建筑一級注冊結(jié)構(gòu)工程師電工模PPT課件

1、1第一節(jié) 、電場與磁場-（物理學(xué)中基本電磁規(guī)律） 庫侖定律 電磁感應(yīng)定律 安培定律 電磁感應(yīng)定律第1頁/共80頁2第一節(jié) 、電場與磁場-（物理學(xué)基礎(chǔ)） 庫侖定律 兩個靜止的點電荷在真空或空氣中 相互作用的規(guī)律。 電場強(qiáng)度 反映電場“力”的性質(zhì)的物理量。12312211231221122141rrqqkrrqqFForrqqFEoo34第2頁/共80頁3第一節(jié) 、電場與磁場-（物理學(xué)基礎(chǔ)） 安培力 磁場中載流導(dǎo)體受到磁場力的作用規(guī)律。長直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中的受力為： 電磁感應(yīng)定律 變化的磁場作用于導(dǎo)體時，在導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢LIBF dtdN第3頁/共80頁424rqoorq24qro2424

2、rqo（2005、99）以點電荷 q 所在點為球心,距點電荷 q的距離為 r 處的電場強(qiáng)度 E 等于:(A)(B)(C)(D)第4頁/共80頁5第二節(jié)第二節(jié) 電路的基本概念和基本定律電路的基本概念和基本定律基本元件：基本元件：有源源件 無源元件基本定律：基本定律：歐姆定律基爾霍夫定律基本定理：基本定理：疊加原理戴維南定理第5頁/共80頁6一 、 電 路 的 作 用 和 基 本 物 理 量一 、 電 路 的 作 用 和 基 本 物 理 量 、 電 路 的 作 用 1 、 功 能 ： A 傳 輸 能 量 B 分 配 信 息 2 、 結(jié) 構(gòu) ： A 電 源 B 負(fù) 載 C 中 間 環(huán) 節(jié) aE+-b

3、IUabRORL(二) 電路的基本物理量 電流 i，電壓與電位差 Uab=Ua-Ub電功率 p第6頁/共80頁7(1) 在解題前先設(shè)定一個正方向，作為參考方向；(3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：若計算結(jié)果為正，則實際方向與假設(shè)方向一致；若計算結(jié)果為負(fù)，則實際方向與假設(shè)方向相反。(2)(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出方程；并進(jìn)行計算。E1ABRE2IR兩點注意：第7頁/共80頁8aIRUb功率的概念：設(shè)電路中任意兩點間的電壓為 U ，流入此部分電路的電流為 I， 則這部分電路消耗的功率為:W IUP功率有正負(fù)！如果U I方向不一致結(jié)果如何？第8頁/共80頁9 在 U、 I 正方向選擇一致的前提

4、下： IRUab“吸收功率”（負(fù)載）“發(fā)出功率”（電源）若 P = UI 0若 P = UI 0P（吸收）= P（發(fā)出）aE+-bIUabRORL第9頁/共80頁10二 、 基 本 電 路 元 件二 、 基 本 電 路 元 件 、 電 源 元 件 1 、 電 壓 源 ： 2 、 電 流 源 ： 3 、 兩 種 電 源 的 等 效 變 換 、 負(fù) 載 元 件 （ 略 ）aE+-bIUabRORL第10頁/共80頁111.1.電壓源oIREUI+-URoEIUERo越大斜率越大特點：( (1）輸出電壓不變，其值恒等于電動勢。 即 Uab E； （2）電源中的電流由外電路決定。理想電壓源 （恒壓源）

5、: : Ro= 0 時的電壓源.第11頁/共80頁12恒壓源中的電流由外電路決定恒壓源中的電流由外電路決定設(shè): E = 10V當(dāng)R1 、R2 同時接入時： I=10AIE+_abUabR22 例 當(dāng)R1接入時 ： I=5A則：2 R1第12頁/共80頁13oabSRUII2. 2. 電流源bISRoaUabIIsUabI伏安特性 電流源模型Ro理想電流源（恒流源):): RS= 時的電流源. （1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流 IS； （2）輸出電壓由外電路決定。第13頁/共80頁14恒流源兩端電壓由外電路決定恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè): IS=1 A R=10 時， U =

6、10 V R=1 時， U =1 V則:例第14頁/共80頁15ooosRRREIRRRIEooosaE+-bIUabRO電壓源電流源UabROIsabI 注意：電流源的正方向與電動勢的正方向一致。例題 3、兩種電源的等效變換 第15頁/共80頁16第16頁/共80頁17三三、電路的工作狀態(tài)、電路的工作狀態(tài)開路短路有載aE+-bIUabRORLuabiI短路開路RLI第17頁/共80頁18E112VE26VR110ohmR220ohmR351kohm四、四、電路的基本定律電路的基本定律1 1、電流定律KCLKCL2、電壓定律KVLKVL3、歐姆定律 I =00UIRU 第18頁/共80頁192

7、005、100.圖示電路圖示電路U=12VU=12V、UE = 10V , R=0.4k.UE = 10V , R=0.4k.則電則電流流I I等于多少等于多少? ?(A)0.055 A(B)0.03 A(C)0.025 A(D)0.005A第19頁/共80頁20例：圖示電路， S斷開后，A點電位VAo； S閉合后，A點電位Uas分別是（a）-4v, 3.6v（b）6v,0v（c）4v, -2.4v（d）-4v, 2.4v 第20頁/共80頁21第三節(jié)第三節(jié) 、疊加原理、疊加原理、戴維南定理、戴維南定理注意：應(yīng)用于線性電路。獨立電源和線性元件構(gòu)成的電路第21頁/共80頁22一迭加定理一迭加定理

8、 在多個電源同時作用的(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)中，任何支路的電流或任意兩點間的電壓，都是各個電源單獨作用時所得結(jié)果的。+原電路BI2I1AR1E1R2E2I3R3+_+_E2單獨作用BI2R1I1R2AE2I3R3+_E1單獨作用BAI2I1E1R1R2I3R3+_第22頁/共80頁23例8：第23頁/共80頁24( (二) ) 戴維南定理注意：“等效”是指對端口外等效概念概念：有源二端網(wǎng)絡(luò)用電壓源模型等效。 有源二端網(wǎng)絡(luò)REdRd+_R第24頁/共80頁25 R12ohmR02ohmRL7ohmR22ohmIs2AES16VI16AEs6VR01ohmR21kohmR12ohm

9、R02ohmRL7ohmR22ohmIs2AES16VI16A例9：第25頁/共80頁262005、101.疊加原理只適用于分析下列疊加原理只適用于分析下列哪項的電壓、電流問題哪項的電壓、電流問題? ?(A)(A)無源電路無源電路(B)(B)線性電路線性電路(C)(C)非線性電路非線性電路(D)(D)不含也惑、電容元件的電路不含也惑、電容元件的電路第26頁/共80頁27第四節(jié)第四節(jié)正弦交流電路的解題方法正弦交流電路的解題方法一、一、 正弦交流電路的三要素表示法正弦交流電路的三要素表示法、 正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素、 正弦量的表示法正弦量的表示法二、二、 單相交流電路單相交流電路純純

10、R R、L L、C C電路電路RLCRLC串聯(lián)電路分析串聯(lián)電路分析 R10ohmL1mHC1uFUs220V155.56V_rms50Hz0Deg第27頁/共80頁28例例幅度：A707. 021A 1IImAti301000sin已知：Hz159210002rad/s 1000 f頻率： 30 初相位：第28頁/共80頁29波形圖瞬時值相量圖復(fù)數(shù)符號法UIUeUjbaUjtUum sin TmIt i第29頁/共80頁30單一參數(shù)正弦交流電路的分析計算小結(jié)單一參數(shù)正弦交流電路的分析計算小結(jié)電路參數(shù)電路圖（正方向）復(fù)數(shù)阻抗電壓、電流關(guān)系瞬時值有效值相量圖相量式功率有功功率 無功功率RiuiRu

11、R設(shè)則tUusin2tIisin2IRU RIUUIu、 i 同相LiudtdiLu CiudtduCi LjjXLcjCjjXC11設(shè)則tIisin2)90sin( 2tLIuLXIXULLUIu領(lǐng)先 i 90LjXIU設(shè)則tIisin2)90sin( 12tCIuCXIXUCC1UIu落后i 90CjXIUUI000LXIUI2CXIUI2基本關(guān)系第30頁/共80頁31CUULUIRUCLUURLCRULUCUIUZIUCLRUUUUCLCLXXjRIjXIjXIRI第31頁/共80頁32關(guān)于復(fù)數(shù)阻抗關(guān)于復(fù)數(shù)阻抗 Z Z 的討論的討論iuiuIUZIUIUZZIU由復(fù)數(shù)形式的歐姆定律由復(fù)數(shù)

12、形式的歐姆定律可得：可得：結(jié)論：結(jié)論：的模為電路總電壓和總電流有效值之比，的模為電路總電壓和總電流有效值之比，而而的幅角則為的幅角則為總電壓和總電流的相位差?？傠妷汉涂傠娏鞯南辔徊?。iuIUZ- Z和總電流、總電壓的關(guān)系和總電流、總電壓的關(guān)系第32頁/共80頁33第33頁/共80頁34A24. 22122005、102.圖示電路,正弦電流i2的有效值I2=lA.電流i3的有效值I3 =2A,因此電流I1的有效值I1.等于多少?(A).(B).1+2=3A(C) .2-l=lA(D).不能確定第34頁/共80頁352005、103. 圖示電路,u=141sin (314t - 30)V, i=1

13、4.lsin (314t -60)A, 這個電路的有功功率P等于多少?(A). 500w (B). 866W(C). l000W(D). 1988W第35頁/共80頁36三、三相交流電路三、三相交流電路30 3plUUlU pU -為相電壓 -為線電壓在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級為V380 V220lPUU、CeceBeACBNAeABuBCuCAu、三相電源：第36頁/共80頁37負(fù)載 形接法PlPlUUII303對稱負(fù)載下：負(fù)載Y Y形接法303PlPlUUIIACBZZZACB NZZZ、三相負(fù)載：、三相負(fù)載：第37頁/共80頁38BiAiACBNZAZBZCNiCiAN

14、iCNiBNiCeceBeAe負(fù)載星形接法時的一般計算方法解題思路： 一般線電壓 為已知，然后根據(jù)相電壓和負(fù)載求電流。lulilupupiZUp第38頁/共80頁39第39頁/共80頁40第五節(jié)第五節(jié) 電路的暫態(tài)過程電路的暫態(tài)過程、電路的響應(yīng)、換路定則、求解一階電路的三要素法 RCtCCCCCCeuuuuutu)()0()()(teffftf)()0()()()0()0(CCuu)0()0(LLii第40頁/共80頁41第41頁/共80頁42第42頁/共80頁43第43頁/共80頁44l04.圖示電路,換路前Uc(0-)=0.2U1, UR(0-)=0v, 求：電路換路后Uc(0+)和UR (

15、0+) 分別為:(A) .Uc(0+)=0.2U1, UR (0+)=0(B). Uc(0+)=0.2U1, UR (0+)=0.2U1(C). Uc(0+)=0.2U1, UR (0+)=0.8U1(D). Uc(0+)=0.2U1, UR (0+)=U1第44頁/共80頁452005、104. 圖示電路,u=141sin (314t - 30)V, i=14.lsin (314t -60)A, 這個電路的有功功率P等于多少?(A). 500w (B). 866W(C). l000W(D). 1988W第45頁/共80頁46第六節(jié)第六節(jié) 變壓器、電動機(jī)及繼電接觸控制變壓器、電動機(jī)及繼電接觸控

16、制電路電路一、磁路基礎(chǔ)知識二、變壓器三、電動機(jī)四、繼電接觸控制電路第46頁/共80頁47磁路和電路的比較磁磁路路電電路路磁通R+_EI磁壓降HL磁動勢INF 電動勢電流電壓降UEIUIN一、磁路基礎(chǔ)知識第47頁/共80頁48勵磁電流：在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流勵磁電流直流 - 直流磁路 交流 - 交流磁路磁路分析1、直流磁路2、交流磁路s1ui第48頁/共80頁49RUI IU1、直流磁路分析直流磁路的特點:直流電路中REI E 固定I 隨 R 變化mR隨 變化 直流磁路中mRF F 固定 U一定I一定磁動勢 F=IN 一定)(mRF磁通和磁阻成反比（線圈中沒有反電動勢）（R 為線圈的電阻）第

17、49頁/共80頁50電路方程：tNRieeuulRdd)()(一般情況下 很小RutNudd交流激勵 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢2、交流磁路的分析：主磁通：漏磁通uLeei第50頁/共80頁51假設(shè)tmsin則tfNtNummcos2cos最大值mmfNU2有效值mmfN UU44.42tNudduLeei第51頁/共80頁52mNfU44.4uLeeimRIN m一定時磁動勢 IN 隨磁阻 的變化而變化。mR當(dāng)外加電壓U、頻率 f 與線圈匝數(shù)N一定時， 便確定下來。根據(jù)磁路歐姆定律 ，當(dāng) m 交流磁路的特點:交流磁路和電路中的恒流源類似mRF 固定F隨 變化mR交流磁路中：交流電路中：RIUS IS

18、固定U 隨 R 變化第52頁/共80頁53磁路特點RUI (U不變，I不變）mRIN mRIN ( I 隨 Rm 變化）fNUm44. 4m（ U不變時， 基本不變）直流磁路磁動勢F恒定交流磁路磁通恒定（隨Rm變化）IN第53頁/共80頁54結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。KNNEEUU2121201K為變比1、原、副邊電壓關(guān)系202uu 02i時10i1u20u2i1e2e)44. 4(11mNfU 二、變壓器第54頁/共80頁55KNNII11221結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比1102211NiNiNi空載勵磁電流 很小，可忽略 。即：02211NINI2、原、副邊電流關(guān)系1i1u2

19、u2iLR1N2N第55頁/共80頁56 （變阻抗）1i1u2u2iLR1N2N3、原、副邊阻抗關(guān)系LLRKR222IURL從原邊等效：KIKUIURL2211結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以 變比的平方。 222KIU2KRL第56頁/共80頁572005-105.圖示變壓器,一次額定電壓U1N=220V, 一次額定電流I1N=llA, 二次額定電壓U2N=600V.該變壓器二次額定電流I2N約為多少?(A). lA(B). 4A(C). 7A(D). 11A第57頁/共80頁583、三相異步機(jī)的起動方法：三、電動機(jī)1、三相異步機(jī)的運行原理：2、三相異步機(jī)的運行特性：第58頁/

20、共80頁59AXYCBZNSAiBiCimItAAXBYCZC分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 1、三相異步機(jī)的運行原理：第59頁/共80頁60三相異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速） “no”分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)50(Hzf 0n3p120分）轉(zhuǎn)/( 0001第60頁/共80頁61電動機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機(jī)轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)速:n電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但但異步

21、異步電動機(jī)電動機(jī)0nn無轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流提示提示：如果如果0nn 第61頁/共80頁62轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率（s）的概念：）的概念：%10000nnns異步電機(jī)運行中:%91s轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S的大小反映了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速的大小反映了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)速差與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速的相對和電動機(jī)轉(zhuǎn)速差與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速的相對關(guān)系。即：關(guān)系。即：電動機(jī)起動瞬間電動機(jī)起動瞬間:1 , 0sn（轉(zhuǎn)差率最大）（轉(zhuǎn)差率最大）第62頁/共80頁63電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T：轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)

22、磁場的作用下轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距。受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距。22cosIKTmT2、三相異步機(jī)的運行特性：21220222)(UsXRsRKT用電參數(shù)表示的用電參數(shù)表示的轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩公式第63頁/共80頁64三相電動機(jī)的機(jī)械特性三相電動機(jī)的機(jī)械特性)(Tfn 21220222)(UsXRsRKT根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式Ts10n0Tn得特性曲線：得特性曲線：nT)(SfT 第64頁/共80頁65三個重要轉(zhuǎn)矩三個重要轉(zhuǎn)矩n0TnNT額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定電壓下，以額電機(jī)在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速定轉(zhuǎn)速運行，輸出額運行，輸出額定功率定功率時，電機(jī)轉(zhuǎn)軸時，電機(jī)

23、轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。上輸出的轉(zhuǎn)矩。NPNn(1)/()(9550602分轉(zhuǎn)千瓦NNNNNnPnPT（牛頓米）NTnN第65頁/共80頁66如果如果電機(jī)將會電機(jī)將會因帶不動負(fù)載而停轉(zhuǎn)。因帶不動負(fù)載而停轉(zhuǎn)。maxTTL最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩：(2)maxT電機(jī)帶動最大負(fù)載的能力。n0TnmaxT求解0ST21220222)(UsXRsRKT2021max21XKUTmaxTT 202XRSSm第66頁/共80頁67stT起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩：(3)電機(jī)起動時的轉(zhuǎn)矩。n0TnstT21220222)(UsXRsRKT0n1)(s 啟動瞬間：啟動瞬間：則則21220222)(UXRRKTstLstTT stT體現(xiàn)了電動機(jī)帶載起動的能力。若體現(xiàn)了電動機(jī)帶載起動的能力。若電機(jī)能電機(jī)能起動，否則將起動不了。起動，否則將起動不了。TL第67頁/共80頁68（1）直接起動。二三十千瓦以下的異步電動機(jī)一般直接起動。二三十千瓦以下的異步電動機(jī)一般采用直接起動。采用直接起動。（2）降壓起動。降壓起動。Y 起動自耦降壓起動自耦降壓起動（3）轉(zhuǎn)子串電阻起動。）轉(zhuǎn)子串電阻起動。3、三相異步機(jī)的起動方法：第68頁/共80頁69Y 起動： 正常運行l(wèi)UAZBYXClI 起動ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll設(shè)：電機(jī)每相阻抗為設(shè)：電機(jī)每相阻抗為z31llYII第69頁/共80頁70AZBYXC正常運行UP