霍夫电流定律简称KCL 。 任一时刻，沿任一电路的任一回路绕行一周，各段电压的代数和为零，这就是基尔霍夫电压定律简称KVL 。02电 路 的

8、 分 析 方 法第二章 电路的分析方法 【学习目标】 1理解支路电流法，应用支路电流法解决电路问题。 2掌握叠加定理，应用叠加定理分析和解决实际问题。 3理解节点电压法，应用节点电压法解决电路问题。 4应用戴维南定理分析和计算电路问题。 本项目以直流电路为例介绍几种复杂电路的分析方法，包括支路电流法、叠加定理、节点电压法、戴维南定理，这些分析方法都是分析电路的基本原理和方法，学生要灵活运用掌握这些分析方法。第一节 支路电流法 支路电流法是以支路电流为未知量，应用 KCL和KVL 分别对节点和回路列出所需方程，组成方程组，然后求解出各支路电流的方法。 支路电流法求解电路的步骤为： (1)标出支路

9、电流参考方向和回路绕行方向。 (2)根据 KCL列写节点的电流方程式。 (3)根据 KVL列写回路的电压方程式。 (4)联立方程组，求取未知量。第二节 叠加定理 叠加定理是线性电路的最基本、最重要的性质之一。叠加定理不仅可以求解电路，更为重要的是应用在线性电路的理论分析中。此外，有许多定理和方法是根据叠加定理导出的。 叠加定理是指在线性电路中，任一支路的电流（或电压）都是电路中各个独立源单独作用时，在该支路所产生的电流（或电压）的代数和。 应用叠加定理的解题步骤是： (1)保持电路结构不变，将多电源电路等效成各单电源分别作用于该电路，并求这些分别作用的代数和。当只考虑其中某一电源时，将其他电源

10、视为零值。具体做法是：将其他电压源短路，但保留其串联内阻；将其他电流源开路，但保留其并联内阻。 (2)在各单电源电路图中标出各支路电流（或电压）的参考方向，既可以与原电路图中参考方向一致；也可以不同，方向的选取以求解方便为准则。 (3)分别在各单电源电路中求解各支路电流（或电压）。 (4)对各单电源电路的同一支路的电流（或电压）求代数和，并考虑各单电源电路中各支路电流（或电压）的参考方向与多电源电路的对应关系，即得到多电源共同作用的结果。第三节 节点电压法 当电路中的独立节点数少而支路数较多时，采用节点电压法来求解电路的各支路电流及其他物理量比较简单。 以电路中各节点对参考点的电压（称为节点电

11、压）为未知量，列KCL方程求解电路的方法，称为节点电压法。第四节 戴维南定理 当只需计算复杂电路中某一支路的电流时，一种简便的方法是采用等效电源定理进行计算。它将待求支路从电路中分离出来，而把其余部分视为一个有源二端网络。一个有源二端网络对外电路而言，总可以等效为一个电压源或电流源，于是问题简化成求解该等效电源与待求支路组成的简单电路。习惯上，若将有源二端网络等效为电压源称为戴维南定理。03正 弦 交 流 电 路第三章 正弦交流电路 【学习目标】1掌握正弦交流电的基本概念。2. 掌握正弦交流电的相量表示方法。3掌握单一元件参数的交流电路的基本知识。4. 掌握RLC交流电路的分析方法。5掌握日光

12、灯电路的组成及提高功率因数的方法。6掌握串、并联谐振条件和特点。 在工农业生产及日常生活中除了必须使用直流电的特殊情况外，绝大多数使用的都是交流电。本章在介绍正弦交流电基本概念的基础上讨论电路的基本规律与分析方法。在学习过程中应注意，交、直流电路也有许多不同的地方。由于交流电路中的电流、电压是随时间变化的，电流与电压之间不仅有数量的关系，而且还有相位关系；功率除平均功率（有功功率）外，还有无功功率，视在功率。正弦交流电在电力和电信工程中都得到了广泛的应用。正弦交流电路的基本理论和基本分析方法是学习后续内容如电机、变压器、电器及电子技术的重要基础，是本课程的重要内容之一，应很好掌握。第一节 正弦

13、交流电的基本概念 大小和方向随时间按正弦规律变化的电流或电压，称为正弦交流电或正弦量，如下图，其相关的电路称为正弦交流电路。 (a)直流 (b)周期电流 的波形 (c)正弦电压 的波形第二节 正弦交流电的相量表示 正弦量用波形图或三角函数表达式表示比较直观，但不便于运算。对电路进行分析与计算时通常使用正弦量的相量表示法，即用复数式与相量图来表示正弦交流电。第三节 单一元件参数的交流电路 在交流电路中，负载元件除了有像白炽灯、电烙铁、电炉等电阻元件外，还有电感、电容元件。这些电路元件由相应的参数R、L、C来表示。第四节 RLC交流电路 在RLC交流电路的分析计算中，我们通常使用相量法。 RLC串

14、联电路 RLC串联电路相量图第五节 日光灯电路介绍及功率因素的提高 日光灯电路由灯管、镇流器和启辉器3部分组成。 (a)日光灯管剖面图 (b) 启辉器第六节 电路中的谐振 电路中的谐振是电路的一种特殊的工作状况，谐振现象在工业生产和无线电技术中有广泛的应用，例如用于高频淬火、高频加热以及收音机、电视机中；另一方面，谐振时会在电路的某些元件中产生较大的电压或电流致使元件受损，在这种情况下又要注意避免工作在谐振状态。因此研究谐振现象有重要的意义。 什么是谐振呢？在有电感、电容的电路中，当电源的频率和电路的参数符合一定的条件时，电路总电压与总电流的相位相同，整个电路呈电阻性，这种现象称为谐振。谐振的

15、实质就是电容中的电场能与电感中的磁场能量互相转换，此增彼减，完全补偿。电磁能和磁场能的总和时刻保持不变，电源不必与负载往返转换能量，只需供给电路中电阻所消耗的电能。谐振按发生电路的不同可分为串联谐振和并联谐振。第六节 电路中的谐振 电路中的谐振是电路的一种特殊的工作状况，谐振现象在工业生产和无线电技术中有广泛的应用，例如用于高频淬火、高频加热以及收音机、电视机中；另一方面，谐振时会在电路的某些元件中产生较大的电压或电流致使元件受损，在这种情况下又要注意避免工作在谐振状态。因此研究谐振现象有重要的意义。 什么是谐振呢？在有电感、电容的电路中，当电源的频率和电路的参数符合一定的条件时，电路总电压与

16、总电流的相位相同，整个电路呈电阻性，这种现象称为谐振。谐振的实质就是电容中的电场能与电感中的磁场能量互相转换，此增彼减，完全补偿。电磁能和磁场能的总和时刻保持不变，电源不必与负载往返转换能量，只需供给电路中电阻所消耗的电能。谐振按发生电路的不同可分为串联谐振和并联谐振。04三 项 正 弦 交 流 电 路第四章 三相正弦交流电路 【学习目标】1. 了解三相交流电的概念及产生过程。2. 了解三相电源的连接方式。3. 了解三相电源的连接方式。4. 掌握三相电路的计算方法。 本章主要讨论三相正弦交流电路的分析和计算方法。详细介绍三相电源的产生及连接方式和三相负截的连接方式及各自特点，电压和电流的相值与

17、线值之间的关系，三相电路的功率计算等。第一节 三相对称电源 前面讨论的正弦稳态电路都是单相电路，它的电源只能提供一个正弦交流电压，称为单相电源。本项目介绍三相正弦稳态电路，它的电源是三相电源。三相电源是指同一个电源同时提供3个频率、波形相同，但变化进程不同的正弦交流电压。用三相电源供电的电路，称为三相正弦交流电路。与单相电路比较，三相正弦交流电路在发电、输电和用电等方面具有明显的优越性。 (a)三相发电机示意图 (b)三相交流电压波形图 (c)三相交流电压相量图第二节 三相电源的连接 对称三相电源的连接方式有两种：星形连接和三角形连接。 三相电路是由三相电源供电的电路，将三相电源按一定方式连接

18、之后，再向负载供龟，通常采用星形连接方式。 (a)三相电源星形连接接线图 (b)三相电源星形连接的电压相量图第二节 三相电源的连接 三相发电机3个绕组依次首尾相连，接成一个闭合回路，从三个连接点引出3根导线（又称端线），如图所示，称为三相电源的三角形() 连接。 (a)三相电源三角形连接接线图 (b)三相电源三角形连接的电压相量图第二节 三相电源的连接 三相发电机3个绕组依次首尾相连，接成一个闭合回路，从三个连接点引出3根导线（又称端线），如图所示，称为三相电源的三角形() 连接。 (a)三相电源三角形连接接线图 (b)三相电源三角形连接的电压相量图第三节 三相负载 根据负载对供电电源的要求可

19、以分为单相负载和三相负载两大类。 三相负载：负载需三相电源供电，通常功率稍大的负载均为三相负载。如三相交流电动机、大功率三相电炉和三相整流装置等。负载为星形连接的三相四线制电路第四节 三相电路的功率 一般的三相电路，无论它对称与否，其瞬时功率、平均功率和无功功率分别为各相的对应功率之和。 在三相电路中，测量线电压和线电流较为方便，因此在计算对称三相电路的功率时，不论是星形连接还是三角形连接，都常用线电压、线电流表示的功率计算公式。05磁 路 与 变 压 器第五章 磁路与变压器 【学习目标】1. 了解磁路的概念及基本物理量2. 理解变压器的应用3. 了解变压器的基本结构和工作原理4. 掌握变压器

20、的运行特性5. 了解特殊变压器的原理 学习电磁铁和变压器时，不仅有电路的问题，而且还有磁路的问题。只有同时掌握了电路问题和磁路问题的基本理论，才能对它们作全面的方析。通过本项目的学习，应使学生了解磁场的基本物理量以及铁磁材料的性质和磁路欧姆定律，还要了解变压器的基本结构和工作原理、运行特性及特殊变压器。06三 相 异 步 电 动 机第六章 三相异步电动机 【学习目标】 1掌握三相异步电动机的结构。2掌握三相异步电动机的工作原理。3掌握三相异步电动机的机械特性。4. 掌握三相异步电动机的起动、制动与调速方法。 交流电机机可分为异步电机和同步电机两大类。异步电机主要用作各种生产机械。异步电动机具有

21、结构简单，制造、使用和维护方便、运行可靠，价格便宜及效率较高等优点，但也存在缺点。异步电机也可作为发电机使用，但一般只用于小型水力发电和风力发电等特殊场合。 异步电动机按相数分，主要分为三相、两相和单相异步电动机，三相异步电动机是当前工农业生产中应用最普遍的电动机；两相异步电动机通常用作控制电机；而单相异步电动机由于容量较小、性能较差，一般应用在实验室和家用电器中。本项目主要介绍三相异步电动机的基本构造、转动原理、运行特性及启动、反转、调速、制动、的方法和常见的故障及处理方法。07直 流 电 动 机第七章 直流电动机 【学习目标】 1掌握直流电机的基本结构。 2掌握直流电机的工作原理。 3掌握

22、直流电机铭牌与分类。 4 .掌握直流电动机的使用。 5.掌握直流电动机测常见故障及处理方法。 直流电机可分为直流发电机和直流电动机。直流发电机将机械能转换成直流电能，为需要直流电的机械提供直流电源，如同步电动机的直流励磁电源、直流电焊、电解、电镀、直流电动机等。随着电力电子技术的发展，大功率晶闸管可控整流电源已逐步取代直流发电机。直流电动机将直流电能转换成机械能。与交流电动机比较，直流电动机的优点是起动转矩较大，调速范围宽并能平滑调速，因此被广泛用于对起动和调速性能要求较高的生产机械上，如轧钢机、龙门刨床、起重机械、电机车等。但是直流电动机结构复杂，维修困难，体积较大，价格高。 本章主要讨论直

23、流电机的基本结构、工作原理；直流电动机的机械特性及起动、制动、调速、反转的原理和基本方法；介绍直流电动机常见故障及处理方法。08特 种 电 机第八章 特种电机 【学习目标】1.了解单相异步电动机的原理、结构及应用2.了解伺服电机的结构及应用3.掌握测速发电机的原理、结构及应用4. 掌握自整角机、步进电机的原理、结构及应用。 随着科学技术的不断发展，特种电机已经成力现代工业目动化系统、现代科学技术和现代军事装备等众多领域中必不可少的重要元件。特种电机在自动控制系统和计算装置中分别作为执行、放大、计算和信号转换元件。它是在普通旋转电机的基础上发展起来的。从基本原理来说与普通旋转电机并无本质区别。普

24、通旋转电机的主要任务是完成能量的转换，对它们的要求主要是各种运行状态下的力能指标。而特种电机的基本要求是高的主要任务是完成控制信号前传递和转换。因此，对它的基本要求是高精确度、高灵敏度和高可靠性。 特种电机的种类繁多，根据它们在自动控制系统中的作用可分为执行元件和测量元件。执行元件又称为功率元件，它将电信号转换成轴上的角位移或角速度、直线位移或线速度，并带动控制对象运动，主要有交流、直流伺服电机、步进电动机、各种微型同步电动机和直线电动机等。测量元件又称信号元件，它用来测量机械转角、转差角和转速，主要有旋转变压器、自整角机和交流、直流测速发电机等。09工 企 供 电 、 电 气 照 明第九章

25、工企供电、电气照明 【学习目标】1.了解工企输电、配电系统的基本组成2.了解照明电路的基本计算3. 掌握照明电路的设计与安装 本章主要介绍发电、输电和配电系统的基本常识；照明电路的基本概念；常用电光源及灯具、照明电气附件的安装；照明电路常用导线的选择及敷设。10继 电 接 触 控 制 电 路第十章 继电接触控制电路 【学习目标】1.了解常用低压电器的结构、动作原理以及它们的控制作用。2.了解三相鼠笼式异步电动机直接起动控制电路的工作原理，包括点动控制和起停控制。 3. 掌握三相鼠笼异步电动机的正反转控制电路的工作原理 4. 掌握行程控制和时间控制电路的实际应用。 工农业生产中使用很多生产机械，

26、它们的运动部件大多是由电动机带动的。因此，在生产过程中要对电动机进行自动控制，使生产机械各部件的动作按顺序进行，保证生产过程和加工工艺合乎预定要求。对电动机主要是控制它的起动、停止、正反转、调速及制动。 对电动机或其他电气设备的接通或断开，当前国内仍较多地采用按钮、接触器、继电器等控制电器来实施控制。这种控制系统一般称为继电接触器控制系统，它是一种有触点的断续控制，因为其中控制电器是断续动作的。 要懂得一个控制线路的原理，必须先要了解其中各个电器元件的结构、动作原理以及它们的控制作用。控制电器的种类繁多，主要分为手动的和自动的两大类。手动控制电器是由工作人员用手操纵的，例如组合开关、按钮等。自

27、动控制电器则是按照指令、信号或某个物理量的变化而自动动作的，例如接触器、热继电器、时间继电器等，因此，本章将首先对这些常用的控制电器做一下简要介绍。11安 全 用 电 及 电 工 测 量第十一章 安全用电及电工测量 【学习目标】 1掌握安全用电的基本知识和防护措施。 2了解常用的电工仪表。 3掌握电工测量技术的基本操作。 随着科学技术和电力工业的飞速发展，电能的使用日趋广泛。从生产到人们的日常生活时时处处几乎都离不开电，电能已经成为人类不可缺少的能源。在电能的生产、输送、分配、应用和控制过程中，都必须用电工仪表对电压、电流、功率、电能、电阻等参数的大小进行测量。本章简要介绍电流对人体的危害、触电的预防措施、触电急救及安全用电的基本知识重点讲解了电工测量仪表的分类、组成及工作原理、电流与电压的测量、功率表及电能的测量。结束