城市轨道交通电工电子课件项目1-4.ppt

1、项目一项目一 城市轨道交通电工认知城市轨道交通电工认知 知识要点知识要点城市轨道交通电气系统的组成城市轨道交通电气系统的组成 1轨道电路的分类与作用轨道电路的分类与作用 2城市轨道交通车辆电气的组成城市轨道交通车辆电气的组成 3城市轨道交通低压配电系统负荷等级划分城市轨道交通低压配电系统负荷等级划分 4项目任务项目任务了解城市轨道交通运营特点及其采用电气化的原因了解城市轨道交通运营特点及其采用电气化的原因 1理解轨道作用及轨道电路的作用理解轨道作用及轨道电路的作用 2掌握城市轨道交通车辆交流牵引系统的主要组成部分掌握城市轨道交通车辆交流牵引系统的主要组成部分 3掌握城市轨道交通集中供电方式结构

2、掌握城市轨道交通集中供电方式结构 4相关理论知识相关理论知识v按照我国的建设标准，地铁系统采用钢轨与钢制轮对导向，标准轨距为1 435mm，主要在大城市地下空间修筑的隧道中运行，当条件允许时，也可穿出地面，在地上或高架桥上运行。v地铁具有什么特点?一、城市轨道交通电气设备组成一、城市轨道交通电气设备组成v在城市轨道交通运输系统中，无处不在由各种电子元器件组成的电气设备。1.供电系统供电系统 2.通信系统通信系统 3.信号系统信号系统 4.防灾报警系统防灾报警系统 5.自动售检票系统自动售检票系统 6.环境控制系统环境控制系统 7.给排水及消防系统给排水及消防系统相关理论知识相关理论知识v供电系

3、统 供电系统由变电所、接触网供电系统由变电所、接触网(或接触轨或接触轨)、电力监控设、电力监控设备等组成。备等组成。城市轨道交通供电系统接触网（接触轨）a）接触轨供电方式 b）接触网供电方式a）b）一、城市轨道交通电气设备组成一、城市轨道交通电气设备组成相关理论知识相关理论知识v通信系统通信系统 通信系统分有线通信系统和无线通信系统。有线通通信系统分有线通信系统和无线通信系统。有线通信包括车站的广播系统、闭路电视监控系统、乘客信包括车站的广播系统、闭路电视监控系统、乘客信息系统、信息查询系统（如图信息系统、信息查询系统（如图1-3所示）、调度电所示）、调度电话和轨旁电话等；无线通信系统主要包括

4、车载电台、话和轨旁电话等；无线通信系统主要包括车载电台、手持电台等。手持电台等。v信号系统 信号系统主要由联锁装置和列车运行控制系统组成。信号系统主要由联锁装置和列车运行控制系统组成。一、城市轨道交通电气设备组成一、城市轨道交通电气设备组成相关理论知识相关理论知识v4.防灾报警系统防灾报警系统 目前，防灾报警系统主要是指火灾自动报警系统，目前，防灾报警系统主要是指火灾自动报警系统，由火灾报警控制器和火灾探测器以及火灾联动控制由火灾报警控制器和火灾探测器以及火灾联动控制装置组成。火灾报警系统控制装置如图装置组成。火灾报警系统控制装置如图1-4所示。所示。火灾报警系统控制装置 一、城市轨道交通电气

5、设备组成一、城市轨道交通电气设备组成相关理论知识相关理论知识v5.自动售检票系统自动售检票系统 自动售检票系统这是最近自动售检票系统这是最近30年出现的新的自动化电年出现的新的自动化电子技术，可以提高售票的效率，大幅减少工作人员子技术，可以提高售票的效率，大幅减少工作人员及其工作量。及其工作量。自动检票设备闸机一、城市轨道交通电气设备组成一、城市轨道交通电气设备组成相关理论知识相关理论知识v 6.环境控制系统环境控制系统 环境控制系统主要由通风系统和空调系统组成，其又与换气方环境控制系统主要由通风系统和空调系统组成，其又与换气方式以及隧道和站台的分割关系有关，目前有三种基本系统：开式以及隧道和

6、站台的分割关系有关，目前有三种基本系统：开式系统、闭式系统和屏蔽门系统。式系统、闭式系统和屏蔽门系统。v 7.给排水及消防系统给排水及消防系统 给排水及消防系统实际上这是完整的解决生活、生产、消防的给排水及消防系统实际上这是完整的解决生活、生产、消防的用水和排水问题。除了这些设备系统之外，为了便于了解轨道用水和排水问题。除了这些设备系统之外，为了便于了解轨道交通的运行状态并及时处理各种突发事件，通常要设置控制中交通的运行状态并及时处理各种突发事件，通常要设置控制中心，既可以一条线设置一个也可以多条线共设一个。与控制中心，既可以一条线设置一个也可以多条线共设一个。与控制中心相类似的还有车辆段和综

7、合列车检修基地，这是保证轨道交心相类似的还有车辆段和综合列车检修基地，这是保证轨道交通正常运行的后勤基地，可以按线单独设置也可以多线共建。通正常运行的后勤基地，可以按线单独设置也可以多线共建。一、城市轨道交通电气设备组成一、城市轨道交通电气设备组成相关理论知识相关理论知识v轨道线路基础知识轨道线路基础知识 二、轨道线路与轨道电路二、轨道线路与轨道电路相关理论知识相关理论知识a）b）有碴轨道线路有碴轨道线路 无碴轨道线路无碴轨道线路分类分类结构组成结构组成轨道线路有以下几点功能：轨道线路有以下几点功能：1.导向导向2.减小荷载作用强度减小荷载作用强度3.减振降噪减振降噪v 轨道电路轨道电路二、轨

8、道线路与轨道电路二、轨道线路与轨道电路相关理论知识相关理论知识GE轨道电源；GJ轨道继电器 当轨道电路被列当轨道电路被列车占用时，它被轮车占用时，它被轮对分路，轮对电阻对分路，轮对电阻远小于轨道继电器远小于轨道继电器线圈的电阻，流经线圈的电阻，流经轨道继电器的电流轨道继电器的电流大大的减小，轨道大大的减小，轨道继电器落下，表示继电器落下，表示轨道电路被占用轨道电路被占用 当轨道电路内钢当轨道电路内钢轨完整，且没有列轨完整，且没有列车占用时，轨道继车占用时，轨道继电器吸起，表示轨电器吸起，表示轨道电路空闲道电路空闲v轨道电路的作用轨道电路的作用 可以检查和监督股道是否被占用 可以检查和监督道岔区

9、段有无机车车辆通过，锁闭被占用道岔区段的道岔 检查和监督轨道上的钢轨是否完好 传输不同的信息，使信号机根据所防护区段及前方邻近区段被占用情况的变化而变换显示二、轨道线路与轨道电路二、轨道线路与轨道电路相关理论知识相关理论知识v 轨道电路的分类轨道电路的分类 按动作电源分为直流轨道电路(已经淘汰)和交流轨道电路 按工作方式分为开路式和闭路式(广泛使用)按所传送的电流特性分为连续式、脉冲式、频率电码式、数字编码式 按分割方式分为有绝缘轨道电路、无绝缘轨道电路(电气隔离式)按所处的位置分有站内轨道电路、区间轨道电路 按轨道电路内有无岔道分为元岔轨道电路、道岔轨道电路 按适用的区段分为电化区段、非电化

10、区段 按通道分为双轨条、单轨条二、轨道线路与轨道电路二、轨道线路与轨道电路相关理论知识相关理论知识vA型车辆和型车辆和B型车辆的主要参数型车辆的主要参数 1.A型车辆 在地铁车辆通用技术条件(GB/T 79282003)中规定A型车辆的长度为22 m，宽度为3.0 m，轴重16 t；额定载客量为325人/辆。由于A型车辆载客量较大，因此一般采用DC 1 500 V供电，受电形式采用受电弓受电。2.B型车辆 在地铁车辆通用技术条件(GB/T 79282003)中规定B型车辆的长度为19 m，宽度为2.8 m，轴重14 t；额定载客量为215人/辆。B型车辆可以选择DC 750 V，或DC 1 5

11、00 V的供电电压，其受电方式可以在受电弓或受电靴中选择。由于车辆断面积的减小，其所需要的土建工程量相比A型车辆要小一些，车辆的采购成本相对减少。三、城市轨道交通车辆与车辆电气三、城市轨道交通车辆与车辆电气相关理论知识相关理论知识三、城市轨道交通车辆与车辆电气三、城市轨道交通车辆与车辆电气v国内各城市地铁列车编组及主要技术参数国内各城市地铁列车编组及主要技术参数 相关理论知识相关理论知识技术参数技术参数北京早期车辆北京早期车辆北京复北京复八线八线上海上海1号线号线上海上海2号线号线广州广州1号线号线深圳深圳1号线号线列车编组列车编组26辆6辆(3动3拖)8辆(4动4拖)6辆(4动2拖)6辆(4

12、动2拖)6辆(4动2拖)供电及受流方式供电及受流方式DC 750V(接触轨)DC 750V(接触轨)DC 1 500V(接触网)DC 1 500V(接触网)DC 1 500V(接触网)DC 1 500V(接触网)车辆轮车辆轮廓廓尺尺寸寸(mm)长长19 52019 52024 140(拖车)22 800(动车)24 140(拖车)22 800(动车)24 390(拖车)22 800(动车)24 390(拖车)22 800(动车)宽宽2 6502 8003 0003 0003 0003 100(最大宽度)高高3 5093 60035103 8003 8003 8003 800（不含排气口）车辆定

13、距车辆定距(mm)12 60012 6001 8601 8601 860约1 920每列额定载客量每列额定载客量(人人)36010801440186018601860约1 920转向架转向架有摇枕轴距 2 100mm无摇枕轴距 2 200mm无摇枕轴距 2 500mm无摇枕轴距2 500mm无摇枕轴距 2 500mm无摇枕轴距 2 500mm空气压缩机空气压缩机活塞式2级压缩活塞式供风量0.8m3/minW230/180-2供风量1 450L/min活塞式、2级、三缸供风量0.92m3/min活塞式、2级、三缸供风量0.92m3/min活塞式、2级、三缸供风量0.92m3/min空调与通风空调

14、与通风机械通风机械通风空调空调空调空调牵引电动机牵引电动机直流电动机鼠笼式异步电动机180kw直流电动机207kw鼠笼式异步电动机190kw鼠笼式异步电动机190kw鼠笼式异步电动机220kw最大运行速度最大运行速度(km/h)808080809080平均加速度平均加速度(m/s2)0.90.830.90.9(036km/h)平均值1.0(035km/h)平均值0.6(080km/h)常用制动平均减常用制动平均减速度速度()0.941.01.01.01.0紧急制动平均减紧急制动平均减速度速度1.21.21.31.21.21.2减速箱转化比减速箱转化比5.97.695.956.36.68三、城市

15、轨道交通车辆与车辆电气三、城市轨道交通车辆与车辆电气v车辆电气车辆电气 车辆电气牵引系统 车辆电气牵引系统包括车辆上的高速断路器、受流器、牵引电机及其控制电路 交流电气牵引系统采用异步电动机和直线电机两种。异步电动机控制方式采用微机控制的交流调频调压(Variable Voltage and Variable Frequency，VVVF)技术，主要由输入滤波器、三相逆变器、制动斩波线路和控制线路组成的牵引逆变器来控制异步电动机的电压及频率，实现牵引和电气制动。相关理论知识相关理论知识三、城市轨道交通车辆与车辆电气三、城市轨道交通车辆与车辆电气v车辆电气车辆电气 车辆电气牵引系统 相关理论知识

16、相关理论知识某型号地铁列车交流牵引系统设备分布图某型号地铁列车交流牵引系统设备分布图采用接触轨供电方式的车辆受流装置采用接触轨供电方式的车辆受流装置交流异步牵引电动机交流异步牵引电动机v地铁供电方式地铁供电方式 地铁的供电系统要求安全可靠，通常由城市电网供地铁的供电系统要求安全可靠，通常由城市电网供给。目前，国内各城市对地铁及城市轨道交通的供给。目前，国内各城市对地铁及城市轨道交通的供电一般有三种方式，即分散供电方式、集中供电方电一般有三种方式，即分散供电方式、集中供电方式、分散与集中相结合的混合供电方式。式、分散与集中相结合的混合供电方式。四、城市轨道交通供电系统四、城市轨道交通供电系统相关

17、理论知识相关理论知识分散供电方式分散供电方式v地铁供电方式地铁供电方式 集中供电方式是指城市电网集中供电方式是指城市电网(通常是通常是110 kV或或220kV电压等级电压等级)向地铁的专用主变电所供电，主变电所再向地铁的专用主变电所供电，主变电所再向地铁的牵引变电所和降压变电所供电，地铁自身向地铁的牵引变电所和降压变电所供电，地铁自身组成完整的供电网络系统。组成完整的供电网络系统。四、城市轨道交通供电系统四、城市轨道交通供电系统相关理论知识相关理论知识 集中供电方式集中供电方式四、城市轨道交通供电系统四、城市轨道交通供电系统v 地铁供电方式地铁供电方式 地铁集中式和分散式供电方式的比较地铁集

18、中式和分散式供电方式的比较 相关理论知识相关理论知识供电方式供电方式优点优点缺点缺点集中供电方式集中供电方式1.供电可靠性高，受外界因素影响较小；2.主变电所采用110 kV/35 kV有载自动凋压变压器，并有专用供电回路，供电质量好；3.地铁供电可独立进行调度和运营管理；检修维护工作相对独立方便；4.可提高地铁供电的可靠性和灵活性；5.牵引整流负荷对城市电网的影响小；6.只涉及城市电网几个220 kV变电站的增容改造，工程量较小，相对易于实现投资较大分散供电方式分散供电方式1.投资较小；2.便于城市电网进行统一规划和管理1.因同时受110kV和10 kV电网故障影响，故受外界因素影响较多；2

19、.10 kV电网直接向一般用户供电，引起的故障概率大，可靠性较低；3.与城市电网的接口多，调度和运营管理环节增多，故障状态下的用电转换不方便；4.牵引整流机组产生的高次谐波直接进入l0 kV电网对其他用户的影响较大；5.要求城市电网的变电所应具有足够的备用容量，以满足地铁牵引供电的要求；涉及较多110 kV变电站的增容改造，工程量较大四、城市轨道交通供电系统四、城市轨道交通供电系统v 牵引供电系统组成牵引供电系统组成 相关理论知识相关理论知识牵引供电系统示意图牵引供电系统示意图 四、城市轨道交通供电系统四、城市轨道交通供电系统v 城市轨道交通电力监控系统城市轨道交通电力监控系统相关理论知识相关

20、理论知识地铁某线路电力监控地铁某线路电力监控系统结构图系统结构图四、城市轨道交通供电系统四、城市轨道交通供电系统v 城市轨道交通电力监控系统城市轨道交通电力监控系统 相关理论知识相关理论知识北京地铁某车站电力北京地铁某车站电力监控子系统工况图监控子系统工况图四、城市轨道交通供电系统四、城市轨道交通供电系统v城市轨道交通电力监控系统城市轨道交通电力监控系统 1.电力监控系统的基本任务（1）通过电力监控系统，实现运营调度指挥中心(OCC)对供电系统的集中管理和调度、实时控制和数据采集；（2）及时掌握和处理供电系统的各种事故、报警事件；（3）对系统运行的各种数据，进行归档和统计。相关理论知识相关理论

21、知识四、城市轨道交通供电系统四、城市轨道交通供电系统v 城市轨道交通电力监控系统城市轨道交通电力监控系统 2.电力监控系统的特点电力监控系统的特点 （1）遥控：运营调度指挥中心（OCC）的调度员对远方变电站的控制对象（如开关等）进行远程操作控制；遥控对象包括主变电站、中心降压变电站、牵引变电站、降压变电站内10kV以上等级的断路器、负荷开关及电动隔离开关；还有牵引变电站的直流断路器、正极闸刀、接触网闸刀；变压器的有载调压开关等。（2）遥测：将变电站的被测对象，如电压、电流值等，传送到运营调度指挥中心（OCC）；还包括变电站进线电压、电流、功率、电能、直流母线电压等。（3）遥信：将变电站的监视对

22、象，如开关位置状态信号等，传送到控制中心；包括断路器的故障跳闸信号、变压器、整流器的故障信号、电源系统故障信号、钢轨电位限制装置的动作信号、预告警信号等。（4）遥调：运营调度指挥中心（OCC）对远方变电站的被控对象的工作状态和参数，如变压器的输出电压等进行调整控制。（5）遥视：能对供电设备的关键部位进行视频监视，如油浸式变压器内部、GIS组合电气设备的内部闪络、击穿等情况的视频监视。相关理论知识相关理论知识五、城市轨道交通车站动力照明系统五、城市轨道交通车站动力照明系统v（一）降压变电所（一）降压变电所 城市轨道交通车站和站区间有大量的通信设备、信号设备、消防设备、城市轨道交通车站和站区间有大

23、量的通信设备、信号设备、消防设备、空调设备、空调设备、AFC终端设备和灯光照明设施需要电力驱动，因此，为了给城轨终端设备和灯光照明设施需要电力驱动，因此，为了给城轨交通系统中的机电设备和照明设施提供动力，通过设置降压变动所来实现。交通系统中的机电设备和照明设施提供动力，通过设置降压变动所来实现。1.降压变电所的设置降压变电所的设置 地铁各车站宜根据负荷情况设1座或2座降压变电所，并尽可能位于负荷中心。2.降压变电所的运行方式与控制方式降压变电所的运行方式与控制方式（1）降压变电所的运行方式（2）降压变电所的控制方式 相关理论知识相关理论知识五、城市轨道交通车站动力照明系统五、城市轨道交通车站动

24、力照明系统v（一）降压变电所（一）降压变电所 3.继电保护与自动装置 降压变电所设置的继电保护应符合可靠性、安全性、选择性和速动性的要求。继电保护装置采用微机型保护装置。（1）主要保护：1)10 kV(35 kV)进、出线开关 纵联差动保护、过流保护、零序电流保护、失压保护。2)10 kV(35 kV)母联开关 电流限时速断保护、零序电流保护。3)动力变压器 电流速断保护、过流保护、过负荷保护、零序电流保护、温度保护。（2）自动装置：1)l0 kV(35 kV)母联开关设自动投人装置。2)交流自用电的两路电源设自动投入装置。相关理论知识相关理论知识五、城市轨道交通车站动力照明系统五、城市轨道交

25、通车站动力照明系统v（二）低压动力照明配电系统（二）低压动力照明配电系统相关理论知识相关理论知识1.按主干线的构成分类按主干线的构成分类我国常用低压配电系统，按主干线的构成可分为：放射式、树干式、链式。a)放射式接线方式放射式接线方式 b)树干式接线方式树干式接线方式 c)链式接线方式链式接线方式常用低压配电系统接线方式常用低压配电系统接线方式五、城市轨道交通车站动力照明系统五、城市轨道交通车站动力照明系统v（二）低压动力照明配电系统（二）低压动力照明配电系统相关理论知识相关理论知识 2按供电变压器的台数和负荷等级分类按供电变压器的台数和负荷等级分类 根据供电变压器的台数以及所带负荷的重要性等

26、级，低压配电系统又可分为：单母线制、双母线分段中间加母联开关的形式。3.我国低压照明配电系统，两种常用照明电源的供电方我国低压照明配电系统，两种常用照明电源的供电方式式(1)照明负荷与动力负荷共用一台变压器供电，这种方式可减少变压器的数量以及节省高压配电设备和建筑面积，减少一次投资，但是照明线路电压受动力负荷波动影响较大。(2)照明负荷由单独变压器供电，这种方式线路功率因素较高，照明系统电压比较稳定，照明质量和照明可靠性均有所提高，但是需要增加照明变压器及相应的开关设备而使投资加大。实训任务：认识轨道交通电气系统实训任务：认识轨道交通电气系统v 1.实训目标实训目标 了解轨道交通电气设备组成；

27、理解轨道交通用电气化设备替代蒸汽设备的原因。v 2.实训任务实训任务 能够理解和辨析城市轨道交通电气化的必要性，以及学习城市轨道交通电工电子的重要性，并为未来课程打下良好基础。v 3.实训工具实训工具 相应的设备实物或设备模型，教室多媒体。v 4.任务实施任务实施（1）通过城市轨道交通沙盘展示，使学生全面认识电气化城市轨道交通。（2）通过城市轨道交通车辆牵引电气设备模型认知，使学生理解车辆牵引电气设备的组成。项目实施项目实施v 1.城市轨道交通电气系统由哪些子系统组成？城市轨道交通电气系统由哪些子系统组成？v 2.轨道具有哪些作用？当其作为轨道电路时，又具有哪些轨道具有哪些作用？当其作为轨道电

28、路时，又具有哪些作用？作用？v 3.城市轨道交通车辆牵引系统的发展经历了哪些阶段？目城市轨道交通车辆牵引系统的发展经历了哪些阶段？目前车辆牵引系统中主要采用的何种牵引控制方式？该方式前车辆牵引系统中主要采用的何种牵引控制方式？该方式有具备哪些优点？有具备哪些优点？v 4.城市轨道交通供电系统可分为几种方式？它们有哪些优城市轨道交通供电系统可分为几种方式？它们有哪些优缺点？缺点？v 5.城市轨道交通动力照明用电按供电负荷的性质及重要程城市轨道交通动力照明用电按供电负荷的性质及重要程度划分，可分为哪几级负荷？每级负荷主要对应哪些用电度划分，可分为哪几级负荷？每级负荷主要对应哪些用电设备？设备？复习

29、思考题复习思考题项目二项目二 直流电路认知直流电路认知2.1电路的基本结构电路的基本结构12.2电路的主要物理量电路的主要物理量22.3欧姆定律欧姆定律32.4电阻元件电阻元件42.5电路的状态及电路的状态及 电电 外特性外特性52.6负载的连接负载的连接62.7电气设备额定值电气设备额定值7知识要点知识要点2.8 电路中各点电位的计算电路中各点电位的计算82.9基尔霍夫定律基尔霍夫定律92.10支路电流法支路电流法102.11电路模型的概念及电流源、电压源电路模型的概念及电流源、电压源112.12戴维宁定理戴维宁定理122.13叠加定理叠加定理13知识要点知识要点了解电路的基本组成、电路的三

30、种工作状态了解电路的基本组成、电路的三种工作状态 1掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念2掌握电阻定律、欧姆定律和焦耳定律掌握电阻定律、欧姆定律和焦耳定律 3能够对电阻、电感、电容进行正确的识别和测量能够对电阻、电感、电容进行正确的识别和测量 4掌握基尔霍夫定律、叠加定理和戴维南定理及其应用掌握基尔霍夫定律、叠加定理和戴维南定理及其应用5任务目标任务目标1.1电路的基本结构电路的基本结构电流所流过的路径称为电路。电流所流过的路径称为电路。它是为了某种需要由电工设它是为了某种需要由电工设备或元件按一定方式组合起来的备或元件按一定方式组合起来的。电路的结构形

31、式和所能完成的任务是多种多样的，最典型电路的结构形式和所能完成的任务是多种多样的，最典型的是照明电路。的是照明电路。电路实物图电路实物图电路原理图电路原理图2.1电路的基本结构电路的基本结构实际应用中，中间环节还必须有一些辅助设备，如实际应用中，中间环节还必须有一些辅助设备，如控控制电路通、断的制电路通、断的开关开关及保障及保障安全用电的安全用电的熔断器熔断器等。等。将非电能形态的能量转换成电能的供电设备。将非电能形态的能量转换成电能的供电设备。如发电机、电池等。如发电机、电池等。将电能转换成非电能形态能量的用电设备。如将电能转换成非电能形态能量的用电设备。如电动机、照明灯等。电动机、照明灯等

32、。传递信号、传输电能。传递信号、传输电能。负载：负载：电源：电源：中间环节：中间环节：2.2电路的主要物理量电路的主要物理量2.2.1电流电流2.2.2电压与电动势电压与电动势2.2.3电位电位2.2.4电能电能2.2.1电流电流电路中带电粒子有规则地定向移动形成电流。电解液中的正、负离子电解液中的正、负离子(正、负电荷正、负电荷)带电粒子带电粒子金属导体中的自由电子金属导体中的自由电子(负电荷负电荷)规定正电荷移动的方向为电流的规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。实际方向。电流的电流的参考方向参考方向(正方向正方向)在进行电路分析时，预先假定的一在进行电路分析时，预先假定的一个电流方向。个

33、电流方向。RI 0I 0 0R电流的实际方向与参考方向一致时电流的实际方向与参考方向一致时电流值为正电流值为正；反之为负。反之为负。电路图中标注的电流方向通常都是参考方向，参考方向可电路图中标注的电流方向通常都是参考方向，参考方向可以任意规定。以任意规定。电流一词电流一词既阐述一种物理现象，又表示带电粒子定向运动既阐述一种物理现象，又表示带电粒子定向运动强弱强弱的的物理量。物理量。电流的强弱电流的强弱(或大小或大小)：tQI 电流的单位是电流的单位是安安(A)；毫安；毫安(mA)、微安、微安(A)1 A=103 mA=106 At：为时间，单位是：为时间，单位是秒秒(s)；Q：t 时间内通过导

34、线的电荷量时间内通过导线的电荷量，单位是单位是库库(C)；I：电流：电流动画：电流的基本概念动画：电流的基本概念交流电交流电的实际方向随时间而变，必须规定电流的参考方向。的实际方向随时间而变，必须规定电流的参考方向。电流对负载有各种不同的作用和效应，热和磁效应总是伴随电电流对负载有各种不同的作用和效应，热和磁效应总是伴随电流一起发生。流一起发生。电流的作用和效果电流的作用和效果电流的作用效果电流的作用效果 高中物理学中对电压的定义：电场力把单位正高中物理学中对电压的定义：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。电压的国际单位制是伏特电压的国际单

35、位制是伏特【V】，常用的单位还，常用的单位还有毫伏有毫伏【mV】和千伏和千伏【KV】等，它们之间的换算等，它们之间的换算关系为：关系为：电工技术的问题分析中，通常规定电压的电工技术的问题分析中，通常规定电压的参考正方参考正方向向，因此电压又称作，因此电压又称作 从工程应用的角度来讲，电路中的电压是产生电流的根从工程应用的角度来讲，电路中的电压是产生电流的根本原因；在数值上，电压等于电路中两点电位的差值。本原因；在数值上，电压等于电路中两点电位的差值。2.2.2电压与电动势电压与电动势2.2.2电压与电动势电压与电动势静电力移动电荷做功，其大小用静电力移动电荷做功，其大小用电压电压 U 表示表示

36、W：静电力移动电荷做的功；静电力移动电荷做的功；Q:被移被移动电荷的电量；动电荷的电量；U：电压电压电压的方向电压的方向规定为由规定为由正极正极(高电位端高电位端)指向指向负极负极(低电位低电位端端)，单位为伏，单位为伏(V)。动画：电动势动画：电动势QWU 2.2.2电压与电动势电压与电动势维持某闭合电路中的维持某闭合电路中的电流电流，必须在它的两端保持，必须在它的两端保持电压电压；电源在电路中能产生和保持电压电源在电路中能产生和保持电压;电源内部的非静电力分离电源内部的非静电力分离电荷，把其他形式能量转换成电能。电荷，把其他形式能量转换成电能。电压为零电压为零低电压低电压高电压高电压两种两

37、种不同极性不同极性的的电荷电荷分离，电荷之间便产生了电压。分离，电荷之间便产生了电压。电压：电压：要把电荷分离，必须要把电荷分离，必须对电荷做功对电荷做功，而做功是由电源完成，而做功是由电源完成的。发电机、电池就是电源。的。发电机、电池就是电源。常见电能转换装置：常见电能转换装置：(1)电磁感应：电磁感应：将条形磁铁插入将条形磁铁插入线圈再拔出，在磁铁线圈再拔出，在磁铁的运动期间，电压表的运动期间，电压表的指针摆动，利用电的指针摆动，利用电磁感应来产生电压。磁感应来产生电压。发电机发电机把机械能转化为电能，把机械能转化为电能，电池电池把化学能转化为电能。把化学能转化为电能。(2)热电偶热电偶:

38、铜和康铜张开两端之间产生电压。铜和康铜张开两端之间产生电压。将一段铜丝和将一段铜丝和一段康铜丝绞合或一段康铜丝绞合或焊接起来，用导线焊接起来，用导线接上一个电压表，接上一个电压表，在铜丝和康铜丝的在铜丝和康铜丝的连接处加热。连接处加热。(3)光敏元件：光敏元件：通过光来产生电压。通过光来产生电压。将光敏元件接在电压表上，用光源照射光敏器件，光将光敏元件接在电压表上，用光源照射光敏器件，光敏元件的两端就会产生电压。敏元件的两端就会产生电压。金属基片金属基片覆盖层覆盖层阻挡层阻挡层接触环接触环光光硒硒通过石英晶体的形变产生电压。通过石英晶体的形变产生电压。FFmV晶体晶体将压电将压电晶体晶体与高内

39、阻的与高内阻的电压表相连接电压表相连接；在其特定的表面施加在其特定的表面施加压压力力或或拉力拉力；晶体内部晶体内部电荷将位移电荷将位移，进而产生电压。进而产生电压。反之在晶体上加电压，晶体将产生机械变形。反之在晶体上加电压，晶体将产生机械变形。(4)压电效应：压电效应：另外，对绝缘材料摩擦也可以产生电压。另外，对绝缘材料摩擦也可以产生电压。产生电压过程是非静电力对电荷的做功过程，做的产生电压过程是非静电力对电荷的做功过程，做的功越大，电源把其他形式的能量转化为电能的本领就越功越大，电源把其他形式的能量转化为电能的本领就越大。电源的这种本领用电动势表示大。电源的这种本领用电动势表示。电动势：电动

40、势：在电源内部，在电源内部，非静电力非静电力将将正电荷正电荷从电源从电源负负极极移到移到正极正极所做的功所做的功 WS 与其电量与其电量 Q 之比称为之比称为电动势电动势，用用 E 表示，即表示，即QWES E 的单位是伏的单位是伏(V)WS单位是焦耳单位是焦耳(J)Q 的单位是库的单位是库(C)电动势的方向：电动势的方向：规定从规定从电源负极电源负极指向指向电源正极电源正极即非静电即非静电力移动正电荷方向。力移动正电荷方向。R+-EI+-U当外电路闭合时，外电路中形成电场，在电场力当外电路闭合时，外电路中形成电场，在电场力的作用下，电荷经外电路移动形成电流的作用下，电荷经外电路移动形成电流

41、I。与电流情况类似，电压和电动势未知方向时也可假设与电流情况类似，电压和电动势未知方向时也可假设参考参考方向方向，结合计算结果的正、负来决定其实际方向。，结合计算结果的正、负来决定其实际方向。二者区别：二者区别：电动势是对电源而说的，它就是电源将单位正电荷从电动势是对电源而说的，它就是电源将单位正电荷从负极经电源内部移到正极时，非静电力所做的功。负极经电源内部移到正极时，非静电力所做的功。电压是对一般电路而说的，即某段电路两端的电压，电压是对一般电路而说的，即某段电路两端的电压，也就单位正电荷，从某点沿电路移到另一点时，电场也就单位正电荷，从某点沿电路移到另一点时，电场力所做的功。力所做的功。

42、2.2.3电位电位电路中每一点都有一定的电路中每一点都有一定的电位电位。在外电路，在外电路，电位差形成电位差形成电流电流；电流从；电流从高电位高电位点流向点流向低电位低电位点。点。+-R EI+-Uabcd*电位电位用字母用字母 V 表示；表示；*不同点电位用字母不同点电位用字母 V 加加 下标表示；下标表示；*衡量电位高低必须有一个计算电位的起点，称零电位点，衡量电位高低必须有一个计算电位的起点，称零电位点，该点电位为该点电位为 0 V。电位的计算电位的计算先选定零电位点先选定零电位点，(一般用符号一般用符号“”表示表示)，电路中，电路中任任何一点与零电位点之间的电压何一点与零电位点之间的电

43、压，就是该点的，就是该点的电位电位。+-R2 EI+-Uabcd R1 a 点电位点电位ab1 5Aab1 5A电位电位 b点电位点电位电位的计算电位的计算+-R2 EI+-Uabcd R1 例例 图示电路，图示电路，E=10 V，R1=R2=2 ，求各点电位。，求各点电位。电压等于电位差电压等于电位差 例如，例如，Uab=Va-Vb=5 V 解解 该电路该电路 c 点是零电位点点是零电位点I=2.5 A，Va=Uac=10 V，Vb=Ubc=5 V，Vc=Vd=0 V2.2.4电能电能电场力做的功就是电路所消耗的电能，由电压公式电场力做的功就是电路所消耗的电能，由电压公式 U=W/Q 知，电

44、能知，电能 W=QU，由于，由于 Q=It，所以，所以W=QU=UIt国际单位制下，电能的单位是焦耳国际单位制下，电能的单位是焦耳(J)，也用千瓦时，也用千瓦时(kW h，1 kW h=1 000 W 3 600 s =3.6 106 J电能可直接用电能表电能可直接用电能表(电度电度表表)测出。测出。kWh计数器计数器俗称度俗称度)表示。表示。转盘转盘kWh003 16220 V 5 A 50 Hz 2 500 r/(kWh)计数器计数器铝转盘铝转盘计数器用来记录电能计数器用来记录电能V、A、Hz 值是电压值是电压电流和频率的使用条件电流和频率的使用条件2 500 r/kWh 表示消表示消耗耗

45、 1 千瓦时千瓦时(1 度度)电能，电能，铝转盘转过铝转盘转过 2 500 转。转。例例 额定功率额定功率 120 W 彩色电视机，每千瓦时的电彩色电视机，每千瓦时的电费费 0.45 元，工作元，工作 5 小时电小时电费为多少？费为多少？解解 电费电费=0.12 5 0.45 元元 =0.27 元元2.2.5电功率电功率用电设备用电设备单位时间消耗的电能单位时间消耗的电能叫做叫做电功率电功率，用字母，用字母 P 表示，表示，即即RURIUItWP22 单位：瓦单位：瓦(W)、或千瓦或千瓦(kW)电功率可利用功率表测量。电功率可利用功率表测量。右图为功率表的接线图右图为功率表的接线图 例例 额定

46、电压额定电压 220 V，电电流流 5 A 的电炉功率为多大？的电炉功率为多大？解解 P=UI=220 5 W=1 100 W =1.1 kW*12*34+URkW+-REI+-UR0-内电路内电路可等效为可等效为 E 与与 R0 的串的串联电路；联电路；外电路外电路是电阻性电路可等效成是电阻性电路可等效成一个电阻一个电阻 R。内电路和外电路总称为内电路和外电路总称为全电路。全电路。外电路若不含电源，电压外电路若不含电源，电压 U、电流电流 I 关系满足欧姆定律：关系满足欧姆定律：RUI 电流和电压的参考方向必须电流和电压的参考方向必须一致；若方向相反一致；若方向相反 I -U/R注意注意1.

47、3欧姆定律欧姆定律全电路欧姆定律全电路欧姆定律+-REI+-UR0-RREI 0I+-RU+-RUI 例例 求图示电路中的电流。求图示电路中的电流。U=1.5 V，R=1 。解解 设定设定 I 的参考方向与的参考方向与 U 相同相同A5.1A15.1 RUI若若 I 的参考方向与的参考方向与 U 相反相反A5.1A15.1-RUI2.4.1电阻元件的电流、电压关系电阻元件的电流、电压关系2.4电阻元件电阻元件2.4.2 常用电阻元件常用电阻元件纵坐标纵坐标：流过电阻的电流流过电阻的电流 I横坐标横坐标：电阻两端电压电阻两端电压 U电阻恒定，其电流、电压电阻恒定，其电流、电压关系特性是一条电流随

48、电压变关系特性是一条电流随电压变化的直线。化的直线。电阻值决定直线的斜率。斜率随电阻增大而减小。电阻值决定直线的斜率。斜率随电阻增大而减小。I1R1R2R1 PN)，此时极易烧毁电阻使，此时极易烧毁电阻使其不能正常工作。其不能正常工作。P PN 可以正常工作可以正常工作PU2R202100W 4 W100P W 40216 W电路中某一点的电位电路中某一点的电位,为该点到为该点到参参考点考点的电压。的电压。电路的参考点可以任意选取。但电路的参考点可以任意选取。但一经选定，在分析和计算过程中就不一经选定，在分析和计算过程中就不能改动。能改动。+_R1E1+_E2R2R3I3abcd实际电路参考点

49、选择：实际电路参考点选择：强电的电力电气线路，以大地为参考强电的电力电气线路，以大地为参考点，符号点，符号弱电的电子电路中，以装置的外壳弱电的电子电路中，以装置的外壳或底板为参考点，符号或底板为参考点，符号图示电路，若以图示电路，若以 d 为为参考点，则：参考点，则：Va=E1Vc=E2Vb=I3 R3Vd=0通常认为参考点的电位为零。通常认为参考点的电位为零。例例 电路如图所示，分别以电路如图所示，分别以 A、B 为参考点计算为参考点计算 C 和和 D 点的电位及点的电位及 C 和和 D 两点之间的电压。两点之间的电压。以以 A 为参考点为参考点I=10+53+2A=3 AVC=33 V=9

50、 VVD=32 V=6 V以以 B 为参考点为参考点VD=5 VVC=10 V电路中各点的电位随参考点不同而改变，电路中各点的电位随参考点不同而改变，UCD=VC VD=15 VUCD=VC-VD=15 V 解解 任意两点间的电压与参考点无关。任意两点间的电压与参考点无关。小结：小结：I2 10 V+5 V+3 BCDA练习：电路如图所示，分别以练习：电路如图所示，分别以 A、B 为参考点计算为参考点计算 C 和和 D 点点的电位及的电位及 C 和和 D 两点之间的电压。两点之间的电压。I2 10 V+5 V+3 BCDA2.9基尔霍夫定律基尔霍夫定律2.9.1基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律