電工基礎知識介紹

1、 電工基礎知識電工作業(yè)安全技術培訓電工作業(yè)安全技術培訓深刻理解電流、電壓、電位、電動勢電阻等物理量。 理解電路的組成及各部分的作用；理解電路的狀態(tài)；理解電阻串并聯(lián)的特點。 深刻理解基爾霍夫兩定律。 電磁感應產生的條件、方向判斷、大小的計算及依據(jù)。理解交流電概念、表示方法；理解純負載電路的特點；理解提高功率因數(shù)的意義及方法。理解三相負載的連接方法及特點。理解二極管、三極管、場效應管的特性及參數(shù)。第第1 1章章 電工與電子基礎電工與電子基礎第第1 1章章 電工與電子基礎電工與電子基礎1.1 電的基本概念電的基本概念1.2 直流電路直流電路1.3 電磁感應電磁感應1.4 單相交流電路單相交流電路1.

2、5 三相交流電路三相交流電路1.6 晶體管與晶閘管晶體管與晶閘管1.1 電的基本概念一、物質結構一、物質結構物質物質分子分子原子原子原子核原子核核外電子核外電子質子質子中子中子+1氫原子氫原子+13鋁原子鋁原子 當物體由于某種原因使得核外電子數(shù)目增多或減少時，當物體由于某種原因使得核外電子數(shù)目增多或減少時，物體內部的正負電荷數(shù)量不再相等，顯示出帶電性來物體內部的正負電荷數(shù)量不再相等，顯示出帶電性來物體帶電物體帶電。1.1 電路及其基本物理量二、電流二、電流1.定義：電荷有規(guī)則的定向移動。電荷有規(guī)則的定向移動。2.大?。河秒娏鲝姸葋砗饬?。用電流強度來衡量。即：單位時間內通過導體橫截面的電量。即：

3、單位時間內通過導體橫截面的電量。TQI 電流的單位：電流的單位：A（安培）、（安培）、kA（千安）、（千安）、mA(毫安）、毫安）、A（微安）（微安）AAA , mAA , kA-6331011011013.3.電流方向：電流方向：正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向4.4.電流種類：電流種類：交流和直流1.1 電路及其基本物理量三、電壓三、電壓1.定義：（又稱電位差）衡量電場力做功本領大小的物理量。（又稱電位差）衡量電場力做功本領大小的物理量。QWUABAB電場力把單位正電荷從一點移到另一點所做的功。電場力把單位正電荷從一點移到另一點所做的功。單位：單位：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、

4、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）VVV , mVV , kV-6331011011012方向：實際方向：高電位實際方向：高電位 低電位低電位1.1 電路及其基本物理量四、電位四、電位1.定義：定義：:電場力把單位正電荷從一點移到電場力把單位正電荷從一點移到參考點參考點所做的功。所做的功。單位：單位：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）方向：無方向：無(1)電位值是相對的，參考點選取的不同，電路中各點的電位也將隨之改變；2.電位與電壓的異同：電位與電壓的異同：1.1 電路及其基本物理量五、電動勢五、電動勢 1.定義：定義：電源力把單位正電荷從電源力把單位正電荷從 “-”

5、極板經(jīng)電源內部移極板經(jīng)電源內部移到到 “+” 極板所做的功。極板所做的功。 2.大?。捍笮。篞WE 單位：單位： 伏特（同電壓）伏特（同電壓） 3.方向：方向：實際方向（低電位實際方向（低電位 高電位）高電位）參考方向（任選）參考方向（任選）1.1 電路及其基本物理量六、電阻六、電阻 RY型金屬氧化膜電阻器 廣泛應用于彩色電視機，計算機顯示器、新電源和其他家用電器等高溫條件下要求穩(wěn)定性高的電路中 特點：小型、優(yōu)質、阻燃、低噪音、質量一致、長期穩(wěn)定RX27/RY27瓷殼型水泥固定電阻器特點：高可靠性、耐高溫、耐電脈沖擊、抗浪涌能力強、阻燃性好。RX21涂覆型線繞固定電阻器特點：高可靠性、功率范圍

6、大、耐潮濕、絕緣性好、抗浪涌能力強、阻燃性好。1.1 電路及其基本物理量六、電阻六、電阻 1.定義：定義：導體對電流的阻礙作用。導體對電流的阻礙作用。 2.大?。捍笮。篠LR電阻定律。電阻定律。 單位：單位：歐姆歐姆()， 千歐千歐(K)， 兆歐兆歐(M)， K M , k33101101 1.電路：電路：由電氣器件或設備，按一定方式連接起來，完由電氣器件或設備，按一定方式連接起來，完成能量的傳輸、轉換或信息的處理、傳遞。成能量的傳輸、轉換或信息的處理、傳遞。1.2 直流電路一、電路一、電路2.組成：組成：電源、負載和中間環(huán)節(jié)。電源、負載和中間環(huán)節(jié)。220V開關開關S鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器L啟輝器啟輝器

7、Q日光燈管日光燈管R日光燈實際電路日光燈實際電路 電容器電容器C外電路外電路內電路內電路1.2 直流電路一、電路一、電路Q0Q1Q2Q3C11DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF3Di0000000010111000000001111000000010110000011011000001010000010000001000003.電路的主要功能(1)進行能量的轉換、傳輸和分配Rp +uouiRFR1i1ifiuRRu1Fo(2)實現(xiàn)信號的傳遞、存儲和處理強電強電弱電弱電1.2 直流電路二、電路的歐姆定律二、電路的歐姆定律注意：用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標明參考方向！1.2 直

8、流電路三、電路的功與能三、電路的功與能 電場力在單位時間內所做的功稱為電場力在單位時間內所做的功稱為電功率電功率，簡稱功率。，簡稱功率。UIP 功率的單位：功率的單位：W（瓦）、（瓦）、kW（千瓦）（千瓦） 1.電功率RI2RU22.電能電能：UItPtWP0P0，即，即W0W0，說明元件吸收功率（能量）；否則釋放。，說明元件吸收功率（能量）；否則釋放。 有220V, 100 W燈泡一個, 其燈絲電阻是多少？每天用5h, 一個月（按30天計算）消耗的電能是多少度？解：燈泡燈絲電阻為：1.2 直流電路三、電路的功與能三、電路的功與能例：48410022022PUR一個月消耗的電能為：度51153

9、05101003hkWPtW1.2 直流電路三、電路的功與能三、電路的功與能電流的熱效應：電流的熱效應：3.焦耳焦耳楞次定律楞次定律tRUtRIWPtQ22 如果電阻元件把接受的電能轉換成熱能如果電阻元件把接受的電能轉換成熱能, 則從則從t0到到t時間內。電阻元件的熱量時間內。電阻元件的熱量 Q, 也就是這段時間也就是這段時間內接受的電能內接受的電能W為：為：焦耳焦耳Rt24I. 02卡卡1.2 直流電路三、電路的功與能三、電路的功與能4.電阻的串聯(lián)電路電阻的串聯(lián)電路 兩個電阻首尾相聯(lián)，各電阻流過同一電流的連接方式，稱為電阻的串聯(lián)。（1 1）串聯(lián)的各電阻的電流相等，即：）串聯(lián)的各電阻的電流相等

10、，即： 123IIIInI（3）串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻的阻值之和.（2 2）串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻的電壓之和。）串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻的電壓之和。123UUUUnU1232 3nRRRRR總（4）串聯(lián)電路中各電阻的電壓與其阻值成正比：即11(1,2,3)kkuRknuR1.2 直流電路三、電路的功與能三、電路的功與能4.電阻的串聯(lián)電路電阻的串聯(lián)電路 應用： 分壓；限流 開關例:兩只額定電壓都為220V的白熾燈，額定功率分別為100W和15W，串聯(lián)在照明電路中。求兩燈實際的功率比為多少？解額定功率為100W、額定電壓為220V的白熾燈的電阻為：15W、220V的白熾燈的電阻為：由于串

11、聯(lián)，所以，串聯(lián)后的等效電阻為：通過兩燈的電流22111220484100URP222222203226 715URP 123710 7RRR總 2200 063710 7UIAR總的為：2的功率為： 120 15PP2221 16PIRW21117PIRW1.2 直流電路三、電路的功與能三、電路的功與能5.電阻的并聯(lián)電路電阻的并聯(lián)電路（a） （b） 兩個二端電阻首尾分別相聯(lián)，各電阻處于同一電壓下的連接方式，稱為電阻的并聯(lián)。（）并聯(lián)的各電阻的電壓相等，即：（）并聯(lián)的各電阻的電壓相等，即： 123nUUUUU（）并聯(lián)電路的總電流等于各電阻的電流之和（）并聯(lián)電路的總電導等于各電阻的電導之和，即：12

12、3nIIIII1111111kkRRRRRR123n總（）并聯(lián)電路的各電阻的電流與其阻值成反比11 k=1,2,3,kkIRnIR1.2 直流電路三、電路的功與能三、電路的功與能5.電阻的并聯(lián)電路電阻的并聯(lián)電路 例：例：兩只額定電壓都為兩只額定電壓都為220V220V的白熾燈，電阻值分別為的白熾燈，電阻值分別為484484和和3226.73226.7，并聯(lián)在照明電路中。求兩燈實際的功率，并聯(lián)在照明電路中。求兩燈實際的功率比為多少？比為多少？12213226.76.7484PRPR解因為兩個燈泡在電路中并聯(lián)，有：1.2 直流電路三、電路的功與能三、電路的功與能5.電阻的并聯(lián)電路電阻的并聯(lián)電路例：

13、例：在圖（）中，在圖（）中， 求、端口的總電阻求、端口的總電阻 。127345683060RRRRRRRR，ABR解四、基爾霍夫定律四、基爾霍夫定律支路：通以相同的電流無分支的一段電路叫支路。節(jié)點：三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點?；芈罚弘娐分腥我婚]合路徑稱為回路。網(wǎng)孔：不含交叉支路的回路稱為網(wǎng)孔。3條支路條支路2個節(jié)點個節(jié)點3個回路個回路2個網(wǎng)孔個網(wǎng)孔1.有關電路結構的一些名詞有關電路結構的一些名詞1.2 直流電路四、基爾霍夫定律四、基爾霍夫定律1.有關電路結構的一些名詞有關電路結構的一些名詞支路：支路：ab、ad、 .（共（共6條）條）回路：回路：abda、bcdb .（共（共7 個）個

14、）節(jié)點：節(jié)點：a 、 b、c 、d (共共4個）個）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：abdca、bcda .（共（共3 個）個）練習:試判斷下列電路圖有幾條支路?幾個結點?幾 個回路?幾個網(wǎng)孔? 1.2 直流電路四、基爾霍夫定律四、基爾霍夫定律2.基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律（KCL） 內容為內容為: :對于電路中任何一個節(jié)點，在任一瞬間流入節(jié)點的電對于電路中任何一個節(jié)點，在任一瞬間流入節(jié)點的電流等于由節(jié)點流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間流入流等于由節(jié)點流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間流入( (或流出或流出) )該該節(jié)

15、點的電流的代數(shù)和恒為節(jié)點的電流的代數(shù)和恒為0 0。 0i出入ii或或定律的依據(jù)：電流連續(xù)性原理定律的依據(jù)：電流連續(xù)性原理 電荷守恒法則電荷守恒法則I1I2I3I4例例4231IIII或：或：04231IIII（基爾霍夫第一定律)1.2 直流電路四、基爾霍夫定律四、基爾霍夫定律2.基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律（KVL） （基爾霍夫第二定律) 內容為內容為: :對于電路中的任一回路對于電路中的任一回路, ,在任一瞬時在任一瞬時, ,沿任意循行方沿任意循行方向轉一周，各段電壓的代數(shù)和為向轉一周，各段電壓的代數(shù)和為 0 0。0u例如：回路例如：回路a-d-c-aa-d-c-

16、a33435544RIEERIRI電位升電位升電位降電位降033435544RIEERIRI34335544EERIRIRI電位降電位降電位升電位升基爾霍夫電壓定律（另敘）對于電路中的任一回路對于電路中的任一回路, ,在任一瞬時在任一瞬時, ,沿任意循行方向轉一周，所有電位升沿任意循行方向轉一周，所有電位升高恒等于電位降落。高恒等于電位降落。任一回路任一回路, , 任一瞬時任一瞬時, ,沿任意循行方向轉一沿任意循行方向轉一周，電阻上的電壓和恒等于電源電動勢和。周，電阻上的電壓和恒等于電源電動勢和。I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-降升uuEIR1.2 直流

17、電路四、基爾霍夫定律四、基爾霍夫定律例：對網(wǎng)孔abda：對網(wǎng)孔acba：對網(wǎng)孔bcdb：I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 = E對回路 adbca，沿逆時針方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應用 IR= E列方程對回路 cadc，沿逆時針方向循行： I2 R2 I1 R1 = - ER6adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I1.2 直流電路四、基爾霍夫定律四、基爾霍夫定律例3：12102030510SSRRIAUV3、R、。求圖示電路中求圖示電路中R R3 3的端

18、電壓的端電壓U U3 3和功率。和功率。已知：已知：解：選定電流I1、I2、I3的參考方向如圖。 對于B節(jié)點，根據(jù)KCL有： I1+I2-I3-IS=0 因為R1、R2為并聯(lián)關系，有： U2=I1R1=I2R2 選定回路1的繞行方向及U2的參考方向如圖，對回路1根據(jù)KVL得到 I2R2+I3R3=US I1I2I3U3=30I3=-30VP3=I3U3=30W（吸收功率）解得:I3=-1A1.2 直流電路1.3 電磁感應一、直導體產生的感生電動勢一、直導體產生的感生電動勢產生感生電動勢的條件：產生感生電動勢的條件：導體作切割磁力線的運動。導體作切割磁力線的運動。感生電動勢的大?。焊猩妱觿莸拇?/p>

19、小：sinBvle 垂直切割時，感生電勢達到最大值：垂直切割時，感生電勢達到最大值：Bvle 感生電動勢的方向：感生電動勢的方向：右手定則判斷右手定則判斷 即：平伸右手，拇指與四指即：平伸右手，拇指與四指垂直，磁力線穿過手心，拇垂直，磁力線穿過手心，拇指指向運動方向，其余四指指指向運動方向，其余四指為感生電動勢的方向。為感生電動勢的方向。1.3 電磁感應二、閉合線圈中的感生電動勢二、閉合線圈中的感生電動勢產生感生電動勢的條件：產生感生電動勢的條件： 線圈中的磁通量發(fā)生變化。線圈中的磁通量發(fā)生變化。閉合線圈中感生電動勢的方向判斷：閉合線圈中感生電動勢的方向判斷： 楞次定律。楞次定律。楞次定律：感

20、生磁場總是阻礙原磁場的變化。楞次定律：感生磁場總是阻礙原磁場的變化。用楞次定律判斷感生磁場的步驟：用楞次定律判斷感生磁場的步驟：首先判斷原磁通的方向及其變化趨勢；首先判斷原磁通的方向及其變化趨勢；根據(jù)感生電流的磁場方向永遠和原磁通變化趨勢相反根據(jù)感生電流的磁場方向永遠和原磁通變化趨勢相反的原則確定感生電流的磁場方向；的原則確定感生電流的磁場方向；根據(jù)感生電流磁場的方向，用安培定則判斷出感生電根據(jù)感生電流磁場的方向，用安培定則判斷出感生電流的方向。流的方向。1.3 電磁感應三、法拉第電磁感應定律三、法拉第電磁感應定律tNe計算感生電動勢的大小計算感生電動勢的大小四、自感四、自感由于流過線圈本身的

21、電流發(fā)生變化而引起的電磁感應。由于流過線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應。 電感量：線圈中每通過單位電流所產生的自感磁通數(shù)電感量：線圈中每通過單位電流所產生的自感磁通數(shù)稱作自感系數(shù)，也稱電感量，簡稱電感。稱作自感系數(shù)，也稱電感量，簡稱電感。iLLitieL 自感電動勢的方向是：流過線圈自感電動勢的方向是：流過線圈的外電流的外電流i i增大時，感生電流增大時，感生電流i iL L的方向的方向與與i i的方向相反；反之相同。的方向相反；反之相同。 渦流渦流是電磁感應的另一種特殊形式。是電磁感應的另一種特殊形式。1.3 電磁感應五、互感五、互感 由一個線圈中的電流發(fā)生變化在另一個線圈中產生由一個

22、線圈中的電流發(fā)生變化在另一個線圈中產生的電磁感應叫互感現(xiàn)象，簡稱互感。由互感產生的電動的電磁感應叫互感現(xiàn)象，簡稱互感。由互感產生的電動勢稱互感電動勢。勢稱互感電動勢。 互感電動勢的大?。赫扔诹硪粋€線圈中電流的變互感電動勢的大小：正比于另一個線圈中電流的變化率（較復雜）?；剩ㄝ^復雜）。 當?shù)谝粋€線圈的磁通全部穿過第二個線圈時，互感電當?shù)谝粋€線圈的磁通全部穿過第二個線圈時，互感電動勢最大；當兩個線圈互相垂直時，互感電動勢最小。動勢最大；當兩個線圈互相垂直時，互感電動勢最小。 互感的應用：變壓器、電動機等?；ジ械膽茫鹤儔浩鳌㈦妱訖C等。 互感的危害：電子線路中，若線圈的位置安放不當，互感的危害：

23、電子線路中，若線圈的位置安放不當，各線圈產生的磁場會相互干擾，嚴重時會使整個電路無法各線圈產生的磁場會相互干擾，嚴重時會使整個電路無法正常工作（解決辦法：線圈的間距拉大或將兩個線圈垂直正常工作（解決辦法：線圈的間距拉大或將兩個線圈垂直安放，有時還進行磁屏蔽）。安放，有時還進行磁屏蔽）。1.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 1.交流電概念交流電交流電: 大小和方向都周期性變化、在一個周期上的大小和方向都周期性變化、在一個周期上的平均值為零。平均值為零。正弦交流電: 按正弦規(guī)律變化的交流電。Tut1.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 2.正弦交流電動勢的產生交流發(fā)電機的工作

24、原理.swfabcdKLABabcdK LBAabcdkLABabcdkLABabcdkABL0e t2232Em1.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 2.正弦交流電動勢的產生 線圈相對磁極作切割磁感線轉動，產生感生電動勢。線圈相對磁極作切割磁感線轉動，產生感生電動勢。sinmBB sinsinmmEvlNBe1.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 2.正弦交流電動勢的產生 線圈相對磁極作切割磁感線轉動，產生感生電動勢。線圈相對磁極作切割磁感線轉動，產生感生電動勢。sinmBB sinsinmmEvlNBe1.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 3.正弦交流電的

25、幾個基本物理量瞬時值最大值初相位最大值最大值角頻率角頻率初相位初相位 i = Imsin(t +)角頻率ImOit正弦交流電的正弦交流電的三要素三要素正弦交流電表達式為：正弦交流電表達式為：)sin(umtUu)sin(imtIi)sin(emtEe正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素1.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 3.正弦交流電的幾個基本物理量正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素周期周期T T：變化一周所需要的時間（變化一周所需要的時間（s s）。）。it頻率f ：1s 內變化的周數(shù)（Hz）。 T2角頻率：正弦量 1s 內變化的弧度數(shù)。T1f =2(rad/s)T交流電的周

26、期、頻率、角頻率（變化快慢） = 2fO1.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 3.正弦交流電的幾個基本物理量常見的頻率值常見的頻率值有線通信頻率：有線通信頻率：300 5 000 Hz；無線通訊頻率：無線通訊頻率：30 kHz 3104 MHz高頻加熱設備頻率：高頻加熱設備頻率：200 kHz 300 kHz。 中國中國 和歐洲國家和歐洲國家 50 Hz，美國，美國 、日本、日本 60 Hz各國電網(wǎng)頻率：各國電網(wǎng)頻率： 例例我國和大多數(shù)國家的電力標準頻率是我國和大多數(shù)國家的電力標準頻率是50Hz（工頻），（工頻），試求其周期和角頻率。試求其周期和角頻率。解解 = 2 f =2 3.

27、14 50=314rad/sS02.01 fT1.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 3.正弦交流電的幾個基本物理量正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素如果熱效應相當如果熱效應相當 Wd = Wa 則則 I 是是 i 的有效值。的有效值。I =Im2U =Um2E =Em2正弦電量的有效值：RIRiWd = RI 2TWa = R i 2 dtT0e、i、uEm、Im、UmE、I、U瞬時值瞬時值最大值最大值有效值有效值瞬時值、最大值、有效值（變化大?。﹖RiTRITd022 TtiTI02d11.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 3.正弦交流電的幾個基本物理量正弦交流電的

28、三要素正弦交流電的三要素i = 10 sin（1 000 t +30）Au = 311sin（314 t60）V相位相位: t +初相位初相位: t=0時的相位時的相位相位初相位相位、初相位、相位差（變化進程）i=30,u=601.4 單相交流電路一、交流電概念一、交流電概念 3.正弦交流電的幾個基本物理量正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素相位差:同頻率的正弦電量的初相位之差。 i = 100 sin（314 t +30）A u = 311sin（314 t60）V =u i = 60O 30= 900tii1Imsint(a)tii2Imsin(t )(b)22tii3Imsin(t )(

29、c)66tii4Imsin(t )(d)660001.4 單相交流電路二、正弦交流電的四種表示方法二、正弦交流電的四種表示方法 1.解析法用三角函數(shù)式表示正弦交流量的方法。用三角函數(shù)式表示正弦交流量的方法。)sin(umtUu)sin(imtIi)sin(emtEe2.曲線法用正弦曲線表示交流電的方法。用正弦曲線表示交流電的方法。ImOit)(sinmtUu 設正弦量設正弦量: 若若: :有向線段長度有向線段長度 = mU有向線段以速度有向線段以速度 按逆時針方向旋轉按逆時針方向旋轉則:該旋轉有向線段每一瞬時在縱軸上的投影即表示相應時刻正弦量的瞬時值。有向線段與橫軸夾角有向線段與橫軸夾角 =

30、初相位初相位1tu01uxyOmUut O1.4 單相交流電路3.旋轉矢量法 用一個在直角坐標中繞原點作逆時針方向不斷旋轉的矢量來表示正弦交流電的方法。1.4 單相交流電路二、正弦交流電的四種表示方法二、正弦交流電的四種表示方法4.相量法用復數(shù)表示正弦交流電的方法。)sin(tU2)(sinmtUu設正弦量設正弦量:相量表示相量表示:相量的模相量的模=正弦量的有效值正弦量的有效值 相量輻角=正弦量的初相角UUeUj相量的模相量的模=正弦量的最大值正弦量的最大值 相量輻角=正弦量的初相角mjmmUeUU或：或：相量的兩種表示形式: 相量圖相量圖: 把相量表示在復平面的圖形把相量表示在復平面的圖形

31、)jsincos(jUUUUe相量式:IU1.4 單相交流電路二、正弦交流電的四種表示方法二、正弦交流電的四種表示方法4.相量法用復數(shù)表示正弦交流電的方法。 u1 落后于u2 25解解: (1) 相量式相量式(2) 相量圖相量圖例: 將 u1、u2 用相量表示，并判斷二者相位關系。V)45(sin21102tuV,)20(sin22201tuV202201 UV451102 U1U 202U 45+1+j 25452021 1.4 單相交流電路三、單一參數(shù)的交流電路三、單一參數(shù)的交流電路電阻元件1.純電阻電路SlR金屬導體：線性電阻： 當uR與i取關聯(lián)參考方向時iRuR1.4 單相交流電路三、

32、單一參數(shù)的交流電路三、單一參數(shù)的交流電路1.純電阻電路U電壓、電流的關系a. 頻率：同頻率：同c. 大小關系：大小關系： U = R I , Um = R ImI如如 ： U =U0 則：則： I = I0 U = R IuitOiuuRiRiu ,sin2tsinmtIIi 設設tRIusinm則)sin( tUmb. 相位：同相位：同d. 相量表示：相量表示：1.4 單相交流電路三、單一參數(shù)的交流電路三、單一參數(shù)的交流電路1.純電阻電路b. 平均功率平均功率 (有功功率有功功率):Oi、u、ptP= U I (1cos2t) p dtP =T10T= U I (W)a. 瞬時功率瞬時功率:

33、 p = ui =Um sint Im sint = Um Im sin2t 功率關系p0 耗能元件。1.4 單相交流電路三、單一參數(shù)的交流電路三、單一參數(shù)的交流電路2.純電感電路a.頻率關系頻率關系: 同同b.數(shù)量關系數(shù)量關系: Um =L Im U =L I 感抗感抗 : XL=L () U = XLIc.相位關系相位關系: =u i = 90 d.相量表示：相量表示：U = j XL I電壓、電流的關系Lui純電感電路純電感電路tiLudd ,sin2tsinmtIIi 設設tLIucosm則UUUIIIj900 )2sin(mtLI1.4 單相交流電路三、單一參數(shù)的交流電路三、單一參數(shù)

34、的交流電路2.純電感電路f.相量圖：相量圖：iue.波形圖波形圖:IU如如 I = I 0 則則 U =U 9090w tOui,sin2tIi)2sin(mtLIu1.4 單相交流電路三、單一參數(shù)的交流電路三、單一參數(shù)的交流電路2.純電感電路a. 瞬時功率瞬時功率:功率關系p 0ui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0p 0p 0ptouiotu,ia. 瞬時功率瞬時功率:功率關系 p0 電容儲存電場能量電容儲存電場能量 (電能電能電場能量電場能量) p0 電容釋放電場能量電容釋放電場能量 (電場能量電場能量電能電能) b.平均功率平均功率(有功功率有功功率):0d)(2sind10t

35、tUIT1tpTPT0Tp = ui = U I sin2t1.4 單相交流電路三、單一參數(shù)的交流電路三、單一參數(shù)的交流電路3.純電容電路功率關系c.無功功率：無功功率：無功功率等于瞬時功率達到的最大值。 描述電容與電源之間的雙向能量交換，衡量能量交換的規(guī)模。C2C2XUXIUIQ 單位：varCCXUXIUIQ22tUIpsin2 所所以以為了同電感電路的無功功率相比較，設tIisin2)90(sin2 tUu則：1.4 單相交流電路四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路+L+uiRCuCuLuR+1.電壓與電流間的關系tIisin2設：tIRuRsin2則)90(sin)

36、(2tLIuL)90(sin)1(2tCIuCU = UR + UL +UC= UR+UXURUCLUU XU1.4 單相交流電路四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路2.電路的功率及功率因數(shù)PQS 視在功率UIS sinUIQ 無功功率cosUIP 有功功率功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值 SPcos22QPS1.4 單相交流電路四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路2.電路的功率及功率因數(shù)例：一臺單相電動機由220V電源供電，電路中電流是11A，cos=0.83，試求電動機的實在功率、有功功率和無功功率。解： 視在功率

37、為：VAVAUIS42. 2242011220有功功率為： KWWSP2200883. 02420cos560sin34830cos.，.可求知：由無功功率為：KVarVarSQ355. 1135556. 02420sin1.4 單相交流電路五、并聯(lián)電路與功率因數(shù)的提高五、并聯(lián)電路與功率因數(shù)的提高很多負載為感性的，如等日光燈電路、電動機，無功功率多。很多負載為感性的，如等日光燈電路、電動機，無功功率多。1.造成功率因數(shù)低的原因造成功率因數(shù)低的原因2.提高功率因數(shù)的意義提高功率因數(shù)的意義提高輸電效率提高輸電效率提高負載對供電設備的利用率提高負載對供電設備的利用率3.提高功率因數(shù)的方法：提高功率因

38、數(shù)的方法：并聯(lián)補償法并聯(lián)補償法uiRLRuLuCRLICIILU1.5 三相交流電路一、三相交流電一、三相交流電1.1.三相制三相制 由三個幅值相等、頻率相同彼此之間相位互差120o的正弦電壓所組成的供電相系統(tǒng)。 前面講的交流電路，實際是三相電路的一相，因而稱。 另一方面，三相電路也可看作按一定規(guī)律組成的復雜交流電路，因而前面討論的交流電路的一般規(guī)律和計算方法，在此仍然適用。1.5 三相交流電路一、三相交流電一、三相交流電2.2.三相制供電比單相制供電優(yōu)越三相制供電比單相制供電優(yōu)越 在發(fā)電方面：三相交流發(fā)電機比相同尺寸的單相交流發(fā)電機容量大。 在輸電方面：如果以同樣電壓將同樣大小的功率輸送到同

39、樣距離，三相輸電線比單相輸電線節(jié)省材料。 在用電設備方面：三相交流電動機比單相電動機結構簡單、體積小、運行特性好等等。 因而三相制是目前世界各國的主要供電方式。1.5 三相交流電路一、三相交流電一、三相交流電3.3.三相交流電的產生三相交流電的產生三相交流發(fā)電機tUeAsinm)120sin(mtUeB)120sin()240sin(mmtUtUeC120120U UA A U UC C U UB B 120120120120uAuBuCu1.5 三相交流電路一、三相交流電一、三相交流電3.3.三相交流電的產生三相交流電的產生三相交流發(fā)電機120120U UA A U UC C U UB B

40、120120120120uAuBuCu對稱正弦量特點為：對稱正弦量特點為：0 CBAUUU0 CBAuuu4.正弦量的相序正弦量的相序三相交流電在相位上的先后次序稱為相序。 上述的三相電源的相序為ABC。在電力系統(tǒng)中一般用區(qū)別A、B、C 三相。1.5 三相交流電路二、三相電源的接法二、三相電源的接法1.1.電源的星形連接電源的星形連接N N中點或零點N NABCAUBUCUABUBCUCAU火線中線或零線火線火線線電壓相電壓我國供電系統(tǒng)線電壓 380V，相電壓220V。 三相四線制p3UUl 線電壓超前于對應的相電壓30度。 1.5 三相交流電路二、三相電源的接法二、三相電源的接法2.2.電源

41、的三角形連接電源的三角形連接ABCpUUl 問題：實際上電源內部有環(huán)流，加速電源繞組的老化；如果一相接反，環(huán)流會很大，燒毀電源。一般不用一般不用1.5 三相交流電路三、三相負載的連接三、三相負載的連接1.1.三相負載的星形連接三相負載的星形連接i iB Bi iC Ci iN Ni iA AN N AZBZCZABCAUBUCUN N1.5 三相交流電路三、三相負載的連接三、三相負載的連接1.1.三相負載的星形連接三相負載的星形連接i iB Bi iC Ci iN Ni iA AN N AZBZCZABCAUBUCUN N相線II相線UU3對稱三相負載：CBAZZZ三個相電流對稱0CBANii

42、ii三相不對稱負載：中線不能去掉，這樣才能保證各項負載正常工作。三個相電流不對稱中線的作用在于使星形連接的不對稱負載得到相等的相電壓。中線的作用在于使星形連接的不對稱負載得到相等的相電壓。為了確保安全，其上不允許接保險絲也不允許接刀閘。為了確保安全，其上不允許接保險絲也不允許接刀閘。1.5 三相交流電路三、三相負載的連接三、三相負載的連接1.1.三相負載的星形連接三相負載的星形連接例：有一臺三相異步電動機為星形接線。接到線電壓為380V的三相對稱電源上。當電動機在額定負載下運行時，他的每相等效電阻為8歐，等效電抗為6歐，試求電動機的電流和功率因數(shù)。解： 因負載和電源都是對稱的，可以按一相計算。

43、 V.UU線相2207313803 XRZ10682222相電流為： AZUI相相2210220星形接法時線電流等于相電流 AI22線電動機的功率因數(shù)：80108cos.ZR相1.5 三相交流電路三、三相負載的連接三、三相負載的連接2.2.三相負載的三角形連接三相負載的三角形連接i iC CA AB BC Ci iBCBCi iB Bi iA Ai iCACAi iABAB + +u uABAB + +u uBCBC + +u uCACAABZBCZCAZ相線UU3線相II線電流滯后于對應的相電流30度。 當三相負載對稱時，三個相電流對稱，只要計算其中的一相電流，其他兩項可按對稱關系寫。1.5

44、 三相交流電路三、三相負載的連接三、三相負載的連接2.2.三相負載的三角形連接三相負載的三角形連接例：有一臺三角形接法的三相異步電動機。滿載時每相電阻為R=9.8歐，感抗=5.3歐，并由線電壓為380V的三相電源供電，試求電動機的相電流和線電流。解： 因負載和電源都是對稱的，可以按一相計算。 XRZ1 .113 . 58 . 92222三角形接法時的相電壓等于線電壓，則相電流為： A.ZUI相相234111380線電流為： AI59.134.23I3相線1.5 三相交流電路四、三相電路的功率四、三相電路的功率llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：無功功率：視在功率： 三相電

45、路中，負載消耗的有功功率等于各相有功功率之和。若三相負載對稱，則各相功率相等。三相總有功功率為：cos3相相IUP 在三相對稱電路中，不論負載星連還是三角連，其三相電路的功率還可根據(jù)線電壓和線電流來計算：1.5 三相交流電路四、三相電路的功率四、三相電路的功率例：有一臺星形接法的三相異步電動機，接到相電壓為220V的三相電源上，其每相電流是10A，電動機的功率因數(shù)為0.72，試求電動機的有功功率和無功功率。解： 三相對稱的有功功率為：W47520.72102203cosIU3相相P功率因數(shù)角為：4472. 0arccos69. 044sinsin無功功率為：Var45850.69102203s

46、IU3inQ相相1.6 晶體管與晶閘管一、晶體二極管一、晶體二極管1.1.基本結構基本結構PN PN 結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。引線外殼線觸絲線基片點接觸型點接觸型PN結面接觸型面接觸型PN二極管的電路符號：二極管的電路符號：1.6 晶體管與晶閘管一、晶體二極管一、晶體二極管2.2.晶體二極管的伏安特性與參數(shù)晶體二極管的伏安特性與參數(shù)UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.1V。導通壓降導通壓降: : 硅硅管管0.60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿反向擊穿電壓電壓URM硅管硅管0.1A，鍺管大得多鍺管大得多伏安特性伏安特性

47、1.6 晶體管與晶閘管一、晶體二極管一、晶體二極管2.2.晶體二極管的伏安特性與參數(shù)晶體二極管的伏安特性與參數(shù)參數(shù)參數(shù) 額定正向電流：長期使用時，允許流過晶體二極管的額定正向電流：長期使用時，允許流過晶體二極管的最大正向平均電流。如果正向電流太大，最大正向平均電流。如果正向電流太大，PNPN結就會因溫度結就會因溫度過高而燒毀。過高而燒毀。 最高反向工作電壓：二極管所能承受的最高反向工作最高反向工作電壓：二極管所能承受的最高反向工作電壓（最大值）。若超過此值，二極管有被反向擊穿的危電壓（最大值）。若超過此值，二極管有被反向擊穿的危險。險。1.6 晶體管與晶閘管二、晶體三極管二、晶體三極管1.1.

48、晶體三極管的結構和工作原理晶體三極管的結構和工作原理三極管的基本結構三極管的基本結構B BE EC CN NN NP P基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型P PN NP P集電極集電極基極基極發(fā)射極發(fā)射極B BC CE EPNP型1.6 晶體管與晶閘管二、晶體三極管二、晶體三極管1.1.晶體三極管的結構和工作原理晶體三極管的結構和工作原理三極管的基本結構三極管的基本結構BECNNP基極基極Base發(fā)射極發(fā)射極Electron集電極集電極Collect發(fā)射結集電結基區(qū)集電區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：結面積較大1.6 晶體管與晶閘管二、晶體三極管二、晶體三極管1

49、.1.晶體三極管的結構和工作原理晶體三極管的結構和工作原理三極管的基本結構三極管的基本結構B BE EC CN NN NP PE EB BR RB BE EC CI IE E基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。I IBEBE進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復合，形成電流IBE ，多數(shù)擴散到集電結。發(fā)射結正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。1.6 晶體管與晶閘管二、晶體三極管二、晶體三極管1.1.晶體三極管的結構和工作原理晶體三極管的結構和工作原理三極管的基本結構三極管的基本結構BECNNPEBRBECIE集電結反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO ICE

50、IBEICE從基區(qū)擴散來的電子作為集電結的少子，漂移進入集電結而被收集，形成ICE。1.6 晶體管與晶閘管二、晶體三極管二、晶體三極管1.1.晶體三極管的結構和工作原理晶體三極管的結構和工作原理三極管的基本結構三極管的基本結構IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE1.6 晶體管與晶閘管二、晶體三極管二、晶體三極管2.2.晶體三極管的主要參數(shù)晶體三極管的主要參數(shù)共發(fā)射極共發(fā)射極電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 通常在通常在2020200200之間之間 值太小，電流放大作用差；但太大，將使晶體管性能不穩(wěn)定。值太小，電流放大作用差；但

51、太大，將使晶體管性能不穩(wěn)定。集電極反向飽和電流集電極反向飽和電流IcboIcbo發(fā)射極開路，發(fā)射極開路，UcbUcb為規(guī)定值時，集電結反向電流。為規(guī)定值時，集電結反向電流。在室溫下，小功率鍺管約為在室溫下，小功率鍺管約為1010微安，小功率硅管小于微安，小功率硅管小于1 1微安。微安。IcboIcbo越小，工作穩(wěn)定性越好。越小，工作穩(wěn)定性越好。穿透電流穿透電流IceoIceo基極開路、基極開路、UceUce為規(guī)定值時，集電極與發(fā)射極之間反向電流。為規(guī)定值時，集電極與發(fā)射極之間反向電流。IceoIceo越小，工作穩(wěn)定性越好。越小，工作穩(wěn)定性越好。1.6 晶體管與晶閘管二、晶體三極管二、晶體三極管

52、2.2.晶體三極管的主要參數(shù)晶體三極管的主要參數(shù)集電極最大允許電流集電極最大允許電流I ICMCM三極管正常工作時，所允許的最大集電極電流。三極管正常工作時，所允許的最大集電極電流。集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率P PCMCM三極管正常工作時，所允許的最大集電極耗散功率。三極管正常工作時，所允許的最大集電極耗散功率。環(huán)境溫度越高環(huán)境溫度越高P PCMCM越小，手冊中給的是越小，手冊中給的是2525度時的值。度時的值。反向擊穿電壓反向擊穿電壓BVBVceoceo基極開路時，加在集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓。基極開路時，加在集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓。使用時，保證使用時，保證UceBVceoUce0:導通i0u1u2aTbDRLu0忽略二極管正向壓降： u0=u2t uit uoi0=u0 /RLu20 0 時時D D1 1,D,D3 3導通導通D D2 2,D,D4 4截止截止電流通路電流通路: :由由+ +經(jīng)經(jīng)D D1 1R RL LD D3 3- -u u2 20 0 , uG 0 (b) 晶閘管導通后控制晶閘管導通后控制極將失去作用極將失去作用(c) 晶閘管截止條件晶閘管截止條件A0u或或HAIi