電工技術(shù)---1

1、電工技術(shù)A,貢成雄E-mail:gcx@nuaa.edu.cnMobile:18951892988共用E-MAIL：nh0008101@126.com密碼：0008101,課程內(nèi)容,電路基礎(chǔ)部分：結(jié)合電子電路和電機(jī)的需要，加強(qiáng)必要的技術(shù)基礎(chǔ)，研究重點(diǎn)放在穩(wěn)態(tài)直流和交流電路上。電機(jī)和繼電接觸控制部分：把電機(jī)作為一個(gè)元件，重點(diǎn)討論最常用的異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，運(yùn)行特性和使用方法。電工測(cè)量和安全用電：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,參考教材：1

2、、《 電工學(xué)Ⅰ 電工技術(shù)》第三版 羅守信 主編 高等教育出版社 2、《電路》邱關(guān)源主編-第五版 高等教育出版社,緒 論,一、電工技術(shù)研究的對(duì)象,研究電的基本規(guī)律及電磁現(xiàn)象在電工技術(shù)上應(yīng)用的科學(xué)。他屬非電專業(yè)類的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。,,,,二、電工技術(shù)的內(nèi)容組成： 電路原理，磁路、電機(jī)及其拖動(dòng),三、電工技術(shù)的應(yīng)用,應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防建設(shè)、日常生活,機(jī)械制造 工藝、電

3、鍍、電焊。測(cè)量對(duì)象：長(zhǎng)度、速度、壓力、溫度、水位、流量等均 可用電的方法來(lái)測(cè)量和進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)，以 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。,四、電能的優(yōu)越性,電能具有其他形式的能量所無(wú)可比擬的優(yōu)越性,具體 表現(xiàn)為下列四個(gè)方面:,1、便于轉(zhuǎn)換,核能發(fā)電將核裂變或核聚變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?2. 便與遠(yuǎn)距離輸送, 且電能的分配也很容易,線路損耗：,3. 便于控制,利用電能可以達(dá)到高度自動(dòng)化控制生產(chǎn)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)

4、最佳控制.,4. 便于定量測(cè)量,能測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)，如力學(xué)等各種非電量的測(cè)量,六、學(xué)時(shí)安排,1、電工技術(shù) 理論課56學(xué)時(shí)， 實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí),2、電子技術(shù) 理論課72學(xué)時(shí)， 實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí)， 加一周課程設(shè)計(jì),七、主要參考書：,《電路分析基礎(chǔ)》 高教出版社 李瀚蓀主編,《電路》 高教出版社 邱關(guān)源 主編,《電工技術(shù) ：

5、電工學(xué) I 》 高教出版社 姚海彬主編,第13章 供電與安全用電,13.1 電力系統(tǒng),電力系統(tǒng)是由電壓不等的電力線路將一些發(fā)電廠和電力用戶聯(lián)系起來(lái)的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。,電力系統(tǒng)示意圖如下：,線路損耗：,1．發(fā)電廠,電廠種類很多，有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠等。目前，各國(guó)都以火力發(fā)電和水力發(fā)電為主。,2．電力網(wǎng),電力網(wǎng)由變電所和各種不同的電壓等級(jí)的線路組成。其任務(wù)是將電能輸送、

6、變換和分配到電能用戶。 電力網(wǎng)分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。為加強(qiáng)供電的可靠性、穩(wěn)定性，通常電力網(wǎng)形成環(huán)網(wǎng)。,一級(jí)負(fù)荷：如火車站、大會(huì)堂、煉鋼爐、重點(diǎn)醫(yī)院的手術(shù)室等，中斷供電將造成人身傷亡或帶來(lái)大的經(jīng)濟(jì)損失，或在政治上造成重大的影響的電力負(fù)荷。對(duì)一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)雙電源供電，且設(shè)應(yīng)急電源。,二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將在政治經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的電力負(fù)荷，對(duì)二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙回路供電。,3．電力用戶,也稱電力負(fù)荷，或稱電力負(fù)載，根據(jù)其重要程度可分為一

7、級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。,13.2 三相電源,U=220V,三相四線制供電方式,每相相電壓為220V,線電壓為380V,13.3 安全用電,一、電流對(duì)人體的作用 安全電流：50mA 安全電壓：36V；24V；12V。,二、觸電方式接觸正常帶電體,電源中性點(diǎn)接地的單相觸電,2. 接觸正常不帶的帶電體 電機(jī)等用電設(shè)備的外殼在正常情況下是不帶電的,但因絕緣損壞而與外殼相接觸而使它帶電。,

8、電源中性點(diǎn)不接地的單相觸電,兩相觸電,措施：采用保護(hù)接地和保護(hù)接零,,三、接地和接零工作接地,降低觸電電壓迅速切斷故障設(shè)備降低電氣設(shè)備對(duì)地 的絕緣水平,工作接地的作用,,保護(hù)接地 宜用于中性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng)中,如外殼不接地時(shí)，人體相當(dāng)于單相觸電。,外殼接地時(shí)，因接地電阻遠(yuǎn)小于人體的電阻，不會(huì)有危險(xiǎn)。,3. 保護(hù)接零,為什么在中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中不采用保護(hù)接地呢？,宜用于中性點(diǎn)接地的低壓系統(tǒng)中,4. 保護(hù)接零

9、和重復(fù)接地,觸電電壓為相電壓的二分之一,5. 工作零線與保護(hù)零線,第1章 電路的基本概念及定律,1.1 電路的作用與組成部分,1.2 電路模型,1.3 電壓和電流的參考方向,1.4 歐姆定律,1.6 克希荷夫定律,1.7 電路中電位的概念及計(jì)算,第一部分 電路基本概念及定律,1.5 電源有載工作、開(kāi)路與短路,,1.理解電壓與電流參考方向的意義；2. 掌握克希荷夫定律并能正確應(yīng)用；3. 了解電路的有載工作、開(kāi)路與短路狀態(tài)，理解

10、電功率和額定值的意義；4. 會(huì)計(jì)算電路中各點(diǎn)的電位。,本部分要求,(1) 實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換,1. 電路的作用,電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。,1.1 電路的作用與組成部分,(2) 實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理,信號(hào)：聲音信號(hào)、圖象信號(hào) 測(cè)量信號(hào)或控制信號(hào),,電源: 提供電能的裝置,負(fù)載: 取用電能的裝置,中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用,,2. 電路的組成部分,電路的

11、組成部分,中間環(huán)節(jié)：信號(hào)處理,負(fù)載,信號(hào)源: 提供信息,電路=電源（信號(hào)源）+ 中間環(huán)節(jié) + 負(fù)載,實(shí)際電路 ：根據(jù)人們的需要將實(shí)際的電路元件或器件（發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電阻器、電容器及電感）搭接起來(lái)，以完成人們的預(yù)想要求。,1.2 電路模型,電路模型：實(shí)際元器件的電磁特性十分復(fù)雜。為便于對(duì)電路的分析和數(shù)學(xué)描述，常將實(shí)際元器件理想化（即模型化），理想電路元件組成的電路就是電路的電路模型。,實(shí)際電路與電路模型,,今后分析的都是指電

12、路模型，簡(jiǎn)稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號(hào)表示。,,1. 電路基本物理量的實(shí)際方向,,,1.3 電壓和電流的參考方向,,(1) 參考方向,在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)電量任意假定的方向。,2. 電路基本物理量的參考方向,電流(或電壓)值為正值，實(shí)際方向與參考方向一致；電流(或電壓)值為負(fù)值，實(shí)際方向與參考方向相反。,注意：只有在參考方向選定后，電流 ( 電壓 ) 值正負(fù)才有意義,(3) 實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系,U、I

13、參考方向相同,U、I 參考方向相反時(shí),通常：取 U、I 參考方向相同，也叫關(guān)聯(lián)參考方向。,U = I R,U = – IR,1.4 歐姆定律,規(guī)定參考方向的情況下歐姆定律的寫法,電路端電壓與電流的關(guān)系稱為伏安特性。,線性電阻的伏安特性是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。,線性電阻的概念,U = I R,1.5.1 電源有載工作,開(kāi)關(guān)閉合,有載,,開(kāi)關(guān)斷開(kāi),開(kāi)路,,cd短接,,短路,1.5 電源有載工作、開(kāi)路與短路,返回,c,d,1．電壓和電流,由歐

14、姆定律可列上圖的電流,負(fù)載電阻兩端電壓,電源的外特性曲線,當(dāng),R0＜＜R時(shí),返回,I,電源端電壓Ｕ：,電源電動(dòng)勢(shì)Ｅ＝ＵＯ,2.功率與功率平衡,功率 設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為 U ,流入此部分電路的電流為 I， 則這部分電路消耗的功率為:,功率平衡：由U＝E－R0I 得 UI＝EI－R0I2,P＝PE－ ?P,返回,解,例題1.3,返回,（2）由（1）中兩式得 E1＝E2＋R01

15、I＋R02 I,等號(hào)兩邊同乘以I 得E1I＝E2I＋R01I2＋R02I2,返回,3. 電源與負(fù)載的判別,分析電路時(shí)，如何判別哪個(gè)元件是電源？哪個(gè)是負(fù)載？,U和I 的參考方向與實(shí)際方向一致,當(dāng),返回,,返回,,電氣設(shè)備的三種運(yùn)行狀態(tài),欠載(輕載)： I < IN ，P < PN （不經(jīng)濟(jì)）,過(guò)載(超載)： I > IN ，P > PN （設(shè)備易損壞）,額定工作狀態(tài)： I = IN ，P = PN （經(jīng)

16、濟(jì)合理安全可靠）,電氣設(shè)備的額定值,額定值：制造廠商為了使產(chǎn)品能在給定的條件下正常 運(yùn)行而規(guī)定的正常電流和功率允許值。 IN PN,,【例題a_1】,把額定電壓110V、額定功率分別為100W和60W的兩只燈泡，串聯(lián)在端電壓為220V的電源上使用，這種接法會(huì)有什么后果？它們實(shí)際消耗的功率各是多少？如果是兩個(gè)110V、60W的燈泡，是否可以這樣使用？為什么？,1.5.

17、2 電源開(kāi)路,特征：I＝0 U＝U0＝E P＝0,1.5.3 電源短路,特征：U＝0 I＝IS＝E／R0 PE＝P＝R0I2 P＝0,,返回,,支路：電路中的每一個(gè)分支。 一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱為支路電流。,節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。,回路：由支路組成的閉合路徑。,網(wǎng)孔：內(nèi)部不含支路的回路。,1.6 克希荷夫定律,（共3條）,（共2個(gè)）,（共3個(gè)）,（共

18、2個(gè)）,1．KCL定律,即： ?Ｉ入= ?Ｉ出,在任一瞬間，流向任一節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流。,? 實(shí)質(zhì): 電流連續(xù)性的體現(xiàn)。,或： ?Ｉ= 0,對(duì)節(jié)點(diǎn) a：,I1+I2 = I3,或 I1+I2–I3= 0,基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一節(jié)點(diǎn)處各支路電流間相互制約的關(guān)系。,克希荷夫電流定律(KCL定律),,電流定律可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。,,I =?,,廣義節(jié)點(diǎn),I = 0,IA + IB

19、+ IC = 0,2．KCL定律推廣,在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。,1．KVL定律,即： ? U = 0,在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個(gè)方向上電位升之和等于電位降之和。,或 I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0,或 I2 R2+I3 R3 –E2 = 0,基爾霍夫電壓定律（KVL定律),1．列方程前標(biāo)注回路循行方向；,2．應(yīng)用 ? U = 0列方程時(shí)，項(xiàng)前符號(hào)

20、的確定： 如果規(guī)定電位降取正號(hào)，則電位升就取負(fù)號(hào)。,I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0,注意：,E1 －E2= I1R1－I2R2,3．由電源和電阻組成的回路，用 ? E = ? IR 方程時(shí)，項(xiàng)前符號(hào)的確定：電動(dòng)勢(shì)的參考極性“-、+”與循行方向一致者為“+”，相反者為“-”；電流的參考方向與回路循行方向一致者，則該電流在電阻上所產(chǎn)生的電壓降應(yīng)為“+”，相反則應(yīng)為“-”。,注意：,注意：,4. 開(kāi)口電壓可按回路處理

21、,例：,,,對(duì)網(wǎng)孔abda：,對(duì)網(wǎng)孔acba：,對(duì)網(wǎng)孔bcdb：,R6,,I6 R6 – I3 R3 +I1 R1 = 0,I2 R2 – I4 R4 – I6 R6 = 0,I4 R4 + I3 R3 –E = 0,應(yīng)用 ? U = 0列方程,【例題a_2】,在圖示的電路中，欲使燈泡上的電壓U3和電流I3分別為12V和0.3A，求外加電壓應(yīng)為多少？,答案：U=48.6V,,電位：電路中某點(diǎn)至參考點(diǎn)的電壓，記為VX” 。

22、通常設(shè)參考點(diǎn)的電位為零。,1. 電位的概念,某點(diǎn)電位為正，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；某點(diǎn)電位為負(fù)，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。,1.7 電路中電位的概念及計(jì)算,電位的計(jì)算步驟: (1) 任選電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)其電位為零； (2) 標(biāo)出各電流參考方向并計(jì)算； (3) 計(jì)算各點(diǎn)至參考點(diǎn)間的電壓即為各點(diǎn)的電位。,2. 舉例,求圖示電路中各點(diǎn)的電位:Va、Vb、Vc、Vd 。,解：如設(shè) a為參考點(diǎn)， 即Va=0V,又如設(shè) b為參考點(diǎn)

23、，即Vb=0V,b,a,,,,結(jié)論：,(1)電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中 各點(diǎn)的電位也將隨之改變；,(2) 電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會(huì)因參考 點(diǎn)的不同而變， 即與零電位參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。,【例題a_3】,電路如下圖所示，(1) 零電位參考點(diǎn)在哪里？畫電路圖表示出來(lái)。(2) 當(dāng)電位器RP的滑動(dòng)觸點(diǎn)向下滑動(dòng)時(shí)，A、B兩點(diǎn)的電位增高了還是降低了？,,VA = – IR1 +12VB = IR2 – 12,當(dāng)