电工技术培训教案Word格式.docx

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　++…+

.分压关系：

.功率分配：

　　特例：

两只电阻、串联时，等效电阻+,则有分压公式

第二节电阻的并联

电阻并联电路的特点

设总电流为、电压为、总功率为。

.等效电导:

　++…+即　

.分流关系：

…

…

特例：

两只电阻、并联时，等效电阻

，则有分流公式

第三节电阻的混联

在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称为电阻混联。

对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤：

1.首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图；

2.利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻；

3.利用已知条件进行计算，确定电路的总电压与总电流；

4.根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或电压。

第四节直流电桥平衡条件

惠斯通电桥法可以比较准确的测量电阻，其原理如图所示。

、、、为可调电阻，并且是阻值已知的标准精密电阻。

为被测电阻，当检流计的指针指示到零位置时，称为电桥平衡。

此时，、两点为等电位，被测电阻为

惠斯通电桥有多种形式，常见的是一种滑线式电桥。

第五节负载获得最大功率的条件

容易证明：

在电源电动势及其内阻保持不变时，负载获得最大功率的条件是，此时负载的最大功率值为

电源输出的最大功率是

第六节基尔霍夫定律

一、常用电路名词

以图所示电路为例说明常用电路名词。

.支路：

电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支电路。

如图电路中的、、均为支路，该电路的支路数目为。

.节点：

电路中三条或三条以上支路的联接点。

如图电路的节点为、两点，该电路的节点数目为。

.回路：

电路中任一闭合的路径。

如图电路中的、、路径均为回路，该电路的回路数目为。

.网孔：

不含有分支的闭合回路。

如图电路中的、回路均为网孔，该电路的网孔数目为。

二、基尔霍夫电流定律（节点电流定律）

．电流定律（）内容

电流定律的第一种表述：

在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即

例如图中，在节点上：

+++

电流定律的第二种表述：

在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零，即

　　一般可在流入节点的电流前面取“”号，在流出节点的电流前面取“-”号，反之亦可。

例如图中，在节点上：

---。

在使用电流定律时，必须注意：

（）对于含有个节点的电路，只能列出（-）个独立的电流方程。

（）列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。

为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先选定（即假定）电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“→”号表示。

电流的实际方向可根据数值的正、负来判断，当>

时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；

当<

时，则表明电流的实际方向与所标定的参考方向相反。

．的应用举例

（）对于电路中任意假设的封闭面来说，电流定律仍然成立。

如图中，对于封闭面来说，有。

（）对于网络（电路）之间的电流关系，仍然可由电流定律判定。

如图中，流入电路中的电流必等于从该电路中流出的电流。

　　（）若两个网络之间只有一根导线相连，那么这根导线中一定没有电流通过。

（）若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一定没有电流通过。

三、基夫尔霍电压定律（回路电压定律）

　　.电压定律（）内容

在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即

　　以图电路说明基夫尔霍电压定律。

沿着回路绕行方向，有

，--，

则

即--

上式也可写成

--

对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即。

．利用∑∑列回路电压方程的原则

（1）标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向（既可沿着顺时针方向绕行，也可沿着反时针方向绕行）；

（2）电阻元件的端电压为±

，当电流的参考方向与回路绕行方向一致时，选取“”号；

反之，选取“-”号；

（3）电源电动势为±

，当电源电动势的标定方向与回路绕行方向一致时，选取“”号，反之应选取“-”号。

第七节　支路电流法

以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路（或各元件）的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。

对于具有条支路、个节点的电路，可列出（-）个独立的电流方程和-（-）个独立的电压方程。

第八节电压源和电流源及其等效变换

一、电压源

通常所说的电压源一般是指理想电压源，其基本特性是其电动势（或两端电压）保持固定不变或是一定的时间函数（），但电压源输出的电流却与外电路有关。

实际电压源是含有一定内阻的电压源。

二、电流源

通常所说的电流源一般是指理想电流源，其基本特性是所发出的电流固定不变（）或是一定的时间函数（），但电流源的两端电压却与外电路有关。

实际电流源是含有一定内阻的电流源。

三、两种实际电源模型之间的等效变换

实际电源可用一个理想电压源和一个电阻串联的电路模型表示，其输出电压与输出电流之间关系为

-

实际电源也可用一个理想电流源和一个电阻并联的电路模型表示，其输出电压与输出电流之间关系为

-

对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是

　，或

第九节叠加定律

叠加定理的内容

当线性电路中有几个电源共同作用时，各支路的电流（或电压）等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和（叠加）。

在使用叠加定理分析计算电路应注意以下几点:

（）叠加定理只能用于计算线性电路（即电路中的元件均为线性元件）的支路电流或电压（不能直接进行功率的叠加计算）；

（）电压源不作用时应视为短路，电流源不作用时应视为开路；

（）叠加时要注意电流或电压的参考方向，正确选取各分量的正负号。

第十节戴维南定理

一、二端网络的有关概念

1.二端网络：

具有两个引出端与外电路相联的网络。

又叫做一端口网络。

2.无源二端网络：

内部不含有电源的二端网络。

3.有源二端网络：

内部含有电源的二端网络。

二、戴维宁定理

任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，总可以用一个电压源与一个电阻相串联的模型来替代。

电压源的电动势等于该二端网络的开路电压，电阻等于该二端网络中所有电源不作用时（即令电压源短路、电流源开路）的等效电阻（叫做该二端网络的等效内阻）。

该定理又叫做等效电压源定理。

第十一节节点电位法

一、节点电位法的内容

二、节点电位法的应用

本章小结

一、基夫尔霍定律

．电流定律

．电压定律

二、支路电流法

三、叠加定理

四、戴维宁定理

五、两种实际电源模型的等效变换

六、节点电位法

作业：

见教材

第二讲单相正弦交流电路

、掌握三个纯电路的特点

、熟悉串联电路的分析计算方法

、了解提高功率因素的意义及方法

串联电路的分析计算方法

第一节正弦交流电动势的产生

一、交流电的产生

如果电流的大小及方向都随时间做周期性变化，则称之为交流电。

二、正弦交流电

大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势，在某一时刻的瞬时值可用三角函数式（解析式）来表示，即

（）（ω+ϕ）

第二节　正弦交流电的基本物理量

.一、周期与频率

．周期

正弦交流电完成一次循环变化所用的时间叫做周期，用字母表示，单位为秒（）。

显然正弦交流电流或电压相邻的两个最大值（或相邻的两个最小值）之间的时间间隔即为周期，由三角函数知识可知

．频率

交流电周期的倒数叫做频率（用符号表示），即

它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，即表征交流电交替变化的速率（快慢）。

频率的国际单位制是赫兹（）。

角频率与频率之间的关系为

ω2π

二、有效值

在电工技术中，有时并不需要知道交流电的瞬时值，而规定一个能够表征其大小的特定值——有效值，其依据是交流电流和直流电流通过电阻时，电阻都要消耗电能（热效应）。

设正弦交流电流（）在一个周期时间内，使一电阻消耗的电能为，另有一相应的直流电流在时间内也使该电阻消耗相同的电能，即。

就平均对电阻作功的能力来说，这两个电流（与）是等效的，则该直流电流的数值可以表示交流电流（）的大小，于是把这一特定的数值称为交流电流的有效值。

理论与实验均可证明，正弦交流电流

的有效值等于其振幅（最大值）的倍，即

正弦交流电压的有效值为

正弦交流电动势的有效值为

例如正弦交流电流（ω-︒）的有效值⨯1.414A，如果交流电流通过Ω的电阻时，在一秒时间内电阻消耗的电能（又叫做平均功率）为，即与1.414A的直流电流通过该电阻时产生相同的电功率。

我国工业和民用交流电源电压的有效值为、频率为，因而通常将这一交流电压简称为工频电压。

因为正弦交流电的有效值与最大值（振幅值）之间有确定的比例系数，所以有效值、频率、初相这三个参数也可以合在一起叫做正弦交流电的三要素。

三、相位和相位差

任意一个正弦量（ω+ϕ）的相位为（ω+ϕ），本章只涉及两个同频率正弦量的相位差（与时间无关）。

设第一个正弦量的初相为ϕ，第二个正弦量的初相为ϕ，则这两个正弦量的相位差为

ϕϕ-ϕ

并规定

在讨论两个正弦量的相位关系时：

（）当ϕ>

时，称第一个正弦量比第二个正弦量的相位越前（或超前）ϕ；

（）当ϕ<

时，称第一个正弦量比第二个正弦量的相位滞后（或落后）ϕ；

（）当ϕ时，称第一个正弦量与第二个正弦量同相，如图（）所示；

（）当ϕ±

π或±

︒时，称第一个正弦量与第二个正弦量反相

第三节　正弦交流电的相量表示法

一、解析式表示法

例如已知某正弦交流电流的最大值是，频率为，设初相位为︒，则该电流的瞬时表达式为

（）（ω+ϕ）（2π+︒）（+︒）

二、波形图表示法

三、相量图表示法

正弦量可以用振幅相量或有效值相量表示，但通常用有效值相量表示。

相量表示法是用正弦量的振幅值做为相量的模（大小）、用初相角做为相量的幅角，例如有三个正弦量为

（ω+︒）

（ω-︒）

第四节　纯电阻电路

只含有电阻元件的交流电路叫做纯电阻电路，如含有白炽灯、电炉、电烙铁等电路。

一、电压、电流的瞬时值关系

正弦交流电流的振幅。

这说明，正弦交流电压和电流的振幅之间满足欧姆定律。

二、电压、电流的有效值关系

这说明，正弦交流电压和电流的有效值之间也满足欧姆定律。

三、相位关系

电阻的两端电压与通过它的电流同相，其波形图和相量图如图所示。

第五节　纯电感电路

一、电感对交流电的阻碍作用

．感抗的概念

反映电感对交流电流阻碍作用程度的参数叫做感抗。

．感抗的因素

纯电感电路中通过正弦交流电流的时候，所呈现的感抗为

ωπ

．线圈在电路中的作用

用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫做低频扼流圈，用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频扼流圈。

二、电感电流与电压的关系

．电感电流与电压的大小关系

电感电流与电压的大小关系为

显然，感抗与电阻的单位相同，都是欧姆（Ω）。

．电感电流与电压的相位关系

电感电压比电流超前︒（或π），即电感电流比电压滞后︒，如图所示。

第六节　纯电容电路

一、电容对交流电的阻碍作用

．容抗的概念

反映电容对交流电流阻碍作用程度的参数叫做容抗。

容抗按下式计算

容抗和电阻、电感的单位一样，也是欧姆（Ω）。

．电容在电路中的作用

在电路中，用于“通交流、隔直流”的电容叫做隔直电容器；

用于“通高频、阻低频”将高频电流成分滤除的电容叫做高频旁路电容器。

二、电流与电压的关系

．电容电流与电压的大小关系

电容电流与电压的大小关系为

．电容电流与电压的相位关系

电容电流比电压超前︒（或π），即电容电压比电流滞后︒，如图所示。

第七、八、九、十节　电阻、电感、电容的串联电路

一、串联电路的电压关系

由电阻、电感、电容相串联构成的电路叫做串联电路。

设电路中电流为（ω），则根据、、的基本特性可得各元件的两端电压：

（ω），　（ω+︒），　（ω-︒）

根据基尔霍夫电压定律（），在任一时刻总电压的瞬时值为

uR++

作出相量图，如图所示，并得到各电压之间的大小关系为

上式又称为电压三角形关系式。

二、串联电路的阻抗

由于，，，可得

令

上式称为阻抗三角形关系式，叫做串联电路的阻抗，其中-叫做电抗。

阻抗和电抗的单位均是欧姆（Ω）。

阻抗三角形的关系如图所示。

由相量图可以看出总电压与电流的相位差为

上式中ϕ叫做阻抗角。

三、串联电路的性质

根据总电压与电流的相位差（即阻抗角ϕ）为正、为负、为零三种情况，将电路分为三种性质。

.感性电路：

当>

时，即>

，ϕ>

，电压比电流超前ϕ，称电路呈感性；

.容性电路：

时，即<

，ϕ<

，电压比电流滞后ϕ，称电路呈容性；

.谐振电路：

当时，即，ϕ，电压与电流同相，称电路呈电阻性，电路处于这种状态时，叫做谐振状态（

四、串联与串联电路

．串联电路

只要将串联电路中的电容短路去掉，即令，，则有关串联电路的公式完全适用于串联电路。

只要将串联电路中的电感短路去掉，即令，，则有关串联电路的公式完全适用于串联电路。

第十三节　提高功率因素的意义及方法

一、提高功率因数的意义

二、提高功率因数的方法

提高感性负载功率因数的最简便的方法，是用适当容量的电容器与感性负载并联，如图所示。

这样就可以使电感中的磁场能量与电容

器的电场能量进行交换，从而减少电源与负

载间能量的互换。

在感性负载两端并联一个适

当的电容后，对提高电路的功率因数十分有效。

借助相量图分析方法容易证明：

对于额定

电压为、额定功率为、工作频率为的感

性负载来说，将功率因数从λϕ提高

到λϕ，所需并联的电容为

其中ϕλ，ϕλ，且ϕ>

ϕ，λ<

λ。

一、交流电的基本物理量

二、正弦交流电的表示方法

三、三个纯电路的特点

四、、、串联电路的特点

五、提高功率因素的意义及方法

作业：

第三讲三相正弦交流电路

、了三相对称电动势的特点

、熟悉三相负载星接和角接时的特点及分析计算方法

三相负载星接和角接时的分析计算方法

第一节　三相交流电动势的产生

一、对称三相电动势

振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差︒的三个电动势称为对称三相电动势。

对称三相电动势瞬时值的数学表达式为

（ω）

（ω-︒）

（ω+︒）

显然，有++

二、相序

三相电动势达到最大值（振幅）的先后次序叫做相序。

比超前︒，比超前︒，而又比超前︒，称这种相序称为正相序或顺相序；

反之，如果比超前︒，比超前︒，比超前︒，称这种相序为负相序或逆相序。

相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用黄色标出相，用绿色标出相，用红色标出相。

第二节三相电源的连接

三相电源有星形（亦称形）接法和三角形（亦称∆形）接法两种。

一、三相电源的星形（形）接法

将三相发电机三相绕组的末端、、（相尾）连接在一点，始端、、（相头）分别与负载相连，这种连接方法叫做星形（形）连接。

如图所示。

从三相电源三个相头、、引出的三根导线叫作端线或相线，俗称火线，任意两个火线之间的电压叫做线电压。

形公共联结点叫作中点，从中点引出的导线叫做中线或零线。

由三根相线和一根中线组成的输电方式叫做三相四线制（通常在低压配电中采用）。

每相绕组始端与末端之间的电压（即相线与中线之间的电压）叫做相电压，它们的瞬时值用、、来表示，显然这三个相电压也是对称的。

相电压大小（有效值）均为

任意两相始端之间的电压（即火线与火线之间的电压）叫做线电压，它们的瞬时值

用、、来表示。

Ｙ形接法的相量图如图所示。

显然三个线电压也是对称的。

大小（有效值）均为

线电压比相应的相电压超前︒，如线电压比相电压超前︒，线电压比相电压超前︒，线电压比相电压超前︒。

二、三相电源的三角形（△形）接法

将三相发电机的第二绕组始端与第一绕组的末端相连、第三绕组始端与第二绕组的末端相连、第一绕组始端与第三绕组的末端相连，并从三个始端、、引出三根导线分别与负载相连，这种连接方法叫做三角形（△形）连接。

显然这时线电压等于相电压，即

这种没有中线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。

特别需要注意的是，在工业用电系统中如果只引出三根导线（三相三线制），那么就都是火线（没有中线），这时所说的三相电压大小均指线电压；

而民用电源则需要引出中线，所说的电压大小均指相电压。

第三节　三相负载的连接

一、负载的星形联结

三相负载的星形联结如图所示。

该接法有三根火线和一根零线，叫做三相四线制电路，在这种电路中三相电源也是必须是形接法，所以又叫做－接法的三相电路。

显然不管负载是否对称（相等），电路

中的线电压都等于负载相电压的

倍，即

负载的相电流等于线电流，即

当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称（称为－形对称三相电路）。

即各相电流（或各线电流）振幅相等、频率相同、相位彼此相差︒，并且中线电流为零。

所以中线可以去掉，即形成三相三线制电路，也就是说对于对称负载来说，不必关心电源的接法，只需关心负载的接法。

二、负载的三角形联结

负载做∆形联结时只能形成三相三线制电路，如图所示。

显然不管负载是否对称（相等），电路中负载相电压∆都等于线电压，即

∆

当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称。

负载的相电流为

线电流∆等于相电流∆的

倍，即

第四节　三相电路的功率

三相负载的有功功率等于各相功率之和，即

++

在对称三相电路中，无论负载是星形联结还是三角形联结，由于各相负载相同、各相电压大小相等、各相电流也相等，所以三相功率为

其中ϕ为对称负载的阻抗角，也是负载相电压与相电流之间的相位差。

三相电路的视在功率为

三相电路的无功功率为

三相电路的功率因数为

补充　安全用电

一、电流对人体的作用

人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引起死亡或局部受伤的现象称为触电。

触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电流流过人体的途径、以及触电者本人的情况有关。

触电事故表明，频率为的电流最危险，通过人体的电流超过（工频）时，就会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经遭受损害从而使心脏停止跳动以至死亡；

电流流过大脑或心脏时，最容易造成死亡事故。

触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到人体上的电压和人体的电阻值。

通常人体的电阻为Ω至几万欧不等。

通常规定以下的电压为安全电压，对人体安全不构成威胁。

常见的触电方式有单相触电和两相触电。

人体同时接触两根相线，形成两相触电，这时人体受的线电压作用，最为危险。

单相触电是人体在地面上，而触及一根相线，电流通过人体流入大地造成触电。

此外，某些电气设备由于导电绝缘破损而漏电时，人体触及外壳也会发生触电事故。

二、常用的安全措施

为防止发生触电事故，除应注意开关必须安装在火线上以及合理选择导线与熔丝外，还必须采取以下防护措施。

（）正确安装用电设备电气设备要根据说明和要求正确安装，不可马虎。

带电部分必须有防护罩或放到不易接触到的高处，以防触电。

（）电气设备的保护接地把电气设备的金属外壳用导线和埋在地中的接地装置连接起来，叫做保护接地，适用于中性点不接地的低压系统中。

（）电气设备的保护接零保护接零就是在电源中性点接地的三相四线制中，把电气设备的金属外壳与中性线连接起来。

（）使用漏电保护装置漏电保护装置的作用主要是防止由漏电引起的触电事故和单相触电事故；

其次是防止由漏电引起火灾事故以及监视或切除一相接地故障。

有的漏电保护装置还能切除三相电动机的断相运行故障。

一、三相电源

二、三相负载

.三相负载的形接法

．三相负载的∆形接法

三、三相功率

四、安全用电

．触电方式

．安全措施