電工電子技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）PPT完整全套教學(xué)課件

電工電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）全套PPT課件模塊01電路基礎(chǔ)及簡單直流電路P001目錄CONTENTS模塊02直流電路P059模塊03供電與安全用電P118模塊04室內(nèi)電氣線路P199模塊05P253目錄CONTENTS模塊06常用機(jī)床電氣控制線路P343模塊07電子元器件與簡單電子線路P389交流異步電動(dòng)機(jī)及其基本控制線路任務(wù)一課題一認(rèn)識(shí)電路與電路圖任務(wù)二認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)三認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律電路基礎(chǔ)及簡單直流電路模塊一任務(wù)四課題一認(rèn)識(shí)歐姆定律任務(wù)五認(rèn)識(shí)電功與電功率電路基礎(chǔ)及簡單直流電路模塊一了解幾種常見的電路圖形式掌握電路的基本組成以及各組成部分的作用熟悉電路中常用電器元件圖形符號(hào)的含義認(rèn)識(shí)電路與電路圖任務(wù)一學(xué)習(xí)目標(biāo)一、電路電路是指電流所流過的路徑。電路的作用主要有兩個(gè)方面：一是可以進(jìn)行電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，二是可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的產(chǎn)生、傳遞和處理。認(rèn)識(shí)電路與電路圖任務(wù)一相關(guān)知識(shí)實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)完整的電路由電源、負(fù)載、開關(guān)以及連接導(dǎo)線四部分組成。如圖1-1所示二、電路圖及常見電氣元件符號(hào)如圖1-2所示為幾種電路圖形式。常用電氣元件的圖形符號(hào)及文字代號(hào)見表1-1。認(rèn)識(shí)電路與電路圖任務(wù)一相關(guān)知識(shí)

根據(jù)如圖1-3所示的直流穩(wěn)壓電源電路，嘗試寫出各圖形符號(hào)所對(duì)應(yīng)的元件名稱。認(rèn)識(shí)電路與電路圖任務(wù)一任務(wù)實(shí)施掌握電流的概念與分類，以及電流大小、方向的規(guī)定掌握電壓的概念熟悉電位及電動(dòng)勢(shì)的概念認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)一、電流

電流是電荷有規(guī)則地定向移動(dòng)形成的。規(guī)定以正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较颍蝗鐖D1-5所示。認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)二相關(guān)知識(shí)在分析計(jì)算電路時(shí)，需要首先確定電流的方向。在交流電路中，就需要先假設(shè)電流的正方向（參考方向），然后再分析計(jì)算。若計(jì)算出的電流為正值，則表明實(shí)際方向與假設(shè)的參考方向相同；否則，實(shí)際方向與參考方向相反，如圖1-6所示。電流大小的定義：單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷的多少。而在交流電路中，電流的大小是隨時(shí)間變化的，如果在Δt時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電量為ΔQ，則瞬時(shí)電流的大小為電流的單位是安培，簡稱安，用符號(hào)A表示，千安（kA）、毫安（mA）和微安（μA），它們之間的換算關(guān)系為認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)二相關(guān)知識(shí)

電流既有大小又有方向?？梢园央娏鞣譃橹绷麟娏鳎―C）和交流電流（AC）兩大類。穩(wěn)恒直流電是大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流，如圖1-7a所示；脈動(dòng)直流電是指方向不變，而大小隨時(shí)間變化的電流，如圖1-7b和圖1-7c所示；交流電流是指大小和方向都隨時(shí)間變化而變化的電流，如圖1-7d所示為最常用的正弦交流電。認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)二相關(guān)知識(shí)二、電壓如圖1-8所示，電荷Q會(huì)在電場(chǎng)力的作用下從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，這時(shí)稱電場(chǎng)力對(duì)電荷做了功。為了衡量電場(chǎng)力對(duì)電荷做功本領(lǐng)的大小——電壓。認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)二相關(guān)知識(shí)

電場(chǎng)力將單位正電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所做的功，稱為a、b兩點(diǎn)間的電壓，公式表示如下電壓的單位是伏特（V），常用的單位還有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV）。電壓與電流一樣，既有大小又有方向。如圖1-9所示的白熾燈電路中，標(biāo)注出了電壓與電流的方向。我國廣泛使用的民用電電壓為380V和220V，日常照明用電一般是220V。電壓的大小可以使用電壓表或萬用表的電壓擋進(jìn)行測(cè)量。認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)二相關(guān)知識(shí)

三、電位在電路中選定參考點(diǎn)后，電路中某點(diǎn)的電位就等于該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓。由此可見，電位的實(shí)質(zhì)就是電壓，只不過是相對(duì)參考點(diǎn)的電壓。電位與電壓的關(guān)系為：電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差稱為這兩點(diǎn)之間的電壓，即電位的單位也是伏特（V）。電位與電壓的區(qū)別：電位（相對(duì)量）隨著參考點(diǎn)的改變而改變，電壓（絕對(duì)量）與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)；電壓就是兩點(diǎn)之間的電位差，所以電位相同的各點(diǎn)間的電壓為零。認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)二相關(guān)知識(shí)

四、電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，外力將單位正電荷Q從電源的負(fù)極移到電源的正極所做的功。電動(dòng)勢(shì)用符號(hào)E表示，單位也是伏特（V）。電動(dòng)勢(shì)既有大小又有方向。在電源內(nèi)部，電動(dòng)勢(shì)的方向是由電源的負(fù)極指向電源的正極，即由低電位指向高電位，如圖1-10所示。認(rèn)識(shí)電流與電壓任務(wù)二相關(guān)知識(shí)掌握電阻的有關(guān)概念和性質(zhì)掌握伏安特性曲線熟悉常見電阻器的外形及表示方法認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三學(xué)習(xí)目標(biāo)能規(guī)范使用萬用表測(cè)量電阻一、電阻自然界中按導(dǎo)電性能可分為導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體三類。其中導(dǎo)電性能良好的物體叫作導(dǎo)體，例如，在電路中常用的銅導(dǎo)線、鋁導(dǎo)線等都是導(dǎo)體。導(dǎo)體內(nèi)部有大量的自由電子，這些電子在電場(chǎng)力的作用下把導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻。電阻的單位為歐姆（Ω）二、電阻定律任何導(dǎo)體都有電阻，電阻是客觀存在的，并且不隨導(dǎo)體兩端電壓的變化而變化。實(shí)驗(yàn)證明，在一定的溫度下，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比，并與材料的性質(zhì)有關(guān)，公式見上：認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

電阻率是與導(dǎo)體材料性質(zhì)有關(guān)的物理量，它在一定溫度下為常數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)體的電阻率是與溫度有關(guān)的一個(gè)變量，一般金屬導(dǎo)體的電阻率都是隨著溫度的升高而增大的；而半導(dǎo)體和電解液的電阻率通常是隨著溫度的升高而減小的；康銅和錳銅的電阻率一般不隨溫度變化，所以可以用來制造標(biāo)準(zhǔn)電阻。在分析計(jì)算電路時(shí)，還常用到另外一個(gè)物理量——電導(dǎo)。電阻的倒數(shù)稱為電導(dǎo)，它是衡量導(dǎo)體導(dǎo)電能力大小的物理量，電阻和電導(dǎo)的關(guān)系為電導(dǎo)的單位是西門子（S），電導(dǎo)越大，表明導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)；反之，導(dǎo)電能力就越弱。認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三相關(guān)知識(shí)三、電阻的伏安特性曲線在溫度一定的條件下，通過導(dǎo)體的電流隨電壓變化而變化的關(guān)系曲線，稱為電阻的伏安特性曲線，如圖1-11所示，電子技術(shù)中使用的二極管、三極管都屬于非線性電阻。還可以通過伏安特性曲線的斜率大小來判斷電阻值的大小。圖1-12中給出了3個(gè)電阻的伏安特性曲線，斜率越大表明電阻值越小，圖中三個(gè)電阻的關(guān)系為R3>R2>R1。認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三相關(guān)知識(shí)四、常見電阻器電阻按結(jié)構(gòu)可分為固定電阻器、可變電阻器和特殊電阻器三大類。常見電阻器的外形圖如圖1-13所示。1．固定電阻器是電阻值不可調(diào)節(jié)的電阻器。2．可變電阻器又稱電位器。3．特殊電阻器就是在電路中發(fā)揮特殊作用的電阻器。認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三相關(guān)知識(shí)五、電阻器參數(shù)及其標(biāo)注方法電阻器在實(shí)際選用中主要考慮標(biāo)稱阻值、額定功率和允許偏差這三個(gè)參數(shù)。這些參數(shù)一般在元器件的表面標(biāo)注出來，電阻器常用的標(biāo)注方法有直標(biāo)法和色環(huán)法兩種。直標(biāo)法就是將電阻器的主要參數(shù)直接標(biāo)注在電阻器的表面，主要應(yīng)用在大功率的電阻器上，比較直觀，便于讀數(shù)，如圖1-14所示。

認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三相關(guān)知識(shí)色環(huán)法就是用不同的顏色環(huán)標(biāo)在電阻器的表面上表示不同的數(shù)字，通過顏色的不同來表示電阻值和精度的方法，如圖1-15所示。

認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

最常用的測(cè)量電阻的方法是使用萬用表歐姆擋進(jìn)行測(cè)量。萬用表是一種可以用來測(cè)量直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻，也可以用來測(cè)量電感、電容及晶體管的放大系數(shù)的工具。常用的萬用表有指針式和數(shù)字式兩大類。一、數(shù)字式萬用表的結(jié)構(gòu)數(shù)字式萬用表的結(jié)構(gòu)如圖1-16所示。二、數(shù)字式萬用表的測(cè)量方法1．電壓測(cè)量將紅表筆插入“VΩ”插孔中，黑表筆插入標(biāo)認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三任務(wù)實(shí)施

有“COM”的插孔中，根據(jù)直流或交流電壓合理選擇量程；再把萬用表與被測(cè)電路并聯(lián)，即可進(jìn)行測(cè)量。注意，不同量程測(cè)量精度也不同。隨著量程的增大，測(cè)量誤差也不斷增大，所以不能用大量程擋去測(cè)小電壓。2．電流測(cè)量將紅表筆插入“mA”或“20A”插孔（根據(jù)測(cè)量值的大小進(jìn)行選擇）中，黑表筆插入標(biāo)有“COM”的插孔中，合理選擇量程，把萬用表串聯(lián)接入到被測(cè)電路中，即可進(jìn)行測(cè)量。3．電阻測(cè)量將紅表筆插入“VΩ”插孔中，黑表筆插入標(biāo)有“COM”的插孔中，合理選擇量程，即可進(jìn)行測(cè)量。四、燈泡電阻的測(cè)量方法和步驟1．測(cè)量電阻要注意不能在電路通電的情況下測(cè)量，先把燈泡從燈座中旋下，也可以在認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三任務(wù)實(shí)施

斷開開關(guān)后在燈座上測(cè)量。測(cè)量前，要確認(rèn)黑表筆插在標(biāo)有“COM”的插孔中，紅表筆插在標(biāo)有“VΩ”的插孔中（測(cè)量電壓和電阻）。2．測(cè)量電阻時(shí)不必關(guān)心表筆的正負(fù)極性，如果不能估計(jì)電阻值，可以先選擇任一電阻量程擋進(jìn)行估測(cè)。比如選擇參數(shù)擋為電阻擋（標(biāo)明Ω字樣的范圍內(nèi)），量程擋位2k擋（使萬用表轉(zhuǎn)換開關(guān)指向2k字樣的標(biāo)記位置）。3．打開萬用表的電源開關(guān)。一只手拿燈泡，另一只手像拿筷子一樣拿起兩只表筆。兩只表筆的金屬體頭部分別接觸燈泡尾部的金屬體和螺旋金屬部分，如圖1-17所示。認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三任務(wù)實(shí)施

4．觀察萬用表的指示值。選擇量程擋位為2k擋時(shí)，顯示的數(shù)值很小，大約為0.002kΩ，由此可以判斷出量程擋位選擇過大。改用200Ω的量程擋重新進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量后進(jìn)行讀數(shù)，如圖1-17所示，應(yīng)為1.6Ω（此數(shù)值為燈泡燈絲的冷態(tài)電阻值，小于額定工作狀態(tài)下的電阻值）。5．注意：測(cè)量時(shí)手指不可同時(shí)接觸兩只表筆的金屬體，以免接入人體電阻，引起測(cè)量誤差。我們測(cè)量的是燈泡內(nèi)部燈絲的電阻值，燈絲是由金屬鎢制成的。鎢的電阻率隨溫度升高而增大，因此燈絲的電阻值也會(huì)隨著燈絲溫度的升高而增大。認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三任務(wù)實(shí)施指針式萬用表

一、指針式萬用表的結(jié)構(gòu)指針式萬用表如圖1-18所示，萬用表的表頭在萬用表的上部，轉(zhuǎn)換開關(guān)是實(shí)現(xiàn)各種測(cè)量種類及量程的開關(guān)。調(diào)零旋鈕用于在測(cè)量前使萬用表指針指在零位置上，包括機(jī)械調(diào)零旋鈕和歐姆調(diào)零旋鈕。晶體管測(cè)試插孔用來判斷晶體管的極性。其余插孔主要用來插測(cè)試表筆，測(cè)試表筆有紅表筆、黑表筆兩支，“+”插孔插紅表筆，“-”插孔插黑表筆。認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三知識(shí)鏈接

二、指針式萬用表的使用方法1．測(cè)電壓（1）測(cè)量直流電壓。測(cè)量時(shí)，將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到直流電壓擋，將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔內(nèi)。測(cè)量時(shí)應(yīng)注意正、負(fù)極不能接反。（2）測(cè)量交流電壓。測(cè)量時(shí)，將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到交流電壓擋，測(cè)量交流電壓不分正、負(fù)極，所需量程由被測(cè)電壓高低來確定，需逐級(jí)調(diào)低到合適的測(cè)量擋位。2．測(cè)直流電流測(cè)量時(shí)，將表筆插入“+”“-”插孔中，將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到直流電流擋，并選擇適當(dāng)?shù)膿跷?，然后將表筆串接在被測(cè)電路中。若指針反偏，則將表筆正、負(fù)極對(duì)調(diào)。3．測(cè)電阻測(cè)量時(shí)，將紅表筆插入“+”插孔內(nèi)，黑表筆插入“-”插孔內(nèi)，具體步驟見表1-6。認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三知識(shí)鏈接認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三知識(shí)鏈接認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三知識(shí)鏈接

三、用萬用表測(cè)量電阻時(shí)的注意事項(xiàng)1．測(cè)量時(shí)，特別是在測(cè)量幾十千歐以上阻值的電阻時(shí)，手指不要并接在電阻的兩個(gè)引腳上，以免對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響，造成誤差。2．色環(huán)電阻的阻值雖然能以色環(huán)標(biāo)志來確定，在使用前最好還是用萬用表測(cè)量其實(shí)際阻值。3．測(cè)量消磁熱敏電阻時(shí)，不要使熱源與消磁熱敏電阻靠得過近或直接接觸熱敏電阻，以防止將其燙壞。4．測(cè)量完畢應(yīng)將萬用表轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至交流電壓最高擋，防止下次測(cè)量時(shí)不注意轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，而直接去測(cè)交流電壓，使萬用表燒壞。認(rèn)識(shí)電阻與電阻定律任務(wù)三知識(shí)鏈接掌握部分電路歐姆定律掌握全電路歐姆定律，并能進(jìn)行電路分析計(jì)算熟悉電路的三種狀態(tài)認(rèn)識(shí)歐姆定律任務(wù)四學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)歐姆定律任務(wù)四一、部分電路歐姆定律在電阻兩端的電壓為U，電阻值為R，則通過電阻的電流I可以表示為式中I——電流，A；U——電壓，V；R——電阻，Ω。如圖1-20所示的“部分電路”，通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，與電阻成反比，只要知道電路中U、I、R三個(gè)量中的任意兩個(gè)量，就可以由歐姆定律求出第三個(gè)量。相關(guān)知識(shí)二、全電路歐姆定律如圖1-21所示為一個(gè)全電路。它由內(nèi)電路和外電路兩部分組成。包括電源電動(dòng)勢(shì)E和電源的內(nèi)阻r，其電流由電源的負(fù)極流向正極；外電路則是指電源以外的電路。

全電路歐姆定律的內(nèi)容：閉合電路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路的總電阻成反比（總電阻包括電源的內(nèi)阻和外阻），數(shù)學(xué)表達(dá)式為

認(rèn)識(shí)歐姆定律任務(wù)四相關(guān)知識(shí)

式中U內(nèi)——電源內(nèi)阻的電壓降；U外——外電路的電壓降，也就是常說的電源端電壓。該式說明電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于閉合電路中內(nèi)、外電路電壓降的總和。三、電路的三種狀態(tài)如圖1-22所示1．短路當(dāng)開關(guān)處于位置1時(shí)，電路處于短路狀態(tài)。實(shí)際上相當(dāng)于用導(dǎo)線直接將電源兩端進(jìn)行連接，所以電源的端電壓U外=0，電流I短=電源內(nèi)阻通常很小，所以短路電流的數(shù)值很大，這樣就會(huì)造成電源的損壞，并且還可能引起電氣火災(zāi)。因此，應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，避免電路出現(xiàn)短路現(xiàn)象。認(rèn)識(shí)歐姆定律任務(wù)四相關(guān)知識(shí)

實(shí)際應(yīng)用時(shí)常使用熔斷器來實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，一旦發(fā)生短路事故，熔斷器就會(huì)因?yàn)檫^大的電流自動(dòng)切斷電源。如圖1-23為熔斷器及其符號(hào)以及熔斷器在電路中的應(yīng)用。

2．開路

當(dāng)開關(guān)處于位置2時(shí)，電路處于開路狀態(tài)，也稱為斷路。這時(shí)電路的總電阻為∞。電路中的電流I=0，電源的端電壓U外=E-Ir=E，即電源的開路電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。3．通路

當(dāng)開關(guān)處于位置3時(shí)，電路處于通路狀態(tài)。電路中的電流為

由此也可推導(dǎo)出電源的端電壓與輸出電流之間的關(guān)系為認(rèn)識(shí)歐姆定律任務(wù)四相關(guān)知識(shí)

由上式畫出電源的外特性曲線，如圖1-24所示，它表示的關(guān)系是在電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一定的情況下，電源的端電壓隨輸出電流的增大而下降。分析電源的外特性曲線可知：在電源內(nèi)阻一定時(shí)，電路接大負(fù)載（電流大時(shí)）端電壓下降得多，接小負(fù)載（電流小時(shí)）端電壓下降得少。如圖1-25所示是測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路。已知R=24Ω，當(dāng)開關(guān)S合上時(shí)電壓表的讀數(shù)為48V，開關(guān)S斷開時(shí)電壓表的讀數(shù)為50V。求電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。認(rèn)識(shí)歐姆定律任務(wù)四相關(guān)知識(shí)

解：（1）開關(guān)S斷開時(shí)，電路處于開路狀態(tài)，電路電流為電壓表讀數(shù)為（2）開關(guān)S接通時(shí)，電路處于通路狀態(tài)，電路電流為電壓表讀數(shù)為認(rèn)識(shí)歐姆定律任務(wù)四相關(guān)知識(shí)

由于電壓表的內(nèi)阻為一定值，所測(cè)量的電壓越高，通過的電流就越大。任務(wù)引入中，當(dāng)被測(cè)電壓為250V時(shí)，流過電壓表的電流應(yīng)為最大值，根據(jù)歐姆定律得任務(wù)實(shí)施掌握電功和電功率的定義以及兩者之間的關(guān)系理解電氣設(shè)備額定值的重要意義能根據(jù)負(fù)載獲得最大功率的條件計(jì)算負(fù)載功率并精準(zhǔn)選用合適的負(fù)載認(rèn)識(shí)電功與電功率任務(wù)五學(xué)習(xí)目標(biāo)

在日常生活中，人們常常提及電飯鍋、熱水器、冰箱的功率是多少“瓦”，家庭每個(gè)月的用電量是多少“度”，這里所說的“瓦”和“度”就涉及電功率和電功的問題。認(rèn)識(shí)電功與電功率任務(wù)五任務(wù)引入一、電功率電功率是用來表示電流做功快慢的物理量，是單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力在電阻上所做的功可以表示為式中P——電功率，單位是瓦（W）。常用電功率單位的換算關(guān)系為相關(guān)知識(shí)二、電功電功用來表示負(fù)載在一段時(shí)間內(nèi)所消耗電能的大小，電功不僅取決于負(fù)載功率的大小，還與負(fù)載工作時(shí)間的長短有關(guān)，即式中P——功率，W；t——時(shí)間，s；W——電功，J。在實(shí)際工作中，通常用電能表來測(cè)量電功的大小，電能表的讀數(shù)是用千瓦時(shí)（kW·h）來表示的，也就是常說的“度”。認(rèn)識(shí)電功與電功率任務(wù)五相關(guān)知識(shí)三、電氣設(shè)備的額定值為了保證電氣元件和電氣設(shè)備能夠長期安全地工作，要盡量保證實(shí)際工作電壓等于額定電壓，只有這樣，負(fù)載消耗的實(shí)際功率才會(huì)等于額定功率。例如，某三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)注的是“380V，4kW”，表示電動(dòng)機(jī)額定工作電壓為380V，額定功率為4kW。電氣設(shè)備通常有三種工作狀態(tài)：滿載、輕載和過載。在過載情況下電氣設(shè)備和元件很容易被燒毀，因此，采用過流繼電器或熔斷器等，來防止過載現(xiàn)象的發(fā)生。四、負(fù)載獲得最大功率的條件如圖1-26所示，當(dāng)電流流經(jīng)回路時(shí)，由于電源內(nèi)阻的存在，會(huì)在內(nèi)阻上消耗一定的功率。在電源輸出功率一定的條件下，內(nèi)阻消耗的功率越多，外電路負(fù)載得到的功率就越少。那么負(fù)載在什么情況下才能獲得最大功率呢？根據(jù)電功率的公式可以推導(dǎo)如下：認(rèn)識(shí)電功與電功率任務(wù)五相關(guān)知識(shí)

由上式可知，只有當(dāng)分母最小時(shí)，功率P才能有最大值，而分母最小的條件是R=r。因此，在電源一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻和電源內(nèi)阻相等時(shí)，負(fù)載可獲得最大功率，所獲得的最大功率可以用下式計(jì)算：當(dāng)負(fù)載獲得最大功率時(shí)，由于外電阻等于電源的內(nèi)阻，所以電源的效率只有50%。認(rèn)識(shí)電功與電功率任務(wù)五相關(guān)知識(shí)任務(wù)一課題二分析電阻串聯(lián)電路任務(wù)二分析電阻并聯(lián)電路任務(wù)三分析電阻混聯(lián)電路電路基礎(chǔ)及簡單直流電路模塊一熟悉電阻串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)掌握電阻串聯(lián)電路在實(shí)際中的應(yīng)用掌握電阻串聯(lián)電路的分析計(jì)算分析電阻串聯(lián)電路任務(wù)一學(xué)習(xí)目標(biāo)一、電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)圖1-27所示為一電阻串聯(lián)電路，兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻首尾依次連接就構(gòu)成了串聯(lián)電路。圖1-27a為n個(gè)電阻的串聯(lián)電路，化簡后等效為圖1-27b，兩個(gè)電路具有相同的特性。下面從電流、電壓、電阻和功率等幾個(gè)方面來討論電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)。1．串聯(lián)電路中電流處處相等，即2．串聯(lián)電路中，總電壓等于各電阻兩端的電壓之和，即分析電阻串聯(lián)電路任務(wù)一相關(guān)知識(shí)3．串聯(lián)電路中，總電阻等于各個(gè)串聯(lián)電阻之和，即其中總電阻R也稱為等效電阻。由于串聯(lián)電路中電流處處相等，所以在各個(gè)電阻上產(chǎn)生的電壓為而總電壓等于各電阻兩端電壓之和，有因此等效電阻由上式可知，電阻串聯(lián)的數(shù)量越多，總等效電阻的數(shù)值就越大。分析電阻串聯(lián)電路任務(wù)一相關(guān)知識(shí)4．串聯(lián)電路中，各電阻上的電壓之比等于各電阻大小之比，即上式表明，在串聯(lián)電路中，阻值大的電阻分得的電壓大，阻值小的電阻分得的電壓小。也就是說各電阻上電壓的大小與電阻的大小成正比，這就是串聯(lián)電路中電阻的分壓作用。以兩個(gè)電阻串聯(lián)為例，可以得到分壓公式，即

5．串聯(lián)電路中，電阻消耗的功率之比等于電阻大小之比，即根據(jù)公式P=I2R并結(jié)合串聯(lián)電路中電流處處相等的特點(diǎn)，就可以推導(dǎo)出上式。二、電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用在實(shí)際工作中，可以利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)，用電阻串聯(lián)實(shí)現(xiàn)分壓和限流作用，或者用來獲得較大的電阻。分析電阻串聯(lián)電路任務(wù)一相關(guān)知識(shí)1．分壓作用利用電阻串聯(lián)的分壓作用可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大電壓表量程的目的，該如何實(shí)現(xiàn)呢？可以采用與該電流表串聯(lián)一個(gè)合適阻值的電阻的方法來實(shí)現(xiàn)，如圖1-28所示，分析如下：2．限流作用啟動(dòng)時(shí)，為防止啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊作用。利用了串聯(lián)電阻后，總等效電阻增大，而在電源電壓不變的情況下，電阻越大，電流越小的特點(diǎn)，從而起到“限制電流”的作用。分析電阻串聯(lián)電路任務(wù)一相關(guān)知識(shí)熟悉電阻并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)掌握電阻并聯(lián)電路在實(shí)際中的應(yīng)用掌握電阻并聯(lián)電路的分析計(jì)算分析電阻并聯(lián)電路任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)分析電阻并聯(lián)電路任務(wù)二

一、電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)把幾個(gè)電阻的一端連接在電路的一個(gè)點(diǎn)上，另一端連接在另一個(gè)點(diǎn)上，這種連接方式稱為電阻的并聯(lián)，如圖1-31所示為n個(gè)電阻的并聯(lián)電路。下面從電流、電壓、電阻和功率等幾個(gè)方面來討論電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)。1．并聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓，即由圖1-31可知，并聯(lián)電路都是接在相同的兩點(diǎn)A、B上，所以它們承受的電壓是相同的。2．并聯(lián)電路的總電流等于各電阻支路電流之和，即相關(guān)知識(shí)分析電阻并聯(lián)電路任務(wù)二相關(guān)知識(shí)3．并聯(lián)電路總等效電阻的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)之和，即因此，并聯(lián)電路的總等效電阻小于任何一個(gè)分電阻。以三個(gè)電阻的并聯(lián)為例，結(jié)合歐姆定律分析如下：分析電阻并聯(lián)電路任務(wù)二相關(guān)知識(shí)如果n個(gè)電阻值都為R的電阻并聯(lián)，則可以計(jì)算出總等效電阻為很顯然，電阻并聯(lián)后，總等效電阻一定比任何一個(gè)并聯(lián)電阻的阻值要小。兩個(gè)電阻并聯(lián)是經(jīng)常遇到的一種情況，其等效電阻的公式為4．并聯(lián)電路中電流的分配與電阻大小成反比，即阻值越大所分配到的電流越小，阻值越小所分配到的電流就越大。在實(shí)際的電路計(jì)算中常見的兩個(gè)電阻并聯(lián)的情況，其分流公式為分析電阻并聯(lián)電路任務(wù)二相關(guān)知識(shí)

5．并聯(lián)電路中功率的分配與電阻大小成反比，即阻值越大所消耗的功率越小，阻值越小所消耗的功率就越大，而總功率等于各個(gè)電阻所消耗的功率之和。二、電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用并聯(lián)電路在實(shí)際工作中常用在分流、恒壓供電等場(chǎng)合，也可以利用電阻的并聯(lián)獲得較小阻值的電阻。1．分流作用在電工測(cè)量中，可以使用并聯(lián)電阻的方法擴(kuò)大電流表的量程，如圖1-32所示，在只能測(cè)量小電流的表頭兩端，并聯(lián)上一個(gè)合適的電阻，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大電流表量程的目的。分析電阻并聯(lián)電路任務(wù)二任務(wù)實(shí)施

2．恒壓供電負(fù)載在并聯(lián)狀態(tài)下工作時(shí)，它們兩端的電壓是完全相同的，任何一個(gè)負(fù)載的工作情況不會(huì)影響其他負(fù)載的工作，所以在日常工作和生活中所用的電動(dòng)機(jī)、各種燈具、家用電器等都采用的是并聯(lián)使用。3．獲得較小電阻值另外，根據(jù)電阻并聯(lián)后，總等效電阻一定比任何一個(gè)并聯(lián)電阻的阻值要小的特點(diǎn)，若某電路急需100kΩ的電阻一只，而現(xiàn)在只有200kΩ的電阻若干只，這時(shí)就可以將兩只200kΩ的電阻并聯(lián)使用，就能得到100kΩ的等效電阻。掌握電阻混聯(lián)電路的基本特點(diǎn)能進(jìn)行電阻混聯(lián)電路的分析計(jì)算分析電阻混聯(lián)電路任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)分析電阻混聯(lián)電路任務(wù)三

有的電路中，既有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這樣的電路叫作電阻的混聯(lián)電路。分析計(jì)算混聯(lián)電路的方法如下：（1）應(yīng)用電阻串、并聯(lián)的特點(diǎn)，對(duì)電路進(jìn)行逐步化簡，求出電路總的等效電阻。（2）根據(jù)等效電阻和已知的電路總電壓，結(jié)合歐姆定律求出電路的總電流。（3）在求出總電流的基礎(chǔ)上，再根據(jù)歐姆定律和電阻串、并聯(lián)的特點(diǎn)，求出各支路的電流和電壓。相關(guān)知識(shí)

較復(fù)雜混聯(lián)電路的分析計(jì)算如圖1-34a所示電路是較復(fù)雜的混聯(lián)電路，很難直接判斷出各電阻之間的連接關(guān)系。此時(shí)比較有效的方法就是畫出等效電路圖，即把原電路整理成較為直觀的電阻串、并聯(lián)關(guān)系的電路圖，然后再計(jì)算其等效電阻。以圖1-34為例，說明復(fù)雜混聯(lián)電路畫等效電路并進(jìn)行分析計(jì)算的步驟。解：（1）在原電路圖中標(biāo)出各個(gè)節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)是指3個(gè)或3個(gè)以上支路的匯合點(diǎn)）。一般情況下，給原電路兩端分別標(biāo)出A點(diǎn)、B點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)依次標(biāo)出，并假設(shè)A點(diǎn)為最高分析電阻混聯(lián)電路任務(wù)三知識(shí)鏈接電位點(diǎn)“+”，B點(diǎn)為最低電位點(diǎn)“-”，其他節(jié)點(diǎn)的電位在A點(diǎn)、B點(diǎn)電位之間。本電路除去A點(diǎn)、B點(diǎn)之外，還有一個(gè)節(jié)點(diǎn)標(biāo)為C點(diǎn)，如圖1-34b所示。（2）按照電位的高低，把標(biāo)注的各字母沿豎直方向依次排開（好比水從高處流向低處一樣，只能從“+”流向“-”，中途不得返回）。將各電阻依次接入與原電路圖對(duì)應(yīng)的兩節(jié)點(diǎn)之間，畫出等效電路圖，如圖1-34c所示。（3）根據(jù)等效電路中電阻之間的串、并聯(lián)關(guān)系，求出等效電阻。由圖1-34c可見，R3和R4串聯(lián)后與R2并聯(lián)，再與R1串聯(lián)，最后再與R5并聯(lián)，其等效電阻為：分析電阻混聯(lián)電路任務(wù)三知識(shí)鏈接任務(wù)一課題一認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)二驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)三認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正弦交流電路交流電路模塊二任務(wù)四認(rèn)識(shí)RLC串聯(lián)電路了解電能的生產(chǎn)、變換與輸送過程掌握正弦交流電的三要素掌握正弦交流電的三種表示方法認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一學(xué)習(xí)目標(biāo)一、220V正弦交流電交流電的大小和方向是隨時(shí)間變化的。若按正弦規(guī)律變化，稱其為正弦交流電。如果不做特別說明，通常所說的交流電都是指正弦交流電，用符號(hào)“～”表示。用示波器可以顯示輸送到用戶的220V交流電的電壓波形（見圖2-3），輸送到用戶的交流電的電壓是按正弦規(guī)律變化的。電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等使用的都是這種正弦交流電。二、正弦交流電的三要素如圖2-4所示為照明電路中使用的“220V，50Hz”交流電的波形圖。其瞬時(shí)值表達(dá)式為認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)二、正弦交流電的三要素從圖上可以直觀地看到：（1）交流電每重復(fù)變化一次所需要的時(shí)間為0.02s。（2）正弦波形最高點(diǎn)的電壓數(shù)值為220V。（3）在t=0時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)值u=220sin100πt=220sin0°=0V。以上三個(gè)條件所包含的信息就是關(guān)于交流電的三要素問題，這是決定正弦交流電波形的關(guān)鍵因素。認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)1．周期、頻率、角頻率（1）周期。交流電每重復(fù)變化一次所需時(shí)間稱為周期，用符號(hào)T表示，單位是秒（s）。（2）頻率。交流電在1s內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)稱為頻率，用符號(hào)f表示，單位是赫茲（Hz）。根據(jù)定義可知，周期和頻率互為倒數(shù)，即（3）角頻率。正弦交流電隨時(shí)間的變化關(guān)系也可以用一個(gè)在直角坐標(biāo)系中繞原點(diǎn)沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的相量表示。交流電每秒變化的角度（電角度）稱為角頻率，用符號(hào)ω表示，單位是rad/s。認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)2．瞬時(shí)值、最大值和有效值（1）瞬時(shí)值。交流電在某一時(shí)刻的值稱為在這一時(shí)刻交流電的瞬時(shí)值。（2）最大值。交流電在一個(gè)周期所能達(dá)到的最大瞬時(shí)值稱為正弦交流電的最大值，用Um表示。（3）有效值。使交流電和直流電加在同樣阻值的電阻上，如果在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的大小叫作相應(yīng)交流電的有效值，交流電壓的有效值用U表示。交流電壓的有效值和最大值之間的關(guān)系為認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)3．相位和相位差（1）相位。在瞬時(shí)值表達(dá)式表示正弦交流電在任意時(shí)刻的電角度，稱為相位角，也稱相位，它反映了交流電變化的進(jìn)程。式中為正弦量在t=0時(shí)的相位，稱為初相位，也稱初相角或初相。交流電的初相可以為正，也可以為負(fù)。若t=0時(shí)正弦量的瞬時(shí)值為正，則初相為正，如圖2-7a所示；若t=0時(shí)正弦量的瞬時(shí)值為負(fù)，則初相為負(fù)，如圖2-7b所示。認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)初相位通常用不大于180°的角來表示。（2）相位差。兩個(gè)同頻率交流電的相位之差稱為相位差，用符號(hào)表示，即如果一個(gè)交流電比另一個(gè)交流電提前達(dá)到零值或最大值，如圖2-8a中e1和e2，=>0，則稱e1超前e2，或稱e2滯后e1；若兩個(gè)交流電同時(shí)達(dá)到零值或最大值，即兩者的初相位相等，則稱它們同相位，簡稱同相，如圖2-8b所示；若一個(gè)交流電達(dá)到正的最大值時(shí)，另一個(gè)交流電同時(shí)達(dá)到負(fù)的最大值，即它們的初相位相差180°，則稱它們反相位，簡稱反相，如圖2-8c所示；若兩個(gè)正弦交流電相位差=90°，則稱它們正交，如圖2-8d所示。認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)

綜上所述，正弦交流電的最大值反映了正弦交流電的變化范圍，其角頻率反映了正弦交流電的變化快慢，其初相位反映了正弦交流電的起始狀態(tài)。由這三個(gè)量可以唯一確定一個(gè)交流電。因此，最大值、角頻率和初相位稱為正弦交流電的三要素。認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)三、正弦交流電的表示方法在分析和計(jì)算正弦交流電時(shí)，通常用解析式、波形圖和相量圖等表示方法來表示一個(gè)正弦交流電。無論用哪一種表示方法，都需要表達(dá)出正弦交流電的三要素：最大值、角頻率和初相位。1.解析式表示法解析式表示法就是用正弦函數(shù)來表示交流電，其一般表示形式為瞬時(shí)值表達(dá)式u=Umsin（ωt+），從解析式中可以直觀地知道最大值Um、角頻率ω和初相角。解析式是交流電的基本表示方法。認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)2．波形圖表示法用正弦函數(shù)圖像來表示交流電的方法就是波形圖表示法。在波形圖的縱軸上可以確定瞬時(shí)值和最大值，在橫軸上可以確定角頻率和初相角。3．相量圖表示法如果要對(duì)正弦交流電進(jìn)行加、減運(yùn)算，無論是運(yùn)用波形圖還是解析式都不方便，為此引入正弦交流電的相量圖表示法。以正弦電動(dòng)勢(shì)e=Emsin（ωt+）為例說明。如圖2-9所示，在直角坐標(biāo)系內(nèi)，作一矢量OA，其長度為正弦電動(dòng)勢(shì)e的最大值Em，它的起始位置與x軸正方向的夾角等于初相，并以正弦電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω為角速度逆時(shí)針勻認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)速旋轉(zhuǎn)，則在任一瞬間旋轉(zhuǎn)矢量與x軸的夾角即為正弦電動(dòng)勢(shì)的相位（ωt+），它在y軸的投影即為該正弦電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。例如，當(dāng)t=0時(shí)，旋轉(zhuǎn)矢量在y軸的投影為e0，對(duì)應(yīng)于圖中的電動(dòng)勢(shì)波形的a點(diǎn)；t=t1時(shí)，矢量與x軸夾角為（ωt1+），此時(shí)，矢量在y軸的投影為e1，對(duì)應(yīng)于波形圖上b點(diǎn)，如果矢量旋轉(zhuǎn)一周，就與該正弦交流電一個(gè)周期的波形恰好對(duì)應(yīng)?？梢?，旋轉(zhuǎn)矢量也能完全反映正弦交流電的三要素及變化規(guī)律。

為了與一般的空間矢量相區(qū)別，把表示正弦交流電的這一矢量稱為相量。正弦交流電的相量用表示。但實(shí)際應(yīng)用更多的是有效值相量（見圖2-10），即將有向線段OA的長度定為正弦認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)量的有效值，相應(yīng)符號(hào)則為在物理學(xué)中，曾學(xué)習(xí)過速度矢量、力矢量等，它們是既有大小又有方向的量，一般稱它們?yōu)榭臻g矢量，其加、減運(yùn)算遵循平行四邊形法則。使用相量圖的注意事項(xiàng)如下。（1）同一相量圖中，各正弦交流電的頻率應(yīng)相同，不同頻率的交流電不能畫在同一個(gè)相量圖中。（2）同一相量圖中相同物理量的相量應(yīng)按相同比例畫出。（3）一般取直角坐標(biāo)軸的水平正方向?yàn)閰⒖挤较?，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為正，反之為負(fù)。為方便起見，可以取消直角坐標(biāo)系。采用相量圖表示正弦交流電時(shí)，在進(jìn)行幾個(gè)同頻率交流電的加減運(yùn)算時(shí)，可以采用平認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)行四邊形法則來進(jìn)行，這要比其他兩種表示方法的運(yùn)算方便得多。具體方法如下。（1）如果兩個(gè)相量平行，可以直接相加減。（2）兩個(gè)互成一定角度的相量相加，以這兩個(gè)相量為鄰邊畫出一個(gè)平行四邊形，其對(duì)角線就是相量和。（3）兩個(gè)互成一定角度的相量相減，例如，可先畫出的反相量，再將與進(jìn)行加運(yùn)算即可。

認(rèn)識(shí)交流電任務(wù)一相關(guān)知識(shí)掌握相線、零線和地線的概念掌握墻壁插座的接線方法能用驗(yàn)電筆檢測(cè)墻壁插座驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)能用萬用表測(cè)量墻壁插座交流電壓一、相線、零線和地線如圖2-12所示。這種由一根相線和一根零線組成的交流電路稱為單相正弦交流電路。相線和零線的區(qū)別在于它們對(duì)地電壓的不同：相線的對(duì)地電壓為220V；零線的對(duì)地電壓為0V（它本身與大地相連接在一起）。所以當(dāng)人體的一部分碰上了相線，而另一部分站在地上，即有觸電的危險(xiǎn)。在三相交流電路中，L1相導(dǎo)線為黃色，L2相導(dǎo)線為綠色，L3相導(dǎo)線為紅色，N相導(dǎo)線為淡藍(lán)色；在直流電路中，正極導(dǎo)線為棕色，負(fù)極導(dǎo)線為藍(lán)色，安全用接地線（PE）為黃綠雙色。驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二相關(guān)知識(shí)二、墻壁插座的接線要求目前，使用的電源插座大多是單相二線插座或單相三線插座。單相二線插座的兩個(gè)接線柱分別接相線和零線，順序是左側(cè)插孔接零線，右側(cè)插孔接相線，即“左零右相”。而當(dāng)電氣設(shè)備有接地要求時(shí)，可用單相三線插座，如圖2-13所示為單相三線插座墻內(nèi)接線頭，紅色為相線，淡藍(lán)色為零線，黃綠相間的為接地線。單相三線插座的中間插孔為接地線，也能做定位使用，另外兩端分別接相線和零線，接線順序也是左邊為零線，右邊為相線，如圖2-14所示。驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二相關(guān)知識(shí)三、驗(yàn)電筆的使用方法在電工測(cè)量中，常使用驗(yàn)電筆（簡稱電筆）。它是一種低壓輔助工具，主要用于檢測(cè)物體是否帶電。如圖2-15所示，常用驗(yàn)電筆有旋具式和筆式兩種，當(dāng)筆尖和筆尾間的電壓達(dá)到一定值時(shí)，氖氣就導(dǎo)電，氖氣會(huì)發(fā)出紅光。使用驗(yàn)電筆時(shí)，握筆的方法見表2-1，注意要用筆尖接觸被測(cè)的導(dǎo)體，而手指千萬不要碰到筆尖的金屬部分。驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二相關(guān)知識(shí)驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二相關(guān)知識(shí)使用驗(yàn)電筆時(shí)需要注意：1．電路中各部位在未驗(yàn)電前，一律視為有電。2．驗(yàn)電筆的測(cè)量范圍為60～500V。3．在使用驗(yàn)電筆前，先用驗(yàn)電筆試測(cè)某已知帶電物體，看氖管能否發(fā)光，以確保驗(yàn)電筆能正常使用。4．在光線明亮的場(chǎng)合使用驗(yàn)電筆時(shí)，要遮擋光線，以便看清氖管是否發(fā)光，防止誤測(cè)。5．在測(cè)試過程中，不可用手或身體其他部位接觸筆尖金屬體，以防觸電。驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二相關(guān)知識(shí)3．用驗(yàn)電筆測(cè)量教室、宿舍室內(nèi)的5個(gè)墻壁插座，并測(cè)量到的結(jié)果。驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二任務(wù)實(shí)施一、用驗(yàn)電筆檢測(cè)墻壁插座1．檢查驗(yàn)電筆好壞（1）外觀檢查。（2）檢查驗(yàn)電筆氖管能否正常發(fā)光，以防造成錯(cuò)誤判斷，引起觸電事故。2．用驗(yàn)電筆對(duì)插座進(jìn)行驗(yàn)電（1）檢驗(yàn)相線。（2）檢驗(yàn)零線和地線。二、用萬用表測(cè)量墻壁插座交流電壓1．如果使用數(shù)字式萬用表測(cè)插座電壓，將紅表筆插入“VΩ”插孔中，黑表筆插入標(biāo)有“COM”的插孔中，使用交流750V擋位測(cè)量即可，如圖2-17a2．使用指針式萬用表測(cè)量插座電壓（1）將萬用表水平放置。（2）將萬用表紅表筆插入“+”插孔，黑表筆插入“-”插孔。（3）將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋于交流250V擋。驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二任務(wù)實(shí)施

（4）觀察萬用表指針的指示位置，在刻度盤“V250”刻度尺上進(jìn)行讀數(shù)并記錄數(shù)值。注意在帶電測(cè)量過程中不得切換轉(zhuǎn)換開關(guān)。如圖2-17b、c、d所示為用指針式萬用表測(cè)量墻壁插座電壓。3．用萬用表測(cè)量教室、宿舍、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的5個(gè)墻壁插座。4．測(cè)量完畢后的操作（1）拔出表筆。（2）將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至OFF擋，若無此擋，應(yīng)旋至交流電壓最大量程擋，如～1000V擋。（3）若長期不用萬用表時(shí)，應(yīng)將表內(nèi)電池取出，以防電池電解液滲入表內(nèi)，腐蝕電路。驗(yàn)電筆和萬用表的使用任務(wù)二任務(wù)實(shí)施了解三種單一參數(shù)的交流電路的概念掌握單一參數(shù)交流電路中電壓與電流的關(guān)系、功率大小能進(jìn)行單一參數(shù)交流電路的簡單計(jì)算認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三學(xué)習(xí)目標(biāo)

任務(wù)將認(rèn)識(shí)分別由電阻、電感、電容組成的單一參數(shù)正弦交流電路的基本特點(diǎn)。認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三任務(wù)引入

一、純電阻正弦交流電路如圖2-18所示為白熾燈電路，只需考慮電阻的作用，這種交流電路稱為純電阻電路。日常生活中，負(fù)載為白熾燈、電爐、電烙鐵的交流電路都可近似看成是純電阻電路。相關(guān)知識(shí)

1．電流與電壓的相位關(guān)系和數(shù)量關(guān)系在純電阻電路中，實(shí)驗(yàn)證明，在任一瞬間通過電阻的電流i仍然符合歐姆定律，即在正弦交流電的作用下，白熾燈中通過的電流是一個(gè)和電壓同頻率的正弦交流電流，且和電壓同相位。由上式可知，通過電阻的最大電流為通過電阻的有效電流為這說明，在純電阻電路中，電流與電壓的瞬時(shí)值、最大值和有效值都符合歐姆定律。2．功率在任一瞬間，電阻中電流的瞬時(shí)值與同一瞬間電阻兩端電壓的瞬時(shí)值的乘積稱為電阻獲得的瞬時(shí)功率，用pR表示，即認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

瞬時(shí)值的功率曲線如圖2-19c所示，由于電流和電壓同相，所以pR在任一瞬間的數(shù)值都大于或等于零，這說明電阻總是要消耗功率的，因此電阻是一種耗能元件。由于瞬時(shí)功率時(shí)刻變動(dòng)，不便于計(jì)算，所以一般用電阻在交流電一個(gè)周期內(nèi)消耗的功率平均值來表示功率的大小，叫作平均功率，平均功率又稱為有功功率，用P表示，單位為瓦特，用字母W表示，其計(jì)算公式為認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)二、純電感正弦交流電路如圖2-20所示為常見的幾種電感線圈。電感線圈通交流電后，由于電磁感應(yīng)的影響，會(huì)在線圈上產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)來阻礙電流的變化，從而使線圈中電流的變化滯后于線圈兩端電壓的變化。首先做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，如圖2-22所示的電路中，HL1和HL2為兩個(gè)相同的燈泡，R為電阻，L為電感線圈，合上開關(guān)S時(shí)，HL2立即亮起來，而HL1卻要慢慢亮起來。這是因認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

為HL1支路里串聯(lián)了線圈L，合上開關(guān)的瞬間，流過線圈的電流由零突然增加到最大，從而在線圈中產(chǎn)生了方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，阻礙了線圈L和燈泡HL1支路中電流的增加，故HL1不能立即亮起來。

在如圖2-23所示的電路中，先合上開關(guān)S，使燈泡正常發(fā)光后，再突然斷開開關(guān)，發(fā)現(xiàn)在斷開開關(guān)的瞬間，燈泡先亮了一下，然后才慢慢熄滅。這是因?yàn)榫€圈中的電流由于開關(guān)斷開而急劇減小，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使燈泡閃亮。認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)二、純電感正弦交流電路電感是表示線圈自感能力大小的物理量，它由線圈本身的特性決定。線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，截面積越大，電感就越大。有鐵芯的線圈，其電感要比空芯線圈的電感大得多。電感用符號(hào)L來表示，單位是亨利，簡稱亨（H）。感抗是用來表示電感線圈對(duì)交流電流起阻礙作用的一個(gè)物理量。電感線圈的感抗可用下式計(jì)算從式中可看出，感抗值的大小與交流電頻率、電感的大小成正比。1．電流與電壓的相位關(guān)系與數(shù)量關(guān)系根據(jù)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)運(yùn)算，電感線圈兩端的電流和電壓的波形圖如圖2-24a所示。計(jì)算公式為認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

分析圖2-24a可知，在純電感電路中，電流和電壓的頻率相同，但是電壓超前電流90°，電壓和電流的相量圖如圖2-24b所示。在純電感電路中，電流和電壓的有效值之間仍然符合歐姆定律，即由此可見，頻率增高，感抗增大，電流減小。認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)2．功率純電感電路的瞬時(shí)功率為此式表明，純電感電路的瞬時(shí)功率也是一個(gè)正弦量，但它的變化頻率是電流變化頻率的兩倍，瞬時(shí)功率的波形圖如圖2-24c所示。綜上所述，純電感線圈時(shí)而“吞進(jìn)”功率，時(shí)而“吐出”功率，在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率為零。平均功率不能反映線圈能量交換的規(guī)模，所以用瞬時(shí)功率的最大值來反映這種能量交換的規(guī)模，并將其稱為無功功率，用字母Q表示。Q的大小為認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

為了與有功功率相區(qū)別，無功功率的單位用乏（Var）表示。必須注意，“無功”的含義是“交換”，而不是“消耗”，絕不能理解為“無用”。三、純電容正弦交流電路兩個(gè)互相絕緣而又靠得很近的導(dǎo)體就組成了電容器，如圖2-25所示為電解電容器結(jié)構(gòu)圖。電容器能夠儲(chǔ)存電荷，表示電容器儲(chǔ)存電荷能力的物理量稱為電容，電容是電容器的固有參數(shù)，它與極板的正對(duì)面積成正比，與兩極板間的距離成反比，同時(shí)與極板間的介質(zhì)有關(guān)，而與電極上的電荷和電壓無關(guān)。電容用符號(hào)C表示，單位有法拉（F）、微法（μF）、皮法（pF）等。認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

如果將電容器接到的交流電源上，就組成了純電容電路，如圖2-26所示。由于電容器在電路中不停地充電、放電，則電容器中就有持續(xù)不斷的交流電流通過。容抗是用來表示電容器對(duì)交流電流阻礙作用大小的一個(gè)物理量，電容器中電流的有效值等于電容器兩端電壓的有效值除以它的容抗。電容器的容抗可用下式計(jì)算1．電流與電壓的相位關(guān)系和數(shù)量關(guān)系當(dāng)交流電通過電容器時(shí)，電容器兩端的電壓是隨電荷的積累（即充電）而升高，隨電荷的釋放（即放電）而降低的。由于電荷的積累和釋放需要一定的時(shí)間，因此電容器兩端的電壓變化滯后于電流的變化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)運(yùn)算，電容器兩端的電流、電壓波形圖如圖2-27a所示，計(jì)算公式為認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

分析圖2-27a可知，在純電容電路中，電流和電壓的頻率相同，但是電壓滯后電流90°，電流、電壓相量圖如圖2-27b所示。

純電容電路中，電流與電壓的有效值之間也符合歐姆定律，即認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)2．功率純電容電路的瞬時(shí)功率為根據(jù)上式，畫出瞬時(shí)功率波形圖如圖2-27c所示。從圖中可以看出，在純電容電路中，電容器也是時(shí)而“吞進(jìn)”功率，時(shí)而“吐出”功率，因而電容器不消耗有功功率，在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率為零。與純電感電路類似，為了衡量電容器和電源之間的能量交換，用瞬時(shí)功率的最大值來反映其交換規(guī)模，并稱為無功功率，用Q表示，其大小為認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

無功功率Q的單位也是乏（Var）。認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三相關(guān)知識(shí)

已知某白熾燈的額定參數(shù)為220V/100W，其兩端所加電壓為試求：（1）交流電流的頻率。（2）白熾燈的工作電阻。（3）白熾燈的有功功率。在純電阻交流電路中，通過以上討論可知：（1）電流與電壓同相。（2）電壓與電流的最大值、有效值和瞬時(shí)值之間，都符合歐姆定律。（3）電阻是耗能元件，其平均功率等于電阻兩端電壓有效值與電流有效值的乘積。

任務(wù)實(shí)施了解RLC串聯(lián)電路的基本組成理解RLC串聯(lián)電路的電流與電壓的關(guān)系、功率的計(jì)算認(rèn)識(shí)并理解RLC串聯(lián)電路中的功率三角形、阻抗三角形和電壓三角形認(rèn)識(shí)RLC串聯(lián)電路任務(wù)四學(xué)習(xí)目標(biāo)

如圖2-28所示為RLC串聯(lián)電路，若用交流電壓表分別測(cè)量串聯(lián)電路兩端總電壓U、電阻兩端電壓UR、電感兩端電壓UL、電容兩端電壓UC，能不能得出U=UR+UL+UC的關(guān)系式？為什么？認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三任務(wù)引入

一、電流與電壓的關(guān)系1．相位關(guān)系首先通過作相量圖的辦法來討論總電壓與電流的相位關(guān)系，再根據(jù)相量圖計(jì)算有關(guān)物理量間的數(shù)量關(guān)系。由于串聯(lián)電路中電流處處相等，故選電流為參考量，又因與同相，超前90°，而又滯后90°，所以作出的相量圖如圖2-29所示。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三

由于和的相位相反，在相量圖表現(xiàn)為二者方向相反，它們的相量和也就是代數(shù)差，即+在數(shù)值上就等于UL-UC，其方向取決于UL和UC的大小，分三種情況：（1）當(dāng)時(shí)，電壓超前電流，此時(shí)電路是電感性電路，相量圖如圖2-29a所示。（2）當(dāng)時(shí)，電流超前電流，此時(shí)電路是電容性電路，相量圖如圖2-29b

所示。（3）時(shí)，電壓和同相位，電路中雖然有元件L和C存在，但電路呈純電阻性，相量圖如圖2-29c所示。這是一種特殊情況，稱為串聯(lián)諧振。串聯(lián)諧振時(shí)電路呈現(xiàn)純電阻性，總電壓U=UR，I=U/R。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三

2．?dāng)?shù)量關(guān)系電壓構(gòu)成一個(gè)直角三角形，稱為電壓三角形。由電壓三角形可求得總電壓的數(shù)值為可見，由于各電壓之間的相位不同，所以這點(diǎn)與直流電路是不同的。將代入上式得式中，稱為電抗，稱為阻抗，單位都是歐姆。公式稱為交流電路的歐姆定律，說明當(dāng)電壓一定時(shí)，阻抗越大，電流越小?？梢娮杩乖陔娐分衅鸬阶璧K電流通過的作用。用電壓三角形和阻抗三角形都可以求出總電壓與電流的相位角的大小。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三因此，也被稱為阻抗角。需要注意的是電壓三角形是相量三角形，而阻抗三角形和功率三角形都不是相量三角形，因此不能用相量表示。當(dāng)時(shí)，上述公式即變成計(jì)算RL串聯(lián)電路的公式。當(dāng)時(shí)，上述公式則變成計(jì)算RC串聯(lián)電路的公式。為負(fù)值，電路呈容性，電流超前電壓53°，相量圖如圖2-31所示。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三二、電路的功率在RLC串聯(lián)電路中，電源要向電路提供總功率，而電路中既有能量的消耗又有能量的交換，既存在視在功率又存在有功功率和無功功率。1．視在功率S在RLC串聯(lián)電路中，視在功率表示電源提供的總功率，即表示需要交流電源容量的大小，其定義為電壓與電流有效值的乘積，即為區(qū)別有功功率和無功功率，視在功率的單位一般用伏·安（V·A）。視在功率表示占用電源的容量大小，不代表電路中消耗的功率。負(fù)載消耗的功率要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中負(fù)載的性質(zhì)和大小而定。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三2．有功功率P在RLC串聯(lián)電路中，只有電阻是消耗功率的，所以RLC串聯(lián)電路中的有功功率就是電阻上所消耗的功率，即3．無功功率Q由于電感和電容兩端的電壓相位相反，因此當(dāng)電感吸收能量時(shí)，電容正好放出能量；當(dāng)電容吸收能量時(shí)，電感也正好放出能量。二者能量相互補(bǔ)償后的不足部分才由電源提供，所以電路的無功功率為電感和電容上的無功功率之差，即無功功率表示了電源與RLC串聯(lián)電路之間能量“吞吐”規(guī)模的大小。視在功率S、有功功率P、無功功率Q之間的關(guān)系由功率三角形可得相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)單一參數(shù)正玄交流電路任務(wù)三

由功率三角形可以得到稱為功率因數(shù)，它是供電線路的運(yùn)行指標(biāo)之一，表示電源的輸出功率被負(fù)載利用的程度。電力系統(tǒng)通常要求有較高的功率因數(shù)，功率因數(shù)過低，電源設(shè)備的容量就不能充分利用。電力系統(tǒng)中大多數(shù)負(fù)載是感性負(fù)載，如變壓器、電動(dòng)機(jī)等，這類負(fù)載的功率因數(shù)較低，為了提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，常在負(fù)載兩端并聯(lián)電容器來提高功率因數(shù)，這稱為并聯(lián)補(bǔ)償。相關(guān)知識(shí)任務(wù)一課題二認(rèn)識(shí)三相交流電源任務(wù)二認(rèn)識(shí)三相負(fù)載交流電路模塊二了解三相交流電的線電壓和相電壓認(rèn)識(shí)三相交流電路的電壓波形圖認(rèn)識(shí)三相四線制插座，能用萬用表進(jìn)行各插孔間的電壓測(cè)量認(rèn)識(shí)三相交流電源任務(wù)一學(xué)習(xí)目標(biāo)

在實(shí)習(xí)車間，如果留意觀察，會(huì)看到很多電源配電箱，如圖2-33所示為某一實(shí)習(xí)場(chǎng)所的電源配電箱。打開電源配電箱，會(huì)看到在一些元器件的進(jìn)線端和出線端都有三根電源線。它們的用途是什么？在操作機(jī)床時(shí)，其運(yùn)動(dòng)部件需要電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，其中最常用的是三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，“三相”的含義是什么？本任務(wù)將具體學(xué)習(xí)三相交流電源的相關(guān)知識(shí)。認(rèn)識(shí)三相交流電源任務(wù)一任務(wù)引入認(rèn)識(shí)三相交流電源任務(wù)一一、認(rèn)識(shí)三相交流電路在低電壓供電時(shí)，多采用三相四線制或三相五線制，如圖2-34所示。許多電氣設(shè)備（如三相籠型異步電動(dòng)機(jī)、三相空調(diào)機(jī)等）都使用三相交流電；而電燈、電視機(jī)、電風(fēng)扇等家用電器及單相電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)是用兩根導(dǎo)線連接在線路中的零線和一根相線上。三相四線制供電線路中，有三根相線和一根零線（N）。兩根相線之間的電壓為380V，相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)三相交流電源任務(wù)一稱其為線電壓；任何一根相線和零線之間的電壓為220V，稱其為相電壓，三相五線制比三相四線制多一根地線，用于安全要求較高、設(shè)備要求統(tǒng)一接地的場(chǎng)所。在三相四線制或三相五線制線路中，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定導(dǎo)線的顏色為：U線用黃色，V線用綠色，W線用紅色，N線用淡藍(lán)色，PE線用黃綠相間色。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)三相交流電源任務(wù)一二、分析三相交流電路的電壓波形圖三相交流電的電壓波形如圖2-36所示。從圖中可以看出，三相交流電是三個(gè)交流電的組合，這三個(gè)交流電幅值相等、頻率相同，只是相位彼此相差120°。分析圖2-36，三相交流電的數(shù)學(xué)表達(dá)式為相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)三相交流電源任務(wù)一三、認(rèn)識(shí)三相四線制插座三相四線制插座如圖2-37所示，其左、上、右的插孔接相線，下側(cè)的插孔接零線。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)三相負(fù)載的星形鏈接和三角形鏈接能計(jì)算負(fù)載及各線路的電壓和電流能計(jì)算三相負(fù)載和功率，學(xué)會(huì)選用合適的負(fù)載連接方式認(rèn)識(shí)三相負(fù)載任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)三相負(fù)載任務(wù)二一、三相負(fù)載的星形連接1．三相負(fù)載星形連接的電路圖在三相四線制系統(tǒng)中，三相電源的一根相線和零線之間的電壓（相電壓）為220V。負(fù)載如果接成如圖2-38所示的形式，則每相負(fù)載的電壓為220V，這種接法稱為星形連接（常用“”標(biāo)記）。若每相負(fù)載大小相等，則稱這種負(fù)載為三相對(duì)稱負(fù)載，下面的分析都是在三相對(duì)稱純電阻負(fù)載的條件下進(jìn)行的。2．負(fù)載的瞬時(shí)電流在三相四線制中，由于中線的存在，對(duì)于其中的每一相來說就是一個(gè)單相電路，工作情況與單相電路相同。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)三相負(fù)載任務(wù)二

由以上公式可知，在星形連接法的三相對(duì)稱負(fù)載中，通過各相負(fù)載的瞬時(shí)電流的相位也相差120°。3．負(fù)載的有效電流由于三個(gè)負(fù)載是對(duì)稱的，所以通過負(fù)載的有效電流也相同，為4．通過零線的電流負(fù)載各相電流的相量如圖2-39所示，負(fù)載星形連接時(shí)，通過零線的電流為各相電相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)三相負(fù)載任務(wù)二流的相量和。在三相對(duì)稱負(fù)載電路中，由于各相負(fù)載對(duì)稱，所以流過的三相電流也對(duì)稱，其相量和為0。所以，三相對(duì)稱負(fù)載星形連接時(shí)，通過零線的電流為0。

5．三相負(fù)載的功率在三相交流電路中，三相負(fù)載消耗的總功率為各相負(fù)載消耗的功率之和，即二、負(fù)載的三角形連接方式1．三相負(fù)載三角形連接的電路圖在三相四線制系統(tǒng)中，三相電源的兩根相線之間的電壓（線電壓）為380V，如圖2-40所示。這種將三相負(fù)載分別連接在三相電源的每兩根相線之間的連接方式稱為三角形連接（常用“△”標(biāo)記）。相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)三相負(fù)載任務(wù)二2．通過各相負(fù)載的電流和通過相線的電流流過相線的電流為線電流，如圖2-40中的。流過每相負(fù)載的電流稱為相電流，如圖2-40中的。當(dāng)按照三角形連接法接入的負(fù)載對(duì)稱時(shí)，通過負(fù)載的電流對(duì)稱，各相線上的電流也對(duì)稱，其關(guān)系為3．三相負(fù)載的功率在三相交流電路中，三相負(fù)載消耗的總功率為各相負(fù)載消耗的功率之和，即相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)三相負(fù)載任務(wù)二

（1）將燈泡接于一根相線和零線之間，正好能滿足燈泡的額定電壓為220V的要求。（2）根據(jù)電流的計(jì)算公式可以求出有效電流所以瞬時(shí)電流分別為因?yàn)樨?fù)載是對(duì)稱的，所以通過零線的電流IN為0。根據(jù)三相交流電中，三相負(fù)載消耗的總功率為各相負(fù)載消耗的功率之和，可求出三相負(fù)載的總功率為任務(wù)實(shí)施認(rèn)識(shí)三相負(fù)載任務(wù)二

（在低壓供電系統(tǒng)中，三相負(fù)載是經(jīng)常要變動(dòng)的（如照明電路中的燈具要經(jīng)常開和關(guān)，這樣就稱為不對(duì)稱的三相負(fù)載），并且三相負(fù)載也不可能都是純電阻，所以通過各相的電流大小不一定相等，相位差也不一定為120°，通過零線的電流也不一定為0。只有零線存在，才能保證三相電路成為三個(gè)互不影響的獨(dú)立回路，不會(huì)因負(fù)載的變化而相互影響。因此在低壓供電系統(tǒng)中，不允許在零線上安裝斷路器和開關(guān)，以避免零線斷開引起事故。在生產(chǎn)、生活用電中，要力求三相負(fù)載平衡，以減小通過零線的電流，如果三相電源的各相所加負(fù)荷不均衡，使變壓器處于不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致三相電源各相的電壓不對(duì)稱，并且會(huì)造成變壓器的損耗增大，甚至導(dǎo)致變壓器燒毀。三相電壓的不平衡將影響電動(dòng)機(jī)的工作，使流過零線的電流過大，線路的損耗增大。知識(shí)鏈接任務(wù)一課題一認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)二認(rèn)識(shí)工廠變配電站任務(wù)三識(shí)讀車間配電線路圖供電與安全用電模塊三了解電力系統(tǒng)的基本組成了解發(fā)電廠、變配電所、電網(wǎng)的基本概念掌握電力系統(tǒng)各組成部分的作用認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一學(xué)習(xí)目標(biāo)

電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，它不僅便于輸送、分配，易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能源，而且便于控制、應(yīng)用十分廣泛。如圖3-1所示為電能的傳輸與分配過程，電能是由發(fā)電廠發(fā)出的，發(fā)電廠往往建在能源基地附近或城市周邊，距離用電負(fù)荷很遠(yuǎn)，發(fā)電廠發(fā)出的電能要經(jīng)過變壓器升壓后遠(yuǎn)距離輸送，而電能用戶的負(fù)荷電壓一般是低壓，因此電能必須經(jīng)過降壓后才能分配到用戶。本任務(wù)將學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一任務(wù)引入一、電力系統(tǒng)的基本概念1．電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變配電所、電力線路及用戶組成的統(tǒng)一體，稱為電力系統(tǒng)。結(jié)合圖3-2可了解電力系統(tǒng)的基本概念。認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一相關(guān)知識(shí)

2．電力網(wǎng)電力系統(tǒng)中各種電壓等級(jí)的輸配電線路和變配電所組成的部分，即電力系統(tǒng)中除去發(fā)電廠及電力用戶以外的中間環(huán)節(jié)，稱為電力網(wǎng)。3．動(dòng)力系統(tǒng)電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分（如鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、核反應(yīng)堆、水輪機(jī)等裝置）所構(gòu)成的整體，稱為動(dòng)力系統(tǒng)。二、電力系統(tǒng)的構(gòu)成1．發(fā)電廠發(fā)電廠又稱發(fā)電站，是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源的工廠。發(fā)電廠按其所利用的能源不同，可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等。認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一相關(guān)知識(shí)（1）火力發(fā)電廠。火力發(fā)電是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，我國火力發(fā)電廠以燃煤為主。截至2020年，我國火力發(fā)電量約占總發(fā)電量的70%。

（2）水力發(fā)電廠。水力發(fā)電廠是把水的位能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。它是我國目前最大的水力發(fā)電廠，年平均發(fā)電量達(dá)1000億度。（3）核能發(fā)電廠。核能發(fā)電廠通稱為核電站，它主要利用原子核的裂變所產(chǎn)生的原子能轉(zhuǎn)換為熱能，將水加熱成蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。近年來，我國核能發(fā)電發(fā)展尤為迅速，目前核電裝機(jī)容量已經(jīng)超過全世界裝機(jī)容量的40%。

（4）風(fēng)力發(fā)電廠。風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。風(fēng)能是一種無污染、可再生的能源，取之不竭，分布廣泛。目前，我國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)2.81億千瓦，規(guī)模居世界首位。認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一相關(guān)知識(shí)

（5）太陽能發(fā)電廠。太陽能發(fā)電又稱光伏發(fā)電，它是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有清潔、安全、免維護(hù)以及資源充足、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，在長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。如圖3-7所示為青海格爾木光伏發(fā)電站外景圖。認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一相關(guān)知識(shí)

2．變電所變電所又稱變電站，其作用是接收電能、變換電壓和分配電能，根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中所處的地位和作用可分為以下幾類。（1）樞紐變電站。樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，電壓等級(jí)一般為500?kV及以上，聯(lián)系多個(gè)發(fā)電電源，變電容量大，是目前聯(lián)網(wǎng)式大電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵。（2）地區(qū)變電站。是一個(gè)中、小城市的主要變電所，電壓等級(jí)一般為110～220?kV。（3）企業(yè)變電站。是大、中型企業(yè)的專用變電站，電壓等級(jí)一般為35～110?kV，包括企業(yè)總降壓變電站和車間變電站。（4）終端變電站。終端變電站位于配電線路的終端接近負(fù)荷處，高壓側(cè)多為10?kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電。認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一相關(guān)知識(shí)

3．電力負(fù)荷電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載，有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位（用戶），如重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等；二是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。電力負(fù)荷的具體含義視具體情況而定。

一、發(fā)電圖3-1中采用廣泛應(yīng)用的火力發(fā)電方式，通過發(fā)電裝置將自然界的一次能源轉(zhuǎn)化成電能。發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般在3.15～15.75?kV之間。二、變電由于發(fā)電廠距離負(fù)荷中心很遠(yuǎn)，以及發(fā)電機(jī)的輸出電壓不高，當(dāng)電流在線路上流過時(shí)認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一任務(wù)實(shí)施

三、配電從二次降壓變電所分配輸出的配電電壓等級(jí)，其特點(diǎn)是電壓相對(duì)較低，輸電距離較近，以10?kV的配電電壓最為普遍，是大多數(shù)電力用戶的首選。認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的組成任務(wù)一任務(wù)實(shí)施會(huì)造成電壓降落（ΔU=IR）以及功率損耗（P=I2R）增大，無法進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電。由P=IU可知，當(dāng)輸送相同功率時(shí)，電壓越高則電流越小，為了減少電壓降落和功率損耗，發(fā)電廠發(fā)出的電能一定要經(jīng)過廠內(nèi)升壓變壓器（見圖3-8a）將電壓升高后，遠(yuǎn)距離輸送至某一用電地區(qū)。了解供電系統(tǒng)及變配電的作用和組成了解組成式變電站簡單的運(yùn)行維護(hù)知識(shí)掌握組合式變電站各部分的作用和特點(diǎn)認(rèn)識(shí)工廠變配電站任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)

如圖3-9所示為某小型工廠內(nèi)一座ZBW-11型組合式變電站的外觀圖和結(jié)構(gòu)示意圖，它擔(dān)負(fù)著為各類用電設(shè)備提供、分配電能的作用。將高壓（6～10?kV）降為低壓用電設(shè)備所需的電壓（380?V/220?V），然后進(jìn)行分配的呢？在其內(nèi)部有哪些設(shè)備？本任務(wù)要求認(rèn)識(shí)組合式變電站中各部分的名稱、作用，以及工廠變配電站電能轉(zhuǎn)換和分配的方法。認(rèn)識(shí)工廠變配電站任務(wù)二任務(wù)引入一、工廠供配電系統(tǒng)工廠供配電系統(tǒng)是工廠所需的電力電源從進(jìn)廠起到所有用電設(shè)備輸入端止的整個(gè)線路，它是電力系統(tǒng)中最大的電力用戶。圖3-10是一個(gè)典型大型工廠的供配電系統(tǒng)圖，它同時(shí)也表達(dá)了工廠在電力系統(tǒng)中的位置，以及與電力系統(tǒng)的關(guān)系。認(rèn)識(shí)工廠變配電站任務(wù)二相關(guān)知識(shí)

工廠供配電系統(tǒng)由工廠總降壓變電所、高壓配電線路、車間變配電所、低壓配電線路和配電裝置組成。二、工廠變配電站（所）變配電站（所）是供電系統(tǒng)的樞紐，它通過變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電流流向和調(diào)整電壓的設(shè)施。工廠的用電設(shè)備既有3?kV、6?kV、10?kV高壓的，也有占絕大多數(shù)的220?V、380?V以及660?V低壓的，而總降壓變電所從電力系統(tǒng)接受的是35～110?kV的高壓電能，為了把高壓電能降壓并分配到用電車間或設(shè)備，要求每個(gè)工廠應(yīng)有一個(gè)合理的供配電系統(tǒng)。組合式（又稱箱式）變電站是一種將變配電系統(tǒng)組合成一體的新型變配電設(shè)備，具有體積小、安裝維修方便、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，并被譽(yù)為21世紀(jì)變電站建設(shè)的目標(biāo)模式。認(rèn)識(shí)工廠變配電站任務(wù)二相關(guān)知識(shí)三、變配電站（所）主要電氣設(shè)備1．高壓一次設(shè)備2．低壓一次設(shè)備3．電力變壓器認(rèn)識(shí)工廠變配電站任務(wù)二相關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)工廠變配電站任務(wù)二一、高壓接入10?kV公用架空線路首先連接至電線桿上跌落式熔斷器，跌落式熔斷器出線經(jīng)高壓電纜接入組合式變電站高壓室開關(guān)柜，并由高壓室開關(guān)柜進(jìn)行完善的高壓控制和保護(hù)。跌落式熔斷器是一種簡單的高壓保護(hù)電器，在6～35?kV高壓電路中，廣泛用于戶外高壓進(jìn)戶前作為線路和變壓器的短路保護(hù)，又可在一定條件下作為開關(guān)使用，如圖3-12所示。高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電