能源管理师培训-第五章-电工基础知识-下半年能源管理师资格培训课件.ppt

1、1第第五五章章电电工工基基础础知知识识电力基础知识电力基础知识电机与拖动电机与拖动电气线路电气线路直流电路的知识直流电路的知识电场、磁场的知识电场、磁场的知识交流电路和电子技术基础知识交流电路和电子技术基础知识电力系统与电力网的知识电力系统与电力网的知识无功功率补偿的知识无功功率补偿的知识变压器的知识变压器的知识交直流电机的知识交直流电机的知识电气线路的相关知识电气线路的相关知识照明及照明器具的知识照明及照明器具的知识经典、现代控制理论的知识经典、现代控制理论的知识控制理论的应用控制理论的应用电磁学槪论电磁学槪论自动控制理论自动控制理论2第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(知识结构知识结构)1

2、.直流电路 2.电场的基本物理量及定律 3.磁场的基本物理量及定律 4.单相交流电路 5.三相交流电路 6.电子技术基础3 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(了解内容了解内容)（一）介质极化现象 在外电场作用下，电介质显示电性的现象。（二）物质磁化现象 在外磁场作用下，物质对外显现磁性的现象。（三）磁路定律 无分支闭合磁路的欧姆定律，Rm=Em。（四）电子技术基础 1.PN结的单向导电性4 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(了解内容了解内容).二极管 二极管的主要特性是单向导电性。可把交流电整流为直流电。3.三极管：结构：三极管三个电极，三个区、两个PN结。功能：能起放大、振荡或开关等作用

3、。有PNP型和NPN型两种。5 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论 (了解内容了解内容)6 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(理解内容理解内容)7 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(理解内容理解内容)8 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(理解内容理解内容)9 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(理解内容理解内容)4.电功和电功率 (1)电功：概念、计算公式：单位：焦耳(J)、千瓦时(KW.h)即“度”。(2)电功率：概念、计算公式：单位：瓦（W）或(KW)5.电流的热效应 概念、公式：单位：焦耳（J）。2A UItI RtAUIt22UP UII RRAPUIt2QI Rt2Q I Rt

4、 W10 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(理解内容理解内容)（二）电场和磁场的基本概念 1、电场强度E：描述电场强弱的物理量。2、磁感应强度B：描述磁场强弱的物理量.3、自感：（日光灯镇流器）4、互感：（变压器）11 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(理解内容理解内容)5.涡流、集肤效应 (1)涡流：概念：用途：涡流炼钢；危害：变压器铁心发热。(2)集肤效应：高频电流在导体表面流动。电视天线一般用铝（铜）管制作。12 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(理解内容理解内容)（三）电场和磁场的基本定律 1.电荷守恒和电流连续性原理 电荷是守恒的，它既不能产生也不能消灭。2库仑力定律 两个点电

5、荷之间作用力的大小与两电荷量乘积成正比，与距离的平方成反比。3.安培力定律 两个电流回路之间不但有电场力的作用，电流在磁场中还会受到磁场力的作用。13 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(理解内容理解内容)4.电磁感应定律 当导体与磁力线之间有相对运动或当导体闭合回路中的磁场变化时，导体回路中将产生感应电动势。14 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论 (掌握内容掌握内容)（一）欧姆定律 1.部分电路欧姆定律：2.全电路欧姆定律：全电路：部分电路：15 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(掌握内容掌握内容)2sin()uUt16 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(掌握内容掌握内容)（3）有效值

6、：有效值是指在效应（热效应）上与交流电一个周期内的平均效应相等的直流量。正弦交流电的最大值等于交流电的有效值的 倍。（4）周期：T，单位：秒（s）（5）频率：f，单位：赫兹（Hz）。（6）角频率：单位时间内变化的角度。周期与频率之间的关系：222fT1fT17 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(掌握内容掌握内容)（7）相 位：表达式中的 。（8）初相位：t=0时的相位，表达式中的 。（9）相位差：两个同频率的正弦交流电的相位之差（同相、超前、滞后、反相）。t18 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论(掌握内容掌握内容)4.puicosPUIsinQUISUI19 第一节第一节 电磁学概论电磁学

7、概论 (掌握内容掌握内容)20 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论 (掌握内容掌握内容)2.对称三相电源的表达式：三相电源的瞬时值之和为零。3.相序：()sin()=sin(120)()=sin(120)ABCuttuttutt 正序（顺序）：ABCA；负序（逆序）：ACBA。21 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论 (掌握内容掌握内容)4三相电源的联接三相电源的联接ABCA+X+BCYZB UC UA UBA UBC UA IB IC ICA UABCA+X+BCYZB UC UA UBA UBC UA IB IC ICA UABCA+X+BCYZB UC UA UBA UBC UA IB

8、IC ICA UA+X+BCYZB UC UA UBA UBC UA IB IC ICA U Y联接：线电压大小是相电压的联接：线电压大小是相电压的 倍；倍；联接：线电压与相电压大小相等。联接：线电压与相电压大小相等。322 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论 (掌握内容掌握内容)无中线连接时，三相电源对负载的连接为三相三线制，有中线时为三相四线制。5.三相负载及其联接 三相负载也有星形和三角形两种联接方式。23 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论 (掌握内容掌握内容)(1)线电压、线电流、相电压、相电流概念 (2)Y连接时，线电流与相电流相等，线电压是相电压的 倍。(3)形连接时，线电流是相

9、电流的 倍，线电压与相电压相等。3324 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论 (掌握内容掌握内容)6.三相负载有功功率、无功功率和视在功率 3cos3cosP Pl lPU IUI3sin3sinP Pl lQU IUI33PPllSU IU I22SPQ25 第一节第一节 电磁学概论电磁学概论 (掌握内容掌握内容)举例：两个标有“220V、40W”和“220V、60W”的灯泡，下列说法正确的是（）1.“W”表示电能的单位；2.60W的灯泡比40W的灯泡电阻小；3.额定电压下，流过40W灯泡的电流比60W灯泡电流小；(P=IU,I=P/U)4.相同时间内，60W灯泡消耗的电能比40W灯泡多。2

10、6 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（知识结构）（知识结构）1.电力系统与电力网 2.电力负荷 3.供电系统 4.供电质量 5.用户供电电压与电源的选择 6.无功功率补偿27 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）（一）电力系统的基本概念（二）电力网的基本概念与电力系统基本参量 1.电力网络：2.描述一个电力系统的基本参量：有总装机容量、年发电量、最大负荷、额定频率和最高电压等级。（三）电力负荷：电力系统中所有用电设备消耗功率的总和。有五个基本概念。28 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）1.设备安装容量：2.负荷曲线：3.计算负荷：等

11、效负荷 4.负荷系数：平均负荷与最大负荷之比 5.年最大负荷利用小时数 29 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）（四）电力负荷的分类 1.按用电的部门属性来划分（工业用电、农业用电等）；2.按负荷的大小划分（最大负荷、最小负荷、平均负荷）；3.按使用电力的目的划分（动力、照明等）；4.按用电用户的重要性划分（类、类、类负荷）；30 5.按年最大负荷预测的时间长短划分；6.按电能的生产和销售过程划分（发电负荷、供电负荷、用电负荷）；7.按国民经济行业用电划分。第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）31（五）供电系统 基本供电系统分为三相三线制(

12、380V)和三相四线制(380/220V)。国际电工委员会(IEC）分为：1.TT系统：(保护接地)。2.TN系统：(保护接零)。TN系统中，又划分为TN-C系统和TN-S系统。(1)TN-C系统：工作零线兼做保护零线(PEN)(2)TN-S系统：工作零线与保护线分开。第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）32 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）33 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）34 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）35 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内

13、容）36 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）37 (3)TN-C-S系统：3.IT系统：(保护接地)。第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（了解内容）（了解内容）（六）用户供电电压的选择 一般用户的供电电压为610kV，大中型工业企业的供电电压可为35kV。用户供电系统的高压配电电压一般采用610kV。低压配电电压我国是380/220V。38 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（理解内容）（理解内容）（一）供电质量的具体指标 1.电网频率：电力系统正常偏差 2.电压偏差 规定：35KV及以上，正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；20KV及以下，正负偏差

14、的绝对值之和为额定电压的7%；220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%，-10%。39 3.三相电压不平衡：电力系统公共连接点正常电压不平衡度为2%，短时不能超4%。4.公用电网谐波 5.电压波动和闪变 6.可靠性：（四个主要指标）(1)供电可靠率；(2)用户平均停电时间；(3)用户平均停电次数；(4)用户平均故障停电次数。第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（理解内容）（理解内容）40 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（理解内容）（理解内容）（二）电能质量的基本参量（六个指标）1.电压偏差：2.电压波动：3.电压闪变：4.电压正弦波畸变率：5.负序电压系数 6.频率偏差：41

15、第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）（一）提高功率因数的意义（四个方面）1.在一定的有功功率下，可以减小供电线路和变压器的容量，减少供电投资。2.可以提高供电设备利用率。3.当输出的有功功率相同时，可以减小线路电流，减小线路损耗。4.变压器容量一定时，可以增大输出的有功功率，减小输出的无功功率。高压供电系统功率因数应达到0.90以上，其它用户功率因数应在0.85以上。42 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）（二）无功功率补偿原理 把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率进行补

16、偿。43 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）（三）无功功率补偿的方法 1.利用过激磁的同步电动机；2.利用调相机做无功功率电源；3.异步电动机同步化运行；4.电力电容器作为补偿装置。（四）电力电容器的补偿方法 1.串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。44 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）2.并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，用电企业一般采用这种补偿方法。（五）并联电容器补偿无功功率 1.并联电容器的作用 （1）补偿无功功率，提高功率因数；（2）提高设备出力；（3）降

17、低功率损耗和电能损失；（4）改善电压质量。（不能改善电网频率）45 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）2补偿容量 功率因数由cos提高到cos需并联的电容器为：例:某单相负载 f=50Hz，U=220V，有功功率P=10kW，功率因数cos1=0.707。若将功率因数提高到cos2=0.866，求需要并联的电容C，并分别计算出补偿前后电路的总电流各是多少？2(tgtg)PCU46 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）解：cos1=0.707，1=45，tan1=1；cos2=0.866，2=30，tan2=0.577 需并联电容：（=2f=

18、100=314）31222P10 10Ctantan1 0.577 F 278 FU314 220由P=I U COS 得 I=P/U COS47 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）并联电容前并联电容后：31P10 10IA64.3AUcos220 0.70732P10 10IA 52.5AUcos220 0.86648 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）（六）并联电容器的补偿方式 1并联电容器与电力网的联接 在三相供电系统中：单相电容器的额定电压与电力网的额定电压相同时，应采用三角形接法；三相电容器只要其额定电压等于或高于电网的额定电压

19、可直接接入。2并联电容器的补偿形式 个别补偿、分散补偿和集中补偿三种形式。49 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）(1)个别补偿 个别补偿是指对单台用电设备所需无功功率就近补偿的办法。(2)分散补偿 分散补偿是指将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上。(3)集中补偿 集中补偿是指把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。50 第二节第二节 电力基础知识电力基础知识（掌握内容）（掌握内容）举例：通过提高负载的功率因数，如给电动机、电感炉加装就地补偿电容器可以()1、减少线路电流；2、降低线路损耗；3、减少变压器的容量；4、减少线路输送的无功功率。

20、(Q=IUsin)51 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（知识结构）（知识结构）1.变压器 2.直流电动机 3.交流异步电动机 4.同步电动机与控制电机52 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（了解内容）（了解内容）（一）特殊变压器 1.自耦变压器ABPLR1N2N+u1i1i2u253 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（了解内容）（了解内容）2.电流互感器54 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（了解内容）（了解内容）3.电压互感器55（二）同步电动机 1.特点：电源频率一定时，转速是恒定的；转子的转速与负载大小无关；2.运行状态：改变电动机的励磁电流，使同步电动机运行于电感性、电阻性或

21、电容性三种状态。3.机械特性：第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（了解内容）（了解内容）56（三）控制电机 控制电机的种类很多，常用的有伺服电动机、测速发电机、步进电机。第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（了解内容）（了解内容）57 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（理解内容）（理解内容）（一）变压器的损耗与效率 变压器的功率损耗包括铁芯中的铁损耗PFe和绕组上的铜损耗PCu两部分。铁耗与原边绕组所施加的电压有关，通常称为不变损耗；铜耗为原边、副边绕组电阻上所消耗的功率，故称之为可变损耗。效率：2212CuFePPPPPP58 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（理解内容）（理解内容）（二）

22、电动机的工作原理 1直流电动机的工作原理 结构：定子（磁极）和转子（电枢）构成。原理：左手定则原理。59 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（理解内容）（理解内容）（1）电枢感应电动势公式 E=KE n。（2）电枢回路电压平衡式、等效电路图aaEaaUEI RKnI R60 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（理解内容）（理解内容）（3）电磁转矩 T=KT Ia KT 常数；磁通量；Ia 电枢电流。（4）转矩平衡关系 在电机运行时，T=T2+T0。2异步电动机的工作原理 （1）旋转磁场：（2）旋转磁场的旋转方向：与相序有关。（3）旋转磁场的极对数p：与三相绕组的结构有关，也就是所说的电动机的极

23、对数。61 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（理解内容）（理解内容）（4）旋转磁场的转速：又叫做同步转速。（5）三相异步电动机的转动原理 定子绕组通入三相对称交流电时产生旋转磁场；磁通切割转子导条，导条中就感应出电动势。在电动势作用下，闭合的导条中就有电流。1060 fnp62 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（理解内容）（理解内容）电流与旋转磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力F，产生电磁转矩，转子就转动起来。（6）转差率：同步转速和电动机转速之差与同步转速之比称为转差率，通常额定转差率约为1%9%。00100%nnsn0(1)ns n63 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）

24、（掌握内容）（一）变压器的额定值 1额定电压U1N、U2N 变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值。三相时U1N、U2N是一次、二次侧的线电压。2额定电流I1N、I2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。三相时额定电流是一次、二次侧的线电流。64 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）3.额定容量SN（KVA）传送功率的最大能力。单相变压器：三相变压器：2211NNNNNSU IU I221133NNNNNSUIUI65 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（二）变压器的工作原理变压器原理图 变压器由闭合铁心和高低压绕组

25、等几个主要部分组成。66 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）1电磁关系67 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）2.变压器的功能 （1）电压变换 一次、二次侧电压变关系为 （2）电流变换 一、二次绕组的电流关系为 （3）阻抗变换 阻抗变换关系为 （变压器能够进行电压、电流、阻抗变换，但不可以进行频率变换）1221ININ212NZZN 68 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（三）直流电动机的机械特性及调速 1.直流电动机的机械特性 电动机的转速n与转矩T之间关系的n=f（T）曲线，称为机械特性曲线。2直流电动机调速 由直流

26、电动机转速公式 直流电机的调速方法有三种：aaEUR InK69 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（1）改变磁通调速 保持电枢电压U不变，改变励磁电流If(调 )以改变磁通。机械特性曲线如右图。通常只是减小磁通，将转速往上调。fR70 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（2）改变电压调速（和Ra一定）由转速公式可知，调电压U时，n0变化，但斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。由于磁通不变，如在一定的额定电流下调速，则电动机的输出转矩也是一定的（恒转矩调速）。71 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（3）电枢回路串电阻调

27、速 串入电阻时电机的机械特性曲线如图所示。电枢回路串电阻调速需在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降，因此n只能下调。72（四）三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的每相电路图如下图所示。第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）73 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）1定子电路 （1）旋转磁场的磁通 （2）定子感应电势的频率 2转子电路（1）转子感应电势频率（2）转子感应电动势 E2=4.44 f 2N2=4.44s f 1N2（3）转子电流0160pnf 1114.44Uf N0002106060nnnnn pfpsfn202222222222

28、0sEEIRXRsX74 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（4）转子电路的功率因数 222222222220cosRRRXRsX（五）三相异步电动机转矩与机械特性 1.转矩公式T22cosTKI22122220sR UTKRsX75 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）2.机械特性曲线 机械特性曲线是指转矩与转差率的关系曲线T=f(s)，或转速与转矩的关系曲线()nf T T=f(s)曲线曲线nf(T)曲线曲线76 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（1）额定转矩 PN(KW),nN(r/min),TN(N.m)牛米（2）

29、最大转矩（3）起动转矩 此时s1。21max202UTKX221st22220R UTKRX77 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（六）三相异步电动机的起动与调速 1.三相异步电动机的起动 （1）起动性能 起动时：n=0，s=1。特点：一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的57倍；电动机的起动转矩为额定转矩的1.02.2倍。后果：频繁起动时造成热量积累，使电机过热。78 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）2起动方法 笼型电动机有直接起动(30KW以下)、降压起动,绕线电动机转子串电阻起动。（1）异步电动机的降压起动方法 Y换接起动：起动时把定子

30、每相绕组上的电压降到正常工作电压的 ，起动电流和起动转矩减小为直接起动时的1/3。适合于空载或轻载起动，额定接法为接法的电动机。1379 星三角降压起动接线示意图 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）Y型起动 运行80 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）自耦变压器降压起动：概念：原理：直接起动时的起动电流Ist与自耦降压起动时的线路电流 之比 直接起动转矩与自耦降压起动转矩之比为 。K为自耦变压器的变比。自耦降压起动适合于容量较大且正常运行时联成Y形，不能采用Y起动的笼型异步电动机。stI2ststIIK 2ststTTK 81 第三节第三节 电机

31、与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）自耦变压器降压起动控制电路自耦变压器降压起动控制电路82 （2）转子串电阻起动方法 绕线型电机，在转子电路中接入适当的起动电阻，既可以减小起动电流，又可以增大起动转矩。第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）83 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）3.三相异步电动机的调速 根据转速公式 ，改变电动机的转速有三种方法。（1）变频调速 改变电动机电源频率来改变电动机的转速，称为变频调速。变频调速要使用变频器，它主要由整流器和逆变器两大部分组成。060(1)=(1-s)fns np84 第三节第三节 电机与拖动电机与拖

32、动（掌握内容）（掌握内容）变频调速要使用变频调速装置（变频器），它主要由整流器和逆变器两大部分组成。整流器先将频率f为50Hz的三相交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率f1可调、电压U1也可调的三相交流电，供给三相笼型电动机。85 （2）变极调速 根据转速公式 改变电动机定子磁场的磁极对数，可改变电动机的转速。由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合。第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）060(1)=(1-s)fns np86 第三节第三节 电机与拖动电机与拖动（掌握内容）（掌握内容）（3）变转差率调速 调压调速、转子回路串电阻调速都属于变转差

33、率调速。在绕线型电动机的转子电路中接入一个调速电阻，改变电阻的大小，就可得到平滑调速。增大调速电阻时，转差率上升，转速下降。这种调速方法的优点是设备简单、投资少，但能量损耗较大，广泛应用于起重设备中。87 第四节第四节 电气线路（知识结构）电气线路（知识结构）1.电气线路的作用和分类 2.架空线路 3.电力电缆 4.室内线路 5.照明及照明器具88 第四节第四节 电气线路（了解内容）电气线路（了解内容）（一）电气线路的作用与分类 其作用是输送和分配电能。可分为输电线路和配电线路。（二）架空线路 1.架空电气线路构成 杆塔、绝缘子、导线、横担、金具、接地装置及基础等构成。2.架空线路常用电气设备

34、 跌落式熔断器、刀闸、避雷器等。89 第四节第四节 电气线路（了解内容）电气线路（了解内容）关于避雷器要求 （1）在正常工作电压的情况下，等于开路。（2）在出现异常的情况下，等于短路。3架空线路常见故障 （1）设备机械故障（2）设备电气性故障 电气性常见故障有单相接地、两相短路、三相短路、缺相等。（三）电力电缆 1.电力电缆的优点：90 第四节第四节 电气线路（了解内容）电气线路（了解内容）（1）供电可靠；（2）不占地面和空间；（3）有利于人身安全；（4）节约材料，市容整齐美观，交通方便；（5）运行维护简单，节省线路维护费用。2.电力电缆的种类及结构特点 （1）种类 电力电缆根据电压、用途、绝

35、缘材料、线芯数和结构特点有五种分类。91 第四节第四节 电气线路（了解内容）电气线路（了解内容）（2）结构特点 电力电缆的基本结构由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。3.电力电缆的名称及使用范围（四）室内线路 1.定义：室内线路就是在房屋内对各种电器装置供电和控制的电气线路。2.敷设方式和要求 92 敷设方式分为瓷瓶、瓷珠、瓷夹板、木槽板、钢管、塑料板、铝片卡和塑料护套线等。（五）照明及照明器具 1.照明：电气照明利用各种电气光源照亮工作和生活场所或个别物体的措施。分为：一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明。第四节第四节 电气线路（了解内容）电气线路（了解内容）93 第四节

36、第四节 电气线路（了解内容）电气线路（了解内容）2.发光方法 分为电阻发光、电弧发光、气体发光和荧光粉发光四类。电阻发光的光源如白炽灯、碘钨灯；电弧发光，如碳精灯；气体发光如钠灯；荧光粉发光的如荧光灯。3.照明术语 常用照明术语见教材第211页表5.4-294 第四节第四节 电气线路（了解内容）电气线路（了解内容）表表5.4-2 常用照明术语常用照明术语 名名 称称符号符号单单 位位单位单位说明说明光通量光通量 流流 明明LmLm发光体每秒钟所发出的光量之总和发光体每秒钟所发出的光量之总和,即发即发光量光量.光光 强强I I坎德拉坎德拉cdcd发光体在特定方向单位立体角内所发射发光体在特定方向

37、单位立体角内所发射的光通量的光通量.照照 度度E E勒克斯勒克斯Lm/mLm/m2 2发光体照射在被照物体单位面积上的光发光体照射在被照物体单位面积上的光通量通量亮亮 度度L Lcd/mcd/m2 2发光体在特定方向单位立体角单位发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量面积内的光通量.95 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（知识结构）（知识结构）1.经典控制理论 2.现代控制理论 3.控制理论的应用96 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（了解内容）（了解内容）（一）自动控制的基本概念 1.自动控制 自动控制指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，使被控对象工作状态的物理量，也

38、就是系统的被控量，自动按指定规律变化。2.负反馈控制 负反馈控制是将系统的输出信号引回输入端，与给定量相比较，利用所得的偏差信号产生控制作用调节被控对象，达到减小偏差或消除偏差的目的。97 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（了解内容）（了解内容）3.基本控制方式 控制系统的基本方式有开环控制、闭环控制与复合控制。开环控制指输出量对系统控制作用不产生影响。闭环控制指输出量对系统控制作用产生直接影响，复合控制系统就是既有正反馈控制又有反馈联系的系统。4.对控制系统的基本要求 基本要求就是要稳稳定、准准（控制精度高、稳态误差小），快快（过渡过程调节时间要短）。98 第五节第五节 自动控制理论自

39、动控制理论（了解内容）（了解内容）（二）控制理论在工业生产中的应用 自动控制是现代工业生产中一种极其重要的技术手段，为达到质量和效益双提高、成本和污染双降低的目的，技术装备、机器设备和生产过程就必须按照预定的要求运行。要达到预定的目的，就必须应用控制理论。99（一）现代控制理论的研究对象 现代控制理论主要研究线性系统状态的运动规律和改变这种运动规律的可能性与方法，建立和揭示系统结构、参数、行为及性能兼得关系。（二）控制系统的状态空间描述 控制系统的状态空间描述包括：动力学系统；状态与状态向量；状态空间；状态方程；输出方程；状态空间描述；状态空间方程的建立等七项。第五节第五节 自动控制理论自动控

40、制理论（理解内容）（理解内容）100 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（理解内容）（理解内容）（三）状态空间方程的线性变化 对于一个给定的定常系统，由于状态变量选取的不同，状态空间方程也就不同，但它们描述了同一个线性系统，因此在各状态空间方程所选取的状态变量之间，实际上存在着一种向量的线性变换关系。（四）控制系统的能控性与能观性 对于用状态空间方程描述的控制系统，能控性指的是外界输入u对系统状态变量x的支配能101 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（理解内容）（理解内容）力，它回答了u能否使x作任意转移的问题。能观测性指的是由系统的输出y识别状态变量x的能力，它回答了状态变量能否由

41、输出反映出来。102 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）（一）控制系统的数学模型 1.微分方程 控制系统的微分方程是在时间域内描述系统性能的数学模型。线性定常系统微分方程一般形式 式子左端是输出变量c(t)及其各阶导数对应的项，右端是输入变量r(t)及其各阶导数对应的项。1111011011()()()()()()()()nnmmnnmmnnmmd ctd ctdctd rtd rtdrtaaaactbbbbrtdtdtdtdtdtdt 0,1,0,0,nnanbmnm通常103 求图5.5-1所示的RLC串联系统的数学模型。图图5.5-1 5.5-1 例题例题1

42、1图图 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）解：解：由KVL可知：()()()()rcdi tu tLRi tu tdt由电容两端的VCR可知：()()cdu ti tCdt代入KVL方程可得：22()()11()()cccrd u tdu tRu tu tdtLdtLCLC该二阶微分方程就是RLC串联系统的数学模型。104 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）2.传递函数 线性定常系统的传递函数是指零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，通常用 表示。零初始条件：当 时系统输入输出以及它们的各阶导数均为零。（二）建立系统数

43、学模型 系统数学模型的建立是利用控制理论中一种重要的分析工具信号流图来求系统传递函数。()G s0tt105 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）绘制信号流图的原则：将结构图中的综合点、引出点以节点替代，如果综合点在前，引出点在后，且它们之间没有方框，可以用一个节点来表示；方框中的环节传递函数对应为信号流图中的支路增益，写在各对应的支路上；各支路的方向与结构图中信号线的方向一致；在根据以上规则绘制好的信号流图中，在首端加一个输入节点，在末端加一个输出节点。106 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）（三）线性系统的时域分析 1.稳定性 若系统

44、受扰动偏离了平衡状态，当扰动消除后系统能够恢复到原来的平衡状态，则称系统稳定，反之称系统不稳定。2.系统稳定的充要条件 设一个系统的闭环传递函数为：11101110.().mmmmnnnnb sbsbsbG sa sasa sa107 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）1110().0nnnnD sa sasa sa则系统的特征方程为：系统稳定的充要条件就是系统闭环特征方程的根（闭环传递函数的极点）都具有负的实部，或所有闭环特征根均位于左半s平面。3劳斯判据 应用劳斯判据时，必须借助系统的闭环特征方程式的系数编制一个表格，称为劳斯行108 第五节第五节 自动控制理论

45、自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）列表。应用劳斯判据时，必须借助系统的闭环特征方程式的系数编制一个表格，称为劳斯行列表。设系统特征方程式为：1110.0nnnna sasa sa 式中：a0、a1、a2，、an均为实数，且大于零。编制出劳斯行列表为：109 第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）24613571234141223030nnnnnnnnnnnnaaaaaaaabbbbsssccccass110 表中各元素按公式下式计算：第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）246123131517111111;nnnnnnnnnnnnnnnaaa

46、aaabbbaaaaaaaaa 直到其余的b均为零止。151217123131214111111;nnnnnnaaaaaacccbbbbbbbbb 一直计算到第n行。111 如果劳斯行列表中第一列元素严格为正，则系统稳定；如果表中第一列元素出现小于零的数，则系统不稳定；第一列元素符号改变的次数，就是特征方程正实部根的个数。第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）1121131141151164.与稳定性相关的问题系统的稳定性只与系统自身结构参数有关，而与初始条件、外作用的幅值无关。（四）线性系统的频域分析频率特性是指线性系统或环节，在正弦信号作用下，其稳态输出与输入的幅值比、相角差对频率的关系。输出信号与输入信号的振幅之比称为幅频特性，输出信号与输入信号的相位之差称为相频特性。第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）117 在应用劳斯判据时需要注几种特殊情况：（1）在计算中，如发现某一行中第一列元素为零，而其它元素不全是零，可以用一个很小的正数代替这个为零的元素，并继续完成劳斯行列表。（2）出现全零行时，系统可能出现一对共轭复根；或一对符号相反的实根；或两对实部符号相异、虚部相同的复根。第五节第五节 自动控制理论自动控制理论（掌握内容）（掌握内容）118