电工基础知识课件.pptx
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1、电工基础知识电工基础知识主要内容主要内容第一节第一节 直流电路直流电路第二节第二节 交流电路交流电路第三节第三节 磁与磁路感应磁与磁路感应第四节第四节 电子技术基础电子技术基础第一节直流电路第一节直流电路1.直流电路基本概念2.直流电路基本定理3.电阻、电感、电容的串并联4.复杂电路的分析和计算1.1 直流电路基本概念直流电路基本概念1、电流:导体中的自由电子在电场力的作用下,作有规则的定向运动,称谓电流,数值上等于单位时间内通过导体任一横截面的电量。2、电压:电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功,称为两点之间的电压。电压的大小与电荷移动的路径无关,电压的实际方向为电场力移动正电荷做功
2、的方向。3、电位:在电路中任选一点作为参考点,电路中某点的电位就是该点到参考点的电压。电位实际上就是电压,所以电位也有正负之分。4、电动势:电势是电源内部的电源力,在数值上等于单位正电荷从电源负极移至正极时所做的功。既有大小又有方向的物理量。方向规定从低电位指向高电位,即从电源负极指向电源正极。1.1 直流电路基本概念直流电路基本概念5、电阻:在电场力的作用下,电流在导体中流动时所受到的阻力,称谓电阻。6、电阻率:在20时,长度为1m,横截面积为1mm2的某种材料导线的电阻值,称为这种材料的电阻率;电阻率越小,导电性能越好;电阻率的单位是mm2/m。7、电功率:单位时间内电场力所做的功,称为电
3、功率;电功率与时间的乘积,称为电能;功率的单位为kW,电能的单位为kWh。SLRRURIUIP22UItPtARtIQ2热量:习题29习题261.2 直流电路基本定理直流电路基本定理一、部分电路欧姆定理一、部分电路欧姆定理在一段电路中,流过电阻R的电流I与电阻两端的电压U成正比,而与这段电路的电阻R成反比。IURRUIIRURUI电阻的倒数称为电导,用G表示,欧姆定律还可以表示为:RG1GUI 二全电路的欧姆定律 包含电源的闭合电路叫全电路,全电路的欧姆定律指出,电流的大小与电源的电动势成正比,而与电源内部r0电阻与负载电阻(R)之和(r0+R)成反比 E=I(r0+R)=U+I r0 或者
4、I=E/( r0+R)1.2 电阻串并联电阻串并联一、电阻的串联一、电阻的串联所有电阻流过的电流相等;串联电路的总电压等于各串联电阻的电压之和;21RRR21UUU1.2 电阻的串并联电阻的串并联二、电阻的并联二、电阻的并联所有电阻承受的电压相等;并联电路的总电流等于各并联电阻的电流之和;21212121212111111RRRRRRRRRRURURUIIRUI1.3 直流电路基本定理直流电路基本定理二、基尔霍夫第一定律二、基尔霍夫第一定律在电路中,汇聚于某节点的所有支路电流的代数和等于零。定义支路电流的正方向,例如:定义流入节点电流为正,流出为负。第一定律说明流入节点的电流等于流出节点的电流
5、,其实质上是电荷不灭定律。00321AIIII1.3 直流电路基本定理直流电路基本定理三、基尔霍夫第二定律三、基尔霍夫第二定律在闭合回路中,所有电势的代数和等于回路中所有电压降的代数和。定义回路电流的正方向,例如:定义顺时针方向为正,逆时针方向为负。IRERIRIRIRIEEE44332211321第二节交流电路第二节交流电路1.正弦交流电的三要素2.交流电的有效值3.交流电的平均值4.正弦交流电的向量表示法5.交流电路中的电阻元件6.交流电路中的纯电感元件7.交流电路中的纯电容元件8.RLC串联电路的分析与计算9.线圈与电容并联电路10. 电路的谐振2.1 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要
6、素一、正弦交流电的产生一、正弦交流电的产生大小和方向都随时间作周期变化的电流,叫做周期电流;在一个周期内,平均值等于零的周期电流,叫做交变电流,也称交流;按正弦规律变化的交流,叫做正弦交流。要得到正弦交流,就必须有正弦电动势作用在电路上,在电力系统中,这个正弦电动势是由交流发电机产生也就是利用电磁感应原理产生的。假设在 t = 0 时,发电机的定子和转子的轴线相差 角,则考虑到交流电动势随时间的变化,则sinsinsinmmmELvBBLveBBtEemsin2.1 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素二、正弦交流电的三要素二、正弦交流电的三要素1、最大值(Em):又称幅值 ,是瞬时值中最大的
7、值;2、周期、频率和角频率(): 周期:交流电每交变一次(或一周)所需时间。用T表示频率:每秒内交流电的周期数或次数,用f表示角频率表示正弦量相位角的变化速度,即一秒钟内发电机的转子旋转多少电角度,单位是弧度/秒(rad/s);3、初相位():表示 t = 0 时正弦量的相位角,它确定了正弦量在 t = 0 时的瞬时值(即初始值)。4有效值 实际应用中常用等效的直流电流值来表示交变电流动大小tEemsinf2 电流I单位A 最大值Im 电压U 单位 v 最大值Um 电阻 R 单位 电动势E 最大值Em2.5 交流电路中的电阻元件交流电路中的电阻元件假设交流电压 u 和交流电流 i 的参考方向一
8、致,则因此,电压与电流满足欧姆定律,且两者相位相同。电阻元件的功率关系:通常,各电气设备上所标的功率就是指平均功率,也就是有功功率。iRu RIURURIUIdtpTPtUIUItIUuipTmm220212cossin平均功率瞬时功率2.6 交流电路中的纯电感元件交流电路中的纯电感元件一、电压与电流的关系一、电压与电流的关系根据电磁感应原理,当线圈中通以交流电时,线圈中将会产生阻碍线圈电流变化的自感电动势,假设则转换成向量表示:其中感抗 ,它只是线圈上电压和电流的有效值之比,而不是瞬时值之比。由此可见,线圈上的电压在相位上超前电流90。tIimLLsin2sinsintLIdttIdLdtd
9、iLumLmLLLLLLLLjXILjILIU2fLLXL23.6 交流电路中的纯电感元件交流电路中的纯电感元件二、功率关系二、功率关系无功功率等于瞬时功率中去除有功功率后剩余功率的最大值,它表示能量交换的能力。LLLLLLLTLLLLXUXIIUQpdtTPtIUiup220012sin无功功率:平均功率:瞬时功率:2.7 交流电路中的纯电容元件交流电路中的纯电容元件一、电压与电流的关系一、电压与电流的关系根据电流的定义和电容器所带电荷量 得假设则转换成向量表示:其中感抗 ,它只是线圈上电压和电流的有效值之比,而不是瞬时值之比。由此可见,线圈上的电压在相位上滞后电流90。CCuQ dtduC
10、dtdQiCCtUumCCsin2sinsintCUdttUdCdtduCimCmCCCCCCCCjXICjICIU121fCCXC2112.7 交流电路中的纯电容元件交流电路中的纯电容元件二、功率关系二、功率关系无功功率等于瞬时功率中去除有功功率后剩余功率的最大值,它表示能量交换的能力。CCCCCCCTCCCCXUXIIUQpdtTPtIUiup220012sin无功功率:平均功率:瞬时功率:五五 三相交流电三相交流电一、三相交流电路的定义一、三相交流电路的定义将三个频率和最大值相同,相位互差120的正弦电动势(或电压),按照一定的方式连接起来构成三相交流电源,再与一定的三相输电线路和三相负
11、载连接,就构成三相交流电路。三相交流电路与单相交流电路相比,具有一下优点:1、在相同尺寸下,三相发电机的输出功率比单相发电机要大;2、在相同电压下,输送功率和距离一定时,采用三相输电比单相输电节省导线材料等,比较经济;3、三相电动机比单相电动机结构简单,性能好,成本低,运行可靠,维护和使用较方便。5.1 概述概述二、基本概念二、基本概念火线:由每相绕组或负载始端引出的导线叫做端线,也叫火线;零线:在星形连接中从中点引出的导线叫做中性线,也叫零线;相电压:每相绕组或负载始端和末端之间的电压叫做相电压;线电压:三相绕组或负载端线与端线之间的电压叫做线电压;相电流:流过每相绕组或负载的电流叫做相电流
12、;线电流:流过端线(或火线)的电流叫做线电流;零线电流:流过中性线(或零线)的电流叫做零线电流。5.2 三相正弦交流电的表示方法三相正弦交流电的表示方法按照正相序A-B-C的要求,三相正弦交流电动势可表示为:三相对称电动势在任一时刻的代数和等于零,其向量之和也等于零,即 。120sin2120sin2sin2tEetEetEeCCBBAA12012001201200jCCCjBBBjAAAeEEEeEEEeEEE0CBAEEE5.3 三相交流电路的星形连接三相交流电路的星形连接将三相绕组或负载的末端连接在一起,成为一个公共点,始端分别用导线引出,这种连接方式叫做星形连接。因此,当三相绕组或负载
13、接成星形时,线电压有效值等于相电压有效值的 倍,各线电压在相位上超前相应的相电压30;同时,各线电流在大小和相位上等于相应的相电流,即303120AAABAABUUUUUU3IIUUll35.4 三相交流电路的三角形连接三相交流电路的三角形连接将三相绕组或负载的始端和末端依次连接,构成一个闭合三角形回路,然后从三个连接点分别引出导线,这种连接方式叫做三角形连接。因此,当三相绕组或负载接成三角形时,线电流有效值等于相电流有效值的 倍,各线电流在相位上滞后相应的相电流30;同时,各线电压在大小和相位上等于相应的相电压,即303120abababcaabAIIIIII3IIUUll35.5 三相交流
14、电路的功率三相交流电路的功率一、有功功率一、有功功率无论三相对称电路中的电源和负载是接成星形还是三角形,其总的有功功率的计算公式是相同的。二、无功功率二、无功功率三、视在功率三、视在功率cos3cos3llIUIUPsin3sin3llIUIUQllIUIUS33llIUIUS33llIUIUS3322QPS第三节磁与磁路感应第三节磁与磁路感应 一磁的基本概念 1磁场磁场是一种看不见摸不着,存在于电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间的一种特殊形态的物质。磁场的存在表现为:进入场域内的磁针、磁体发生偏转或取向;对磁场内的运动电荷施加作用力,即电流在磁场中受到力的作用。磁场的强度用磁感应强度表示
15、(B)。磁感应强度的大小为单位长度(L)的单位直流电(I)在均匀磁场中所受到的作用力(F)F=BIL磁力线磁力线为了直观地描述磁场,可以像电力线描述电场一样,用磁力线来描述磁场。磁力线的特点:1、磁铁的外部,磁力线从N极到S极,磁铁的内部,磁力线从S极到N极,从而构成一条闭合曲线;2、磁场的强弱由磁力线的疏密来表示;3、磁力线不能相互交叉;4、空间某点磁场的方向就是磁力线上该点的切线方向。小磁针的北极所指方向为磁力线方向均匀磁场:内部磁场方向和强弱处处相同 通常使用的是磁介质的相对磁导率 ,其定义为磁导率r与真空磁导率0之比,即 =/ 0 。真空磁导率 0=1 比1略大的材料称为顺磁性材料如白
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