电工学常识PPT讲稿.ppt

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1、1第1页，共80页，编辑于2022年，星期日电路的基本概念 什么是电路 电流所走的路线就叫做电路 实际的电路（或系统）都是由电路元件以一定方式连接起来的整体。EKR2第2页，共80页，编辑于2022年，星期日电路的分类 从电路的基本功能上分，它可分为：信号的产生和处理电路。各种物理量的 检测电路、放大电路、声音图象或文字的处理电路等。(数字电路和模拟电路)功率(或能量)的产生和处理电路。各种整流电路、逆变电路、变频电路及直流变换电路等。（电源部分）3第3页，共80页，编辑于2022年，星期日电路的组成电源：不断的把其他形式的能量转换为电 能.（电能的供给者）负载：用电设备（用电器）导线：把电路

2、中的各个部分连接在一起。控制和保护设备：控制电路的通断、防止 电路过载、短路的设备。4第4页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词 电流：电荷有规律的运动。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1安培（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了A，常用的单位有毫安（mA）、微安(A)电流产生的条件电流产生的条件 1、必须具有能够自由移动的电荷(金属中只有负电荷移动，电解液中为正负离子同时移动）。2、导体两端存在电压差（要使闭合回路中得到持续电流，必须要有电源）。3、电路必须为通路。电流的三大效应电流的三大效应

3、 1热效应热效应2磁效应磁效应3化学效应化学效应 5第5页，共80页，编辑于2022年，星期日电流的三大效应电流的热效应：当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。实践证明，电流通过导体所产生的热量和电流的平方，导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。这是英国科学家焦耳和俄国科学家楞次得出的结论，被人称作焦耳楞次定律。公式：Q=I2Rt 式中：I 通过导体的电流，单位是安培；R导体的电阻，单位是欧姆；t 电流通过导体的时间，单位是秒；Q电流在电阻上产生的热量，单位是焦。6第6页，共80页，编辑于2022年，星期日电流的三大效应电流磁效应定义：任何通有电流的导

4、线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应.非磁性金属通以电流，却可产生磁场，其效果与磁铁建立的磁场相同.通有电流的长直导线周围产生的磁场.在通电流的长直导线周围，会有磁场产生，其磁力线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆，且磁场的方向与电流的方向互相垂直.电流的化学效应：电流引起化学变化的现象，称为电流的化学效应。例如直流电可以用来电解、电镀、电极化。7第7页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词电流强度：电流强度是单位时间内通过导体横截面的电量。电流有时也作为电流强度的简称，可写成I Q T 式中 I 表示为电流强度Q 为电量，T 为时间 是一个表示电流大小的量。单位为安培电

5、压：电路中两点间的电位差。用U表示，单位为伏特。8第8页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词电动势：电动势：电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差。用E表示，单位为伏特。电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念。电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功；而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功。电阻：电阻：导体阻碍电流通过的作用。用R表示，单位为欧姆。(电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生热能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻的种类很多，通

6、常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。)电阻率电阻率 又叫电阻系数或叫比电阻。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量，以字母表示，单位为欧姆*毫米平方/米。在数值 上等于用那种物质做的长1米截面积为1平方毫米的导线，在温度20C时的电阻值，电阻率越大，导电性能越低。则物质的电阻率是随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加与原来的电阻电阻率的比值，通常以字母表示，单位为1/C。9第9页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词电容：电容：被介质分割的两个任意形状的导体，在单位电压作用下存储电荷的能力。用C表示，单位

7、为法拉。是一个容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电，当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。在计算机系统的主板、插卡、电源的电路中，应用了电解电容、纸介电容和瓷介电容等几类电容，并以电解电容为主。电容的用途非常多，主要有如下几种：1隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。2旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。3耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路 4滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。5温度补偿：针

8、对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。6计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。7调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。8整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。9储能：储存电能，用于必要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。（如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。10第10页，共80页，编辑于2022年，星期日自感自感-当闭合回路中的电流发生变化时，则由这电流所产生的穿过回路本身磁通也发生变化，因此在回路中也将感应电动势，这现象称为自感现象，这种感应电动势叫自感电动势。

9、（由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。载流线圈的电流变化在线圈自身引起感应电动势的现象。）载流线圈激发的磁场与其电流I成正比，通过线圈的磁通匝链数（当线圈为多匝时，通过各匝线圈的磁通量之和称为磁通匝链数，若通过每匝线圈的磁通量都相同，则N，N为线圈匝数）也与I成正比，即LI。电流I的变化引起了的变化，由法拉第电磁感应定律，产生的自感电动势为以上二式中的比例系数L与电流无关，取决于线圈的大小、形状、匝数以及周围（特别是线圈内部）磁介质的磁导率（若为铁磁质，则L还与电流I有关）。对于相同的电流变化率，L越大，自感电动势越大，即自感作用越强。L称为自感系数，简称自感，单位是亨利

10、（H），自感系数的计算比较复杂，常用实验方法测定，简单情形则可由毕-萨-拉定律和LI计算。构成谐振电路或滤波器 电工学名词 11第11页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词互感-两个互相靠近的绕组，当一个绕组中的电流发生变化时，在另一个绕组中产生感应电动势，这种由互感现象产生的电动势，叫互感电动势。互感现象是一种电磁感应现象。当互感现象发生时，由第一个线圈中的电流所产生的而与第二个线圈相环链的磁通链与该电流的比例系数叫第一个线圈对第二个线圈的互感系数简称互感。电压互感器又称仪用变压器，是一种电压变换装置。其工作原理、构造和接线方式都与变压器相同，主要区别在于电压互感器容量很小，通常只

11、有几十VA或几百VA，并且在大多数情况下，它的负载是恒定的高阻抗，相当于变压器在低负载下运行，次级电压基本上等于次级感应电动势值。因此用电压互感器来间接测量电压，能准确反映高压侧的量值，保证测量精度。12第12页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词电感-在电路中，当电流流过导体时，会产生电磁场，电磁场的大小除以电流的大小就是电感。电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。自感与互感的统称。1.)电感的电流不能瞬间改变。2.)且电流相位会落后电压90度。3.)若电流不变，并不会感生电动势。13第13页，共80页，编辑于2022年，星期日感抗-交流电流过有电感的电路时，电感阻碍交流电流过的

12、作用。（在纯电感交流电路中，电压有效值与电流有效值的比值称为感抗。用符号XL表示，单位为，即：XLU/IL2fL）容抗-交流电流过有电容的电路时，电容阻碍交流电流过的作用。(纯电容交流电路中，电压与电流有效值的比值称为容抗。用符号XC表示，单位为，即：XCU/I1/C1/2fC)电抗-电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。阻抗：交流电流过有电阻、电容、电感的电路时，它们阻碍交流电流过的作用。用Z表示单位为欧姆。Z2=R2+(xL+xC)2电工学名词 14第14页，共80页，编辑于2022年，星期日直流：大小、方向不随时间变化。交流：大小和时间随时间作周期性变化正弦电流：按正弦规律

13、随时间变化的交流。频率：每秒钟内电流方向的改变次数。以f表示，单位为赫兹。电工学名词 15第15页，共80页，编辑于2022年，星期日振幅（最大值）-交变电流在一个周期内出现的最大值。有效值-在两个相同的电阻器件中，分别通过直流电和交流电，如果经过同一时间，它们发出的热量相等，那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电流的有效值等于其最大值的0.707倍。电工学名词 16第16页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词三相交流电-由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120角的交流电路组成的电力系统。相电压-三相输电线（火线）与中性线间的电压线电压-三相输电线各线（火线）间的电

14、压。线电压的大小为相电压的1.73倍。相序：就是相位的顺序，是交流电的瞬时值从负值向正值变化经过零值的依次顺序17第17页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词电功率：表示消耗能量快慢的物理量 电流通过电路到用电设备，发热发光、开动机器，消耗电源供出的能量而做功。我们把单位时间内做的功叫电功率。电功率分为：有功功率、无功功率、视在功率。18第18页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词有功功率-又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特。单相电路：P=UIconI2R三相电路：P

15、=3U相I相con1.7323U线I线con19第19页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词无功功率-在具有电感（或电容）的电路里，电感（或电容）在半周期的时间里把电源的能量变成磁场（或电场）的能量贮存起来，在另外半周期的时间里又把贮存的磁场（或电场）能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的振幅值叫做无功功率，以字母Q表示，单位干乏（kvar）。（交流电路里,电流流经储能元件产生的电能磁能互相交换，而不实际做功，这种交换功率叫做无功功率。用字母Q表示，单位为乏。）单相电路：P=U相I相sin I2X三相电路：P=3U相I相sin1.732

16、U线I线sin20第20页，共80页，编辑于2022年，星期日电工学名词视在功率-在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫做视在功率，用字母S来表示，单位为瓦特。P=Scos=UIcos Q=Ssin=UIsin S2=P2+Q2 S=3U相I相=1.732U线I线 cos=有功功率/全功率21第21页，共80页，编辑于2022年，星期日功率因数-（反映总电功率中有功功率所占的比例大小的一个物理量）在交流电路里，有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COS表示。是指任意二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦。电工学名词 PF：功率因数 I：总电流有效值

17、P：有功功率 ：失真功率因数S：视在功率 或电流畸变因子I1：基波电流有效值 COS1：位移功率因数 22第22页，共80页，编辑于2022年，星期日电网负载的性质线性阻抗非线性阻抗23第23页，共80页，编辑于2022年，星期日低功率因数的危害严重污染公共电网，干扰其他用电设备。增大输入电流在传输线上的损耗。增加前级设备的功率容量，如发电机组等。使中线电流增大，造成中线严重过载。增加用电费用。24第24页，共80页，编辑于2022年，星期日提高功率因数的方法电容补偿提高整流器的功率因数 三相三线整流器 无源功率校正因数技术 有源功率因数校正技术25第25页，共80页，编辑于2022年，星期日

18、功率器件1.功率晶体管（GTR）：耗散功率大于1瓦的晶体管。它包括低频功率管、高反压功率管、结型高频功率管、微波功率管和场效应功率管等。电流控制器件，可自关断，是一种双极性器件。其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，缺点是驱动电路复杂，驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。26第26页，共80页，编辑于2022年，星期日功率器件结结结结构构构构与与与与符符符符号号号号：由四层半导体P1、N1和P2、N2重叠构成，中间形成3个PN结J1、J2和J3。最外层的P1和N2分别引出阳极A和阴极K，中间的P2层引出控制极G。1.1.晶闸管：晶闸管：晶闸管：晶闸管：第27页，共80页，编辑于

19、2022年，星期日晶闸管晶闸管的工作特性与主要参数晶闸管的工作特性与主要参数晶闸管的工作特性与主要参数晶闸管的工作特性与主要参数28第28页，共80页，编辑于2022年，星期日晶闸管应用电路晶闸管应用电路单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路=029第29页，共80页，编辑于2022年，星期日晶闸管应用电路晶闸管应用电路单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路滤波后30第30页，共80页，编辑于2022年，星期日晶闸管应用电路晶闸管应用电路单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路0输出波形图31第31页，共80页，编辑于2022年，星期日图 2-8 三相全控桥式整流电路大电感负载=0时的波形

20、(a)输入电压；(b)晶闸管的导通情况；(c)触发脉冲；(d)输出电压；2.2.1 2.2.1 工作原理工作原理工作原理工作原理32第32页，共80页，编辑于2022年，星期日图 2-8 三相全控桥式整流电路大电感负载=0时的波形(a)输入电压；(b)晶闸管的导通情况；(c)触发脉冲；(d)输出电压；33第33页，共80页，编辑于2022年，星期日双向可控硅可控硅是由P型和N型半导体组成PNPN结构的晶体管。在其中引出三根线，PNN或PPN，中间的是控制极。它相当于一个可以控制电流大小的二极管。因此，只有一组PNPN的可控硅，是单向导电的。如果把一个正向和一个反向可控硅并连上，则它就可以双向控

21、制电流了。前者就是单向可控硅，后者是双向可控硅。由于主电极的构造是对称的（都从N层引出），所以它的电极不像单向可控硅那样分别叫阳极和阴极，而是把与控制极相近的叫做第一电极A1，另一个叫做第二电极A2。双向可控硅的主要缺点是承受电压上升率的能力较低。这是双向可控硅在一个方向导通结束时，硅片在各层中的载流子还没有回到截止状态的位置，必须采取相应的保护措施。双向可控硅元件主要用于交流控制电路，如温度控制、灯光控制、防爆交流开关以及直流电机调速和换向等电路。34第34页，共80页，编辑于2022年，星期日GTO GTO:门极可关断晶闸管。保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点，以具有自关断能力。尽管可关

22、断晶闸管GTO与SCR的触发导通原理相同，但二者的关断原理及关断方式截然不同。这是由于普通晶闸管在导通之后即外于深度饱和状态，而GTO可关断可控硅在导通后只能达到临界饱和，所以可关断晶闸管GTO门极上加负向触发信号即可关断。35第35页，共80页，编辑于2022年，星期日MOSFET金属氧化物半导体场效应管金属氧化物半导体场效应管 是一种多子导电的单极型电压控制器件，具有开关速度快、高频特性好、热稳定性优良、驱动电路简单、驱动功率小、安全工作区宽、无二次击穿问题等显著优点。功率MOSFET与双极型功率相比具有如下特点：1MOSFET是电压控制型器件(双极型是电流控制型器件)，因此在驱动大电流时

23、无需推动级，电路较简单；2输入 阻抗高，可达108以上；3工作频率范围宽，开关速度高(开关时间为几十纳秒到几百纳秒)，开关损耗小；4有较优良的线性区，并且MOSFET的输入电容比双极型的输入电容小得多，所以它的交流输入阻抗极高；噪声也小，最合适制作Hi-Fi音响；5功率MOSFET可以多个并联使用，增加输出电流而无需均流电阻。36第36页，共80页，编辑于2022年，星期日绝缘栅双极型晶体管 IGBT门极G射极E集极C特点：输入阻抗高、开关速度开、热稳定性好、驱动电路简单、通态压降低、耐压高、承受大电流。37第37页，共80页，编辑于2022年，星期日IGBT特性曲线38第38页，共80页，编

24、辑于2022年，星期日MCTMCT(MOS-Controlled Thyristor)是一种新型MOS与双极复合型器件 它采用集成电路工艺，在普通晶闸管结构中制作大量MOS器件，通过MOS器件的通断来控制晶闸管的导通与关断。MCT既具有晶闸管良好的关断和导通特性，又具备MOS场效应管输入阻抗高、驱动功率低和开关速度快的优点，克服了晶闸管速度慢、不能自关断和高压MOS场效应管导通压降大的不足。所以MCT被认为是很有发展前途的新型功率器件。MCT器件的最大可关断电流已达到300A，最高阻断电压为3KV，可关断电流密度为325A/cm2。39第39页，共80页，编辑于2022年，星期日SIT静电感应

25、晶体管SIT(Static Induction Transistor)诞生于1970年，实际上是一种结型场效应晶体管。将用于信息处理的小功率SIT器件的横向导电结构改为垂直导电结构，即可制成大功率的SIT器件。SIT是一种多子导电的器件，其工作频率与电力MOSFET相当，甚至超过电力MOSFET，而功率容量也比电力MOSFET大，因而适用于高频大功率场合，目前已在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大和高频感应加热等某些专业领域获得了较多的应用。但是SIT在栅极不加任何信号时是导通的，栅极加负偏压时关断，这被称为正常导通型器件，使用不太方便。此外，SIT通态电阻较大，使得通态损耗也大，因而

26、SIT还未在大多数电力电子设备中得到广泛应用。40第40页，共80页，编辑于2022年，星期日SITH静电感应晶闸管SITH（Static Induction Thyristor）诞生于1972年，是在SIT的漏极层上附加一层与漏极层导电类型不同的发射极层而得到的。因为其工作原理也与SIT类似，门极和阳极电压均能通过电场控制阳极电流，因此SITH又被称为场控晶闸管（Field Controlled Thyristor-FCT)。由于比SIT多了一个具有少子注入功能的PN结，因而SITH是两种载流子导电的双极型器件，具有电导调制效应，通态压降低、通流能力强。其很多特性与GTO类似，但开关速度比G

27、TO高得多，是大容量的快速器件。SITH一般也是正常导通型，但也有正常关断型。此外，其制造工艺比GTO复杂得多，电流关断增益较小，因而其应用范围还有待拓展。41第41页，共80页，编辑于2022年，星期日二极管SBD：肖特基势垒二极管的简称。SBD具有开关频率高和正向压降低等优点，但其反向击穿电压比较低，大多不高于60V，最高仅约100V，以致于限制了其应用范围。快速/超快速恢复二极管：反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。肖特基二极管和快恢复二极管区别：前者的恢复时间比后者小一百倍左右，前者的反向恢复时间大约为几纳秒。前者的优点还有低功耗，大电流，超高速！电气特性当然都是二极

28、管。瞬态电压抑制器：TVS 瞬态（瞬变）电压抑制二级管简称TVS器件，在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位响应时间仅为1ps（10-12S）。TVS允许的正向浪涌电流在TA250C，T10ms条件下，可达50200A。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平，双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。42第42页，共80页，编辑于2022年，星期日压敏电阻压敏电阻：ZnO

29、压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏，它的伏安特性是对称的。43第43页，共80页，编辑于2022年，星期日熔断电阻器又称保险电阻：它是一种兼具电阻器和熔断器双重功能的元件。在电路正常工作时，熔断电阻器在额定功率下发出的热量与周围介质达到平衡，它具有电阻器的功能;当电路出现异常过载超过其额定功率时，它就会像保险丝一样熔断，使连接的电路断开起到保险元件的作用，可有效地对电路中的重要元件进行保护。自恢复保险管（自恢复保险管（

30、PTC）：）：PTC热敏电阻（正温度系数热敏电阻）是一种具热敏电阻（正温度系数热敏电阻）是一种具温度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度（居里温度）时，它的电阻值随着温度的升温度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度（居里温度）时，它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高。高几乎是呈阶跃式的增高。PTC热敏电阻本体温度的变化可以由流过热敏电阻本体温度的变化可以由流过PTC热敏电阻的电流来获得，也热敏电阻的电流来获得，也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得。可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得。PTC热敏电阻除用作加热元件外，同时还能起到热敏电阻除用作加热元件外，同时还能起到“开关

31、开关”的的作用，兼有敏感元件、加热器和开关三种功能，称之为作用，兼有敏感元件、加热器和开关三种功能，称之为“热敏开关热敏开关”。电流通过元件后引起温度升高，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，于是电流的下降导致元件温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，元件温度升高，周而复始，因此具有使温度保持在特定范围的功能，又起到开关作用。44第44页，共80页，编辑于2022年，星期日磁场磁场磁力线磁力线描写磁场分布情况的曲线 磁力线上各点的切线方向，就是该点的磁场方向。磁力线越密的地方表示磁场强，稀的地方表示磁场弱。磁铁的磁力线由北极发出外部进入南极，然后由南极通过磁铁

32、内部回到北极，由此构成一条闭合的曲线。磁力线之间永不相交。NS45第45页，共80页，编辑于2022年，星期日 磁力线利用安培定则判断直线电流产生的磁场的磁力线方向磁场46第46页，共80页，编辑于2022年，星期日磁场磁力线磁力线利用安培定则判断螺旋管电流产生的磁场的磁力线方向47第47页，共80页，编辑于2022年，星期日磁场磁现象的电本质 运动的电荷（电流）产生电流，磁场对运动电荷（电流）有磁场力作用，所有的磁现象都可归结为运动电荷（电流）之间通过磁场发生的相互作用。48第48页，共80页，编辑于2022年，星期日磁场电磁力 当把通有电流的导体放到磁场中去，导体就受到磁场对他的作用力F，

33、这种磁场对通电导体产生的力就叫做电磁力，其方向可用左手定则判断。49第49页，共80页，编辑于2022年，星期日磁场磁感应强度 用以衡量磁场强弱的物理量叫做磁感应强 度B。电磁力和磁感应强度的关系 当导体与磁场垂直时，有以下关系：F=BIL 其中I为通过导体的电流，L为导体在磁场内的有效长度。50第50页，共80页，编辑于2022年，星期日电磁感应当导体处于变化的磁场里时就会产生感生电动势，如果此时外电路是闭合的，闭合电路中就会有感生电流。这种“磁生电”的现象叫做电磁感应。产生感生电动势的那部分导体就是电源。感生电动势、感生电流的方向可利用愣次定律或右手定则判断。51第51页，共80页，编辑于

34、2022年，星期日电磁感应愣次定律 当导线在磁场中运动时，或磁场在线圈中变化时，由导线上感应电流的磁效应所形成的另一磁场作用，在反抗导线或磁铁与原有磁场间的相对运动。即感应电流的方向为阻止磁场的变化方向，也就是感生电流的磁通总是力图阻碍引起感生电流的磁通变化，这就是“楞次定律”。52第52页，共80页，编辑于2022年，星期日电磁感应自感与互感 不论何种方式只要能使穿过闭合回路的磁通量发生变化变化，此闭合回路内就会有感应电动势出现。引起磁通量变化的原因是多种多样的，必须依据情况作具体分析。53第53页，共80页，编辑于2022年，星期日自感现象 当闭合回路中的电流发生变化时，则由这个电流所产生

35、的穿过回路本身的磁通也发生变化，因此在回路中也将产生感生电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，这现象称为自感现象，这种感应电动势叫自感电动势。电磁感应日光灯就是利用整流器线圈的自感现象来启动和工作的21yI2I154第54页，共80页，编辑于2022年，星期日电磁感应互感现象变化 变化线圈1中产生一个载流回路中电流变化，引起邻近另一回路中产生感生电动势的现象互感现象；这两个回路互感耦合回路互感电动势变化 变化线圈2中产生21y55第55页，共80页，编辑于2022年，星期日交流电路单相正弦交流电 大小方向随时间变化而变化的电流称之为交流电，当交流电变化的规律按正弦函数变化时称之为正弦

36、交流电Um20tu56第56页，共80页，编辑于2022年，星期日交流电路交流电路交流电的产生57第57页，共80页，编辑于2022年，星期日交流电路交流电路交流电的描述周期：完成一个周期性完成一个周期性变化所用的时间。变化所用的时间。符号:T T，单位:秒秒 频率:交流在交流在1s1s内完成周内完成周期性变化的次数。期性变化的次数。符号:f f，单位:赫兹赫兹(Hz)(Hz)T=1/f f=1/TT=1/f f=1/T中国交流电:f=50HZ T=0.02S58第58页，共80页，编辑于2022年，星期日交流电路单相正弦交流电三要素 最大值Em 角速度=2/T=2f 初相角 u EmSin(

37、t+)Um20tu59第59页，共80页，编辑于2022年，星期日有效值 交流电通过电路时也会产生热效应，故提出了交流电有效值的概念，交流电的有效值就是与它的热效应相等的直流值。有效值与最大值的关系I=0.707Im U=0.707Um 有效值在实际工作中应用非常广泛，一般电器设备标出的电压电流值都是有效值，平时测量的交流电压、电流也是有效值。交流电路交流电路60第60页，共80页，编辑于2022年，星期日交流电路三相交流电路 目前比界上电力系统所采用的供电方式，绝大多数是三相制，所谓三相制，就是由三个频率相同而相位不同的电压源(或电动势)作为供电体系。三相交流电路是由一组频率相同、振幅相等、

38、相位互差120的三个电动势组成的供电系统。三相电动势的向量图和波形图61第61页，共80页，编辑于2022年，星期日三相电路中，三相电动势达到最大值的顺序称为相序，为保证相序一致，三相电路中以黄、绿、红三种颜色来标示A、B、C三相。由于三相交流电有许多忧点，例如，三相交流电易于获得；广泛应用电力拖动的三相交流电动机结构简单、性能良好、可靠性高；相交流电的远距离输电比较经济等，所以，目前在电力工程中几乎全部采用三相制。交流电路三相交流电路62第62页，共80页，编辑于2022年，星期日交流电路三相四线系统 线电压1.732相电压 UAB=UAC=UBC1.732UAN 若负载平衡(IA=IB=I

39、C)那么 相电流线电流 IA=IAX 零线电流0 IN=0 BIAZYXICIBANBUABUAN63第63页，共80页，编辑于2022年，星期日电感对交流电相位的影响 在纯电感电路中，电流的相比电压的相落后 90度电容对交流电相位的影响 在纯电容电路中，电流的相比电压的相超前 90度 交流电路64第64页，共80页，编辑于2022年，星期日 是一种变换电压的静止电器，它是靠电磁感应原理，把某种频率的电压变换成同频率的另一种或多种数值不等（或相等）电压的功率传输装置 变压器原理图变压器65第65页，共80页，编辑于2022年，星期日 变压器在共同磁路的铁芯上绕有输入边（原边）的绕组（又叫一次绕

40、组，匝数是n1）及输出边（副边）的绕组（又叫二次绕组，匝数是n2），通过输入边和输出边的电磁耦合，把输入边的电力供给输出边。变压器有以下特点：U1/U2=n1/n2 I1/I2=n2/n1 变压器66第66页，共80页，编辑于2022年，星期日 变压器的结构 67第67页，共80页，编辑于2022年，星期日变压器的主要部件 铁芯：构成磁路以利于导磁。为减少涡流与磁滞损耗，增强磁导率，铁芯是用许多涂有绝缘的导磁性能好的薄硅钢片（厚0.35-0.5mm）叠成。相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开，从而减少了磁阻，便于磁通流通。绕组：变压器的电路 油箱：变压器的外壳，内部充满变压器油68第68页，共

41、80页，编辑于2022年，星期日变压器油：起绝缘、散热、消弧的作用。有10号、25号和45号三种规格，其标号表示油在零下开始凝固时的温度。油枕：当变压器的体积随着油的温度变化而膨胀或缩小时，油枕起着储油和补油的作用；油枕上装着呼吸孔和大气相通，防止油箱变形甚至损坏；油枕的体积是油箱体积的10%左右。变压器的主要部件 69第69页，共80页，编辑于2022年，星期日防爆管：安全保护装置，防止变压器油大量汽化时，油箱爆裂。气体继电器：内部故障的一种保护装置。装于变压器油箱与油枕的连接管中间，与控制电路连通构成瓦斯保护装置。上接点与轻瓦斯信号构成一个单独回路，下接点连接外电路构成重瓦斯保护，重瓦斯动

42、作使高压断路器跳闸并发出重瓦斯动作信号。变压器的主要部件 70第70页，共80页，编辑于2022年，星期日高、抵压绝缘套管：是变压器箱外的主要绝缘装置呼吸器：干燥和过滤油枕上部空间和大气相通的空气中的水分和杂质。呼吸器内的硅胶在（干燥情况）下成浅兰色，当吸潮达到饱和状态时，渐渐变为淡红色。变压器的主要部件 71第71页，共80页，编辑于2022年，星期日三相异步电动机接上电源，转子就会转动，是因为转子能跟着旋转磁场转动的缘故基本原理NSFFnn0转子转动的原理三相异步电动机72第72页，共80页，编辑于2022年，星期日三相异步电动机旋转磁场73第73页，共80页，编辑于2022年，星期日旋转

43、磁场的方向改变电动机三相电源的相序，可以使旋转磁场反转。由于电动机（转子）转动的方向始终和旋转磁场的方向相同，改变旋转磁场的方向，也就改变了电动机的转动方向。三相异步电动机74第74页，共80页，编辑于2022年，星期日旋转磁场的转速 n060f/p（r/min)n0-旋转磁场的转速 f-三相电源的频率 p-旋转磁场的磁级对数控制交流电动机的转速的方法 改变磁极法 变频法 以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。三相异步电动机75第75页，共80页，编辑于2022年，星期日单相交流电动机单相交流电动机 76第76页，共80页，编辑于2022年，星期日同步发电机同步

44、发电机工作原理1同步发电机工作原理2 77第77页，共80页，编辑于2022年，星期日同步发电机基本结构 转子 定子励磁方式 自励 他励 78第78页，共80页，编辑于2022年，星期日 各种电气设备的电压、电流、功率都有一个额定值。额定值是制造厂为了使产品能在给定的条件下正常运行而规定的正常容许值。低于额定值运行，不仅得不到正常合理的工作状态，而且也不能充分利用没备的能力；高于额定值运行，影响设备寿命，甚至出现事故。因此，应尽量使电气设备工作在额定状态。额定值通常标在电气设备或元件的铭牌或写在产品说明书中，使用时应充分考虑额定数据。79第79页，共80页，编辑于2022年，星期日 谢谢大家！谢谢大家！80第80页，共80页，编辑于2022年，星期日