整套课件教程:电工技术基础.ppt
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1、电工技术基础电工技术基础前前 言言 本书适用于机械、汽车、建筑、水利、纺织、农业等专业的电工技术本书适用于机械、汽车、建筑、水利、纺织、农业等专业的电工技术知识学习。全书共知识学习。全书共8个模块,内容包括直流电路、交流电路、变压器、个模块,内容包括直流电路、交流电路、变压器、交流电动机、直流电动机、继电一接触器控制、安全用电和电气设备。交流电动机、直流电动机、继电一接触器控制、安全用电和电气设备。每一个模块还配有思考题与习题。每一个模块还配有思考题与习题。本书内容在教学中针对不同的专业可做不同的处理。全部内容可本书内容在教学中针对不同的专业可做不同的处理。全部内容可5668学时内完成。各模块
2、教学学时大致分配如下学时内完成。各模块教学学时大致分配如下:模块一为直流电路,需模块一为直流电路,需10学时学时;模块二为交流电路,由于该模块包含单相交流电、三相交流电、模块二为交流电路,由于该模块包含单相交流电、三相交流电、电工仪表三方面的内容,需电工仪表三方面的内容,需12-16学时学时;模块三为变压器,需模块三为变压器,需4学时学时;模块模块四为交流异步电动机,需四为交流异步电动机,需6-8学时学时;模块五为直流电动机,需模块五为直流电动机,需4学时学时;模块模块六为继电一接触器控制,需六为继电一接触器控制,需12-16学时学时;模块七为安全用电,需模块七为安全用电,需2学时学时;模模块
3、八为电气设备,需块八为电气设备,需4-6学时。学时。下一页对于一些专业,模块八可作为选学内容。对于一些专业,模块八可作为选学内容。为适应高等职业教育的改革要求,突出学生实践技能和创新能力培为适应高等职业教育的改革要求,突出学生实践技能和创新能力培养,本书在编写时力求体现以下特点养,本书在编写时力求体现以下特点:(1)教材紧扣高等职业教育教材紧扣高等职业教育“强调应用,注重实践强调应用,注重实践”的指导思想,内的指导思想,内容具有较强的针对性和实用性。容具有较强的针对性和实用性。(2)以任务驱动的方式编写,以技能训练为主线,结合必要的理论知以任务驱动的方式编写,以技能训练为主线,结合必要的理论知
4、识,做到理论与实践的有机结合。识,做到理论与实践的有机结合。(3)本书要求在学中做,在做中学,通过理论与实践的结合,培养学本书要求在学中做,在做中学,通过理论与实践的结合,培养学生电工技术的基本技能。生电工技术的基本技能。由于时间仓促和编者学识有限,书中难免存在诸多错漏和不妥之处,由于时间仓促和编者学识有限,书中难免存在诸多错漏和不妥之处,敬请广大读者提出批评和改进意见。敬请广大读者提出批评和改进意见。前前 言言上一页总总 目目 录录模块一模块一 直流电路直流电路模块二模块二 交流电路交流电路模块三模块三 变变 压压 器器模块四模块四 交流异步电动机交流异步电动机模块五模块五 直流电动机直流电
5、动机下一页模块六模块六 继电一接触器控制继电一接触器控制模块七模块七 安全用电安全用电模块八模块八 电气设备及其布置电气设备及其布置总总 目目 录录上一页模块一模块一 直流电路直流电路课题一课题一 电路基本知识电路基本知识课题二课题二 电路基本定律电路基本定律课题三课题三 电路基本分析方法及应用电路基本分析方法及应用【知识点知识点】(1)掌握电路的组成和作用。掌握电路的组成和作用。(2)掌握电路的基本物理量,理解电流、电压的真实方向和参考方向。掌握电路的基本物理量,理解电流、电压的真实方向和参考方向。(3)理解实际电源与电源模型的关系。理解实际电源与电源模型的关系。(4)掌握电路的工作状态及特
6、点。掌握电路的工作状态及特点。【技能点技能点】(1)认识电路元件,会正确使用电路元器件连接直流电路。认识电路元件,会正确使用电路元器件连接直流电路。(2)会正确使用电压表、电流表测试直流电压和电流。会正确使用电压表、电流表测试直流电压和电流。(3)理解电器的额定参数的意义,会正确使用电器。理解电器的额定参数的意义,会正确使用电器。(4)防止短路事故。防止短路事故。课题一课题一 电路基本知电路基本知识识下一页 任务一任务一 直流电路的基本物理量的测量直流电路的基本物理量的测量 【任务导入任务导入】什么是电路什么是电路?首先来看看日常生活中最常见的两个电路例子,一个首先来看看日常生活中最常见的两个
7、电路例子,一个是手电筒电路,如是手电筒电路,如图图1-1所示,图所示,图1-1(a)、图图1-1(b)分别是手电筒分别是手电筒的结构不意图和原理电路图。手电筒电路中供给灯泡发光的电源是电的结构不意图和原理电路图。手电筒电路中供给灯泡发光的电源是电池,它是直流电源,所以这是一个直流电路。另一个电路例子是室内池,它是直流电源,所以这是一个直流电路。另一个电路例子是室内照明电路,如照明电路,如图图1-2所示,它是由交流电源供电的电路,称为交流电所示,它是由交流电源供电的电路,称为交流电路。模块一只介绍由直流电源组成的直流电路,交流电路将在模块二路。模块一只介绍由直流电源组成的直流电路,交流电路将在模
8、块二中介绍。中介绍。课题一课题一 电路基本知电路基本知识识下一页上一页下一页上一页课题一课题一 电路基本知电路基本知识识 手电筒电路虽是一个简单的直流电路,但是它具有组成电路的基本元手电筒电路虽是一个简单的直流电路,但是它具有组成电路的基本元索索电源、负载和连接电源与负载的中间环节,体现了电路的共有特电源、负载和连接电源与负载的中间环节,体现了电路的共有特性。性。【相关知识相关知识】一、电路的组成一、电路的组成 从前面所举的手电筒电路和室内照明电路可以看出,电路由三个从前面所举的手电筒电路和室内照明电路可以看出,电路由三个基本部分组成。基本部分组成。1.电源电源 如手电筒电路中的干电池,它是电
9、路中电能的来源,一般称为电如手电筒电路中的干电池,它是电路中电能的来源,一般称为电源。它是将其他形式的能量转换成为电能的装置。如电池将化学能转源。它是将其他形式的能量转换成为电能的装置。如电池将化学能转换成为电能、发电机将机械能转换成为电能,等等。换成为电能、发电机将机械能转换成为电能,等等。下一页上一页课题一课题一 电路基本知电路基本知识识 2.负载负载 用电设备被称为负载,它是将电能转换成其他形式能量的装置。例用电设备被称为负载,它是将电能转换成其他形式能量的装置。例如,手电筒中的灯泡就是负载,它将电能转换为光能。还有其他的用如,手电筒中的灯泡就是负载,它将电能转换为光能。还有其他的用电设
10、备,如电动机将电能转换为机械能,电热器将电能转换为热能,电设备,如电动机将电能转换为机械能,电热器将电能转换为热能,等等。在直流电路中,负载主要是电阻性负载,电阻的基本性质是对等等。在直流电路中,负载主要是电阻性负载,电阻的基本性质是对流过它的电流具有阻碍作用,阻碍作用的大小用电阻值来表不,电阻流过它的电流具有阻碍作用,阻碍作用的大小用电阻值来表不,电阻将其电能转换成为热能。将其电能转换成为热能。3.中间环节中间环节 中间环节主要是连接导线和控制电路通断的开关电器,它们将电源中间环节主要是连接导线和控制电路通断的开关电器,它们将电源及负载连接起来,构成电流通路。此外,中间环节还包括保障安全用及
11、负载连接起来,构成电流通路。此外,中间环节还包括保障安全用电的保护电器,如熔断器电的保护电器,如熔断器(俗称保险丝俗称保险丝)等。等。下一页上一页 电源、负载、中间环节是组成电路的电源、负载、中间环节是组成电路的“三要索三要索”。所以,电路就是由。所以,电路就是由电源、负载及中间环节等电器设备组成的总体,是电流流通的闭合路电源、负载及中间环节等电器设备组成的总体,是电流流通的闭合路径。径。二、电路符号与原理电路图二、电路符号与原理电路图 在实际电路中,电路元件是多种多样的。在分析、研究电路问题时,在实际电路中,电路元件是多种多样的。在分析、研究电路问题时,不可能把这些实际元件直接表不在电路中,
12、而是采用一些电路符号来不可能把这些实际元件直接表不在电路中,而是采用一些电路符号来表不。常见的理想电路元件符号如表不。常见的理想电路元件符号如图图1-3所示。所示。用电路符号表不实际电路元件和器件,用线条表不电流流经电路用电路符号表不实际电路元件和器件,用线条表不电流流经电路(导线导线),所绘出的电路图称为原理电路图。手电筒的原理电路如,所绘出的电路图称为原理电路图。手电筒的原理电路如图图1-1(b)所示。所示。课题一课题一 电路基本知电路基本知识识 除了上面列举的两个电路外,还有其他功能的电路,各种电路的除了上面列举的两个电路外,还有其他功能的电路,各种电路的作用基本可归纳为两方面的功能。第
13、一,电能的传送、分配与转换。作用基本可归纳为两方面的功能。第一,电能的传送、分配与转换。例如,电厂的发电机产生电能例如,电厂的发电机产生电能(电流电流),通过变压器、输电线等送到用,通过变压器、输电线等送到用电单位,并通过负载把电能转换成为其他形式的能量电单位,并通过负载把电能转换成为其他形式的能量(如机械能等如机械能等)。这就组成了一个十分复杂的供电系统这就组成了一个十分复杂的供电系统电路。在模块二中将会介绍的电路。在模块二中将会介绍的单相交流电路和三相交流电路就是这种功能电路的典型运用。第二,单相交流电路和三相交流电路就是这种功能电路的典型运用。第二,进行电信号产生、传输和处理等。例如,日
14、常生活中使用的扩音机、进行电信号产生、传输和处理等。例如,日常生活中使用的扩音机、电视机、手机以及生产和科研中使用的电子自动控制设备、测量仪表、电视机、手机以及生产和科研中使用的电子自动控制设备、测量仪表、计算机等电子电路。计算机等电子电路。下一页上一页课题一课题一 电路基本知电路基本知识识 在现代电路中,除了在现代电路中,除了“电路电路”的概念之外,现在还经常用到的概念之外,现在还经常用到“网网络络”概念,这两个概念既有一定的区别,有时又是通用的名词。通常概念,这两个概念既有一定的区别,有时又是通用的名词。通常“网络网络”的含义更具有普遍的适用性,特别是在讨论普遍规律及复杂的含义更具有普遍的
15、适用性,特别是在讨论普遍规律及复杂的电路问题时,常常把电路称作网络。而在讨论比较简单或者是某一的电路问题时,常常把电路称作网络。而在讨论比较简单或者是某一具体电路时,则比较多地使用具体电路时,则比较多地使用“电路电路”这个名词。所以,可以认为网这个名词。所以,可以认为网络是电路的泛称。如现代因特网、电话网络等。络是电路的泛称。如现代因特网、电话网络等。三、电路中的基本物理量三、电路中的基本物理量 从上面介绍的两个电路已经看到,电路的功能是进行电能的传输从上面介绍的两个电路已经看到,电路的功能是进行电能的传输和电能与其他形式能量之间的相互转换。为了分析计算电路的工作状和电能与其他形式能量之间的相
16、互转换。为了分析计算电路的工作状况和电路中能量相互转换的情况,必须用一些物理量来表不电路的状况和电路中能量相互转换的情况,必须用一些物理量来表不电路的状态及电路各部分之间能量转换的相互关系。态及电路各部分之间能量转换的相互关系。下一页上一页课题一课题一 电路基本知电路基本知识识电路中常用的物理量主要是电流、电压电路中常用的物理量主要是电流、电压(电位电位)、电动势、电功率、电、电动势、电功率、电功。在这里对这些物理量做简要的介绍。功。在这里对这些物理量做简要的介绍。1.电流电流 (1)“电流电流”的物理意义。第一,在电场的作用下,电荷有规则的的物理意义。第一,在电场的作用下,电荷有规则的运动就
17、形成了电流。第二,电流是具有大小和方向的物理量。运动就形成了电流。第二,电流是具有大小和方向的物理量。电流的大小用电流强度电流的大小用电流强度(I或或i)来表不。电流强度是指在单位时间内来表不。电流强度是指在单位时间内通过导体横截面的电荷量。如果电流是随时间变化的,假设在通过导体横截面的电荷量。如果电流是随时间变化的,假设在dt时间时间内通过导体横截面的电荷量为内通过导体横截面的电荷量为dq,则电流强度为,则电流强度为:所以说,电流强度就是流过导体横截面的电荷量对时间的变化率。所以说,电流强度就是流过导体横截面的电荷量对时间的变化率。如果电流的大小和方向都不随时间变化,则称为恒定电流或直流电流
18、,如果电流的大小和方向都不随时间变化,则称为恒定电流或直流电流,这时的电流强度规定用大写字母这时的电流强度规定用大写字母I来表示,则来表示,则下一页上一页课题一课题一 电路基本知电路基本知识识dtdqi 下一页上一页tqI (1-1-1)式中,式中,q是时间是时间t间隔内通过导体横截面的电荷量。电流强度一般简称间隔内通过导体横截面的电荷量。电流强度一般简称为电流。为电流。(2)电流的单位。电流这个物理量的单位是安培电流的单位。电流这个物理量的单位是安培(库仑库仑/秒秒),简称,简称“安安”,常用大写字母,常用大写字母A来表示。根据不同的负载情况,电流大小的来表示。根据不同的负载情况,电流大小的
19、差别很大。动力用电动机的电流达到几十甚至上百安培,而电子电路差别很大。动力用电动机的电流达到几十甚至上百安培,而电子电路中的电流则常常只有百分之几,甚至千分之几安培。对于较小的电流中的电流则常常只有百分之几,甚至千分之几安培。对于较小的电流可以用毫安可以用毫安(mA)或微安或微安(pA)作单位,它们的关系是作单位,它们的关系是:1 A=103 mA=106 A课题一课题一 电路基本知电路基本知识识 (3)电流的真实方向和正方向。电荷的有规则移动形成了电流,而电流的真实方向和正方向。电荷的有规则移动形成了电流,而形成电流的电荷可能是正电荷形成电流的电荷可能是正电荷(如正离子如正离子),也可能是负
20、电荷,也可能是负电荷(如电子如电子或负离子或负离子)。于是电流就有一个方向问题,在物理学中有关电流方向。于是电流就有一个方向问题,在物理学中有关电流方向规定是把正电荷运动的方向作为电流的方向。规定是把正电荷运动的方向作为电流的方向。图图1-4中所表示的手电中所表示的手电筒电路中电流的实际方向是电流从电源正极流出,经负载后流回电源筒电路中电流的实际方向是电流从电源正极流出,经负载后流回电源的负极,这是手电筒电路中电流的真实方向或称实际方向。的负极,这是手电筒电路中电流的真实方向或称实际方向。对于直流电路,在简单电路中,电流的真实方向能够很容易地通对于直流电路,在简单电路中,电流的真实方向能够很容
21、易地通过电源的电压极性确定下来,但是在比较复杂的电路中,一段电路里过电源的电压极性确定下来,但是在比较复杂的电路中,一段电路里电流的真实方向往往很难预先确定下来电流的真实方向往往很难预先确定下来;在交流电路中,电流的大小在交流电路中,电流的大小和方向都是随时间变化的和方向都是随时间变化的(这方面的内容将在模块二中介绍这方面的内容将在模块二中介绍)。下一页上一页课题一课题一 电路基本知电路基本知识识 这时,电流的方向又怎样表不呢这时,电流的方向又怎样表不呢?因此,由于分析和计算电路的需要,因此,由于分析和计算电路的需要,引入了电流参考方向的概念,参考方向又叫假定正方向,简称正方向。引入了电流参考
22、方向的概念,参考方向又叫假定正方向,简称正方向。所谓正方向,就是在一段电路里,在电流两种可能的真实方向中,所谓正方向,就是在一段电路里,在电流两种可能的真实方向中,入为地任意选择一个方向作为参考方向。当实际的电流方向与假定电入为地任意选择一个方向作为参考方向。当实际的电流方向与假定电流方向相同时,电流是正值流方向相同时,电流是正值;当实际的电流方向与假定电流方向相反时,当实际的电流方向与假定电流方向相反时,电流是负值。电流是负值。在在图图1-5中,实线箭头是设定的电流正方向,虚线箭头表不的是该中,实线箭头是设定的电流正方向,虚线箭头表不的是该段电路中电流的真实方向。其中段电路中电流的真实方向。
23、其中图图1-5(a)表表T的电流真实方向与正方的电流真实方向与正方向一致,在电路计算中向一致,在电路计算中1是正值是正值;图图1-5(b)表不电流正方向与真实方向表不电流正方向与真实方向相反的情况,电流相反的情况,电流1是负值。电流值的正负与正方向的选取有关。是负值。电流值的正负与正方向的选取有关。下一页上一页课题一课题一 电路基本知电路基本知识识 电流的正方向是分析计算电路时事先假定的电流方向,它可以是任电流的正方向是分析计算电路时事先假定的电流方向,它可以是任意设定的。当一个直流电路的元器件参数确定之后,电路中各部分电意设定的。当一个直流电路的元器件参数确定之后,电路中各部分电流的真实方向
24、也就全部确定了,它不受正方向的影响,正方向的改变,流的真实方向也就全部确定了,它不受正方向的影响,正方向的改变,只影响计算电流的正、负符号。在规定了正方向之后,电流是一个代只影响计算电流的正、负符号。在规定了正方向之后,电流是一个代数量,分析计算出电流的正、负只表明实际电流方向与假定方向的一数量,分析计算出电流的正、负只表明实际电流方向与假定方向的一种关系也就是说,某一个电流是正还是负,都是相对某一假定正方向种关系也就是说,某一个电流是正还是负,都是相对某一假定正方向来说的。今后在电路图中,所标注的电流方向一般都是假定正方向。来说的。今后在电路图中,所标注的电流方向一般都是假定正方向。在分析和
25、计算电路的电流时,首先假定电流的正方向,当计算出电流在分析和计算电路的电流时,首先假定电流的正方向,当计算出电流为正时,说明电流的真实方向与假定方向相同,若计算出电流为负,为正时,说明电流的真实方向与假定方向相同,若计算出电流为负,则说明电流的真实方向与假定方向相反,这样就确定出电路中电流的则说明电流的真实方向与假定方向相反,这样就确定出电路中电流的真实方向。真实方向。下一页上一页课题一课题一 电路基本知电路基本知识识 2.电压与电位电压与电位 (1)电压。电压是描写电场力做功本领大小的物理量。电荷在电场力电压。电压是描写电场力做功本领大小的物理量。电荷在电场力的作用下运动形成电流,电场力移动
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