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电工学教案


电工学教案——焦作市高级技工学校

第一章
本章教学要求:

直流电路

1、了解电路的组成和状态,理解有关基本物理量的定义,熟记 它们的单位和符号; 2、掌握欧姆定律,熟悉电路的三种状态。 3、了解电流热效应的应用与危害,了解负载额定值的意义; 4、熟练掌握电阻串联、并联和混联电路的特点及其应用; 5、了解基

尔霍夫定律。 6、会用万用表测量电压、电流和电阻。 重点: 1.电路的基本定律(欧姆定律、基尔霍夫定律) ; 2.电位的计算。 3、电阻串并联计算。 难点: 1.电源与负载电压方向的判别方法; 2.基尔霍夫电压方程的列写。 教学方法: 讲授法、讲练结合、启发式

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组织教学:查出勤,板书本次课重点、难点 知识回顾:触电急救电气消防 导入新课:同学们家里有各种电器,发光的发热的转动的带响的, 都要用电,电是什么,是怎么送到用户的呢? §1-1 电路及其基本物理量 一、电路组成及作用: 电流流通的通路即电路,是为了某种需要由电工设备或电路 元件按一定方式组合而成。 1、电路的作用 (1)实现电能的传输、分配与转换 (2)实现信号的传递与处理 2、电路的组成和状态 组成部分:电源、负载、导线、控制装置。 状态:通路、开路(断路) 、短路 复习旧课:同学们初中学过欧姆定律,电流大小单位方向大 家还记得吗? 二、电流

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1、电流的形成:电荷有规则的定向移动形成电流。 2、电流的大小:是指单位时间内通过导体横截面的电荷。

即 I=Q/t, 电流用符号 I 表示,单位是安培(A)【而电量 Q 的单位是库仑】 。 3、电流的方向:正电荷移动的方向。提醒:可假定电流的方 向,运算结果为负值,则电流实际方向与假定方向相反,反之相 同。 4、电流的换算关系:
1kA ? 10 A
3

1mA ? 10 A
-3

1 A ? 10 mA ? 10 μ
-3

-6

A

*提出问题:电路中电流方向大小有哪些因素决定呢?谁在驱动电 荷移动的呢?电动车有 36 伏特 48 伏特,意味着什么? 导入:大家见过喷泉,见过水泵工作,也知道水是往低处流 的。电路中电流如何流动呢?电压起什么作用呢? 三、电压、电位和电动势 在物理课中学过,电场力可移动电荷做功,做功多少与电场中 两点位置有关,就像石块儿落下 3 米和 5 米,落差不同,重力做 功是不一样。同理,在电场中我们用电压描述电场力做功多少或 做功的规模。

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1、电压 (1)概念:电场力将单位正电荷从 a 点移到 b 点所做的功, 称为 a、b 两点的电压,用 Uab 表示。电压单位是伏特(V) 。 (2)方向:高电位 ? 低电位(咱们过一会儿就讲电位) , 电位降低的方向。 【电压方向与电流一致】 。 (3)换算关系:
1kV ? 10 V
3

1mV ? 10 V
-3

1 V ? 10 μ

-3

mV ? 10

-6

V

2、电动势 呢?

干电池 1.5 伏特是指什么呢?48 伏特电动车

(1)概念:在电源内部外力将单位正电荷从电源的负极移动 到电源正极所做的功,是衡量电源移动正电荷的能力的物理量, 符号为 E,单位为伏特(V) 。 电动势表征电源提供电压大小,提供电能的规模。 (2)方向: 【在电源内部由负极指向正极】 。 1 安培电流在一秒内,从 1.5 伏特和 48 伏特电池中流出,各 提供多少电能呢?请同学们回答。 如果规定海平面高度为零,陆地高原大山的高度就确定了。 在电路中如何呢?把干电池负极定为零伏特,正极不就是 1.5 伏 特吗?

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3、电位 (1) 概念: 电路中某点与参考点之间的电压称为该点的电位。 【选定参考点电位为零】 ,电位的单位也是伏特(V) 。 (2)电压与电位的关系:电路中任意两点之间的电压等于这 两点之间的电位差,即 Uab=Ua-Ub,故电压又称电位差。 举例: 已知 Ua=10V, Ub=-10V, Uc=5V 。 Uab 和 Ubc 各为多少? 求 解:根据电位差与电位的关系可知: Uab=Ua-Ub=10-(-10)=20V;Ubc=Ub-Uc=-10-5=-15V 电压的测量请一两个同学朗读。 作业布置:习题册§2-1 课堂小结:请同学上台总结或提问,电位 电压 电动势 电流 . 课后反思;

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§1-2 电阻

一、电阻与电阻率 1、电阻概念:导体对电流的阻碍作用称为电阻,用符号 R 表 示。其单位为 Ω (欧姆) 。 2、电阻单位的换算关系: 1k Ω
? 10 Ω
3

1M Ω ? 10 k Ω ? 10 Ω
3 6

3、电阻率:长度为 1m、截面为 1mm 的导体,在一定温度下 的电阻值,用符号ρ 表示。其单位为Ω ?m(欧米) 。 注:纯金属的电阻率很小,绝缘体的电阻率很大。银是最好 的导体,但价格昂贵而很少采用,目前电气设备中常采用导电性 能良好的铜、铝作导线。 4、电阻与电阻率的关系: 导体电阻的大小决定于导体的材料(ρ ) 、长度(L)和横截
R ?ρ L S
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面积(S),即: 二、电阻与温度的关系 金属的电阻率随温度升高而增大,电解液、半导体和绝缘体 的电阻率则随温度升高而减小。 三、电阻的测量 电阻的测量使用电阻计(欧姆表)进行测量,测量时应注意: 1、切断电路上的电源。 2、使被测电阻的一端断开。 3、避免把人体的电阻量入。

§2-3 电路的基本性质
一、部分欧姆定律 在不包含电源的电路中,流过导体的电流 与这段导体两端的电压成正比,与导体的电阻 成反比,即 I=U/R 或 U=IR

式中 I—电流(A) ;U—电压(V) ;R—电阻(Ω ) 。 例1 已知,某 100W 的白炽灯在电压 220V 时正常发光,此

时通过的电流是 0.455A ,试求该灯泡工作时的电阻。
R ? U I ? 220 0.455
? 484 Ω 9 -

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解: 例2 有一个量程为 300V (即测量范围是 0~300V) 的电压表,

其内阻 R0 为 40kΩ 。用它测量电压时,允许流过的最大电流是多 少? 解:
I ? U Ro ? 300 40 ? 10
3

? 0.0075A

? 7.5mA

二、全电路欧姆定律 在全电路中电流强度与电源的电动势成正比,与整个电路的 内、外电阻之和成反比。其数学表达式为:
I ? E R?r

式中 E—电源的电动势,V; R—外电路(负载)电阻,Ω ; r—内电路电阻,Ω ; I—电路中的电流,A。 由式
I ? E R?r

可得:E=IR+Ir=U 外+U 内

式中 U 外—电源向外电路输出的电压, 又称电源的端电压, V; U 内—电源内阻的电压降,V。 全电路欧姆定律又可表述为:电源的电动势等于内外电压之 和。

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三、电路在三种状态下各物理量的关系 电路状态 断路 通路 短路 例 电流 I=0 电压 U=E 电源耗功 负载功率 PE=0 PE=EI PE=I 短 r
2

PR=0 PR=UI PR=0

I=E/(R+r) U=E-Ir I 短=E/r U=0

如图所示,不计电压表和电流表内阻对电路的影响,求开关

在不同位置时,电压表和电流表的读数各为多少? 解:①开关接“1”号位置, 电路短路。电压表读数为 0。 电流表中的短路电流为: I=E/r=2/0.2=10A ②开关接“2”号位置,电路 断路,则电流表读数为 0。电压表读数为 U=E=2V。 ③开关接“3”号位置,电路处于通路状态。 电流表读数:I=E/(R+r)=2/(9.8+0.2)=0.2A 电压表读数:U=IR=0.2?9.8=1.96V

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一、回顾旧课:电流电压电位电动势,请同学们回答定义。 二、板书本次课重点内容:电功 电功率。

三、导入新课;电气设备的耗电量是不一样的,做功本领也不 一样。 看视频导入新课讲解:接着上次课内容讲。 四、电功和电功率 1、电功:电流所做的功,即电能,用字母 W 表示。单位是焦 耳(J) ,或者千瓦时(kW?h)即通常所说的度。注意:1kW?h=3.6 ?10 J 电功的计算公式:W=UIt 2、电功率:电流在单位时间内所做的功,用字母 P 表示,单 位是瓦特(W) 。计算公式为:P=W/t=UI=I R=U /R 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。电流热效应就是电能转换成热能的效应。 焦耳定律:Q=I Rt 3、负载的额定值 电气设备在额定功率工作状态称满载,即额定工作状态 。 (拓展视野补充以下内容) 负载的额定值和最大功率
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1、额定值:电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压 和最大功率分别称为额定电流、额定电压和额定功率。 2、负载获得最大功率的条件:负载电阻与电源内阻相等,即 R=r。此时负载获得最大功率为 Pm=E /4r 让同学上黑板做 25 页的题目。默写电功电功率的公式。 课堂小结:请一位同学把本次课内容简述一下。 作业布置:习题册 2.1 课后反思:
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§1-5
一、串联

电阻的串联、并联和混联

1、电阻串联概念:如图所示,把两 个或两个以上的电阻依次连接,组成一 条无分支电路,这样的连接方式叫做电 阻的串联。 2、电阻串联的性质: ①串联电路中流过每个电阻的电流都相等。 ②串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和, U=U1+U2+? 即 +Un ③串联电路等效电阻(即总电阻)等于各串联电阻值之和, 即:R=R1+R2+?+Rn ④电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比,即 U1/R1=U2/R2=?=Un/Rn 或 U1/U2=R1/R2 ; 1/U3=R1/R3 ; 2/U3=R2/R3 ? U U 3、电阻串联的应用:
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①用几个电阻串联以获得较大的电阻。 ②几个电阻串联构成分压器, 使同一电源能供给几种不同的电 压。 ③扩大电压表的量程。 ④限制和调节电路中电流的大小。 ⑤当负载的额定电压低于电源电压时, 可用串联电阻的方法将 负载接入电源。

二、并联 1、并联电路的概念:如图所示, 把两个或两个以上的电阻接在电路 中相同的两点之间,承受同一电压, 这样的连接方式叫做电阻的并联。 2、电阻并联的性质: ①并联电路中各电阻的电压相等,且等于电源电压即:U1=U2=?=U ②并联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和,即:I=I1+I2+? +In ③并联电路的等效电阻(即总电阻)的倒数等于各并联电阻的倒 数之和,即 1/R=1/R1+1/R2+?+1/Rn
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注意:若只有两电阻并联,则其总电阻计算公式为 R=R1R2/(R1+R2) ④并联电路电流性质:I1/I2=R2/R1 ;I2/I3=R3/R2 ;I1/I3=R3/R1? 3、电阻并联的应用: (1)凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式; (2)获得较小的电阻; (3)扩大电流表的量程。 举例:如图所示的并联电路中,求等效电阻 RAB、总电流 I、各负 载电阻上的电压、各负载电阻中的电流。 解:等效电阻 RAB 为: RAB= R1R2/(R1+R2)=6?3/(6+3)=2Ω 总电流 I 为:I=U/ RAB=12/2=6A 各负载上的电压:U1=U2=U=12V 各负载的电流:I1=U1/R1=12/6=2A;I2=U2/R2=12/3=4A 三、混联 既有电阻串联又有电阻并联的电路称为电阻混联电路。如图 a)

例 如图 a)中 R1=R2=R3=R4=R5=1Ω ,求 A、B 间等效电阻 RAB 等于多
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少? 解: a)图等效于 b)图,b)图等效于 c)图,c)图等效于 d)图,如 图所示,则:R34=R3+R4=2Ω ; R345=R34R5/(R34+ R5)=2?1/(2+1)=2/3Ω ; R2345=R2+R345=1+2/3=5/3Ω ; RAB= R2345R1/(R2345+R1)=5/8Ω

§1-6
一、几个基本术语

基尔霍夫定律

1、支路:电路中的每一个分支称为支路。如图 a)中的支路 GB1、 R1 支路;GB2、R2 支路;R3 支路。
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2、 节点: 三条或三条以上支路的联接点。 如图 a)中的点 A 和点 B。 3、回路:由支路组成的闭合路径。如图 a)中的回路 ABFEA、回路 CDBAC、回路 CEFDC。 4、网孔:内部不含支路的回路。如图 a)中的网孔 ABFEA 和网孔 CDBAC。

举例:如图 b)所示电路中有几条支路?几个节点?几个回路?几 个网孔? 答:6 条支路,4 个节点,7 个回路,3 个网孔。

二、基尔霍夫电流定律(KCL 定律) 在任一瞬间,流进任一节点的电流之和恒等于流出该节点的 电流之和。即: ?I入= ?I出 或: ?I= 0

举例:如图所示中,I1=2A,I2=-3A, I3=-2A,试求 I。
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解:由基尔霍夫电流定律可知: I1+I3=I2+I 即 2+(-2)=-3+I 故 I=3A

三、基尔霍夫电压定律(KVL 定律) 在任一闭合回路中,各段电压的代数和恒等于零。即: ? U = 0 举例:详细讲解习题册第 11 页中第 2 题 综合举例:如图所示电路中,E1=18V,E2=9V,R1=R2=1Ω ,R3=4Ω ,求 各支路电流。 解:设各参考方向如图所示,则 对节点 A 有:I1+I2=I3① 对回路 1 有:E1=I1R1+I3R3② 对回路 2 有:E2=I2R2+I3R3③ 代入已知联立①②③方程解得:I1=6A;I2=-3A;I3=3A

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第二章 磁场与电磁感应

本章教学要求: 1、了解直线电流、环形电流所产生的磁场,会用安培定则(右手 定则)判断磁场的方向。 2、理解磁感应强度、磁通和磁导率的概念。 3、掌握电流在磁场中受电磁力作用的知识,会用左手定则判断电 磁力的方向。 4、理解电磁感应的概念,掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律。 5、理解自感系数和互感系数的概念,了解自感现象和互感现象的 应用,会判断和测定互感线圈的同名端。 重点: 电磁感应、安培定则、左手定则 难点: 磁场的主要物理量、楞次定律 教学方法: 讲授法、讲练结合

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§2-1 磁 场
一、磁的几个基本概念 1、磁性:能够吸引铁、镍、钴及其合金的性质。 2、磁体:具有磁性的物体,也称磁铁。 3、磁极:磁体两端磁性最强的部分。任何磁体都具有两个磁极, 分别是北极(N)和南极(S) 。 4、 磁极间的相互作用力: 同性磁极相互排斥, 异性磁极相互吸引。 5、磁场:磁体周围空间中存在着的一种特殊物质。磁极间的作用 力就是通过磁场传递的。 6、 磁感线: 为了形象地描述磁场分布而画出的一些有方向的曲线。 7、磁感线的 3 个特点: ①磁感线是互不交叉的闭合曲线;在磁体外部由 N 极指向 S 极,在磁体内部由 S 极指向 N 极。 ②磁感线上任一点的切线方向,就是该点的磁场方向。 ③磁感线越密,磁场越强;磁感线越疏,磁场越弱。 二、电流的磁场
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通电导体周围产生磁场的现象称为电流的磁效应。其磁场方 向用右手螺旋定则(安培定则)来判断。
1、直线电流产生的磁场方向:用右手握住导线,让伸直的大拇指指向电 流方向,则四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向。 2、环形电流(螺线管)产生的磁场方向:右手握住通电螺线管,让弯曲 的四指指向电流方向,则大拇指所指的方向就是磁场的北极方向。

§2-2 磁场的主要物理量
1、磁感应强度(B) 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 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值称为该处的磁感应强度,用 B 表示,即 B=F/IL。单位是特斯拉,简称特(T) 。 磁感应强度 B 是表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量。B 的大小也等于通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线数目, 的方 B 向用右手螺旋定则确定。 2、磁通(Φ ) 磁通是反映磁场在某一范围内的分布及变化情况的物理量。 均匀磁场中磁通Φ 等于磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积 S 的乘积,即Φ =BS。单位是韦伯(Wb)。 3、磁导率(μ )
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磁导率μ 表示物质的导磁性能,单位是亨/米(H/m)。真空的 磁导率为μ O=4π ?10 H/m。将物质磁导率与真空磁导率的比值称 为相对磁导率(μ r) ,则μ
r -7

=μ /μ

O

4、物质的分类(按相对磁导率的大小) ①顺磁物质(μ r>1) ;②反磁物质(μ r<1) ;③铁磁物质(μ
r

>>1)

5、磁化:使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。

§2-3 磁场对电流的作用
一、磁场对通电直导体的作用 1、电磁力的概念:通电导体在磁场中受到的力,也称安培力。 2、电磁力大小:F=BIL。单位牛(N) 3、电磁力的方向:左手定则判断。平伸左手,使大拇指与其余四 指垂直,让磁感线垂直穿入掌心,并使四指指向电流方向,则大 拇指所指的方向就是电磁力的方向。 课堂练习:课本 P50 第 5 题

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二、通电平等直导线间的作用 通入同方向电流的平行导线相互吸引;通入反方向电流的平行 导线相互排斥。如图所示: (右手定则判断磁场方向、左手定则判 断电磁力方向)

作业布置:习题册 P14~15 三、四题

§2-4

电磁感应

一、电磁感应现象(实验演示) 当导体相对磁场切割磁感线运动,或在导体包围的面积中磁 通发生变化时,导体中将产生感应电动势,这种现象叫做电磁感 应现象。 二、楞次定律 感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。 楞次定律有两层含义: ①若Φ 原增大,则Φ 感与Φ 原方向相反。 (增反) ②若Φ 原减小,则Φ 感与Φ 原方向相同。 (减同) 课堂练习:习题册 P16 四、3
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三、法拉第电磁感应定律 线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。即
e ? ?N d? dt

式中 N 为线圈匝数。dΦ /dt 表示单匝线圈的磁通变化率。感应电 动势的方向由 dΦ /dt 的符号与感应电动势的参考方向比较而定 出。当 dΦ /dt>0,即穿过线圈的磁通增加时,e<0,应电动势的方 向与参考方向相反,表明感应电流产生的磁场要阻止原磁场的增 加;当 dΦ /dt<0,即穿过线圈的磁通减少时,e>0,这时感应电动 势的方向与参考方向相同,表明感应电流产生的磁场要阻止原磁 场的减少。 四、直导体切割磁感线产生感应电动势(实验演示) 1、大小:e=BLV(导体运动方向与磁感线方向垂直时) e=BLVsinα (导体运动方向与磁感线方向夹角为α 时) 2、方向:右手定则。平伸右手,大拇指与其余四指垂直,让磁 感线穿入掌心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指所指的方 向就是感应电动势的方向。 (举例分析:习题册 P16 四、2)

§2-5
1、自感现象

自 感

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实验:如下图 a)所示合上开关,HL2 比 HL1 亮得慢;b)图所示 断开开关,灯泡闪亮一下才熄灭。像这种由于流过线圈本事的电 流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象,简称自感。

2、自感系数(电感) 自感系数是一个衡量线圈产生自感磁通能力的物理量。用 L 表示,即 L=NΦ /I。L 的单位是亨利(H) 。电感的大小与线圈的长 度、匝数,和线圈中导体截面积有关,且成正比。 3、自感电动势:eL=L(dI/dt) 举例分析:习题册 P18 四 4 4、线圈 L 所储存能量:WL=LI /2 自感现象的应用举例:涡流加热
2

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§2-6
1、互感现象和互感电动势:

互 感

把由一个线圈中的电流发生变化而在另一个线圈中产生的电 磁感应的现象称为互感现象,简称互感。 由互感现象产生感应电动势称为互感电动势。用 eM 表示,

eM=M(dI/dt),M 称互感系数,单位是亨(H) 。
2、同名端的判断:右手螺线定则 (举例分析:课本 P51 第 12 题) 3、避免互感的方法: ①将两个线圈垂直放置; ②安装磁屏蔽罩(铁磁材料)

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第三章 单相交流电

本章教学要求: 1、掌握正弦交流电的三要素(有效值、频率、初相位)及三种表 示方法(解析式、波形图、相量图) 。 2、理解电感器和电容器在正弦交流电路中的作用,会用相量图分 析纯电阻、纯电感、纯电容交流电路及电阻、电感与电容串联交 流电路,能做简单计算。 3、了解提高功率因素的意义和一般方法。 4、了解常用照明电路的有关知识。掌握白炽灯、荧光灯、两双联 开关控制一盏灯的原理图和接线方法。 重点: 运用相量图分析交流电路 难点: 正弦交流量之间的相位差、无功功率、功率因素 教学方法: 讲授法、讲练结合

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§3-1 交流电的基本概念
课前准备:手摇发电机模型 一、交流电的概念 电压或电流的大小和方向都不随时间而变化的称为稳恒直流电。 电压或电流的大小和方向按正弦规律变化的称为正弦交流电。表 达式为:u=Umsin(ω t+θ ) ;i= Imsin(ω t+θ ) 。波形图如图所 示:

二、交流电的产生 交流电可由交流发电机或振荡器产生。 (振荡器是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频 率的交流电能。其构成的电路叫振荡电路。 )
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交流发电机产生的正弦交流电动势表达式为:e=Emsinω t

三、正弦交流电的周期、频率和角频率 1、周期(T) :电流电每重复变化一次所需的时间,单位是秒(s) 。 2、频率(f) :交流电在 1s 内重复变化的次数称为频率,单位是 赫兹(Hz) 。周期和频率互为倒数,即 T=1/f 或 f=1/T。我国工频 是 50Hz。 3、角频率(ω ) :交流电每秒变化的电角度,单位是弧度/秒 (rad/s) 。 计算公式为ω =2π f=2π /T

四、正弦交流电的最大值、有效值 1、最大值:最大瞬时值,又称峰值或振幅。最大值用大写字母加 下标 m 表示,如 Em、Um、Im。 2、有效值:使交流电和直流电加在同样阻值的电阻上,如果在相 同的时间内产生的热量相等,就把这一直流电的大小叫做相应交 流电的有效值。有效值用大写字母表示,如 E、U、I。 3、有效值和最大值的关系:有效值=最大值/√2 举例应用:如下图所示的波形图中,试求 T、f、ω 和 I 分别是多 少?
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五、正弦交流电的相位与相位差 1、相位:正弦量在任意时刻的电角度,也称相角,用(ω t+θ O) 表示。初相是 t=0 时的相位。如交流电 u=311sin(314t+60°)V 的相位是(314t+60°) ,初相是 60°。 2、相位差:两个同频率正弦量的相位之差,其值等于它们的初相 之差。如 u=Umsin(ω t+θ u) i= Imsin(ω t+θ i) 相位差为θ =(ω t+θ u)-(ω t+θ i)=θ u-θ
i

两正弦量有相位差的前提:两者的角频率必须相等。
u、 i u i O (a) u、 i u 与 i 同相 u i u、 i
ω t

u、 i

u i O (b ) u i u 超前 i
ω t

O u 与 i 反相

ω t

O u 与 i 正交

ω t

(c)

(d )

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§3-2 正弦交流电的相量图表示法
一、表示正弦交流电的方法 1、解析式。例如 u=Umsin(ω t+θ u) 2、波形图。例如图所示:

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3、相量图。例如图所示:

二、相量图(矢量图) 1、旋转矢量与波形图的关系

2、应用相量图时注意以下几点 ①同一相量图中,各正弦交流电的频率应相同。 ②同一相量图中,相同单位的相量应按相同比例画出。
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③一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向,逆时针转动的 角度为正,反之为负。 ④用相量表示正弦交流电后,它们的加、减运算可按平行四边 形法则进行。 3、举例 试画出 u1=3√2sin(314+30°)V 和 u2=4√2sin(314-60°)V 的相量 图,并用向量图表示 u1+u2

课堂练习:作出下列交流电的相量图 i= 3sin(314t-45°)A ; e= 4sin(314t+60°)V 课本 P83 第 7、8 题

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§3-3 纯电阻交流电路
一、电流与电压的相位关系 u=Umsinω t i=u/R= (Umsinω t)/R

相量图 二、电流与电压的数量关系 Im=Um/R I=U/R

波形图

在纯电阻电路中,电流与电压的瞬时值、最大值、有效值都 符合欧姆定律。 三、功率 1、瞬时功率:任一瞬间,电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两 端电压的瞬时值的乘积,用 P
2 R

表示。
2

PR=ui=(Um /R)sin ω t 2、平均功率:电阻在交流电一个周期内消耗的功率的平均值,又 称有功功率,用 P 表示,单位仍是瓦(W) 。电压、电流用有效值 表示时,平均功率 P 的计算与直流电路相同,即 P=UI=I R=U /R 课堂练习:课本 P84 第 11 题
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§3-4 纯电感交流电路
一、电感对交流电的阻碍作用

先接通 6V 直流电源,可以看到 HL1 和 HL2 亮度相同。再改接 6V 交流电源,发现灯泡 HL2 明显变暗,这表明电感线圈对直流电和 交流电的阻碍作用是不同的。 感抗——电感对交流电的阻碍作 用,用 XL 表示,单位为欧姆(Ω ) XL = 2π fL = ω L 。 二、电流与电压的关系 纯电感电路欧姆定律的表达式:I=U/XL

相量图 三、功率
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波形图

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纯电感电路不消耗能量,它是一种储能元件。 通常用瞬时功率的最大值来反映电感与电源之间转换能量的规 模,称为无功功率,用 QL 表示,单位乏(Var) L=ULI=I XL=UL /XL 。Q 课堂练习:课本 P84 第 14、15、16 题
2 2

§3-5 纯电容交流电路
一、电容对交流电的阻碍作用 如右图,先接通 6V 直流电源, 灯泡 HL2 瞬间微亮,随即熄灭, 再改接 6V 交流电源,灯泡 HL2 亮。 说明直流电不能通过电容器,交流电能通过电容器。 容抗——电容对交流电的阻碍作用, XC 表示, 用 单位为欧姆 (Ω ) 。 XC=1/(ω C)=1/(2π fC) 二、电流与电压的关系 纯电容电路欧姆定律的表达式:I=U/XC

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三、功率 电容也是储能元件,不消耗功率。纯电容电路的无功功率为: QC=UI=I XC=U /XC
2 2

课堂练习:课本 P85 第 19、20、21、22 题

§3-6

RLC 串联电路

一、电容对交流电的阻碍作用 开关 SA 闭合后接交流电压,灯泡 微亮。再断开 SA,灯泡突然变亮。测 量 R、L、C 两端电压 UR 、UL、UC , 发现: UR+UL+UC≠U

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二、电压与电流的关系 RLC 串联电路的总电压瞬时值等于多个元件上电压瞬时值之
u ? 和,即: u R ? u L ? uC
U ? U R ? (U L ? U C )
2 2

RLC 串联电路中总电压与分电压之间的关系: 将 UR=IR、UL=IXL、UC=IXC 代入上式可得
U ? I R ? (X L ? XC) ? I
2 2

R ? X
2
2

2

? IZ
2

式中 X = XL - XC 称电抗; 阻抗角为: ?
? arctan UL ?UC UR

Z ?

R ? X

称为阻抗,单位是Ω 。

? arctan

XL ? XC R

三、电路的电感性、电容性和电阻性 1、电感性电路:当 XL>XC 时,电路呈感性。 2、电容性电路:当 XL<XC 时,电路呈容性。 3、电阻性电路:当 XL=XC 时,电路呈阻性。

四、功率 视在功率:电压与电流有效值的乘积,用 S 表示,单位为伏?安 (VA) 。 视在功率并不代表电路中消耗的功率,它常用于表示电源设备的 容量。视在功率 S 与有功功率 P 和无功功率 Q 的关系:
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S ?

P ?Q
2

2

P ? S cos ?

Q ? S sin ?

cos ? ?

P S

称为功率因数。

五、电压三角形、阻抗三角形和功率三角形

课堂练习:课本 P85 第 23、24、25 题

§3-7 提高功率因数的意义和方法
计算电感性负载的有功功率,除考虑电压、电流的大小外,
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P ? UI cos ?

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还要考虑电压、电流之间的相位差,即 : 对于纯电阻负载, cos ? 对于电感性负载, cos ?
?1 ?1

; 。

在电感性电路中,有功功率只占电源容量的一部分,还有一 部分能量并没有消耗在负载上,而是与电源之间反复进行交换, 这就是无功功率,它占用了电源的部分容量。 一、提高功率因数的意义 1、充分利用电源设备的容量。 2、减小供电线路的功率损耗。 二、提高功率因数的方法 1、提高自然功率因数。 2、并接电容器补偿。

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§3-8 常用照明电路
一、常用照明方式 1、一般照明——无特殊要求,为整个被照场所而设置的照明。 2、局部照明——局限于某一工作部位的照明。 3、混合照明——由一般照明和局部照明共同组成的照明称混合照 明 二、常用照明灯具 白炽灯、荧光灯、卤钨灯、高压汞灯、高压钠灯、节能灯等 三、荧光灯电路 1、荧光灯的组成:灯管、镇流器、启辉器、灯座灯架等组成。 2、荧光灯电路图:

3、工作原理:辉光放电→热电子发射→产生高压电→荧光灯点亮 四、双控白炽灯电路

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作业布置:习题册 P30 二 2

第四章 三相交流电路

本章教学要求: 1、了解三相交流电的特点,掌握三相四线制电源的线电压与相电 压的关系。 2、掌握三相交流电路中对称三相负载分别作星型和三角形连接时 的有关性质,并会进行简单计算。 3、了解发电、输电和配电的概况。 4、掌握安全用电的一般知识。 重点: 三相交流电的特点;三相负载的连接方式;安全用电常识 难点: 线电压和相电压关系的应用、线电流和相电流关系的应用 教学方法: 讲授法、讲练结合、引导式
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§4-1 三相交流电
一、三相交流电的三个优点 1、三相发电机比体积相同的单相发电机输出的功率要大。 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。

二、三相交流电动势的产生 由三相交流发电机产生。发电机结构示意图如课本图 4-1 所 示,产生的三个对称正弦交流电动势分别为:

eU=Emsin(ω t)V;eV= Emsin(ω t-120°)V;eW=Emsin(ω t+120°)V
(针对性课堂练习:课本 P108 第 2 题)
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波形图

相量图

相序——三个交流电动势到达最大值(或零)的先后次序。 规定每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。

三、三相四线制

线电压:相线与相线之间的电压。 相电压:相线与中线之间的电压。 U 线 =√3 U 相
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线电压总是超前于对应的相电压 30°。

课堂练习:习题册 P31 二、三

§4-2 三相负载的连接方式
一、几个概念 1、三相负载:接在三相电源上的负载。 2、对称三相负载:各相负载相同的三相负载,如三相电动机、大 功率三相电路等。 3、不对称三相负载:各相负载不同,如三相照明电路中的负载。 二、三相负载的星形连接 把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之间的接法(常
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用“Y”标记) 。

U 线=√3U 相 三、三相负载的三角形连接

I 线 Y=I 相 Y=U 相 Y/Z 相

把三相负载分别接在三相电源每两根相线之间的接法 (常用 “△ ”标记) 。

四、三相负载的功率 在三相交流电源中,三相负载消耗的总功率为各相负载消耗的功 率之和。在对称三相电路中,有:P=3U 相 I 相 cosφ =3P 相 对称三相负载的无功功率和视在功率的计算式分别为: Q=√3 U 线 I 线 sinφ = 3U 相 I 相 sinφ S=√3 U 线 I 线 = 3U 相 I 相
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举例:已知某三相对称负载接在线电压为 380V 的三相电源中,其 中 R


= 6Ω ,X



= 8Ω 。试分别计算该负载作星形连接和三角

形连接时的相电流、线电流及有功功率。

课堂练习:课本 P109 第 5、6、7 题 作业布置:习题册 P35 四 5

§4-3 发电、输电和配电常识
一、发电厂的种类 水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、太阳能发
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电厂、地热发电厂等。 二、电力网和电力系统 1、 电力网: 将发电厂生产的电能传输和分配到用户的输配电系统, 简称电网。 2、电力系统:将发电厂、电力网和用户联系起来的发电、输电、 变电、配电和用电的整体。如图所示:

3、输电原则:容量越大,距离越远,输电电压越高。 3、变配电及配电方式 电能进入工厂后, 还要进行变电 (变换电压) 和配电 (分配电能) 。 变电所的任务是受电、变压和配电;而配电所只受电和配电。 配电方式基本有放射式、树干式两种类型。放射式优点:供电可 靠、互不影响、操作控制方便;缺点:耗材多、占地多、投资高。 树干式优点:耗材少、投资省;缺点:影响大、可靠性差、操作 控制不灵活。

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§4-4
一、触电方式及安全常识 1、触电方式有三种:

安全用电常识

单相触电(220V) 、两相触电(380V) 、跨步电压触电 2、电流对人体的伤害:(分电击和电伤) 电击是电流通过人体内部,对人体内脏及神经系统造成破坏。 电伤是电流通过人体外部造成的局部伤害,如电弧烧伤、熔化 的金属渗入皮肤等。 3、安全电流:交流 30mA 及其以下;直流 40mA 及其以下。 4、人体电阻:一般干燥皮肤时约 2kΩ ,皮肤潮湿或有损伤约 800 Ω。 5、安全电压:交流 36V 及其以下,直流 48V 及其以下。

二、防止触电的技术措施 1、保护接地:将电气设备的金属外壳与大地可靠地连接。它适用 于中性点不接地的三相供电系统。 2、保护接零:将电气设备在正常情况下不带电的外露导电部分与 供电系统中的零线相接。 采用保护接零须注意事项:
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①保护接零只能用于中性点接地的三相四线制供电系统。 ②接零导线必须牢固可靠,防止断线、脱线。 ③零线上禁止安装熔断器和单独的断流开关。 ④零线每隔一定距离要重复接地一次。一般中性点接地要求接地 电阻小于 10Ω 。 ⑤接零保护系统中的所有电气设备的金属外壳都要接零,绝不可 以一部分接零,一部分接地。 3、家庭安全用电

家庭配电示意图 4、漏电保护器原理图:

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三、安全用电注意事项 (1)判断电线或用电设备是否带电,必须用试电器(或测电 笔) ,决不允许用手触摸。 (2)在检修电气设备或更换熔体时,应切断电源,并在开关 处设置“禁止合闸”的标志。 (3)根据需要选择熔断器的熔丝粗细,严禁用铜丝代替熔丝。 (4)安装照明线路时,开关和插座离地一般不低于 1.3 m。不 要用湿手去摸开关、插座、灯头等,也不要用湿布去擦灯泡。
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(5)在电力线路附近,不要安装电视机的天线;不放风筝、 打鸟;更不能向电线、瓷瓶和变压器上扔物品。在带电设备周围 严禁使用钢板尺,钢卷尺进行测量工作。 (6)发现电线或电气设备起火,应迅速切断电源,在带电状 态下,决不能用水或泡沫灭火器灭火。 (7)发生触电事故时,首先要使触电者迅速脱离电源。

第五章 变压器与三相异步电动机

本章教学要求: 1、了解变压器的基本结构。 2、掌握变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换的关系。
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3、了解几种常用变压器的结构特点及其应用。 4、了解三相笼型异步电动机的基本结构和工作原理。 5、熟悉三相笼型异步电动机铭牌数据的意义。 重点: 变压器原理;三相笼型异步电动机的基本结构和铭牌。 难点: 三相笼型异步电动机的工作原理 教学方法: 讲授法、实物和实验演示、讲练结合

§5-1 变压器
课前准备:小型变压器模型 一、变压器的作用
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1、主要功能是改变交流电压的大小。 2、改变电流、变换阻抗等。 二、变压器的结构 1、主要组成部分:铁心和绕组 铁心:变压器的磁路通道,同时也是变压器的骨架。为了减小涡 流和磁滞损耗,铁心通常由磁导率较高又相互绝缘的薄硅钢片叠 合而成。 绕组:变压器的电路部分。由绝缘良好的漆包线或纱包线绕制而 成。工作时与电源相连的绕组称为一次绕组,与负载相连的线圈 称为二次绕组。 2、变压器符号:

3、变压器分类:按绕组和铁心的安装位置不同,分为心式和壳式 两种。 (如课本图 5-3 所示) 三、变压器工作原理 1、变压原理:
U1 U2 ? E1 E2 ? N1 N2

理想变压器一次、二次绕组端电压之比等于绕组的匝数比。

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2、变流原理:

I1 I2

?

U2 U1

?

N2 N1

变压器工作时,一次、二次绕组中的电流跟匝数成反比。 3、变换阻抗原理:

如图把带负载的变压器看成是一个新的负载,并用 R′L 表示,则 有 R′L = (N1/N2) RL (因为 I1 R′L = I2 RL ;I1/I2=N2/N1) R′L 是 RL 在变压器一次侧中的交流等效电阻。 四、常用变压器 1、三相变压器:有三相干式变压器和三相油浸式变压器
2 2 2

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2、电焊变压器:

3、互感器和钳形电流表

作业布置:课本 P124 第 1、3 题

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§5-2 三相异步电动机
课前准备:电动机模型 一、三相笼型异步电动机的结构 1、定子:电动机静止部分,包括机座、定子铁心和定子绕组。产 生旋转磁场。 2、转子:电动机的旋转部分,包括转轴、转子铁心和转子绕组。 产生电磁转矩。 结构示意图如课本图 5-16 二、三相笼型异步电动机的工作原理 1、工作原理: 电磁感应原理(导体切割磁力线运动产生感应电动势,通电导体 在磁场中受到电磁力的作用而偏转) 2、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
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转速 n0(又称同步转速) ,旋转磁场转 速与电动机的转速之差称为转差。
n0 ? 60 f p

转差——旋转磁场转速与电动机转速之差。 转差率——转差与旋转磁场转速之比。
S ? ?n n0 ? n0 ? n n0 ? 100 %
n ? (1 ? S ) n 0

三、三相异步电动机铭牌识读与维护 1、铭牌识读

型号: Y-112M-4 是指国产 Y 系列异步电动机, 机座中心高度 112mm, 中机座(M 中机座,L 长机座,S 短机座) ,磁极数为 4 极。 绝缘等级:按绝缘材料允许最高温度划分。见下表:
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绝缘等级

E

B

F

H

C

最高工作温度(℃) 120 130 155 180 大于 180 防护等级:IP 后两位数字,第一为表示防固异物的等级,第二位 表示防水等级。 工作制:S1 表示连续工作制(S2 表示短时运行工作制,S3 表示断 续运行工作制) 噪声等级:LM82dB 表示噪声等级为 82dB

2、三相异步电动机的选用原则 根据负载大小选择电动机的功率;根据负载转速选择电动机的转 速。 3、电动机起动前的检查 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,使用前应用兆欧表检查各相绕 组间及各相绕组对地的绝缘电阻(正常值都应为无穷大) 。

4、电动机运行中的巡查监视 ①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%。
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②电流监视

用钳形表测量电动机的电流,对较大的电动机还要

经常观察运行中电流是否三相平衡或超过允许值。 ③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。 ④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,可在电动机外壳上滴几滴水,如果水急剧汽化,说明电动机 显著过热。 ⑤响声、气味监视 检查响声是否正常,电动机是否有焦臭气味。

作业布置:习题册 P41 四 2

第六章 工作机械的基本电气控制电路

本章教学要求: 1、了解机械设备中常用低压电器的类型及用途,知道它们的图形 符号和文字符号。
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2、掌握三相异步电动机的直接起的、正反转控制、工作机械的限 位和自动往返等基本控制电路。 3、能看懂一般简单的电气控制电路图,能正确使用和维护一般常 用的电气控制设备。 4、了解可编程控制器(PLC)的基本知识。 重点: 1、常用的低压电器的符号、用途; 2、具有过载保护自锁环节的起动控制电路; 3、接触器联锁正反转控制电路; 4、反接制动控制电路。 难点: 自动往返控制电路;能耗制动控制电路 教学方法: 讲授法、讲练结合、实物演示、挂图法

§6-1 常用低压电器
课前准备:相关的低压电器实物 一、几个基本概念
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电力拖动控制电路—以电动机作为控制对象的电路。它的作用主 要是对电动机实现起动、正反转、调速、制动、联动等运行性能 的控制。 电器—用于对电路实现开关、控制、保护和调节等作用的电气设 备。 低压电器—工作在交流电压 1200V 以下、直流电压 1500V 以下的 电器。 二、常用低压电器的分类 1、按用途分:控制电器(如刀开关、按钮、接触器等) ;保护电 器(如熔断器、热继电器、断路器等) 2、按动作方式分:手动电器(如开关、按钮等) ;自动电器(如 接触器、时间继电器、速度继电器等) 3、按执行机理分:有触点电器;无触点电器 三、低压电器主要参数 额定工作电压 、额定工作电流 、通断能力 、电器寿命 四、常用低压电器 (一)刀开关(开启式负荷开关) 1、图形和文字符号:

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2、安装及操作刀开关时注意事项: ①安装时,手柄要向上,不得倒装或平装。倒装时,手柄有可能 因为振动而自动下落造成误合闸,另外分闸时可能电弧灼手。 ②接线时,应将电源线接在上端(静触点) ,负载线接在下端(动 触点) ,这样,拉闸后刀开关与电源隔离,便于更换熔丝。 ③更换熔丝时,必须在闸刀断开的情况下按原规格更换。 ④拉闸与合闸操作时要迅速,一次拉合到位。 (二)铁壳开关(封闭式负荷开关) 1、组成:刀开关、熔断器、 、速断弹簧、操作机构和外壳。 2、用途:用于不频繁的接通和分断带负荷的电路以及线路末端的 短路保护, 也用于控制 15kW 以下电动机不频繁地直接起动和停止。 2、图形和文字符号:

3、安装及操作铁壳开关时注意事项 ①必须垂直安装, 安装高度离地不低于 1.3~1.5m, 并以操作方便 和安全为原则。 ②开关外壳的接地螺钉必须可靠接地。
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③接线时,应将电源进线接在静夹座一边的接线端子上,负载引 线接在熔断器一边的接线端子上,且进出线都必须穿过开关的进 出线孔。 ④分合闸操作时,要站在开关的手柄侧,不准面对开关,以免因 意外故障电流使开关爆炸,铁壳飞出伤人。 (三)组合开关 1、用途:用于不频繁的接通和分断电路、换接电源和负载以及控 制 5kW 以下电动机的启动、停止和正反转。 2、图形文字符号:

3、安装及操作组合开关时注意事项 ①HZ10 系列组合开关应安装在控制箱(或壳体)内,其操作手柄 最好在控制箱的前面或侧面。开关为断开状态时应使手柄在水平 旋转位置。HZ3 系列组合开关外壳上的接地螺钉必须可靠接地。 ②组合开关的通断能力较低,故不可用来分断故障电流。当用于 电动机可逆控制时,必须在电动机完全停转后才允许反向接通。 每小时的通断次数不能超过 15~20 次。 ③倒顺开关接线时,应将开关两侧进出线中的一相互换,并看清
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开关接线端标记,切忌接错。 (四)断路器 1、概念:断路器又称自动空气开关或自动空气断路器,是一种集 控制和多种保护功能于一体的自动开关。 2、作用:低压配电网络和电力拖动系统中常用的一种配电电器。 正常情况下,用于不频繁的接通和分断电路以及控制电动机运行。 当电路中发生短路、过载和欠压等故障时,能自动切断故障电路, 保护线路和电气设备。 3、图形和文字符号:

4、安装及操作断路器时注意事项: ①断路器应垂直安装,连接导线必须符合规定要求。 ②工作时不可将灭弧罩取下,灭弧罩损坏应及时更换,以免发生 短路时出现电流不能熄灭的事故。 ③脱扣器的整定值一经调好就不要随意变动。 ④随时检查触点有无烧灼情况,如有应及时修复。 ⑤应定期清除断路器的尘垢,以保证断路器的绝缘和正常动作。

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(五)按钮 一种手动电器,通常用来接通或断开小电流的控制电路。 在低于 5A 的电路中,可直接用按钮来控制电路的通断。 1、种类:常开按钮(启动按钮) 、常闭按钮(停止按钮)和复合 按钮 2、图形和文字符号:

(六)行程开关 1、概念:又称限位开关,利用生产机械某些运动部件的碰撞使触 点动作,对电路实现接通或断开;当运动部件一离开,其触点自 动还原到原始状态。 2、作用:控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置,也 可以对生产机械给以必要的保护。 3、图形和文字符号:

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(七)熔断器 1、结构:熔体(一种是铅、锡、锌等材料,用于小电流电路;另 一种是银、铜等材料,用于大电流电路) ;熔管;熔座。 2、图形和文字符号:

3、分类:①瓷插式熔断器;②螺旋式熔断器;③无填料封闭管式 熔断器;④有填料封闭管式熔断器;⑤自复式熔断器。 4、用途: 瓷插式——一般用于交流 50Hz、额定电压 380V 及以下,额定电 流 200A 及以下的低压线路末端或分支电路中,主要作为电气设备 的短路保护。 螺旋式——应用于控制箱、 配电屏、 机床设备及振动较大的场合, 在交流 50Hz、额定电压 500V、额定电流 200A 及以下的电路中, 作为短路保护器件。 无填料封闭管式——适用于交流 50Hz、 额定电压 380V 或直流额 定电压 440V 及以下电压等级的动力网络和成套配电设备中,作为 导线、电缆及较大容量电气设备的短路和连续保护。 有填料封闭管式——短路电流较大的电力输配电系统中,主要作 为电缆、导线和电气设备的短路保护。
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自复式——具有限流作用显著、动作时间短、熔而不断、动作后 不需更换熔体等特点;常与断路器串联使用,以提高组合分断性 能。 (八)接触器 用来接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电器。 1、图形和文字符号:

2、用途:主要用于控制电动机的启动、反转、制动和调速等。它 具有低电压释放保护功能;具有比工作电流大数倍乃至十几倍的 接通和分断能力;但不能分断短路电流。 3、分类:交流接触器和直流接触器两种。 4、结构:电磁系统、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置等。 5、工作原理:电磁原理 (九)电流继电器 根据电路中电流值的大小而动作的继电器。 1、过电流继电器(过电流保护作用) :电路正常工作时不动作, 当电路中电流超过某一整定值时,过电流继电器动作。 2、欠电流继电器(欠电流保护作用) :电路正常工作时已动作,
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当电路中电流减少到某一整定值时,欠电流继电器动作。

(十)电压继电器 根据电路中电压值的大小而动作的继电器。 1、过电压继电器(过电压保护作用) :电路电压正常工作时不动 作,当电路中电压超过某一整定值(一般为 105%~120%UN)时,过 电压继电器动作。 2、欠电压继电器(欠电压保护作用) :电路正常工作时已动作, 当电路中电压减少到某一整定值(一般为 30%~50%UN 以下)或消失 时,欠电压继电器动作。

(十一)中间继电器 动作值和释放值不能调节的电压继电器。 作用:增大触头的容量;增加触头的数量。
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(十二)时间继电器 线圈通电或断电后,其触点在经过预先设定好的时间之后才闭合 或断开的一种控制电器。

(十三)热继电器 利用电流的热效应对电动机及其他电气设备进行过载保护和缺相 保护的控制电器。 1、结构:热元件、动作机构、触点系统、电流整定装置、复位机 构等组成。 2、工作原理:电流热效应、热涨原理、杠杆原理
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3、主要参数的选择: 额定电压——热继电器的额定电压是指触头的电压值,选用时要 求额定电压大于或等于触头所在线路的额定电压。 额定电流——热继电器的额定电流是指允许装入的热元件的最大 额定电流值。选用时要求额定电流大于或等于被保护电动机及其 他电气设备的额定电流 4、图形和文字符号:

(十四)速度继电器 反映转速和转向的继电器,与接触器配合,实现对电动机的反接 制动控制,故又称为反接制动继电器。 1、结构:转子、触点、定子。 2、原理:电动机原理(动作速度 一般不低于 100~300r/min,复位速 度一般在 100 r/min) 。

作业布置:习题册 P43 四

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§6-2 电气控制系统图中基本环节的识读
一、电气原理图 电气控制线路图有三种:电气原理图、电器布置图、电气安装接 线图。 电气原理图——采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号 代表各种电器、电动机等元件,依据生产机械对控制的要求和各 电器的动作原理,用导线把它们连接起来构成。 二、电气原理图的组成 电气原理图主要由主电路、辅助电路、功能说明栏、电路编号等 组成。如课本图 6-17 所示 三、绘图的一般原则 1、所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字 符号表示。 2、电器元件的布局应根据便于阅读的原则安排。 3、 当同一电器元件的不同部件(如线圈、 触点)分散在不同位置时, 为了表示是同一元件,要在电器元件的不同部件处标注统一的文 字符号。对于同类器件,要在其文字符号后加数字序号来区别。 4、所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画
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出。 5、应尽量减少线条和避免线条交叉。 四、识读电气原理图的基本步骤 1、看标题栏 2、看主电路 3、看辅助电路

§6-3

三相异步电动机的直接起动控制电路

一、手动正转控制电路

二、继电接触器正转控制电路 1、点动正转控制电路

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动作原理:先合上电源开关 QF 起动:按住按钮 SB→线圈 KM 通电→主触点 KM 闭合→电动机 M 运 转 停转:松开 SB→线圈 KM 断电→主触点 KM 断开→电动机 M 断电停 转

2、连续正转控制电路

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动作原理: 先合上电源开关 QF 起动: 按下按钮 SB2→线圈 KM 通电→主触点和辅助触点 KM 闭合→ 电动机 M 启动运转 停转: 按下 SB1→线圈 KM 断电→主触点和辅助触点 KM 断开→电动 机 M 断电停转

作业布置:习题册 P47 三、2;P48 四、2

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§6-4 三相异步电动机的正反转控制电路
一、倒顺开关正反转控制电路 适用范围:常用于控制额定电流 10A,功率在 3kW 以下电动机。

二、接触器联锁正反转控制电路 适用范围:不需要频繁换向的场合。

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三、按钮、接触器双重联锁正反转控制电路

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作业布置:习题册 P49 四 1、2

§6-5 工作台的限位和自动往返控制电路
课前准备: 挂图

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动作原理:起动→自动往返控制过程→停止

作业布置:习题册 P50 二

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§6-6

三相异步电动机的制动控制电路

一、机械制动控制电路 1、动作原理: (如右图) 线圈得电后,吸动衔铁,克 服弹簧拉力,使杠杆向上移动, 从而使闸瓦与闸轮分开,则闸 轮与电动机转子就可以自由转 动。一旦线圈断电,衔铁释放, 在弹簧的拉力下制动杠杆向下 移动,则闸瓦紧紧将闸轮抱住, 使电动机迅速制动,实现 断电刹车。 2、接线方法:如图所示。 3、适用范围:适用于需要断电制动的场合。

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二、电气制动控制电路 1、反接制动控制

动作原理: 先合上电源开关 QS。 起动运转:按下 SB1→KM1 线圈通电→KM1 联锁触头断开,自锁触 头和主触头闭合→电动机 M 接通电源起动运转;当速度上升到 120r/min 左右时→KS 常开触头闭合,为制动做准备。
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反接制动: 按下 SB2→KM1 线圈断电→KM1 自锁触头和主触头分断, →电动机 M 脱离电源;凭惯性转动→同时 KM1 联锁触头复位→KM2 线圈通电→KM2 联锁触头断开;自锁触头和主触头闭合→电动机 M 串接 R 反接制动,至转速下降到一定值(100r/min 左右)→KS 常 开触头断开→KM2 线圈断电,触头动作→电动机 M 断电→制动结 束。 2、能耗制动控制电路

动作原理: 合上电源开关 QF。 起动运转:按下 SB2→KM1 线圈得电→KM1 联锁触头断开,自锁触 头和主触头闭合→电动机 M 接通电源起动运转。 能耗制动: 按下 SB1→KM1 线圈断电其主触头断开→电机脱离电源。
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→KM2 线圈和 KT 线圈得电并自锁→KM2 主触头闭合→将直流电源 通入电机→电机进入能耗制动状态→当电机的转速接近零→KT 的 延时动断触头动作→断开 KM2 线圈→制动结束

作业布置:习题册 P52 四

§6-7 控制电路常见故障及简易处理方法
一、常见故障的分析和简易处理方法 1、硬故障(有明显外表特征) 现象:例如电动机、电器或导线显著发热、冒烟、散发焦臭味 或有火花等故障。 处理方法:立刻切断电源,查找故障的真正原因,以免后患。 2、软故障(无明显外表特征) 现象:电动机不能正常运行。 原因:除部分由于电源、电动机和制动器等主电路问题外,多数 是控制电路问题,如电气元件调整不当,机械动作失灵,触点及 压接线头接触不良或脱落等原因。
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处理方法:立刻切断电源,依据电路图,查找并排除故障。 3、常见故障 电动机不能启动、电动机在启动时发出嗡嗡声、电动机运行时不 能自锁、电动机不能停车 (各原因详见课本 P158) 二、排除故障时注意事项 1.通过询问、观察故障现象,分析故障点的可能原因后,尽量通 过断电或通电试验方法进行观察找出故障。避免一开始就逐一拆 卸元器件和线头,把问题复杂化。 2.对大型复杂电路,需要电路图结合安装接线图一起查找故障。 3.排除故障切忌不负责任的“凑合”思想。

§6-8 可编程控制器(PLC)简介
一、可编程控制器的基本结构 主要由 CPU、储存器、输入/输出接口、电源等组成。 (如图所示)

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二、PLC 控制系统的工作原理

三、可编程控制器的应用举例 1、基本指令 LD——取指令 AND——与指令 OR——或指令 OUT——输出指令 LDI——取反指令 ANI——与非指令 ORI——或非指令 END——程序结束指令

2、举例

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作业布置:习题册 P54 四、五

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