1、,维修电工 职业资格培训,安徽机电技师学院培训鉴定中心,第一节 直流电路,一、电路的组成及各部分的作用,电路电流流过的路径。,电路的基本组成：电源、负载、中间环节。,实现信息的传递和处理,电路的基本作用,进行能量的转换、传输和分配, 常见电源,发电机组 蓄电池 干电池, 电源：将非电能（如化学能、热能或原子能等）转换成电能的装置。,扬声器 电烙铁 电动机, 常见负载, 负载：将电能转换成非电能的装置。,电路通常有三种状态：通路：电路构成闭合回路，有电流流过。 开路：电路断开，电路中无电流通过。开路也称断路。 短路：短路是电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。,二、电流,1电流的形成电荷的定向移
2、动形成电流，在金属导体中，实质上能定向移动的电荷是带负电的自由电子。,电子方向,电流方向,在单位时间内，通过导体横截面的电荷量越多，就表示流过该导体的电流越强。若在t时间内通过导体横截面的电荷量是Q，则电流I可用下式表示：,2电流的大小,式中，I、Q 、t的单位分别为A、C、s。,（1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。,（2）电流表应串接到被测量的电路中。,电流的大小可用电流表进行测量。测量时应注意：,（3）注意直流电流表的正负极性。,（4）合理选择电流表的量程,每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的量程。,一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上，读数较为准确。因此在
3、测量之前应先估计被测电流大小，以便选择适当量程的电流表。,若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量，当指针偏转不到1/3刻度时，再改用较小挡去测量，直到测得正确数值为止。,直流电流表表壳接线柱上标明的“+”、“”记号，应和电路的极性相一致，不能接错，否则指针要反转，既影响正常测量，也容易损坏电流表。,习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的方向实际上与自由电子和负离子移动的方向相反。若电流的方向不随时间的变化而变化，则称其为直流电流，简称直流，用符号DC表示。其中，电流大小和方向都不随时间变化而变化的电流，称为稳恒直流电；电流大小随时间的变化而作周期性变化，但方向不变的称为脉动直流电
4、。若电流的大小和方向都随时间作相应变化的，称为交流，用符号AC表示。,3电流的方向,直流电路,交流电路,4电流的单位,电流的国际单位是安培，简称安（A）。常用的还有千安（KA）、毫安（mA）、微安（A）。 它们之间的关系是：1KA=103A 1mA=10-3A 1A=10-3mA=10-6A,三、电动势,对于一个电源来说，既有电动势，又有端电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则是电源加在外电路两端的电压，其方向由正极指向负极。,电动势是电源力将单位正电荷从电源负极经电源内部移到正极所做的功，电动势的符号为E，单位为V。,电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。,E=W电源力/Q,四、电压
5、和电位,1电压,电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用V表示。,电压的常用单位还有千伏（KV）、毫伏（mV）、微伏（V）。 它们之间的换算关系为：,1KV=103V 1V=103mV 1mV=103V,2电压的方向,电压的方向规定为由高电位点指向低电位点。,电压的方向一般有三种表示方法：,箭头表示 极性表示 双下标表示,电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。,2电位,电路中某点的电位与参考点的选择有关，但两点间的电位差与参考点的选择无关。,电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压，即Uab = UaUb，
6、故电压又称电位差。,下图所示电路中，已知E1 =24V ，E2 =12V ，电源内阻可忽略不计，R1 = 3，R2=4，R3 =5，分别选D 点和E 点为参考点，试求A、B、D、E 四点的电位及UAB和UED的值。,五、电阻器,电阻的单位为欧姆，用符号表示。常用的电阻单位还有千欧（k）和兆欧（M）。1千欧（k）1000欧（）1兆欧（M）1000千欧（k）,电阻器又简称为电阻，即导体对电流的阻碍作用，用字母R或r表示。,1. 电阻器的概念,l导体长度，m；S导体横截面积，m2 ； 导体的电阻率，与导体材料有关的物理量。,2.电阻定律,在温度一定时，导体的电阻与导体长度成正比，与导体横截面积成反比
7、，还与导体的材料有关，这一规律称为电阻定律。,电阻率表示长度为1m，横截面积为1m2的某种导体所具有的电阻值，即,电阻率的单位为m。,电阻率小的材料导电能力强，电阻率大的材料导电能力弱。,3.电阻的种类及作用,（1）常见电阻器,碳膜电阻器,绕线电阻器,金属膜电阻器,常见的固定电阻器有以下几种：,微调电阻是一种调节阻值范围很小的可变电阻。,微调电阻,可变电阻是一种常见的可调电子元件，常用于需要调节电阻大小的场合，通过调节电阻的大小达到调节电位的目的，故又称电位器。,常见电位器,1）限流作用：在电压一定的情况下，电阻越大，流过的电流越小。,（2）电阻在电路中的作用,2）分压作用：电流 I 通过电阻
8、 R时，一定会产生一个电压降U。,电阻的限流和分压作用,部分欧姆定律是反映电阻元件两端的电压与通过该元件的电流和电阻三者之间关系的定律。,六、欧姆定律,通过电阻元件的电流与电阻两端的电压成正比，而与电阻成反比。,1.部分电路欧姆定律,2.全电路欧姆定律,全电路含有电源的闭合电路，由内电路和外电路两部分组成。,全电路欧姆定律的内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻成反比，数学表达式为：,U外外电路的电压降； U内电源内阻上的电压降。,也可整理成：,电源端电压随负载电流变化的关系特性称为电源的外特性，其关系特性曲线称为电源的外特性曲线。电源端电压U随着电流I的增大而减小。电源内
9、阻越大，直线倾斜得越厉害；直线与纵轴交点的纵坐标表示电源电动势的大小（I=0时，U=E）。,电源的外特性曲线,电源端电压U与电源电动势E的关系为：,U = EIr,1.电阻的串联,把多个元件逐个顺次连接起来，就组成了串联电路。,七、电阻的联接,电阻串联电路的特点：,U = U1 U2 Un,1电路中流过每个电阻的电流都相等。,2电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即,电阻的串联电路 a）电阻的串联电路 b）等效电路,4电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比，即,R = R1 R2 Rn,3电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和，即,2.电阻的并联,把多个电阻并列地连接起来，由同
10、一电压供电，就组成了并联电路。,家庭用电器的连接是并联,电阻的并联电路,a）电阻的并联电路 b）等效电路,电阻并联电路的特点,（2）电路的总电流等于流过各电阻的电流之和，即,（1）电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压。,（3）电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即,（4）电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比，即,上式表明，阻值越大的电阻所分配到的电流越小，反之电流越大。,若已知两个电阻并联，并联电路的总电流为I，可得分流公式如下：,1.电功,电流所做的功，简称电功（即电能），用字母W表示。,W = UIt,式中W、U、I、t的单位分别用J、V、A、s。,八
11、、电功和电功率,由欧姆定律可得：,1 kWh = 3.6106 J,电能的另一个常用单位是千瓦时（kWh）,即通常所说的1度电，它和焦耳的换算关系为,用来测量电路消耗电能的仪表称为电能表。,电能表 a）机械式 b）电子式 c）预付费式,2.电功率,电流在单位时间内所作的功称为电功率，用字母P表示，单位为瓦特（W）。,对于纯电阻电路，上式还可以写为,或,电功率是利用功率表进行测量的，图示为D26W型便携式单相功率表。,电压端钮,电流端钮,功率表应按照“发电机端原则”接线，即：电流线圈与负载串联，使电流从电流线圈的发电机端流入；电压线圈与负载并联，使电压线圈的电流也是从发电机端流入。当负载电阻比功
12、率表电流线圈电阻大得多时，采用电压线圈前接法；当负载电阻比功率表电压线圈电阻小得多时，采用电压线圈后接法。,功率表接线方法,图中“*”表示两线圈的发电机端。,电压线圈前接法 电压线圈后接法,3.电流的热效应,电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应。,电流与它流过导体时所产生的热量之间的关系可用下式表示：,Q = I2Rt,Q的单位是J，这种热也称焦耳热。,如果是纯电阻电路，则电流所做的功与产生的热量相等，即电能全部转换为电路的热能。如果是非纯电阻电路，例如电路中有电动机、电解槽等负载，电能除部分转化为热能外，还有一部分要转换为机械能、化学能等。,九、电容器,电容器是一种能够存储电荷和电
13、能的元件。它和电阻一样作为电路的基本元件，在电工技术中有着非常广泛的应用。,电风扇就是利用电容器进行启动的,常见的电容器,电力电容,电解电容,瓷介电容,涤纶电容,可变电容,微调电容,任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成一个电容器。这两个导体称为电容器的两个极板，极板上接有电极，用于和外部电路相接。中间所填充的绝缘物称为电容器的介质。,常见的电容器的介质有空气、云母、绝缘纸、塑料薄膜和陶瓷等。,1.电容器的概念,电容器结构示意图 电容器的符号,电容器储存电荷,2.电容量,电容器所带电荷量Q与其两极板间的电压U的比值，叫做电容器的电容量，用C表示，即 ：,电容的单位为法拉（法，F）,实际中常
14、用较小的单位：微法（F）和皮法（pF）。 1 F106F1012 pF,平行板电容器由相互平行的金属板隔以电介质而构成，其电容量与两极板的相对位置、极板的形状和大小以及两平行板间的电介质有关。,3.平行板电容器,其电容量的计算公式为：,式中，为介质的介电系数；S为两极板的有效面积；d为两极板间的距离。,4.电容器的分类,(1)固定电容器,常见固定电容器,固定电容器的符号,(2)可变电容器,小型可变电容器的外形 可变电容器的符号,(3)微调电容器,微调电容器的外形 微调电容器的符号,将若干只电容器依次相连、中间无分支的连接方式叫电容器的串联。,5.电容器的联接,（1）电容器的串联,电容器串联的特
15、点：,4串联电容器的各个电容器上分配的电压与其电容量成反比。,2.在具体计算电容器上分配的电压时，必须慎重地考虑各电容器的耐压情况。一般先计算电容量小的电容的电压值，后计算电容量大的电容的电压值，具体计算可用下述分压公式：,1.两个电容器串联时的等效电容常用下式计算：,若干个电容器接在相同的两点之间的连接方式叫做电容器的并联。,（2）电容器的并联,3QQ1Q2Qn,电容器并联的特点：,1UU1U2Un,2CC1C2Cn,练习：,1电流是正电荷定向移动形成。（ ） 2电路中电位相等的两点间的电压为0。（ ） 3导体的电阻与其电压成正比，与流过它的电流成反比。（ ） 4并联电路中各支路上电流强度大
16、小相等。（ ） 5下列哪种电路状态会产生严重后果。（ C ） A、通路 B、断路 C、短路 D、开路,第二节 磁和电磁原理,一、磁现象,磁性：物体能够吸引铁、镍、钴等金属及其合金的性质。 磁体：具有磁性的物体。,常见人造磁体,磁极间的相互作用力：同名磁极相斥，异名磁极相吸。,磁体周围的空间存在着一种特殊的物质磁场。它看不见、摸不着，但是又具有一般物质所固有的一些属性（如力和能的特性）。可用一个小磁针来判断某空间是否存在磁场。,二、磁场与磁力线,（1）磁场,（2）磁力线（磁感线）,条形磁铁的磁力线,马蹄型磁铁的磁力线,三、电流的磁场,不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应
17、。,把小磁针放在通电导线下 方，小磁针动了,接通电源，绕上漆包线的铁钉就成了磁铁,右手螺旋定则,四、磁场的基本物理量,1磁通量,BS,磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积 S 的乘积，称为通过该面积的磁通 。其单位为韦伯，简称韦（Wb）。,BScos,磁感应强度为矢量，方向为该点磁场的方向。,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与电流I和导线有效长度l的乘积 Il 的比值，称为该点的磁感应强度，单位为特斯拉，简称特（T）。,2磁感应强度B,磁导率用来表示媒介质导磁性能好坏的物理量 。用符号表示，其单位为亨利米（Hm）。,3磁导率,真空的磁导率04107 Hm，且为一常数。,相对磁导
18、率任一物质的磁导率与真空磁导率的比值，用r表示，即：,相对磁导率是个比值，没有单位。它表明在其他条件相同的情况下，媒介质中的磁感应强度是真空中磁感应强度的多少倍，即=r0。,根据相对磁导率的大小，可把物质分为两大类。,4磁场强度H,磁场强度 ，其单位是A/m，它的数值只与电流的大小及导体的几何形状有关。,真空中的通电环形线圈：,介质中的通电环形线圈：,磁场强度是把电与磁沟通起来的一个辅助物理量。,根据 ，要计算磁场中某点的磁感应强度B，一般应先计算磁场强度H，然后再计算出B。但是由于铁磁物质的磁导率不是一个常数，所以计算起来很复杂。,五、磁场对电流的作用,1.磁场对载流直导体的作用,电磁力通电
19、导体在磁场中受到的作用力。,FBIlsin,由电磁力的计算公式可以看出：当90时，sin901，导体受到的电磁力最大。当0 时，sin00，导体受到的电磁力最小，等于零。,通电导体在磁场内的受力方向，可用左手定则来判断。,2.磁场对通电线圈的作用,1直导体切割磁感线产生感应电动势,六、电磁感应现象,注意：由于直导体中产生了感应电动势，因此必须把直导体（包括线圈）看成是一个电源。在电源内部，感应电流从电源的负极流向正极，即感应电流方向与感应电动势的方向相同。,2.感应电动势方向的判定右手定则,3穿过线圈的磁通发生变化产生感应电动势,4.感应电动势方向的判定楞次定律,楞次定律感应电流的磁通总是阻碍
20、原磁通的变化。,使用楞次定律的步骤：,首先确定原磁通的方向，以及原磁通的变化趋势。 根据楞次定律判定感应电流产生的磁通方向。 根据感应电流产生的磁通方向，应用安培定则判定感应电流的方向。 根据感应电流的方向，确定感应电动势的方向。,1.磁路和电路一样，也有开路状态。 （ ） 2.如果一直线电流的方向由北向南，在它的上方放一个可以自由转动的小磁针，则小磁针的N极偏向( A )。 (A) 西方 (B) 东方 (C) 南方 (D) 北方 3.根据电磁感应定律e=-N(/t)求出的感应电动势，是在t这段时间内的 ( A )。 (A) 平均值 (B) 瞬时值 (C) 有效值 (D) 最大值,练习：,4.
21、在线圈中的电流变化率一定的情况下，自感系数大，说明线圈的( D )大。 (A) 磁通 (B) 磁通的变化 (C) 电阻 (D) 自感电动势 5.电感为0.1H的线圈，当其中电流在0.5秒内从10A变化到6A时，线圈上所产生电动势的绝对值为( C )。 (A) 4V (B) 0.4V (C) 0.8V (D) 8V 6.互感器线圈的极性一般根据( D )来判定。 (A) 右手定则(B) 左手定则(C) 楞次定律(D) 同名端,练习：,7.电子设备防外界磁场的影响一般采用( C )材料做成磁屏蔽罩。 (A) 顺磁 (B) 反磁 (C) 铁磁 (D) 绝缘,练习：,第三节 正弦交流电路,一、基本概念
22、,交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向则随时间的变化而变化。,正弦交流电 ：电压的大小和方向按正弦规律变化 。,1.交流电的定义,正弦交流电,2.交流电的产生,正弦交流电的产生设备：,交流电可以由交流发电机提供。,汽轮发电机组,旋转磁极式发电机,交流发电机示意图 磁感应强度的分布 正弦交流电动势波形,整个线圈所产生的感应电动势为,e = 2Blvsint,2Blv为感应电动势的最大值，设为Em，则,上式称为正弦交流电动势的瞬时值表达式，也称解析式。,正弦交流电压、电流等表达式与此相似。,正弦交流电的产生,3.正弦交流电的三要素,最大值、角频率（周期或频率）
23、和初相位称为正弦交流电的三要素。,最大值,（1）正弦交流电的最大值、有效值、平均值,最大的瞬时值称为正弦交流电的最大值，也称振幅或峰值。正弦电动势、电压和电流的最大值分别用符号Em、Um、Im表示。,最大值实际反映了交流电在变化过程中所能达到的最大数值。因此，最大值是不随时间变化的。,让交流电和直流电分别通过阻值完全相等的电阻，若在相同的时间内这两种电流产生的热量相等，就把此直流电的大小定义为该交流电的有效值（E、U、I）。,有效值,正弦交流电的有效值与最大值的关系为：,一般交流照明灯具、电气设备上所标注的额定电压和额定电流也都是有效值。,交流电的大小都是指有效值。有效值不随时间变化。交流电压
24、表和交流电流表所测出的电压和电流数值也是有效值。,交流电的平均值,平均值,平均值正弦交流电在半个周期内所有瞬时值的平均值。分别用符号Eav、Uav、Iav表示。,Eav0.637Em Uav0.637Um Iav 0.637Im,（2）正弦量的周期、频率和角频率,周期、频率和角频率是从3个不同角度来反映交流电变化快慢的物理量。,周期T,周期正弦交流电每重复变化一次所需要的时间，用符号T表示。 周期的单位是秒（s），常用的单位还有ms（毫秒）、s（微秒）和ns（纳秒）。,1 s103ms 1 ms103s 1s103 ns,或,频率f,频率正弦交流电在1s内重复变化的次数，用符号f表示，单位为赫
25、兹（Hz）。,周期和频率互为倒数，即：,角频率,角频率正弦交流电在1s内变化的电角度，用符号表示。角频率的单位是弧度每秒（rads）。,相位,（3）相位、初相位和相位差,在 中， 表示在任意时刻线圈平面与中性面之间的夹角，称为相位角，也称相位或相角，它反映了交流电变化的进程。,初相,正弦交流电在t0时的相位叫做初相位，也称“初相角”或“初相”，用符号j表示，其单位可用弧度（rad）或度( )表示。 初相反映了交流电开始变化的起点，与时间起点的选择有关。,初相在波形图上的表示如下：,初相为正 初相为负,相位差,两个同频率正弦交流电的相位之差叫做正弦交流电的相位差，用符号 Dj表示，即：,最大值：
26、反映了正弦交流电的变化范围。 角频率：反映了正弦交流电变化的快慢。 初 相：反映了正弦交流电的起始状态。,正弦交流电的三要素,二、单相正弦交流电路,纯电阻电路在交流电路中，电阻R起主要作用，而电感L和电容C均可忽略不计的电路。,1.纯电阻电路,（1）电流与电压的关系,相位关系,数量关系,（2）电路的功率,瞬时功率：,有功功率：,由于瞬时功率时刻都在变化，不便计算，因而通常都是计算一个周期内取用功率的平均值，即平均功率，又称有功功率，用P表示，单位是瓦（W）。,2.纯电感电路,由电阻很小的电感线圈组成的交流电路，都可以近似地看成是纯电感电路。,常见电感器,（1）电流与电压的关系,基本关系：,即线
27、圈两端的电压大小与电流的变化率成正比。,设流过电感的正弦电流的初相为零，则电流、电压的瞬时值表达式为：,（2）相位关系,从波形图可清楚看出电流和电压的相位关系是：电压总是超前电流90。,对于直流电，起阻碍作用的只是线圈的电阻；对于交流电，除了线圈的电阻外电感也起阻碍作用。电感对交流电的阻碍作用称为感抗，用XL表示。感抗的单位是欧姆（）。,（3）电感对交流电的阻碍作用,线圈的自感系数越大，感抗也越大。,感抗的计算式为,电感对交流电的阻碍作用，可以简单概括为：通直流，阻交流，通低频，阻高频。因此电感也被称为低通元件。,XL = 2fL = L,感抗的大小与哪些有关呢？,交流电的频率越高，线圈的感抗
28、就越大。,（4）电流与电压的关系,纯电感电路欧姆定律的表达式：,感抗只是电压与电流最大值或有效值的比值，而不是电压与电流瞬时值的比值，即 ，这是因为u和i的相位不同。,设电流i为参考正弦量，电压u的瞬时值表达式为：,（5）功率,纯电感线圈接通交流电源后，时而“吞进”功率，时而“吐出”功率，在一个周期内的平均功率为零，即PL0，这表明电感线圈不是耗能元件，而是储能元件。,无功功率的单位为乏尔，简称乏（var）。,平均功率不能反映线圈与电源之间能量交换的规模，人们就用瞬时功率的最大值来反映这种能量交换的规模，并把它叫做电路的无功功率，用字母QL表示：,“无功”的含义是“交换”而不是“消耗”，它是相
29、对“有功”而言的，绝不能理解为“无用”。 实际中许多含有电感性质的负载，如电动机、变压器等，都是根据电磁转换原理利用无功功率来工作的。,3.纯电容电路,由介质损耗很小、绝缘电阻很大的电容器组成的交流电路，可近似看成纯电容电路。,（1）电流与电压的关系,基本关系：,电容中的电流大小与电容两端电压的变化率成正比。,设加在电容器两端交流电压的初相为零，则电流、电压的瞬时值表达式分别为：,（2）相位关系,纯电容电路中的电流超前电压90，这与纯电感电路的情况正好相反。,交流电能“通过”电容器，同时电容器对交流电有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作用称为容抗，用XC表示，容抗的单位是。,（3）电容对交流电的阻
30、碍作用,交流电的频率越高，电容器的容抗越小。,容抗的计算式为,电容的容抗与频率的关系可以简单概括为：,隔直流，通交流，阻低频，通高频。,因此电容也被称为高通元件。,容抗的大小与哪些因素有关呢？,电容器的电容量越大，容抗越小。,纯电容电路欧姆定律的表达式为：,（4）电流与电压的关系,纯电容交流电路中，电流比电压超前90，即电压比电流滞后90。,在纯电容电路中，电流与电压的有效值满足欧姆定律，但是瞬时值不满足欧姆定律。,（5）功率,电容也是储能元件。,纯电容电路不消耗功率，平均功率为零。,纯电容电路的无功功率为：,三、三相交流电路,三相交流电的优点,1三相发电机比体积相同的单相发电机输出的功率大。
31、2三相发电机的结构不比单相发电机复杂多少，而使用、维护都比较方便，运转时比单相发电机的振动要小。3在同样条件下输送同样大的功率时，特别是在远距离输电时，三相输电比单相输电节约材料。4从三相电力系统中可以很方便地获得三个独立的单相交流电。当有单相负载时，可使用三相交流电中的任意一相。,三相三线输电线,三相四线输电线,1.三相交流电动势的产生,转子是电磁铁，其磁极表面的磁场按正弦规律分布,三相交流发电机示意图,电枢绕组,三相绕组 及其电动势,三个交流电动势到达最大值（或零）的先后次序称为相序。规定各相电动势的正方向是从线圈的末端指向始端，即电流从始端流出时为正，反之为负。,由于三相绕组的结构相同，
32、彼此相隔120，故三相电动势的最大值与频率均相同，而各相电动势之间的相位差互为120，这样的三个电动势称为三相对称电动势。,三个绕组的始端分别用U1、V1、W1表示，末端分别用U2、V2、W2表示。,三相交流波形图,三相对称电动势的波形图和相量图,三相交流相量图,三相六线制电路,2.三相电源的联结,在供电系统中，三相六线制因不经济而无实用价值。 三相电源的三个绕组通常采用星形（Y）联结和三角形（）联结。,三相绕组的星形（Y）联结,（1）三相电源绕组的星形联结,由三个绕组的始端U1、V1、W1分别引出的一根输电线，称为相线（俗称火线）。 这种由三根相线和一根中线组成的供电体系称为三相四线制。,从
33、中性点引出的一根输电线叫做中性线，简称中线，由于中线通常与大地相接（大地的电位为零），所以又把接地的中性线称为零线。,在电力工程中，还往往以黄、绿、红及淡蓝色分别代表U相、V相、W相和零线，以示相序。,三相四线制可输送两种电压：相电压和线电压。,三相四线制线电压与相电压的相量图,线电压的有效值与相电压有效值的关系为：,且线电压总是超前于对应的相电压30。,在三相四线制供电系统中，三个相电压和三个线电压均为三相对称电压。,练习：,1日常用电中，两根相线间的380V电压是最大值，而相线与零线间的220V电压是有效值。（ ） 2理想电感和理想电容在交流电路中都不消耗电能。（ ） 3在星形联结中，线电
34、压为相电压的约1.732倍。（ ） 4电度表所测量的是电路中的（ B ）。 A、总功率 B、有功功率 C、无功功率 D、视在功率,练习：,5在相同的电源电压作用下，对称负载的三角形联结的线电流是星形联结时线电流的（ C ）倍。 A、1.414 B、1.732 C、3 D、1 6下列哪种方法不能达到提高功率因素的目的。（ D ） A、正确选用电动机 B、减小设备空载运行时间 C、采用无功功率补偿措施 D、减小电网电压,第四节 常用变压器,变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的器件，具有变换交流电压、交流电流和阻抗的作用变压器种类很多，可按用途、相数、绕组数目、铁心结构、冷却方式等进行分类。,一
35、、变压器的用途和分类,变压器由铁心和绕在铁心上的多个绕组两部分组成。与电源相连的绕组称为一次侧绕组（初级或原边），与负载相连的绕组称为二次侧绕组（次级或副边）。,二、变压器的基本结构,变压器基本结构,变压器符号,心式,变压器的主要组成部分是铁心和绕组。根据绕组和铁心的安装位置不同，可分为心式和壳式两种 。,壳式,三、变压器的工作原理,忽略绕组电阻和各种电磁能量损耗的变压器称为理想变压器。理想变压器一次、二次绕组端电压之比等于绕组的匝数比。匝数比又称变比。,当N1N2时，U1U2，变压器使电压降低，这种变压器称为降压变压器。,当N1N2时，U1U2，变压器使电压升高，这种变压器称为升压变压器。,
36、若N2=N1，则U2=U1，变压器变比为1，虽然这种变压器并不改变电压，但它可以将用电器与电网隔离开来，所以称隔离变压器。,在变比公式中：,根据能量守恒定律，理想变压器的输出功率P2应与变压器从电源中获得的功率P1相等。当变压器只有一个二次绕组时，应有如下关系：I1U1=I2U2，因而得到,上式表明，变压器工作时，一次、二次绕组中的电流跟匝数成反比。,三相干式变压器 三相油浸式变压器 三相变压器示意图 电路符号,四、变压器的铬牌,1常见的三相变压器,2变压器的铬牌,变压器的铬牌记载着变压器的型号、额定值、绕组接线图等技术参数。,（1）型号型号表示变压器的结构特点、额定容量等参数。如：,（2）额
37、定电压U1N和U2N U1N应加在原边的正常工作电压（或线电压）有效值；U2N是指加上U1N时副边输出的电压（或线电压）有效值。（3）额定电流I1N和I2N 原、副绕组中允许长期通过的最大工作电流（或线电流）有效值。（4）额定容量SN 额定容量SN是指副边的额定额定视在功率，单位为伏安（VA）或千伏安（kVA）。,1.变压器同心式绕组，常把低压绕组装在里面，高压绕组装在外面。 （ ） 2电力变压器是将电力系统中的电压进行升高或降低，合理地输送、分配和使用电能。（ ） 3变压器作为升压器时，二次绕组电压升高电流增大。（ ） 6大修后的变压器须经过验收方可投入运行。（ ） 7变压器外部过电压故障是
38、由于电力系统中的参数发生变化引起的。（ ）,练习：,8. 小型变压器的绕制时，对铁心绝缘及绕组间的绝缘，按对地电压的( B )倍来选用。 (A) 1.5 (B) 2 (C) 3 (D) 4 9. 变压器的短路试验是在( A )的条件下进行的。 (A) 低压侧短路 (B) 高压侧短路 (C) 低压侧开路 (D) 高压侧开路 10. 旋转变压器的定子铁芯和转子铁芯，采用( B )材料冲制、绝缘、叠装而成。 (A) 电工用纯铁 (B) 高导磁率的硅钢片或铁镍合金片 (C) 非磁性合金 (D) 软磁铁氧体,练习：,第五节 常用三相异步电动机,电动葫芦,电动葫芦是工厂车间里常用的起重、搬运工具，其升降和
39、移动的动力通常是由三相异步电动机提供的。,三相笼形异步电动机主要由定子和转子两部分组成。,一、三相笼形异步电动机的构造,定子的作用是产生旋转磁场，转子的作用是产生电磁转矩。,定子绕组和未装绕组的定子冲片,定子是电动机静止部分，包括机座、定子铁心和定子绕组。,三相笼形异步电动机的定子部分,定子绕组,定子铁心由相互绝缘的硅钢片叠制而成。铁心内圈有孔，定子绕组嵌在槽内。,转子是电动机的旋转部分，由转轴、转子铁心和转子绕组三部分组成。,嵌放铜条的笼形转子 铸铝的笼形转子,三相笼形异步电动机的转子部分,二、三相交流异步电动机的工作原理,上面讨论的旋转磁场只有一对磁极（一个N极和一个S极），所以称为两极旋
40、转磁场。,三个对称绕组U1U2、V1V2、W1W2互成120嵌入铁心槽中，并作星形连接。三相绕组中通入三相交流电，则三个绕组中都会产生同样按正弦规律变化的磁场，在不同瞬间这三个磁场的合成磁场有着不同的旋转方向。,1.旋转磁场的产生,三相异步电动机的极数和转速,异步电动机的转速n必定小于旋转磁场转速n0 （又称同步转速）,磁场的转速,电动机转速n0与n之差称为转差，转差n与旋转磁场转速n0之比称为转差率，用S表示，即,电动机转速的计算式为,三、三相异步电动机的铬牌,三相异步电动机铭牌说明,额定功率 4.0kW 是指电动机在额定状态下运行能输出的机械功率为4.0KW。,型号 Y112M4 是指国产
41、Y系列异步电动机，机座中心高度112mm，中机座（M表示中机座，L表示长机座，S表示短机座），磁极数为4极。,额定电压 380V 是指电动机额定绕组规定使用的线电压。,额定频率 50Hz是指电动机额定运行时的电源频率。,接法 是指电动机定子绕组应采用接法。,三角形接法,星形接法,额定电流 8.8A 是指电动机在输出额定功率时，定子绕组 所允许通过的线电流。额定转速 1440r/min 是指电动机在额定负载下的转速。绝缘等级 按绝缘材料允许最高温度划分，目前主要有以下五个等级,Y系列电动机采用B级绝缘，新型Y2系列电动机采用F级绝缘。,防护等级 IP44 IP表示为封闭型，IP后两位数字，第一位
42、表示防固体异物的等级，第二位表示防水等级。,工作制 S1 表示电动机工作制式。S1 表示连续工作制，即在额定状态下可连续工作。S2 表示短时运行工作制，即在额定状态下持续运行时间不允许超过规定的时限。S3 表示断续运行工作制,即电动机工作与停歇交替进行，时间都很短。,噪声等级 LW82dB 表示为噪声等级为82分贝,注： Y 系列定子绕组是铜线，YL系列定子绕组是铝线。,常用三相异步电动机,常用电动机外形图,四、三相异步电动机的使用,（1）电动机启动前的检查1）检查电动机铭牌所标电压、频率是否与使用的电源电压、频率相等，接法与铭牌所标是否相符。 2）新电动机或长期不用的电动机，使用前应检查各相
43、绕组间绕组及对地的绝缘电阻（正常值都应为无穷大）。,（2）电动机运行中的巡查,机还要经常观察运行中电流是否三相平衡或超过允许值。机组转动监视 检查皮带连接处是否良好，皮带松紧是否合适，机组转动是否灵活，有无卡位、窜动及不正常的现象。,用钳形电流表检测电流,电压监视 电源电压与额定电压的偏差不应超过5%，三相电压不平衡度不应超过1.5% 。,电流监视 用钳形表测量电动机的电流，对较大的电动,温度监视 用手触及外壳，看电动机是否过热烫手，如发现过热，应立即停止运行。 响声、气味监视 检查响声是否正常，电动机是否有焦臭气味，如有异常则应停机检修。,感测电动机温度 检查电动机响声,练习：,1电动机的额
44、定电压是指电动机定子绕组规定使用的相电压。（ ） 2改变电动机电源的相序可以实现电动机的反转。（ ） 3电动机的铁心一般用铸铁制成。（ ） 4电动机的定子铁心一般用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠加而成。( ) 5线绕式电动机启动转矩小，启动电流也小。（ ） 6三相电动机的三相绕组互差120。（ ）,练习：,7新安装的异步电动机投入运行前不要再检查，可以直接使用。（ ） 8三相电动机的转子绕组分为笼形和绕线式两种。（ ） 9电动机一相定子绕组断线，将造成（ C ）。 A振动强烈 B无法停止运行 C缺相运行 D线路不通，不能运行 10使三相异步电动机反向旋转的方法是（ D ）。 A、三相绕组
45、加反向电压 B、三相绕组通反向电流 C、三相电源的三个相序相互对调 D、任意对调电源的两个相序,练习：,11最大转矩是衡量电动机（ A ）的一个重要技术指标。 A、短时过载能力 B、长时过载能力 C、转矩大小 D、轴上输出的转矩值 12功率多数在10kW以下的电动机通常采用的启动方式是（ B ）。 A、串联电阻启动 B、全压启动 C、Y启动 D、自耦变压器启动 13电动机是一种（ A ）的动力设备。 A、将电能装化为机械能 B、将机械能装化为电能 C、将电能转化为磁场能 D、将磁场能转化为电能,练习：,14电动机安全运行地点的环境温度不得超过（ B ）。 A、30 B、40 C、50 D、60
46、 15电动机负载过大，会引起电动机（ C ）。 A、噪声过大 B、转速升高 C、过热 D、温度下降 16电动机铁心采用硅钢片，其表面应（ C ）。 A、刮净 B、涂导电层 C、涂绝缘漆 D、涂防锈漆,练习：,17电动机缺相运行时，如果运行时间过长，会造成的后果是（ A ）。 A、会烧坏电动机 B、电刷与集电环间的接触不良 C、外壳带电 D、额定功率减小 18常温下电动机，配电设备和配电线路的绝缘电阻不应低于（ D ）M。 A、0.1 B、0.2 C、0.4 D,第六节 常用单相异步电动机,一、单相异步电动机的用途和特点,使用单相交流电源的异步电动机称为单相异步电动机。单相异步电动机具有结构简单
47、，噪声小，运行可靠等优点，被广泛应用于家用电器、医疗设备、小型电动工具等。,实用的单相异步电动机效率都较小，一般在0.75KW以下，且大多数使用电容分相式。,常用的单相异步电动机有电容分相式和电阻分相式两种。,1.单相异步电动机的结构,交流电波形,2.单相交流电产生的脉动磁场,电流正半周产生的磁场,电流负半周产生的磁场,二、单相电容分相式异步电动机,实物图 电容起动式 电容运转式,为了使单相异步电动机能够按预期的方向自行起动旋转，最常用的方法是在电动机的定子铁心槽中嵌放两个绕组，一个是工作绕组(也称主绕组），另一个是起动绕组（也称副绕组），两者在空间互成90，在起动绕组中还串接一只电容器。,手
48、枪钻 电风扇 吸尘器,电容分相式单相异步电动机,三、 电阻分相式单相异步电动机,电冰箱压缩机使用的电动机采用电阻分相，即一个绕组串电阻，与另一个感性绕组中的电流相位近似相差90，也能产生旋转磁场。,1. 交流电动机转子绕组修理后，在绑扎前，要在绑扎位置上包( B )层白纱带，使绑扎的位置平服。 (A) 1 (B) 23 (C) 5 (D) 56 2. 三相异步电动机温升过高或冒烟，造成故障的可能原因是( A )。 (A) 三相异步电动机断相运行 (B) 转子不平衡 (C) 定子、转子相擦 (D) 绕组受潮 3. 按技术要求规定，( B )电动机要进行超速试验。 (A)鼠笼式异步 (B) 线绕式异步 (C) 直流 (D) 同步,
