TOC\o"1-2"\h\z\u第一章直流電路 -2-§1-1電路及其基本物理量 -3-§1-2電阻 -5-§1-3歐姆定律 -6-§1-4電功與電功率 -8-§1-5電阻的串聯、并聯和混聯 -9-§1-6基爾霍夫定律 -12-第二章磁場與電磁感應 -14-§2-1磁場 -15-§2-2磁場的主要物理量 -16-§2-3磁場對電流的作用 -17-§2-4電磁感應 -17-§2-5自感 -19-§2-6互感 -20-第三章單相交流電 -21-§3-1交流電的基本概念 -22-§3-2正弦交流電的相量圖表示法 -25-§3-3純電阻交流電路 -27-§3-4純電感交流電路 -28-§3-5純電容交流電路 -29-§3-6RLC串聯電路 -30-§3-7提高功率因數的意義和方法 -32-§3-8常用照明電路 -33-第四章三相交流電路 -34-§4-1三相交流電 -35-§4-2三相負載的連接方式 -37-§4-3發電、輸電和配電常識 -39-§4-4安全用電常識 -40-第五章變壓器與三相異步電動機 -43-§5-1變壓器 -44-§5-2三相異步電動機 -47-第六章工作機械的基本電氣控制電路 -50-§6-1常用低壓電器 -51-§6-2電氣控制系統圖中基本環節的識讀 -60-§6-3三相異步電動機的直接起動控制電路 -61-§6-4三相異步電動機的正反轉控制電路 -63-§6-5工作臺的限位和自動往返控制電路 -65-§6-6三相異步電動機的制動控制電路 -66-§6-7控制電路常見故障及簡易處理方法 -69-§6-8可編程控制器（PLC）簡介 -70-第一章直流電路本章教學要求:1、了解電路的組成和狀態，理解有關基本物理量的定義，熟記它們的單位和符號；2、掌握歐姆定律，熟悉電路的三種狀態。3、了解電流熱效應的應用與危害，了解負載額定值的意義；4、熟練掌握電阻串聯、并聯和混聯電路的特點及其應用；5、了解基爾霍夫定律。6、會用萬用表測量電壓、電流和電阻。重點：1．電路的基本定律（歐姆定律、基爾霍夫定律）；2．電位的計算。3、電阻串并聯計算。難點：1．電源與負載電壓方向的判別方法；2．基爾霍夫電壓方程的列寫。教學方法：講授法、講練結合、啟發式§1-1電路及其基本物理量一、電路：電流流通的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。1、電路的作用（1）實現電能的傳輸、分配與轉換（2）實現信號的傳遞與處理2、電路的組成和狀態組成部分：電源、負載、導線、控制裝置。狀態：通路、開路（斷路）、短路二、電流1、電流的形成：電荷有規則的定向移動形成電流。2、電流的大小：是指單位時間內通過導體橫截面的電荷，即I=Q/t，電流用符號I表示，單位是安培（A）。3、電流的方向：正電荷移動的方向。4、電流的換算關系：三、電壓、電位和電動勢1、電壓（1）概念：電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功，稱為a、b兩點的電壓，用Uab表示。電壓單位是伏特（V）。（2）方向：高電位?低電位，電位降低的方向。（3）換算關系：2、電動勢（1）概念：在電源內部外力將單位正電荷從電源的負極移動到電源正極所做的功，是衡量電源移動正電荷的能力的物理量，符號為E，單位為伏特（V）。（2）方向：在電源內部由負極指向正極。3、電位（1）概念：電路中某點與參考點之間的電壓稱為該點的電位。選定參考點電位為零，電位的單位也是伏特（V）。（2）電壓與電位的關系：電路中任意兩點之間的電壓等于這兩點之間的電位差，即Uab=Ua-Ub，故電壓又稱電位差。舉例：已知Ua=10V，Ub=-10V，Uc=5V。求Uab和Ubc各為多少？解：根據電位差與電位的關系可知：Uab=Ua-Ub=10-（-10）=20V；Ubc=Ub-Uc=-10-5=-15V課堂練習：課本P30第2題§1-2電阻一、電阻與電阻率1、電阻概念：導體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號R表示。其單位為Ω（歐姆）。2、電阻單位的換算關系：3、電阻率：長度為1m、截面為1mm2的導體，在一定溫度下的電阻值，用符號ρ表示。其單位為Ω·m（歐米）。注：純金屬的電阻率很小，絕緣體的電阻率很大。銀是最好的導體，但價格昂貴而很少采用，目前電氣設備中常采用導電性能良好的銅、鋁作導線。4、電阻與電阻率的關系：導體電阻的大小決定于導體的材料（ρ）、長度（L）和橫截面積（S）,即：二、電阻與溫度的關系金屬的電阻率隨溫度升高而增大，電解液、半導體和絕緣體的電阻率則隨溫度升高而減小。三、電阻的測量電阻的測量使用電阻計（歐姆表）進行測量，測量時應注意：1、切斷電路上的電源。2、使被測電阻的一端斷開。3、避免把人體的電阻量入。§1-3歐姆定律一、部分歐姆定律在不包含電源的電路中，流過導體的電流與這段導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比，即I=U/R或U=IR式中I—電流（A）；U—電壓（V）；R—電阻（Ω）。例1已知，某100W的白熾燈在電壓220V時正常發光，此時通過的電流是0.455A，試求該燈泡工作時的電阻。解：例2有一個量程為300V（即測量范圍是0～300V）的電壓表，其內阻R0為40kΩ。用它測量電壓時，允許流過的最大電流是多少？解：二、全電路歐姆定律在全電路中電流強度與電源的電動勢成正比，與整個電路的內、外電阻之和成反比。其數學表達式為：式中E—電源的電動勢，V；R—外電路（負載）電阻，Ω；r—內電路電阻，Ω；I—電路中的電流，A。由式可得：E=IR+Ir=U外+U內式中U外—電源向外電路輸出的電壓，又稱電源的端電壓，V；U內—電源內阻的電壓降，V。全電路歐姆定律又可表述為：電源的電動勢等于內外電壓之和。三、電路在三種狀態下各物理量的關系電路狀態電流電壓電源耗功負載功率斷路I=0U=EPE=0PR=0通路I=E/(R+r)U=E-IrPE=EIPR=UI短路I短=E/rU=0PE=I短2rPR=0例如圖所示，不計電壓表和電流表內阻對電路的影響，求開關在不同位置時，電壓表和電流表的讀數各為多少？解：①開關接“1”號位置，電路短路。電壓表讀數為0。電流表中的短路電流為:I=E/r=2/0.2=10A②開關接“2”號位置，電路斷路，則電流表讀數為0。電壓表讀數為U=E=2V。③開關接“3”號位置，電路處于通路狀態。電流表讀數：I=E/(R+r)=2/（9.8+0.2）=0.2A電壓表讀數：U=IR=0.2×9.8=1.96V§1-4電功與電功率一、電功和電功率1、電功：電流所做的功，即電能，用字母W表示。單位是焦耳（J），或者千瓦時（kW·h）即通常所說的度。注意：1kW·h=3.6×106J電功的計算公式：W=UIt2、電功率：電流在單位時間內所做的功，用字母P表示，單位是瓦特（W）。計算公式為：P=W/t=UI=I2R=U2/R3、電流的熱效應：電流通過導體時使導體發熱的現象稱為電流的熱效應。電流熱效應就是電能轉換成熱能的效應。焦耳定律：Q=I2Rt二、負載的額定值和最大功率1、額定值:電氣設備安全工作時所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為額定電流、額定電壓和額定功率。2、負載獲得最大功率的條件：負載電阻與電源內阻相等，即R=r。此時負載獲得最大功率為Pm=E2/4r§1-5電阻的串聯、并聯和混聯一、串聯1、電阻串聯概念：如圖所示，把兩個或兩個以上的電阻依次連接，組成一條無分支電路，這樣的連接方式叫做電阻的串聯。2、電阻串聯的性質：①串聯電路中流過每個電阻的電流都相等。②串聯電路兩端總電壓等于各電阻兩端分電壓之和，即U=U1+U2+…+Un③串聯電路等效電阻（即總電阻）等于各串聯電阻值之和，即：R=R1+R2+…+Rn④電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即U1/R1=U2/R2=…=Un/Rn或U1/U2=R1/R2；U1/U3=R1/R3；U2/U3=R2/R3…3、電阻串聯的應用：①用幾個電阻串聯以獲得較大的電阻。②幾個電阻串聯構成分壓器，使同一電源能供給幾種不同的電壓。③擴大電壓表的量程。④限制和調節電路中電流的大小。⑤當負載的額定電壓低于電源電壓時，可用串聯電阻的方法將負載接入電源。二、并聯1、并聯電路的概念：如圖所示，把兩個或兩個以上的電阻接在電路中相同的兩點之間，承受同一電壓，這樣的連接方式叫做電阻的并聯。2、電阻并聯的性質：①并聯電路中各電阻的電壓相等，且等于電源電壓即:U1=U2=…=U②并聯電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即:I=I1+I2+…+In③并聯電路的等效電阻（即總電阻）的倒數等于各并聯電阻的倒數之和，即1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn注意：若只有兩電阻并聯,則其總電阻計算公式為R=R1R2/（R1+R2）④并聯電路電流性質：I1/I2=R2/R1；I2/I3=R3/R2；I1/I3=R3/R1…3、電阻并聯的應用：（1）凡是額定工作電壓相同的負載都采用并聯的工作方式；（2）獲得較小的電阻；（3）擴大電流表的量程。舉例：如圖所示的并聯電路中，求等效電阻RAB、總電流I、各負載電阻上的電壓、各負載電阻中的電流。解：等效電阻RAB為：RAB=R1R2/（R1+R2）=6×3/（6+3）=2Ω總電流I為：I=U/RAB=12/2=6A各負載上的電壓：U1=U2=U=12V各負載的電流：I1=U1/R1=12/6=2A；I2=U2/R2=12/3=4A三、混聯既有電阻串聯又有電阻并聯的電路稱為電阻混聯電路。如圖a）例如圖a)中R1=R2=R3=R4=R5=1Ω，求A、B間等效電阻RAB等于多少？解：a)圖等效于b)圖，b)圖等效于c)圖，c)圖等效于d)圖，如圖所示，則：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基爾霍夫定律一、幾個基本術語1、支路：電路中的每一個分支稱為支路。如圖a)中的支路GB1、R1支路；GB2、R2支路；R3支路。2、節點：三條或三條以上支路的聯接點。如圖a)中的點A和點B。3、回路：由支路組成的閉合路徑。如圖a)中的回路ABFEA、回路CDBAC、回路CEFDC。4、網孔：內部不含支路的回路。如圖a)中的網孔ABFEA和網孔CDBAC。舉例：如圖b)所示電路中有幾條支路？幾個節點？幾個回路？幾個網孔？答：6條支路，4個節點，7個回路，3個網孔。二、基爾霍夫電流定律(KCL定律)在任一瞬間，流進任一節點的電流之和恒等于流出該節點的電流之和。即：?Ｉ入=?Ｉ出或：?Ｉ=0舉例：如圖所示中，I1=2A,I2=-3A,I3=-2A,試求I。解：由基爾霍夫電流定律可知：I1+I3=I2+I即2+（-2）=-3+I故I=3A三、基爾霍夫電壓定律（KVL定律)在任一閉合回路中，各段電壓的代數和恒等于零。即：?U=0舉例：詳細講解習題冊第11頁中第2題綜合舉例：如圖所示電路中，E1=18V,E2=9V,R1=R2=1Ω,R3=4Ω,求各支路電流。解：設各參考方向如圖所示，則對節點A有：I1+I2=I3①對回路1有：E1=I1R1+I3R3②對回路2有：E2=I2R2+I3R3③代入已知聯立①②③方程解得：I1=6A；I2=-3A；I3=3A第二章磁場與電磁感應本章教學要求：1、了解直線電流、環形電流所產生的磁場，會用安培定則（右手定則）判斷磁場的方向。2、理解磁感應強度、磁通和磁導率的概念。3、掌握電流在磁場中受電磁力作用的知識，會用左手定則判斷電磁力的方向。4、理解電磁感應的概念，掌握楞次定律和法拉第電磁感應定律。5、理解自感系數和互感系數的概念，了解自感現象和互感現象的應用，會判斷和測定互感線圈的同名端。重點：電磁感應、安培定則、左手定則難點：磁場的主要物理量、楞次定律教學方法：講授法、講練結合§2-1磁場一、磁的幾個基本概念1、磁性：能夠吸引鐵、鎳、鈷及其合金的性質。2、磁體：具有磁性的物體，也稱磁鐵。3、磁極：磁體兩端磁性最強的部分。任何磁體都具有兩個磁極，分別是北極（N）和南極（S）。4、磁極間的相互作用力：同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。5、磁場：磁體周圍空間中存在著的一種特殊物質。磁極間的作用力就是通過磁場傳遞的。6、磁感線：為了形象地描述磁場分布而畫出的一些有方向的曲線。7、磁感線的3個特點：①磁感線是互不交叉的閉合曲線；在磁體外部由N極指向S極，在磁體內部由S極指向N極。②磁感線上任一點的切線方向，就是該點的磁場方向。③磁感線越密，磁場越強；磁感線越疏，磁場越弱。二、電流的磁場通電導體周圍產生磁場的現象稱為電流的磁效應。其磁場方向用右手螺旋定則（安培定則）來判斷。1、直線電流產生的磁場方向：用右手握住導線，讓伸直的大拇指指向電流方向，則四指彎曲的方向就是磁感線的環繞方向。2、環形電流（螺線管）產生的磁場方向：右手握住通電螺線管，讓彎曲的四指指向電流方向，則大拇指所指的方向就是磁場的北極方向。§2-2磁場的主要物理量1、磁感應強度（B）在磁場中，垂直于磁場方向的通電導線，所受電磁力F與電流I和導線長度L的乘積IL的比值稱為該處的磁感應強度，用B表示，即B=F/IL。單位是特斯拉，簡稱特（T）。磁感應強度B是表示磁場內某點磁場強弱及方向的物理量。B的大小也等于通過垂直于磁場方向單位面積的磁力線數目，B的方向用右手螺旋定則確定。2、磁通（Φ）磁通是反映磁場在某一范圍內的分布及變化情況的物理量。均勻磁場中磁通Φ等于磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，即Φ=BS。單位是韋伯(Wb)。3、磁導率（μ）磁導率μ表示物質的導磁性能，單位是亨/米(H/m)。真空的磁導率為μO=4π×10-7H/m。將物質磁導率與真空磁導率的比值稱為相對磁導率（μr），則μr=μ/μO4、物質的分類（按相對磁導率的大小）①順磁物質（μr>1）；②反磁物質（μr<1）；③鐵磁物質（μr>>1）5、磁化：使原來沒有磁性的物質具有磁性的過程。§2-3磁場對電流的作用一、磁場對通電直導體的作用1、電磁力的概念：通電導體在磁場中受到的力，也稱安培力。2、電磁力大小：F=BIL。單位牛（N）3、電磁力的方向：左手定則判斷。平伸左手，使大拇指與其余四指垂直，讓磁感線垂直穿入掌心，并使四指指向電流方向，則大拇指所指的方向就是電磁力的方向。課堂練習：課本P50第5題二、通電平等直導線間的作用通入同方向電流的平行導線相互吸引；通入反方向電流的平行導線相互排斥。如圖所示：（右手定則判斷磁場方向、左手定則判斷電磁力方向）作業布置：習題冊P14~15三、四題§2-4電磁感應一、電磁感應現象（實驗演示）當導體相對磁場切割磁感線運動，或在導體包圍的面積中磁通發生變化時，導體中將產生感應電動勢，這種現象叫做電磁感應現象。二、楞次定律感應電流產生的磁通總是阻礙原磁通的變化。楞次定律有兩層含義：①若Φ原增大，則Φ感與Φ原方向相反。（增反）②若Φ原減小，則Φ感與Φ原方向相同。（減同）課堂練習：習題冊P16四、3三、法拉第電磁感應定律線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比。即式中N為線圈匝數。dΦ/dt表示單匝線圈的磁通變化率。感應電動勢的方向由dΦ/dt的符號與感應電動勢的參考方向比較而定出。當dΦ/dt>0，即穿過線圈的磁通增加時，e<0，應電動勢的方向與參考方向相反，表明感應電流產生的磁場要阻止原磁場的增加；當dΦ/dt<0，即穿過線圈的磁通減少時，e>0，這時感應電動勢的方向與參考方向相同，表明感應電流產生的磁場要阻止原磁場的減少。四、直導體切割磁感線產生感應電動勢（實驗演示）1、大小：e=BLV(導體運動方向與磁感線方向垂直時)e=BLVsinα(導體運動方向與磁感線方向夾角為α時)2、方向：右手定則。平伸右手，大拇指與其余四指垂直，讓磁感線穿入掌心，大拇指指向導體運動方向，則其余四指所指的方向就是感應電動勢的方向。（舉例分析：習題冊P16四、2）§2-5自感1、自感現象實驗：如下圖a)所示合上開關，HL2比HL1亮得慢；b)圖所示斷開開關，燈泡閃亮一下才熄滅。像這種由于流過線圈本事的電流發生變化而引起的電磁感應現象稱為自感現象，簡稱自感。2、自感系數（電感）自感系數是一個衡量線圈產生自感磁通能力的物理量。用L表示，即L=NΦ/I。L的單位是亨利（H）。電感的大小與線圈的長度、匝數，和線圈中導體截面積有關，且成正比。3、自感電動勢：eL=L(dI/dt)舉例分析：習題冊P18四44、線圈L所儲存能量：WL=LI2/2自感現象的應用舉例：渦流加熱§2-6互感1、互感現象和互感電動勢：把由一個線圈中的電流發生變化而在另一個線圈中產生的電磁感應的現象稱為互感現象，簡稱互感。由互感現象產生感應電動勢稱為互感電動勢。用eM表示，eM=M(dI/dt)，M稱互感系數，單位是亨（H）。2、同名端的判斷:右手螺線定則（舉例分析：課本P51第12題）3、避免互感的方法：①將兩個線圈垂直放置；②安裝磁屏蔽罩（鐵磁材料）第三章單相交流電本章教學要求：1、掌握正弦交流電的三要素（有效值、頻率、初相位）及三種表示方法（解析式、波形圖、相量圖）。2、理解電感器和電容器在正弦交流電路中的作用，會用相量圖分析純電阻、純電感、純電容交流電路及電阻、電感與電容串聯交流電路，能做簡單計算。3、了解提高功率因素的意義和一般方法。4、了解常用照明電路的有關知識。掌握白熾燈、熒光燈、兩雙聯開關控制一盞燈的原理圖和接線方法。重點：運用相量圖分析交流電路難點：正弦交流量之間的相位差、無功功率、功率因素教學方法：講授法、講練結合§3-1交流電的基本概念課前準備：手搖發電機模型一、交流電的概念電壓或電流的大小和方向都不隨時間而變化的稱為穩恒直流電。電壓或電流的大小和方向按正弦規律變化的稱為正弦交流電。表達式為：u=Umsin（ωt+θ）；i=Imsin（ωt+θ）。波形圖如圖所示：二、交流電的產生交流電可由交流發電機或振蕩器產生。（振蕩器是一種能量轉換裝置——將直流電能轉換為具有一定頻率的交流電能。其構成的電路叫振蕩電路。）交流發電機產生的正弦交流電動勢表達式為：e=Emsinωt三、正弦交流電的周期、頻率和角頻率1、周期（T）：電流電每重復變化一次所需的時間，單位是秒（s）。2、頻率（f）：交流電在1s內重復變化的次數稱為頻率，單位是赫茲（Hz）。周期和頻率互為倒數，即T=1/f或f=1/T。我國工頻是50Hz。3、角頻率（ω）：交流電每秒變化的電角度，單位是弧度/秒（rad/s）。計算公式為ω=2πf=2π/T四、正弦交流電的最大值、有效值1、最大值：最大瞬時值，又稱峰值或振幅。最大值用大寫字母加下標m表示，如Em、Um、Im。2、有效值：使交流電和直流電加在同樣阻值的電阻上，如果在相同的時間內產生的熱量相等，就把這一直流電的大小叫做相應交流電的有效值。有效值用大寫字母表示，如E、U、I。3、有效值和最大值的關系：有效值=最大值/√2舉例應用：如下圖所示的波形圖中，試求T、f、ω和I分別是多少？五、正弦交流電的相位與相位差1、相位：正弦量在任意時刻的電角度，也稱相角，用（ωt+θO）表示。初相是t=0時的相位。如交流電u=311sin（314t+60°）V的相位是（314t+60°），初相是60°。2、相位差：兩個同頻率正弦量的相位之差，其值等于它們的初相之差。如u=Umsin（ωt+θu）i=Imsin（ωt+θi）相位差為θ=（ωt+θu）-（ωt+θi）=θu-θi兩正弦量有相位差的前提：兩者的角頻率必須相等。§3-2正弦交流電的相量圖表示法一、表示正弦交流電的方法1、解析式。例如u=Umsin（ωt+θu）2、波形圖。例如圖所示:3、相量圖。例如圖所示:二、相量圖(矢量圖)1、旋轉矢量與波形圖的關系2、應用相量圖時注意以下幾點①同一相量圖中，各正弦交流電的頻率應相同。②同一相量圖中，相同單位的相量應按相同比例畫出。③一般取直角坐標軸的水平正方向為參考方向，逆時針轉動的角度為正，反之為負。④用相量表示正弦交流電后，它們的加、減運算可按平行四邊形法則進行。3、舉例試畫出u1=3√2sin(314+30°)V和u2=4√2sin(314-60°)V的相量圖，并用向量圖表示u1+u2課堂練習：作出下列交流電的相量圖i=3sin(314t-45°)A；e=4sin(314t+60°)V課本P83第7、8題§3-3純電阻交流電路一、電流與電壓的相位關系u=Umsinωti=u/R=(Umsinωt)/R相量圖波形圖二、電流與電壓的數量關系Im=Um/RI=U/R在純電阻電路中，電流與電壓的瞬時值、最大值、有效值都符合歐姆定律。三、功率1、瞬時功率：任一瞬間，電阻中電流瞬時值與同一瞬間的電阻兩端電壓的瞬時值的乘積，用PR表示。PR=ui=(Um2/R)sin2ωt2、平均功率:電阻在交流電一個周期內消耗的功率的平均值，又稱有功功率，用P表示，單位仍是瓦（W）。電壓、電流用有效值表示時，平均功率P的計算與直流電路相同，即P=UI=I2R=U2/R課堂練習：課本P84第11題§3-4純電感交流電路一、電感對交流電的阻礙作用先接通6V直流電源，可以看到HL1和HL2亮度相同。再改接6V交流電源，發現燈泡HL2明顯變暗，這表明電感線圈對直流電和交流電的阻礙作用是不同的。感抗——電感對交流電的阻礙作用，用XL表示，單位為歐姆（Ω）。XL=2πfL=ωL二、電流與電壓的關系純電感電路歐姆定律的表達式：I=U/XL相量圖波形圖三、功率純電感電路不消耗能量，它是一種儲能元件。通常用瞬時功率的最大值來反映電感與電源之間轉換能量的規模，稱為無功功率，用QL表示，單位乏（Var）。QL=ULI=I2XL=UL2/XL課堂練習：課本P84第14、15、16題§3-5純電容交流電路一、電容對交流電的阻礙作用如右圖，先接通6V直流電源，燈泡HL2瞬間微亮，隨即熄滅，再改接6V交流電源，燈泡HL2亮。說明直流電不能通過電容器，交流電能通過電容器。容抗——電容對交流電的阻礙作用，用XC表示，單位為歐姆（Ω）。XC=1/（ωC）=1/（2πfC）二、電流與電壓的關系純電容電路歐姆定律的表達式：I=U/XC三、功率電容也是儲能元件，不消耗功率。純電容電路的無功功率為：QC=UI=I2XC=U2/XC課堂練習：課本P85第19、20、21、22題§3-6RLC串聯電路一、電容對交流電的阻礙作用開關SA閉合后接交流電壓，燈泡微亮。再斷開SA，燈泡突然變亮。測量R、L、C兩端電壓UR、UL、UC，發現：UR+UL+UC≠U二、電壓與電流的關系RLC串聯電路的總電壓瞬時值等于多個元件上電壓瞬時值之和，即：RLC串聯電路中總電壓與分電壓之間的關系:將UR=IR、UL=IXL、UC=IXC代入上式可得式中X=XL-XC稱電抗；稱為阻抗，單位是Ω。阻抗角為：三、電路的電感性、電容性和電阻性1、電感性電路：當XL>XC時，電路呈感性。2、電容性電路：當XL<XC時，電路呈容性。3、電阻性電路：當XL=XC時，電路呈阻性。四、功率視在功率：電壓與電流有效值的乘積，用S表示，單位為伏·安（VA）。視在功率并不代表電路中消耗的功率，它常用于表示電源設備的容量。視在功率S與有功功率P和無功功率Q的關系：稱為功率因數。五、電壓三角形、阻抗三角形和功率三角形課堂練習：課本P85第23、24、25題§3-7提高功率因數的意義和方法計算電感性負載的有功功率，除考慮電壓、電流的大小外，還要考慮電壓、電流之間的相位差，即：對于純電阻負載，；對于電感性負載，。在電感性電路中，有功功率只占電源容量的一部分，還有一部分能量并沒有消耗在負載上，而是與電源之間反復進行交換，這就是無功功率，它占用了電源的部分容量。一、提高功率因數的意義1、充分利用電源設備的容量。2、減小供電線路的功率損耗。二、提高功率因數的方法1、提高自然功率因數。2、并接電容器補償。§3-8常用照明電路一、常用照明方式1、一般照明——無特殊要求，為整個被照場所而設置的照明。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組成的照明稱混合照明二、常用照明燈具白熾燈、熒光燈、鹵鎢燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、節能燈等三、熒光燈電路1、熒光燈的組成：燈管、鎮流器、啟輝器、燈座燈架等組成。2、熒光燈電路圖：3、工作原理：輝光放電→熱電子發射→產生高壓電→熒光燈點亮四、雙控白熾燈電路作業布置：習題冊P30二2第四章三相交流電路本章教學要求：1、了解三相交流電的特點，掌握三相四線制電源的線電壓與相電壓的關系。2、掌握三相交流電路中對稱三相負載分別作星型和三角形連接時的有關性質，并會進行簡單計算。3、了解發電、輸電和配電的概況。4、掌握安全用電的一般知識。重點：三相交流電的特點；三相負載的連接方式；安全用電常識難點：線電壓和相電壓關系的應用、線電流和相電流關系的應用教學方法：講授法、講練結合、引導式§4-1三相交流電一、三相交流電的三個優點1、三相發電機比體積相同的單相發電機輸出的功率要大。2、三相發電機的結構不比單相發電機復雜多少，而使用、維護都比較方便，運轉時比單相發電機的振動要小。3、在同樣條件下輸送同樣大的功率時，特別是在遠距離輸電時，三相輸電比單相輸電節約材料。二、三相交流電動勢的產生由三相交流發電機產生。發電機結構示意圖如課本圖4-1所示，產生的三個對稱正弦交流電動勢分別為：eU=Emsin(ωt)V；eV=Emsin(ωt-120°)V；eW=Emsin(ωt+120°)V（針對性課堂練習：課本P108第2題）波形圖相量圖相序——三個交流電動勢到達最大值（或零）的先后次序。規定每相電動勢的正方向是從線圈的末端指向始端，即電流從始端流出時為正，反之為負。三、三相四線制線電壓：相線與相線之間的電壓。相電壓：相線與中線之間的電壓。U線=√3U相線電壓總是超前于對應的相電壓30°。課堂練習：習題冊P31二、三§4-2三相負載的連接方式一、幾個概念1、三相負載：接在三相電源上的負載。2、對稱三相負載：各相負載相同的三相負載，如三相電動機、大功率三相電路等。3、不對稱三相負載：各相負載不同，如三相照明電路中的負載。二、三相負載的星形連接把三相負載分別接在三相電源的一根相線和中線之間的接法（常用“Y”標記）。U線=√3U相I線Y=I相Y=U相Y/Z相三、三相負載的三角形連接把三相負載分別接在三相電源每兩根相線之間的接法（常用“△”標記）。四、三相負載的功率在三相交流電源中，三相負載消耗的總功率為各相負載消耗的功率之和。在對稱三相電路中，有：P=3U相I相cosφ=3P相對稱三相負載的無功功率和視在功率的計算式分別為：Q=√3U線I線sinφ=3U相I相sinφS=√3U線I線=3U相I相舉例：已知某三相對稱負載接在線電壓為380V的三相電源中，其中R相=6Ω，X相=8Ω。試分別計算該負載作星形連接和三角形連接時的相電流、線電流及有功功率。課堂練習：課本P109第5、6、7題作業布置：習題冊P35四5§4-3發電、輸電和配電常識一、發電廠的種類水力發電廠、火力發電廠、核能發電廠、風力發電廠、太陽能發電廠、地熱發電廠等。二、電力網和電力系統1、電力網：將發電廠生產的電能傳輸和分配到用戶的輸配電系統，簡稱電網。2、電力系統：將發電廠、電力網和用戶聯系起來的發電、輸電、變電、配電和用電的整體。如圖所示：3、輸電原則：容量越大，距離越遠，輸電電壓越高。3、變配電及配電方式電能進入工廠后，還要進行變電（變換電壓）和配電（分配電能）。變電所的任務是受電、變壓和配電；而配電所只受電和配電。配電方式基本有放射式、樹干式兩種類型。放射式優點：供電可靠、互不影響、操作控制方便；缺點：耗材多、占地多、投資高。樹干式優點：耗材少、投資省；缺點：影響大、可靠性差、操作控制不靈活。§4-4安全用電常識一、觸電方式及安全常識1、觸電方式有三種：單相觸電（220V）、兩相觸電（380V）、跨步電壓觸電2、電流對人體的傷害：(分電擊和電傷)電擊是電流通過人體內部，對人體內臟及神經系統造成破壞。電傷是電流通過人體外部造成的局部傷害，如電弧燒傷、熔化的金屬滲入皮膚等。3、安全電流：交流30mA及其以下；直流40mA及其以下。4、人體電阻：一般干燥皮膚時約2kΩ，皮膚潮濕或有損傷約800Ω。5、安全電壓：交流36V及其以下，直流48V及其以下。二、防止觸電的技術措施1、保護接地：將電氣設備的金屬外殼與大地可靠地連接。它適用于中性點不接地的三相供電系統。2、保護接零：將電氣設備在正常情況下不帶電的外露導電部分與供電系統中的零線相接。采用保護接零須注意事項：①保護接零只能用于中性點接地的三相四線制供電系統。②接零導線必須牢固可靠，防止斷線、脫線。③零線上禁止安裝熔斷器和單獨的斷流開關。④零線每隔一定距離要重復接地一次。一般中性點接地要求接地電阻小于10Ω。⑤接零保護系統中的所有電氣設備的金屬外殼都要接零，絕不可以一部分接零，一部分接地。3、家庭安全用電家庭配電示意圖4、漏電保護器原理圖：三、安全用電注意事項（1）判斷電線或用電設備是否帶電，必須用試電器（或測電筆），決不允許用手觸摸。（2）在檢修電氣設備或更換熔體時，應切斷電源，并在開關處設置“禁止合閘”的標志。（3）根據需要選擇熔斷器的熔絲粗細，嚴禁用銅絲代替熔絲。（4）安裝照明線路時，開關和插座離地一般不低于1.3m。不要用濕手去摸開關、插座、燈頭等，也不要用濕布去擦燈泡。（5）在電力線路附近，不要安裝電視機的天線；不放風箏、打鳥；更不能向電線、瓷瓶和變壓器上扔物品。在帶電設備周圍嚴禁使用鋼板尺，鋼卷尺進行測量工作。（6）發現電線或電氣設備起火，應迅速切斷電源，在帶電狀態下，決不能用水或泡沫滅火器滅火。（7）發生觸電事故時，首先要使觸電者迅速脫離電源。第五章變壓器與三相異步電動機本章教學要求：1、了解變壓器的基本結構。2、掌握變壓器的電壓變換、電流變換和阻抗變換的關系。3、了解幾種常用變壓器的結構特點及其應用。4、了解三相籠型異步電動機的基本結構和工作原理。5、熟悉三相籠型異步電動機銘牌數據的意義。重點：變壓器原理；三相籠型異步電動機的基本結構和銘牌。難點：三相籠型異步電動機的工作原理教學方法：講授法、實物和實驗演示、講練結合§5-1變壓器課前準備：小型變壓器模型一、變壓器的作用1、主要功能是改變交流電壓的大小。2、改變電流、變換阻抗等。二、變壓器的結構1、主要組成部分：鐵心和繞組鐵心：變壓器的磁路通道，同時也是變壓器的骨架。為了減小渦流和磁滯損耗，鐵心通常由磁導率較高又相互絕緣的薄硅鋼片疊合而成。繞組：變壓器的電路部分。由絕緣良好的漆包線或紗包線繞制而成。工作時與電源相連的繞組稱為一次繞組，與負載相連的線圈稱為二次繞組。2、變壓器符號：3、變壓器分類：按繞組和鐵心的安裝位置不同，分為心式和殼式兩種。（如課本圖5-3所示）三、變壓器工作原理1、變壓原理：理想變壓器一次、二次繞組端電壓之比等于繞組的匝數比。2、變流原理：變壓器工作時，一次、二次繞組中的電流跟匝數成反比。3、變換阻抗原理:如圖把帶負載的變壓器看成是一個新的負載，并用R′L表示，則有R′L=(N1/N2)2RL(因為I12R′L=I22RL；I1/I2=N2/N1)R′L是RL在變壓器一次側中的交流等效電阻。四、常用變壓器1、三相變壓器：有三相干式變壓器和三相油浸式變壓器2、電焊變壓器:3、互感器和鉗形電流表作業布置：課本P124第1、3題§5-2三相異步電動機課前準備：電動機模型一、三相籠型異步電動機的結構1、定子：電動機靜止部分，包括機座、定子鐵心和定子繞組。產生旋轉磁場。2、轉子：電動機的旋轉部分，包括轉軸、轉子鐵心和轉子繞組。產生電磁轉矩。結構示意圖如課本圖5-16二、三相籠型異步電動機的工作原理1、工作原理:電磁感應原理（導體切割磁力線運動產生感應電動勢，通電導體在磁場中受到電磁力的作用而偏轉）2、三相異步電動機的極數和轉速:異步電動機的轉速n必定小于旋轉磁場轉速n0（又稱同步轉速），旋轉磁場轉速與電動機的轉速之差稱為轉差。轉差——旋轉磁場轉速與電動機轉速之差。轉差率——轉差與旋轉磁場轉速之比。三、三相異步電動機銘牌識讀與維護1、銘牌識讀型號：Y-112M-4是指國產Y系列異步電動機，機座中心高度112mm，中機座（M中機座，L長機座，S短機座），磁極數為4極。絕緣等級：按絕緣材料允許最高溫度劃分。見下表：絕緣等級EBFHC最高工作溫度（℃）120130155180大于180防護等級：IP后兩位數字，第一為表示防固異物的等級，第二位表示防水等級。工作制：S1表示連續工作制（S2表示短時運行工作制，S3表示斷續運行工作制）噪聲等級：LM82dB表示噪聲等級為82dB2、三相異步電動機的選用原則根據負載大小選擇電動機的功率；根據負載轉速選擇電動機的轉速。3、電動機起動前的檢查①檢查電動機銘牌所標電壓、頻率是否與使用的電源電壓、頻率相等，接法與銘牌所標是否相符。②新電動機或長期不用的電動機，使用前應用兆歐表檢查各相繞組間及各相繞組對地的絕緣電阻（正常值都應為無窮大）。4、電動機運行中的巡查監視①電壓監視電源電壓與額定電壓的偏差不應超過±5%，三相電壓不平衡度不應超過1.5%。②電流監視用鉗形表測量電動機的電流，對較大的電動機還要經常觀察運行中電流是否三相平衡或超過允許值。③機組轉動監視檢查皮帶連接處是否良好，皮帶松緊是否合適，機組轉動是否靈活，有無卡位、竄動及不正常的現象。④溫度監視用手觸及外殼，看電動機是否過熱燙手，如發現過熱，可在電動機外殼上滴幾滴水，如果水急劇汽化，說明電動機顯著過熱。⑤響聲、氣味監視檢查響聲是否正常，電動機是否有焦臭氣味。作業布置：習題冊P41四2第六章工作機械的基本電氣控制電路本章教學要求：1、了解機械設備中常用低壓電器的類型及用途，知道它們的圖形符號和文字符號。2、掌握三相異步電動機的直接起的、正反轉控制、工作機械的限位和自動往返等基本控制電路。3、能看懂一般簡單的電氣控制電路圖，能正確使用和維護一般常用的電氣控制設備。4、了解可編程控制器（PLC）的基本知識。重點：1、常用的低壓電器的符號、用途；2、具有過載保護自鎖環節的起動控制電路；3、接觸器聯鎖正反轉控制電路；4、反接制動控制電路。難點：自動往返控制電路；能耗制動控制電路教學方法：講授法、講練結合、實物演示、掛圖法§6-1常用低壓電器課前準備：相關的低壓電器實物一、幾個基本概念電力拖動控制電路—以電動機作為控制對象的電路。它的作用主要是對電動機實現起動、正反轉、調速、制動、聯動等運行性能的控制。電器—用于對電路實現開關、控制、保護和調節等作用的電氣設備。低壓電器—工作在交流電壓1200V以下、直流電壓1500V以下的電器。二、常用低壓電器的分類1、按用途分：控制電器（如刀開關、按鈕、接觸器等）；保護電器（如熔斷器、熱繼電器、斷路器等）2、按動作方式分：手動電器（如開關、按鈕等）；自動電器（如接觸器、時間繼電器、速度繼電器等）3、按執行機理分：有觸點電器；無觸點電器三、低壓電器主要參數額定工作電壓、額定工作電流、通斷能力、電器壽命四、常用低壓電器（一）刀開關（開啟式負荷開關）1、圖形和文字符號：2、安裝及操作刀開關時注意事項：①安裝時，手柄要向上，不得倒裝或平裝。倒裝時，手柄有可能因為振動而自動下落造成誤合閘，另外分閘時可能電弧灼手。②接線時，應將電源線接在上端（靜觸點），負載線接在下端（動觸點），這樣，拉閘后刀開關與電源隔離，便于更換熔絲。③更換熔絲時，必須在閘刀斷開的情況下按原規格更換。④拉閘與合閘操作時要迅速，一次拉合到位。（二）鐵殼開關（封閉式負荷開關）1、組成：刀開關、熔斷器、、速斷彈簧、操作機構和外殼。2、用途：用于不頻繁的接通和分斷帶負荷的電路以及線路末端的短路保護，也用于控制15kW以下電動機不頻繁地直接起動和停止。2、圖形和文字符號：3、安裝及操作鐵殼開關時注意事項①必須垂直安裝，安裝高度離地不低于1.3～1.5m，并以操作方便和安全為原則。②開關外殼的接地螺釘必須可靠接地。③接線時，應將電源進線接在靜夾座一邊的接線端子上，負載引線接在熔斷器一邊的接線端子上，且進出線都必須穿過開關的進出線孔。④分合閘操作時，要站在開關的手柄側，不準面對開關，以免因意外故障電流使開關爆炸，鐵殼飛出傷人。(三)組合開關1、用途：用于不頻繁的接通和分斷電路、換接電源和負載以及控制5kW以下電動機的啟動、停止和正反轉。2、圖形文字符號：3、安裝及操作組合開關時注意事項①HZ10系列組合開關應安裝在控制箱（或殼體）內，其操作手柄最好在控制箱的前面或側面。開關為斷開狀態時應使手柄在水平旋轉位置。HZ3系列組合開關外殼上的接地螺釘必須可靠接地。②組合開關的通斷能力較低，故不可用來分斷故障電流。當用于電動機可逆控制時，必須在電動機完全停轉后才允許反向接通。每小時的通斷次數不能超過15～20次。③倒順開關接線時，應將開關兩側進出線中的一相互換，并看清開關接線端標記，切忌接錯。（四）斷路器1、概念：斷路器又稱自動空氣開關或自動空氣斷路器，是一種集控制和多種保護功能于一體的自動開關。2、作用：低壓配電網絡和電力拖動系統中常用的一種配電電器。正常情況下，用于不頻繁的接通和分斷電路以及控制電動機運行。當電路中發生短路、過載和欠壓等故障時，能自動切斷故障電路，保護線路和電氣設備。3、圖形和文字符號：4、安裝及操作斷路器時注意事項：①斷路器應垂直安裝，連接導線必須符合規定要求。②工作時不可將滅弧罩取下，滅弧罩損壞應及時更換，以免發生短路時出現電流不能熄滅的事故。③脫扣器的整定值一經調好就不要隨意變動。④隨時檢查觸點有無燒灼情況，如有應及時修復。⑤應定期清除斷路器的塵垢，以保證斷路器的絕緣和正常動作。（五）按鈕一種手動電器，通常用來接通或斷開小電流的控制電路。在低于5A的電路中，可直接用按鈕來控制電路的通斷。1、種類：常開按鈕（啟動按鈕）、常閉按鈕（停止按鈕）和復合按鈕2、圖形和文字符號：(六)行程開關1、概念：又稱限位開關，利用生產機械某些運動部件的碰撞使觸點動作，對電路實現接通或斷開；當運動部件一離開，其觸點自動還原到原始狀態。2、作用：控制生產機械的運動方向、速度、行程大小或位置，也可以對生產機械給以必要的保護。3、圖形和文字符號：(七)熔斷器1、結構：熔體（一種是鉛、錫、鋅等材料，用于小電流電路；另一種是銀、銅等材料，用于大電流電路）；熔管；熔座。2、圖形和文字符號：3、分類：①瓷插式熔斷器；②螺旋式熔斷器；③無填料封閉管式熔斷器；④有填料封閉管式熔斷器；⑤自復式熔斷器。4、用途：瓷插式——一般用于交流50Hz、額定電壓380V及以下，額定電流200A及以下的低壓線路末端或分支電路中，主要作為電氣設備的短路保護。螺旋式——應用于控制箱、配電屏、機床設備及振動較大的場合，在交流50Hz、額定電壓500V、額定電流200A及以下的電路中，作為短路保護器件。無填料封閉管式——適用于交流50Hz、額定電壓380V或直流額定電壓440V及以下電壓等級的動力網絡和成套配電設備中，作為導線、電纜及較大容量電氣設備的短路和連續保護。有填料封閉管式——短路電流較大的電力輸配電系統中，主要作為電纜、導線和電氣設備的短路保護。自復式——具有限流作用顯著、動作時間短、熔而不斷、動作后不需更換熔體等特點；常與斷路器串聯使用，以提高組合分斷性能。(八）接觸器用來接通或分斷電動機主電路或其他負載電路的控制電器。1、圖形和文字符號：2、用途：主要用于控制電動機的啟動、反轉、制動和調速等。它具有低電壓釋放保護功能；具有比工作電流大數倍乃至十幾倍的接通和分斷能力；但不能分斷短路電流。3、分類：交流接觸器和直流接觸器兩種。4、結構：電磁系統、主觸點和滅弧系統、輔助觸點、反力裝置等。5、工作原理：電磁原理(九)電流繼電器根據電路中電流值的大小而動作的繼電器。1、過電流繼電器（過電流保護作用）：電路正常工作時不動作，當電路中電流超過某一整定值時，過電流繼電器動作。2、欠電流繼電器（欠電流保護作用）：電路正常工作時已動作，當電路中電流減少到某一整定值時，欠電流繼電器動作。（十）電壓繼電器根據電路中電壓值的大小而動作的繼電器。1、過電壓繼電器（過電壓保護作用）：電路電壓正常工作時不動作，當電路中電壓超過某一整定值（一般為105%~120%UN）時，過電壓繼電器動作。2、欠電壓繼電器（欠電壓保護作用）：電路正常工作時已動作，當電路中電壓減少到某一整定值（一般為30%~50%UN以下）或消失時，欠電壓繼電器動作。（十一）中間繼電器動作值和釋放值不能調節的電壓繼電器。作用：增大觸頭的容量；增加觸頭的數量。(十二)時間繼電器線圈通電或斷電后，其觸點在經過預先設定好的時間之后才閉合或斷開的一種控制電器。（十三）熱繼電器利用電流的熱效應對電動機及其他電氣設備進行過載保護和缺相保護的控制電器。1、結構：熱元件、動作機構、觸點系統、電流整定裝置、復位機構等組成。2、工作原理：電流熱效應、熱漲原理、杠桿原理3、主要參數的選擇：額定電壓——熱繼電器的額定電壓是指觸頭的電壓值，選用時要求額定電壓大于或等于觸頭所在線路的額定電壓。額定電流——熱繼電器的額定電流是指允許裝入的熱元件的最大額定電流值。選用時要求額定電流大于或等于被保護電動機及其他電氣設備的額定電流4、圖形和文字符號：(十四)速度繼電器反映轉速和轉向的繼電器，與接觸器配合，實現對電動機的反接制動控制，故又稱為反接制動繼電器。1、結構：轉子、觸點、定子。2、原理：電動機原理（動作速度一般不低于100~300r/min,復位速度一般在100r/min）。作業布置：習題冊P43四§6-2電氣控制系統圖中基本環節的識讀一、電氣原理圖電氣控制線路圖有三種：電氣原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖。電氣原理圖——采用國家標準中統一規定的圖形符號和文字符號代表各種電器、電動機等元件，依據生產機械對控制的要求和各電器的動作原理，用導線把它們連接起來構成。二、電氣原理圖的組成電氣原理圖主要由主電路、