电工技术完整版课件全套ppt教学教程最全整套电子讲义幻灯片（最新）

1.1认识实训室1.1认识实训室1.2.1电工实训室安全操作规范1.2.2安全用电、文明操作和消防常识安全用电1.2.2安全用电、文明操作和消防常识文明操作1.2.2安全用电、文明操作和消防常识消防常识1.2.3触电急救常识触电者脱离电源的方法1.2.3触电急救常识3.1.1认识电容器3.1.1认识电容器3.1.1认识电容器3.1.2电容器的主要指标3.1.3电容器的串联、并联和混联3.1.3电容器的串联、并联和混联3.1.4电容器的充放电3.1.4电容器的充放电充电曲线放电曲线3.3.1磁场的基本概念3.3.1磁场的基本概念3.3.2电流的磁场3.3.2电流的磁场3.3.2电流的磁场3.3.3磁场基本物理量3.3.3磁场常用物理量所谓电流密度是指当电流在导体的截面上均匀分布时，该电流与导体横截面的比值。3.3.3磁场常用物理量3.3.3磁场常用物理量3.3.4磁场对电流的作用3.3.4磁场对电流的作用左手定则3.3.4磁场对电流的作用线圈平面与磁感应线平行从图中可知，线圈abcd可看成是由ab、bc、cd、da四条载流直导体所组成的，且ab=cd=L1，da=bc=L2。依据F=BILsinα和左手定则分析可知，ab及cd两导线与磁感应线平行，不受电磁力作用。而da及bc两导线与磁感应线垂直，受电磁力作用，所受电磁力的大小为Fda=Fbc=BIL2，且Fda向下，Fbc向上。3.3.4磁场对电流的作用线圈平面与磁感应线垂直从图中可看出，ab、bc、cd、da四条边都与磁感应线垂直，其中Fab=Fcd=BIL1，且这两个力方向相反；Fbc=Fda=BIL2，这两个力方向也相反。这两对力分别大小相等，方向相反且作用在同一条直线上，于是这两对力分别平衡，使线圈静止不动。3.3.5电磁感应定律当导体向下或磁体向上运动时，电流表指针向右偏转一下。当导体向上或磁体向下运动时，电流表指针向左偏转一下。3.3.5电磁感应定律3.3.6楞次定律和法拉第电磁感应定律3.3.6楞次定律和法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律3.5.1电感的概念3.5.2电感的参数、品质与测量决定电感品质的参数：3.5.3电感的应用WWW.SCIENCEP.COM4.1.1交流电概述4.1.1交流电概述4.1.2正弦交流电的产生4.1.2正弦交流电的产生当用原动机（如水轮机或汽轮机）拖动电枢转动时，由于导体切割磁感应线而在线圈中产生感应电动势。为了得到正弦波形的感应电动势，应采用适当的磁极形状，使磁极和转子之间的磁感应强度按正弦规律分布，如图4.2(b)所示。在磁极中心位置，磁感应强度最大，用Bm表示；在磁极分界面处，磁感应强度为零。磁感应强度为零的点组成的平面叫中性面，如图4.2(b)中的OO′水平面，如果线圈所在位置与中性面成α角，此处电枢表面的磁感应强度为B=Bmsinα当电枢在磁场中从中性面开始以匀角速度逆时针转动时，每匝线圈中产生的感应电动势的大小为e=2BLv=2BmLvsinα如果线圈有N匝，则总的感应电动势为e=2NBmLvsinα=Emsinα式中，Em——感应电动势最大值，Em=2NBmLv，V；N——线圈的匝数；Bm——最大磁感应强度，T；L——线圈一边的有效长度，m；v——导线切割磁力线的速度，m/s。因为电枢在磁场中以角速度ω作匀速转动，所以ωt=α，于是又可写成e=Emsinωt因为发电机经电刷与外电路的负载接通，形成闭合回路，所以电路中就产生了正弦电流和正弦电压，用下式表示，即i=Imsinωtu=Umsinωt4.1.3正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素是指最大值、频率和初相位。（1）最大值正弦交流电的电动势、电压和电流的瞬时值分别用小写字母e、u和i表示。正弦交流电中最大的瞬时值叫做正弦交流电的最大值（又称峰值、振幅）。最大值用大写字母附加下标m表示，如Em、Um和Im。（2）有效值电工仪表测出的交流电数值以及通常所说的交流电数值都是指有效值。如现在的生活用电为交流220V，就是指它的有效值，它的最大值为2×220≈311V。交流电在半个周期内的平均数值称为交流电的平均值。平均值用大写字母加下标a来表示，如Ea、Ua和Ia。最大值与有效值4.1.3正弦交流电的三要素周期与频率4.1.3正弦交流电的三要素在讲述正弦交流电动势的产生时，是假设线圈开始转动的瞬时，线圈平面与中性面重合，由于此时α=0°，所以线圈中的感应电动势e=Emsinα=0。也就是说，我们是假设正弦交流电的起点为零，但实际上正弦交流电的起点不一定为零。如图4.3所示，a1b1和a2b2是两个完全相同的线圈，设开始计时即t=0时a1b1线圈平面与中性面夹角为φ1，a2b2线圈平面与中性面夹角为φ2，则任意时刻这两个电动势的瞬时值分别为相位和初相位4.1.4正弦交流电的相位差两个同频率交流电的相位之差叫相位差，用字母φ表示，即交流电的同相和反向4.2.1解析法正弦交流电的电动势、电压和电流三个瞬时值表达式就是正弦交流电解析式，即4.2.2波形图正弦交流电还可以用正弦曲线来表示，如图4.6所示，横坐标表示时间t或电角度ωt，纵坐标表示瞬时值。从图4.6中还可以看出交流电的振幅、周期和初相角。4.2.3旋转矢量法4.3.1纯电阻电路电流与电压的相位关系4.3.1纯电阻电路由上式可知，通过电阻的最大电流为若把上式两边同除以2，则得有效值为这说明，在纯电阻电路中，电流与电压的瞬时值、最大值、有效值都符合欧姆定律。电流与电压的数量关系4.3.1纯电阻电路在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积，称为电阻获取的瞬时功率，用pR表示，即平均功率又称有功功率，用P表示，单位仍是W（瓦）。经数学证明，电压、电流用有效值表示时，其功率P的计算与直流电路相同，即功率4.3.2纯电感电路当纯电感电路中有交变电流i通过时，根据电磁感应定律，线圈L上将产生自感电动势，它的大小和方向为纯电感电路中，电压超前电流π2，即90°，如图4.14(b)和图4.15所示电流与电压的相位关系4.3.2纯电感电路对比纯电阻电路欧姆定律可知，ωL与R相当，表示电感对交流电的阻碍作用，称做感抗，用X表示，单位是Ω（欧姆），即电流与电压的数量关系注意：虽然感抗XL和电阻R相当，但感抗只有在交流电路中才有意义，而且感抗只代表电压和电流最大值或有效值的比值；感抗不能代表电压和电流瞬时值的比值，这是因为u和i相位不同。4.3.2纯电感电路在纯电感电路中，电压瞬时值和电流瞬时值的乘积，称为瞬时功率，即将uL和i代入，得功率4.3.3纯电容电路电流与电压的相位关系所以纯电容电路中，电流超前电压90°，波形图如图4.20(b)所示，矢量图如图4.21所示。4.3.3纯电容电路电路与电压的数量关系容抗是用来表示电容器对电流阻碍作用大小的一个物理量。它的大小可用公式计算，容抗大小与频率及电容量成反比。当电容量一定时，频率f愈高则容抗XC愈小。在直流电路中，因f=0，故电容器的容抗等于无限大。4.3.3纯电容电路功率采用和纯电感电路相似的方法，可求得纯电容电路的瞬时功率的解析式为和纯电感电路一样，瞬时功率的最大值被定义为电路的无功功率，用以表示电容器和电源交换能量的规律。无功功率的数学定义为4.4.1RL串联电路电流与电压的频率关系由于纯电阻电路及纯电感电路中的电流和电压频率相同，所以RL串联电路中电流与电压的频率也相同。RL串联电路如图4.23(a)所示。由于是串联电路，故通过各元件的电流相同，以电流为参考矢量，因UR与I同相，UL超前I90°，所以作出的矢量图如图4.23(b)所示。电流与电压的相位关系4.4.1RL串联电路电流和电压的数量关系4.4.2RC串联电路RC串联电路如图4.25所示。当电路两端加上交流电压时，电路中就会产生交流电流。设该电流为参考量，计算公式为则电路总电压为总电压相量U=UR+UC构成电压三角形，如图4.26(a)所示是矢量图。4.4.3RLC串联电路RLC串联电路就是电阻R、电感L和电容C串联在交流回路中的电路，如图4.27(a)所示。设在此电路中通过的交流电流为4.4.3RLC串联电路1）X=(XL-XC)＞0，感抗大于容抗，在同一电流作用下，UL＞UC，如图4.28(a)所示，图示表明电路总电压(U)超前电流(I)φ角，称为感性电路，即φ＞0，电路呈感性。2）X=(XL-XC)＜0，感抗小于容抗，在同一电流作用下，UL＜UC，如图4.28(b)所示是示意图，图示表明电路总电压(U)滞后电流(I)φ角，称为容性电路，即φ＜0，电路呈容性。3）X=(XL-XC)=0，感抗等于容抗，在同一电流作用下，UL=UC，如图4.28(c)所示，电路总电压(U)与电流(I)相位一致，称为阻性电路，即φ=0，电路呈阻性。4.5.1交流电路的功率在RL电路中，电阻消耗电能即有功功率P=IUR=I2R，电感与电源进行能量交换即无功功率QL=IUL=I2XL，电源提供的总功率，即电路两端的电压与电流有效值的乘积，叫视在功率，以S表示，其数学式为我们把电压三角形各边同时扩大I倍，就又得到一个与电压三角形相似的三角形。它的三条边分别为P、Q和S，这三个量也不是矢量，这个三角形称为功率三角形，如图4.35所示。它形象地体现了有功功率P、无功功率Q、视在功率S三者间的关系，即4.5.2提高功率因数的意义和一般方法高电路负载的功率因数最常用的方法就是在感性负载上并接补偿电容器，如图4.41(a)所示。图中的电阻和电感相当于一个电感性的负载，两端并联的电容相当于补偿电容。从图4.41(b)可以看出感性负载和电容器并接后，线路上的总电流比未补偿时要小，总电流和电源电压之间的相位角φ也减小了。IL为感性负载未并接补偿电容器时的总电流，cosφL为未并接补偿电容器时的功率因数。当感性负载上并接补偿电容器后，总电流I=IL+IC。提高功率因数的一般方法电力系统中的大多数负载是感性负载，这类负载的功率因数较低。为提高电力系统的功率因数，通常采用下面两种方法。（1）提高自然功率因数（2）并联补偿法4.6.1电能的测量4.6.1电能的测量电能表都有专门的接线盒，电压线圈和电流线圈的电源端在出厂时已在接线盒内用连接片连好，接线盒内有四个接线端，编号为1、2、3和4号。1、3端连接电源进线，2、4端接线路的负载，如图4.45所示电能表的接线仍应遵从发电机端守则，即电能表的电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联，两线圈的发电机端应接电源的同一极性端。感应式电能表4.6.2功率的测量功率表的电路图如图4.46所示，图4.46（a）中的圆圈和圆中的水平、垂直交叉线表示电动式功率表，其中水平粗线表示电流线圈，垂直细线表示电压线圈；图4.46（b）圆圈中用字母W表示功率表。这两种图形符号的画法都可以使用。功率表4.6.2功率的测量图4.47所示是多量程功率表的外形图，从中可以看出功率表有电压、电流多个接线端，每次仅用四个接线端，两个电压接线端和两个电流接线端，电压端和电流端其中一个端子上标有“＊”或“±”的符号。功率表的接线4.6.2功率的测量在使用时必须根据所选用的电压量程和电流量程以及标尺满刻度的总刻度数来求出每一格刻度所表示的瓦特数，称为功率表常数，用字母C表示。然后乘上指针所偏转的格数即可得出所测量的瓦特数，即电功率的测量WWW.SCIENCEP.COM5.1.1三相交流电的特点1）三相发电机比尺寸相同的单相发电机输出的功率要大。2）三相发电机的结构和制造不比单相发电机复杂多少，且使用、维护都较方便，运转时比单相发电机的振幅要小。3）在同样条件下输送同样大的功率时，特别是在远距离输电时，三相输电线比单相输电线可节约25％左右的材料。5.1.2三相电动势的产生三相电动势是由三相交流发电机产生的。图5.1为三相交流发电机的示意图，它主要由定子和转子组成。转子是电磁铁，其磁极表面的磁场按正弦规律分布。定子铁心中嵌放三个相同的对称线圈。5.1.2三相电动势的产生对称的波形图和矢量图如图5.2所示5.1.3三相四线制发电机的每个线圈各接上一个负载，就得到彼此不相关的三个独立的单相电路，构成三相六线制，如图5.3所示。5.1.4我国的电力系统发电、输电、配电5.1.4我国的电力系统厂矿企业的配电5.2.1三相负载的星形连接和三角形连接三相负载的星形连接把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之间的接法称为三相负载的星形联接，如图5.12所示，ZU、ZV、ZW为各负载的阻抗值，N'为负载的中性点。5.2.1三相负载的星形连接和三角形连接三相负载的三角形连接把三相负载分别接在三相电源每两根相线之间的接法称为三角形连接，如图5.10（a）所示。在三角形连接中，由于各相负载是接在两根相线之间，因此负载的相电压就是电源的线电压，即U△线=U△相。5.2.2三相电路的功率及测量三相负载的功率计算5.2.2三相电路的功率及测量三相负载的功率测量WWW.SCIENCEP.COM