电工与电子技术基础第三章课件.ppt
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- 电工 电子技术 基础 第三 课件
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1、第3章第三章1.掌握单相正弦交流电的三要素,并了解其三种表示法。2.了解电阻、电感和电容在交流电路中的作用,掌握纯电阻、纯电感和纯电容电路特点及简单计算。3.了解三相正弦交流电的基本概念,三相正弦交流电电路的星形和三角形连接法,以及两种连接法中各相负载上电压、电流关系。4.了解提高功率因数的意义和方法。5.掌握安全用电的一般知识。1.能使用验电器正确区分交流电路中相线、零线,正确安装电源插座。2.学会利用万用表测量交流电路中电压和电流值,正确判断交流电路中线电压(相线与相线间)、相电压(相线与零线间)。3.会安装白炽灯和荧光灯电路,利用双联开关安装两地控制一盏灯电路。4.学会安全用电常识,并能
2、对触电后进行简单急救处理。一、交流电第三章二、正弦交流电的产生三、表征正弦交流电的物理量和三要素一、解析法二、曲线法三、相量表示法四、相量的加减运算(相量的合成)一、纯电阻电路二、电感与纯电感电路三、纯电容电路四、电阻和电感串联电路一、三相交流电二、三相正弦电动势的产生三、三相四线制第三章四、三相负载的连接方式五、三相负载的电功率一、涡流二、趋肤效应一、变压器的用途及其基本结构二、变压器的工作原理一、照明概念二、白炽灯照明电路三、荧光灯照明电路一、触电与触电急救二、常用的安全用电防护措施三、低压输配电线路的保护方式一、实验目的第三章二、实验器材三、实验内容和步骤四、实验报告4.学会安全用电常识
3、,并能对触电后进行简单急救处理。图3-1几种典型的电流波形a)稳恒直流b)脉动直流c)正弦波d)方波二、正弦交流电的产生图3-2最简单的交流发电机a)工作示意图b)磁场分布规律c)电动势波形三、表征正弦交流电的物理量和三要素1.最大值和有效值(1)最大值正弦交流电在一个周期内,出现的最大的瞬时值就叫做正弦交流电的最大值(又称为峰值、振幅),各物理量最大值用大写字母加下标“m”表示,如Em、Um、Im。(2)有效值因为交流电的大小和方向时刻都是不断地随着时间而变化的,这就给电路的计算和测量带来困难。2.周期与频率(1)周期交流电每重复变化一次所需要的时间称为周期,用符号T表示,单位是秒(s)。(
4、2)频率交流电在一秒钟内重复变化的次数称为频率,用符号f表示,单位是赫兹(Hz)。三、表征正弦交流电的物理量和三要素(3)角频率上述两极交流发电机每旋转一周,正弦交流电就重复变化一次,因此正弦交流电变化一周可用2弧度或360来计量。3.初相角图3-3交流电的相位与初相位三、表征正弦交流电的物理量和三要素图3-4不同初相位对应的波形a)=0b)0c)04.相位差1)如果它们的初相位相同,则相位差为零,就称这两个交流电同相位,它们的变化步调一致,总是同三、表征正弦交流电的物理量和三要素图3-5交流电的相位关系a)同相位b)反相位c)超前或滞后2)如果它们的初相位互为180,则相位差为180,三、表
5、征正弦交流电的物理量和三要素就称这两个交流电反相位,如图3-5b所示。3)如果一个交流电比另一个交流电提前到达零值或最大值,则前者叫做超前,后者叫做滞后。1)各电动势的最大值和有效值。2)频率、周期。3)相位、初相位、相位差。4)波形图。2)频率f1=f2=/2=100/2=50Hz3)相位a1=4)波形图如图3-6所示。三、表征正弦交流电的物理量和三要素图3-6波形图二、曲线法图3-7正弦交流电的波形a)初相位大于零b)初相位小于零三、相量表示法图3-8正弦交流电的旋转相量表示法1)相量的长度代表正弦交流电的最大值(或有效值),用字母m、m、m或、表示。三、相量表示法图3-9相量图2)相量与
6、X轴正方向的夹角代表正弦交流电的初相角,当初相角为正时,将相量绕原点逆时针旋转一个角度,当初相角为负时,三、相量表示法将相量绕原点顺时针旋转一个角度;当初相角为零时,相量与X轴重合或平行,如图3-9所示。3)同频率的交流电可以画在同一相量图上。4)在仅仅为了表示多个正弦交流电的相位关系时,既可选横轴的正方向为参考方向,也可任意选一个相量作为参考相量,并取消直角坐标轴。四、相量的加减运算(相量的合成)1.相量的加法2.相量的减法图3-10相量的合成a)相量的加法b)相量的减法四、相量的加减运算(相量的合成)图3-11与的相量合成a)与之和b)与之差一、纯电阻电路图3-12纯电阻电路a)电路图b)
7、相量图c)波形图1.电流与电压的相位关系2.电流与电压的数量关系3.功率关系一、纯电阻电路表3-1纯电阻电路的特点序号关系特点1相位关系电流与电压同相位2数量关系I=,电流与频率无关3功率关系电阻是消耗电能的元件。有功功率P=UI=R=/R一、纯电阻电路1)电炉的工作电阻。2)电炉的额定电流及工作电流。3)写出电流解析表达式。4)作电压和电流的相量图。1)因为电炉的额定电压、额定功率分别为220V、1kW,所以2)由u=220sinV,可知电压有效值为3)因为电炉属于纯电阻负载,电流与电压同频率、同相位,所以图3-13纯电阻电路中电流和电压相量图一、纯电阻电路4)电流和电压相量图如图3-13所
8、示。图3-14纯电感电路a)电路图b)波形图c)相量图二、电感与纯电感电路1.电流与电压的相位关系2.电流与电压的数量关系3.功率关系图3-15纯电感电路的功率波形二、电感与纯电感电路表3-2纯电感电路的特点序号关系特点1相位关系电流滞后电压902数量关系I=U/2fL,电流的大小与频率成反比3功率关系纯电感是不消耗电能的元件,属储能元件。无功功率Q=I=/二、电感与纯电感电路1)线圈的感抗。2)流过线圈的电流及其瞬时值表达式。3)电路的无功功率。4)电压和电流的相量图。1)线圈的感抗为XL=t=3140.7=2202)电流有效值为IL=220/220A=1A3)无功功率为QL=ULI=220
9、1var=220var4)电流和电压相量图如图3-16所示。三、纯电容电路1.电容器的基本知识(1)电容器电容器是储存电荷的容器,它在电路中也是一种储能元件。图3-16电流和电压相量图三、纯电容电路图3-17电容器的图形符号(2)电容器的基本性质我们先来做一个简单实验,观察一下直流电和交流电通过电容时的现象,实验电路如图3-18所示。三、纯电容电路图3-18电容器加上直流、交流电压时的现象a)施加直流电压b)施加交流电压2.纯电容电路的特点三、纯电容电路(1)电流与电压的相位关系电容器在充电和放电过程中,极板两端的电荷是逐渐增加或逐渐减少的,其两端电压也只能随之逐渐变化而不能突然变化,因此电压
10、的变化总是滞后于电流。(2)电流与电压的数量关系交流电通过电容器时会遇到一定的阻力,我们把电容器对交流电的阻碍作用称之为容抗,用XC表示。图3-19纯电容电路中的电流、电压和功率a)纯电容电路b)电流、电压和功率波形图三、纯电容电路图3-20纯电容电路中的电流、电压相量图(3)功率关系三、纯电容电路表3-3纯电容电路的特点序号关系特点1相位关系电压滞后电流902数量关系I=2fC,电流的大小与频率成正比3功率关系电容器是不消耗电能的元件,属储能元件。无功功率Q=I=/三、纯电容电路1)电路中电流的瞬时值表达式。2)电路的无功功率。3)电流和电压的相量图。1)根据题意,可得图3-21纯电容电路中
11、电流、电压相量图三、纯电容电路2)根据式(3-23)可得电路的无功功率为3)电流和电压相量图如图3-21所示。四、电阻和电感串联电路图3-22RL串联电路及相量图a)串联电路b)相量图1.电流与电压的相位关系四、电阻和电感串联电路2.电流和电压的数量关系3.功率与功率因数图3-23RL串联电路的三个三角形(1)并联补偿法即在感性电路两端并联适当的电容器,四、电阻和电感串联电路可减小电路总的无功功率,从而达到提高功率因数的目的。(2)提高自然的功率因数电动机在空转和轻载时,功率因数都较低,故应合理选用电动机,不要用大功率的电动机来带动小功率的负载(俗称大马拉小车)。四、电阻和电感串联电路表3-4
12、RL串联电路的特点序号关系特点1相位关系总电压超前电流,tan=/R2数量关系U=,I=U/Z=U/3功率关系1)电阻是消耗电能的元件,有功功率P=R2)电感是储能元件,无功功率Q=3)视在功率(总功率)S=4功率因数cos=有功功率P/视在功率S四、电阻和电感串联电路1)线圈的阻抗。2)电路中电流的有效值I和瞬时值i的解析式。3)电路的P、Q、S。4)功率因数。5)电流和电压的相量图。1)XL=L=31425.510-382)I=U/Z=220/10A=22A图3-24电流、电压相量图四、电阻和电感串联电路3)P=I2R=2226W=2904W4)cos=cos53=0.6或cos=R/Z=
13、6/10=0.65)相量图如图3-24所示。一、三相交流电图3-25三相交流发电机示意图a)定子和转子b)三相绕组二、三相正弦电动势的产生图3-26对称三相电动势的波形图和相量图a)波形图b)相量图三、三相四线制图3-27三相四线制供电电路a)星形联结b)相序三、三相四线制图3-28三相四线制线电压与相电压的相量图四、三相负载的连接方式表3-5电压、电流符号及定义名称符号定义相电压UP各相负载两端的电压相电流IP流过每相负载上的电流线电流IL流过各相线上的电流中性线电流IN流过中性线上的电流四、三相负载的连接方式1.三相负载的星形联结图3-29三相负载的星形联结四、三相负载的连接方式图3-30
14、电流相量图2.三相负载的三角形联结四、三相负载的连接方式图3-31三相负载的三角形联结及电流相量图a)三角形联结b)电流相量图五、三相负载的电功率(2)负载作三角形联结时(3)两种连接方式的比较一、涡流图3-32涡流a)整体铁心b)硅钢片铁心一、涡流图3-33感应炉、电磁炉a)感应炉b)电磁炉二、趋肤效应图3-34高频淬火的简单原理一、变压器的用途及其基本结构1.变压器的用途2.变压器的基本结构图3-35变压器的基本结构和符号a)基本结构b)图形符号一、变压器的用途及其基本结构图3-36芯式变压器和壳式变压器a)芯式b)壳式一、变压器的用途及其基本结构图3-37油浸式电力变压器的外形1温度计2
15、吸湿器3油表4安全气道5储油柜6气体继电器7高压套管8低压套管9分接开关10油箱11铁心12线圈13放油阀门二、变压器的工作原理图3-38单相变压器的工作原理1.变压原理2.变流原理二、变压器的工作原理3.变压器的几个参数(1)额定电压U1N和U2N一次绕组额定电压是指加在一次绕组上的正常工作电压值。(2)额定容量SN是指变压器在额定工作状态下二次侧的视在功率,单位为伏安(VA)或千伏安(kVA),1kVA=103VA。一、照明概念图3-39居室常用灯具二、白炽灯照明电路图3-40白炽灯a)插口灯泡b)螺口灯泡c)内磨砂灯泡二、白炽灯照明电路图3-41白炽灯照明电路二、白炽灯照明电路图3-42
16、双联开关a)外形b)内部触点c)符号二、白炽灯照明电路图3-43两地控制一盏灯电路三、荧光灯照明电路1.电感式镇流器荧光灯电路(1)电路组成电感式镇流器荧光灯电路由灯管、辉光启动器、电感式镇流器、灯架和灯座等组成,如图3-44所示。图3-44荧光灯电路的组成1辉光启动器2启动器座3灯管4镇流器5灯座6灯架三、荧光灯照明电路1)灯管。2)辉光启动器。图3-45灯管的基本结构1灯脚2灯头3灯丝4荧光粉5玻璃管三、荧光灯照明电路图3-46辉光启动器a)结构b)图形符号1静触片2电容器3外壳4玻璃泡5动触片6钠化物7绝缘底座8插头三、荧光灯照明电路3)镇流器。图3-47电感式镇流器的外形及图形符号a)
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