1、電工學(xué)（唐介）教案孫艷機(jī)械與電子工程系目 錄課 題：第1章 直流電路1課 題：第2章 電路的瞬態(tài)分析4課 題：第3章 交流電路7課 題：第4章 供電與用電10課 題：第5章 變壓器13課 題：第6章 電動(dòng)機(jī)16課 題：第7章 電氣自動(dòng)控制19課 題：第1章 直流電路教學(xué)目的：1.理解電壓與電流參考方向的意義；2.理解電路的基本定律并能正確應(yīng)用；3.掌握支路電流法、疊加原理和戴維寧定理等電路的基本分析方法；4.了解實(shí)際電源的兩種模型及其等效變換；5.了解非線(xiàn)性電阻元件的伏安特性。重難點(diǎn)：1.正確應(yīng)用電路的基本定律； 2.支路電流法、疊加原理和戴維寧定理； 3.實(shí)際電源的兩種模型及其等效變換。教學(xué)

2、方法：講授法學(xué) 時(shí)：4學(xué)時(shí)。教學(xué)過(guò)程：1.1 電路的作用和組成一、什么是電路？電路就是電流流通的路徑；是由某些元器件為完成一定功能、按一定方式組合后的總稱(chēng)。二、電路的作用一是實(shí)現(xiàn)能量的輸送和轉(zhuǎn)換；二是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理。三、電路的組成電源：將非電形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換為電能。負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換為非電形態(tài)的能量。導(dǎo)線(xiàn)等：起溝通電路和輸送電能的作用。從電源來(lái)看，電源本身的電流通路為內(nèi)電路，電源以外的電流通路稱(chēng)為外電路。當(dāng)電路中的電流是不隨時(shí)間變化的直流電流時(shí)，這種電路稱(chēng)為直流電路。當(dāng)電路中的電流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電流時(shí)，這種電路稱(chēng)為交流電路。1.2 電路的基本物理量1. 電流：直流電路中：電流的

3、實(shí)際方向：規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。2. 電位：電場(chǎng)力將單位正電荷從電路的某一點(diǎn)移至參考點(diǎn)時(shí)所消耗的電能。參考點(diǎn)的電位為零。直流電路中電位用V表示，單位為伏特（V）。參考點(diǎn)的選擇：選大地為參考點(diǎn)。選元件匯集的公共端或公共線(xiàn)為參考點(diǎn)。3. 電壓：電場(chǎng)力將單位正電荷從電路的某一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)所消耗的電能。電壓就是電位差。直流電路中電壓用U表示，單位為伏特（V）。US是電源兩端的電壓，UL是負(fù)載兩端的電壓。4. 電動(dòng)勢(shì)：電源中的局外力（非電場(chǎng)力）將單位正電荷從電源負(fù)極移至電源正極時(shí)所轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能稱(chēng)為電源的電動(dòng)勢(shì)。符號(hào)：E或e，單位：V。電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向：由低電位指向高電位。5. 電功率：定義：?jiǎn)挝粫r(shí)

4、間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電能。符號(hào)：P（直流電路）。單位：W（瓦特）。6. 電能：定義：在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)換的電功率稱(chēng)為電能：。符號(hào)：W（直流電路）。單位：J（焦耳）。1.3 電路的狀態(tài)一、通路：當(dāng)電源與負(fù)載接通，電路中有了電流及能量的輸送和轉(zhuǎn)換。電路的這一狀態(tài)稱(chēng)為通路。通路時(shí)，電源向負(fù)載輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為有載或稱(chēng)電源處于負(fù)載狀態(tài)。各種電氣設(shè)備在工作時(shí)，其電壓、電流和功率都有一定的限額，這些限額是用來(lái)表示它們的正常工作條件和工作能力的，稱(chēng)為電氣設(shè)備的額定值。二、開(kāi)路：當(dāng)某一部分電路與電源斷開(kāi)，該部分電路中沒(méi)有電流，亦無(wú)能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電路所處的狀態(tài)稱(chēng)為開(kāi)路。電源既不產(chǎn)生也不輸出電功率，電源這

5、時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為空載。開(kāi)路的特點(diǎn)：開(kāi)路處的電流等于零；開(kāi)路處的電壓應(yīng)視電路情況而定。三、短路：當(dāng)某一部分電路的兩端用電阻可以忽略不計(jì)的導(dǎo)線(xiàn)或開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，使得該部分電路中的電流全部被導(dǎo)線(xiàn)或開(kāi)關(guān)所旁路，這一部分電路所處的狀態(tài)稱(chēng)為短路或短接。短路的特點(diǎn)：短路處的電壓等于零；短路處的電流應(yīng)視電路情況而定。1.4 電路中的參考方向原則上參考方向可任意選擇。在分析某一個(gè)電路元件的電壓與電流的關(guān)系時(shí)，需要將它們聯(lián)系起來(lái)選擇，這樣設(shè)定的參考方向稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向。1.5 理想電路元件一、理想有源元件：1.電壓源：可提供一個(gè)固定的電壓US，稱(chēng)為源電壓。電壓源的特點(diǎn)：輸出電壓U等于源電壓US，是由其本身所確定的定值，

6、與輸出電流和外電路的情況無(wú)關(guān)。輸出電流I不是定值，與輸出電壓和外電路的情況有關(guān)。2.電流源：可提供一個(gè)固定的電流IS，稱(chēng)為源電流。電流源的特點(diǎn)：輸出電流I等于源電流IS，是由其本身所確定的定值，與輸出電壓和外電路的情況無(wú)關(guān)。輸出電壓U不是定值，與輸出電流和外電路的情況有關(guān)。當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實(shí)際方向不同時(shí)，它們的作用也是不一樣，可以起電源作用也可以起負(fù)載作用。二、理想無(wú)源元件：1.電阻元件：當(dāng)電路的某一部分只存在電能的消耗而沒(méi)有電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的儲(chǔ)存，這一部分電路可用電阻元件來(lái)代替。2.線(xiàn)性電阻與非線(xiàn)性電阻：3.電阻消耗的功率：1.6 基爾霍夫定律一、基爾霍夫電流定律（KCL）：電路中

7、3個(gè)或3各以上電路元件的連接點(diǎn)稱(chēng)為結(jié)點(diǎn)。兩結(jié)點(diǎn)之間的每一條分支電路稱(chēng)為支路。由于電流的連續(xù)性，流入任一結(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流之和。即，在電路的任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)上，同一瞬間電流的代數(shù)和為零。基爾霍夫電流定律不僅適用于電路中任意結(jié)點(diǎn)，而且還可以推廣應(yīng)用于電路中任何一個(gè)假定的閉合面廣義結(jié)點(diǎn)。二、基爾霍夫電壓定律（KVL）：由電路元件組成的閉合路徑稱(chēng)為回路。在電路的任何一個(gè)回路中，沿同一方向繞行，同一瞬間電壓的代數(shù)和為零?；鶢柣舴螂妷憾刹粌H適用于電路中任一閉合的回路，而且還可以推廣應(yīng)用于任何一個(gè)假想閉合的一段電路。1.7 支路電流法支路電流法解題的一般步驟：（1）確定支路數(shù)，選擇各支路電流的

8、參考方向。（2）確定結(jié)點(diǎn)數(shù)，列出獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程式。（3）確定余下所需的方程式數(shù)，列出獨(dú)立的回路電壓方程式。（4）解聯(lián)立方程式，求出各支路電流的數(shù)值。1.8 疊加定理疊加定理是分析線(xiàn)性電路最基本的方法之一。在含有多個(gè)有源元件的線(xiàn)性電路中，任一支路的電流和電壓等于電路中各個(gè)有源元件分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的電流和電壓的代數(shù)和。應(yīng)用疊加定理時(shí)應(yīng)注意：（1）在考慮某一有源元件單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)令其他有源元件中的US=0，IS=0。即應(yīng)將其他電壓源代之以短路，將其他電流源代之以開(kāi)路。（2）最后疊加時(shí)，一定要注意各個(gè)有源元件單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓分量的參考方向是否與總電流和電壓的參考方向一致，一致時(shí)前面

9、取正號(hào)，不一致時(shí)前面取負(fù)號(hào)。（3）疊加定理只適用于線(xiàn)性電路。（4）疊加定理只能用來(lái)分析和計(jì)算電流和電壓，不能用來(lái)計(jì)算功率。1.9 等效電源定理等效電源定理是將有源二端網(wǎng)絡(luò)用一個(gè)等效電源代替的定理。一、戴維寧定理：一有源二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)于外電路來(lái)說(shuō)，可以等效成一個(gè)理想電壓源和電阻串聯(lián)的電路。其中電壓源電壓大小等于此二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，電阻等于此二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。二、諾頓定理：一有源二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)于外電路來(lái)說(shuō)，可以等效成一個(gè)理想電流源和電阻并聯(lián)的電路。其中電流源電流大小等于此二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流，電阻等于此二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。戴維寧等效電源和諾頓等效電源既然都可以用來(lái)等效代替同一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，因而在對(duì)外等

10、效的條件下，相互之間可以等效變換。1.10 非線(xiàn)性電阻電路線(xiàn)性電阻的電阻值是一常數(shù)，線(xiàn)性電阻兩端的電壓和通過(guò)它的電流成正比。非線(xiàn)性電阻的電阻值不是常數(shù)，隨電壓或電流值的變化而變化，電壓與電流不成正比。求解含有非線(xiàn)性電阻的電路時(shí)，常采用圖解分析法。課后習(xí)題： 1.7.1，1.8.1，1.8.2，1.9.2。課 題：第2章 電路的瞬態(tài)分析教學(xué)目的：1.了解瞬態(tài)分析的基本概念；2.了解儲(chǔ)能元件電容和電感的特征；3.掌握換路定則及初始值的求法；4.了解RC電路和RL電路的瞬態(tài)分析；5.掌握一階電路瞬態(tài)分析的三要素法。重難點(diǎn)：1.換路定則及初始值的求法；2.一階電路瞬態(tài)分析的三要素法。教學(xué)方法：講授法學(xué)

11、 時(shí)：4學(xué)時(shí)。教學(xué)過(guò)程：2.1 瞬態(tài)分析的基本概念一、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)：電路的結(jié)構(gòu)和元件的參數(shù)一定時(shí)，電路的工作狀態(tài)一定，電壓和電流不改變。這時(shí)電路所處的狀態(tài)稱(chēng)為穩(wěn)定狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)穩(wěn)態(tài)。換路：當(dāng)電路在接通、斷開(kāi)、改接以及參數(shù)和電源發(fā)生突變時(shí)，都會(huì)引起電路工作狀態(tài)的變化。換路后，舊的工作狀態(tài)被破壞、新的工作狀態(tài)在建立，電路將從一個(gè)穩(wěn)態(tài)變化到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)，這種變化往往不能瞬間完成，而是有一個(gè)瞬態(tài)過(guò)程。電路在瞬態(tài)過(guò)程中所處的狀態(tài)稱(chēng)為瞬態(tài)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)瞬態(tài)。換路后為什么會(huì)有瞬態(tài)過(guò)程？換路是引起瞬態(tài)過(guò)程的外因；電容中的電場(chǎng)能和電感中的磁場(chǎng)能的不能突變是引起瞬態(tài)過(guò)程的內(nèi)因。二、激勵(lì)和響應(yīng)：電路從電源（包括信號(hào)源）輸入的信

12、號(hào)統(tǒng)稱(chēng)為激勵(lì)。激勵(lì)有時(shí)又稱(chēng)輸入。電路在外部激勵(lì)的作用下，或者在內(nèi)部?jī)?chǔ)能的作用下產(chǎn)生的電壓和電流統(tǒng)稱(chēng)為響應(yīng)。響應(yīng)有時(shí)又稱(chēng)輸出。按在產(chǎn)生響應(yīng)原因的不同，響應(yīng)可分為：（1）零輸入響應(yīng)：電路在無(wú)外部激勵(lì)的情況下，僅由內(nèi)部?jī)?chǔ)能元件中所儲(chǔ)存的能量引起的響應(yīng)。（2）零狀態(tài)響應(yīng)：在換路時(shí)儲(chǔ)能元件未儲(chǔ)存能量的情況下，由激勵(lì)所引起的響應(yīng)。（3）全響應(yīng)：在儲(chǔ)能元件已儲(chǔ)有能量的情況下，再加上外部激勵(lì)所引起的響應(yīng)。在線(xiàn)性電路中：全響應(yīng)=零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)。按照激勵(lì)波形的不同，零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)可分為階躍響應(yīng)、正弦響應(yīng)和脈沖響應(yīng)等。階躍響應(yīng)即在直流電源作用下的響應(yīng)。在階躍激勵(lì)作用下的響應(yīng)稱(chēng)為階躍響應(yīng)。2.2 儲(chǔ)能元件

13、一、電容：電容是用來(lái)表征電路中電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存這一物理性質(zhì)的理想元件。，電容的瞬時(shí)功率。u的絕對(duì)值增大時(shí)，電容從外部輸入功率，把電能轉(zhuǎn)換成電場(chǎng)能；u絕對(duì)值減小時(shí)，電容向外部輸出功率，電場(chǎng)能又轉(zhuǎn)換成了電能。若外部不能向電容提供無(wú)窮大的功率，電場(chǎng)能就不可能發(fā)生突變。因此，電容的電壓u不可能發(fā)生突變。兩個(gè)電容串聯(lián)時(shí)，等效電容為；兩個(gè)電容并聯(lián)時(shí)，等效電容為。二、電感：電感是用來(lái)表征電路中磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存這一物理性質(zhì)的理想元件。，電感的瞬時(shí)功率。i的絕對(duì)值增大時(shí)，電感從外部輸入功率，把電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)能；i的絕對(duì)值減小時(shí)，電感向外部輸出功率，磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)換成電能。若外部不能向電感提供無(wú)窮大的功率，磁場(chǎng)能就不可能發(fā)生

14、突變。因此，電感的電流i不可能發(fā)生突變。無(wú)互感存在的兩電感線(xiàn)圈串聯(lián)時(shí)，等效電感為；并聯(lián)時(shí)等效電感為。2.3 換路定則由于電容中的電場(chǎng)能和電感中的磁場(chǎng)能不能突變，所以換路瞬間，電容上的電壓和電感上的電流不可能突變。換路定則：電容電壓和電感電流在換路后的初始值應(yīng)等于換路前的終了值。，。換路定則僅適用于換路瞬間。2.4 RC電路的瞬態(tài)分析一、RC電路的零輸入響應(yīng)：換路后外部激勵(lì)為零，在內(nèi)部?jī)?chǔ)能作用下電容經(jīng)電阻放電。二、RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)：階躍零狀態(tài)響應(yīng)：換路前電容中無(wú)儲(chǔ)能，換路后RC兩端輸入一階躍電壓，電容開(kāi)始充電。三、RC電路的全響應(yīng)：階躍全響應(yīng)：換路時(shí)電容以充電，已有儲(chǔ)能，換路后輸入階躍電壓。

15、全響應(yīng)=零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)。2.5 RL電路的瞬態(tài)分析一、RL電路的零輸入響應(yīng)：換路后外部激勵(lì)為零，在內(nèi)部?jī)?chǔ)能作用下，電感電流將從初始值逐漸衰減到零。二、RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)：階躍零狀態(tài)響應(yīng)：換路前電感中無(wú)儲(chǔ)能，在外部輸入的階躍電流的作用下，電感電流將從零逐漸增長(zhǎng)到穩(wěn)態(tài)值。三、RC電路的全響應(yīng)：階躍全響應(yīng)：換路時(shí)已有儲(chǔ)能，同時(shí)又輸入了一個(gè)階躍電流。全響應(yīng)=零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)。2.6 一階電路瞬態(tài)分析的三要素法凡是含有一個(gè)儲(chǔ)能元件或經(jīng)等效簡(jiǎn)化后含有一個(gè)儲(chǔ)能元件的線(xiàn)性電路，在進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)所列出的微分方程式都是一階微分方程式。這種電路稱(chēng)為一階電路。任何形式的一階電路只要將儲(chǔ)能元件從電路中提

16、出，使剩下的電路成為有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可以利用等效電源定理將該電路簡(jiǎn)化成上兩節(jié)介紹的最簡(jiǎn)單的一階電路。任何形式的一階電路的零輸入響應(yīng)、階躍零狀態(tài)響應(yīng)和階躍全響應(yīng)可歸納為、和是確定任何一個(gè)一階電路階躍響應(yīng)的三要素。、的求法利用換路定則；的求法：用除源等效法將換路后電路中的電源除去，求出從儲(chǔ)能元件（C或L）兩端看進(jìn)去的等效電阻R，或。課后習(xí)題：2.3.3，2.6.1，2.6.2，2.6.5。課 題：第3章 交流電路教學(xué)目的：1.理解正弦量的特征及其各種表示方法；2.理解電路基本定律的相量形式及阻抗；熟練掌握計(jì)算正弦交流電路的相量分析法，會(huì)畫(huà)向量圖；3.掌握有功功率和功率因素的計(jì)算，了解瞬時(shí)功率、無(wú)功

17、功率和視在功率的概念；4.理解非正弦周期信號(hào)電路的分析方法。重難點(diǎn)： 正弦交流電路的相量分析法。教學(xué)方法：講授法學(xué) 時(shí)：6學(xué)時(shí)。教學(xué)過(guò)程：3.1 正弦交流電的基本概念交流電：大小和方向都周期性變化、在一個(gè)周期上的函數(shù)平均值為零。正弦交流電：按正弦規(guī)律變化的交流電。正弦交流電的三要素：最大值（幅值）、角頻率（頻率）和初相位。一、交流電的周期、頻率、角頻率：周期：變化一周所需要的時(shí)間（s）。頻率：1秒內(nèi)變化的周數(shù)（Hz ）。角頻率：正弦量1秒內(nèi)變化的弧度數(shù)（rad/s）。二、交流電瞬時(shí)值、最大值、有效值：通常，用小寫(xiě)字母表示交流電的瞬時(shí)值，用大寫(xiě)字母加下標(biāo)m表示最大值，用大寫(xiě)字母表示有效值。正弦交

18、流電的最大值是有效值的倍。三、交流電的相位、初相位、相位差：相位差：同頻率的正弦電量的初相位之差。3.2 正弦交流電的相量表示法正弦交流電可以用一個(gè)固定矢量表示。電流最大值相量，有效值相量。一、 復(fù)數(shù)的表示方法：代數(shù)式、三角式、指數(shù)式、極坐標(biāo)式。二、 復(fù)數(shù)的運(yùn)算方法：復(fù)數(shù)的運(yùn)算：加、減、乘、除。3.3 單一參數(shù)交流電路一、純電阻電路：1.電壓、電流的關(guān)系2.功率關(guān)系二、純電容電路：1.電壓、電流的關(guān)系2.功率關(guān)系三、純電感電路：1.電壓、電流的關(guān)系2.功率關(guān)系3.4 串聯(lián)交流電路一、C串聯(lián)電路： 復(fù)阻抗二、阻抗串聯(lián)電路：。3.5 并聯(lián)交流電路復(fù)阻抗。3.6 交流電路的功率一、瞬時(shí)功率：二、有功

19、功率：三、無(wú)功功率：四、視在功率：有功功率、無(wú)功功率都是守恒的，但視在功率不守恒。3.7 電路的功率因數(shù)一、什么是功率因數(shù)？有功功率與視在功率的比值。，其中為功率因數(shù)角。二、常用電路的功率因數(shù)：三、功率因數(shù)和電路參數(shù)的關(guān)系：四、功率因數(shù)低的害處：1.降低了供電設(shè)備的利用率。2.增加了供電設(shè)備和輸電線(xiàn)路的功率損失。五、造成功率因數(shù)低的原因：1.大馬拉小車(chē)。2.電感性負(fù)載比較多，無(wú)功功率多。六、提供功率因數(shù)的辦法：并聯(lián)補(bǔ)償電容。*3.8 電路中的諧振在既有電容又有電感的電路中，當(dāng)電源的頻率和電路的參數(shù)符合一定的條件時(shí)，電路總電壓和總電流的相位相同，整個(gè)電路呈電阻性。諧振時(shí)要注意某些物理量會(huì)達(dá)到極大

20、值。諧振有串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振。一、 串聯(lián)諧振：1. 諧振的條件及諧振頻率：諧振的條件：；諧振頻率：，。2. 串聯(lián)諧振的特點(diǎn)：（1） 無(wú)功功率為零，功率因數(shù)等于1。（2） L和C串聯(lián)部分相當(dāng)于短路，阻抗最小電路呈現(xiàn)純電阻特性。（3） 電壓諧振。（4） 品質(zhì)因數(shù)：。二、 并聯(lián)諧振：1.諧振條件：。2.諧振頻率：，。3.并聯(lián)諧振特點(diǎn)：（1）無(wú)功功率為零，功率因數(shù)等于1。（2）L和C并聯(lián)部分相當(dāng)于開(kāi)路，阻抗最大電路呈現(xiàn)純電阻特性。（3）電流諧振。（4）品質(zhì)因數(shù)：。3.9 非正弦周期信號(hào)電路非正弦周期信號(hào)的分解方法：直流分量、交流分量。交流分量又稱(chēng)為諧波，諧波分為：一次諧波、二次諧波、三次諧波，高次諧波

21、：三次諧波及三次以上的諧波一、諧波分析的概念：諧波分析：對(duì)非正弦周期信號(hào)可以用傅里葉級(jí)數(shù)將它們分解成許多不同頻率的正弦分量的方法。u = U0 + U1m sin(t +1) + U2m sin(2t +2) + = U0 + Unm sin(nt +n)非正弦周期信號(hào)的有效值即方均根：，。二、非正弦周期信號(hào)電路：當(dāng)作用于電路中的電源為非正弦周期信號(hào)電源，或電路中含有直流電源和若干個(gè)不同頻率的正弦交流電源的線(xiàn)性電路可用采用疊加定理。在計(jì)算過(guò)程中，對(duì)于直流分量，可用直流地阿奴的計(jì)算方法，要注意電容相當(dāng)于開(kāi)路，電感相當(dāng)于短路。對(duì)于各次諧波分量，可用交流電路的方法，要注意感抗和容抗與頻率的比例關(guān)系。

22、電路的總有功功率：P0 = U0 I0 + U1 I1cosj1 + U2 I2cosj2 + ···課后習(xí)題：3.4.3，3.5.2，3.6.1，3.9.1。課 題：第4章 供電與用電教學(xué)目的：1.理解對(duì)稱(chēng)三相電源和三相負(fù)載的星形和三角形聯(lián)結(jié)時(shí)相線(xiàn)電壓、相線(xiàn)電流的關(guān)系；2.掌握三相四線(xiàn)制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正確聯(lián)接方法，理解中線(xiàn)的作用；3.掌握對(duì)稱(chēng)三相電路中電壓、電流及功率的計(jì)算；4.了解安全用電的基本常識(shí)。重難點(diǎn)：1.對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的星形和三角形聯(lián)結(jié)時(shí)相線(xiàn)電壓、相線(xiàn)電流的關(guān)系；2.對(duì)稱(chēng)三相電路中電壓、電流及功率的計(jì)算。教學(xué)方法：講授法學(xué) 時(shí)：4學(xué)時(shí)教學(xué)過(guò)程

23、：三相交流電路：由三相交流電源供電的電路。電力系統(tǒng)目前普遍采用三相交流電源供電。三相交流電的優(yōu)點(diǎn)：三相交流發(fā)電機(jī)體積小、重量輕、成本低；節(jié)省輸電線(xiàn)金屬的消耗量，輸電成本較低；應(yīng)用廣泛的三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、性能良好和使用維護(hù)方便。4.1 三相電源一、三相交流電的產(chǎn)生：三相交流發(fā)電機(jī)由三個(gè)對(duì)稱(chēng)的繞組組成，在空間上彼此相差120°。1.三相交流電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原理：分類(lèi)磁極放在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；定子三相繞組切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢(shì)。2.三相交流電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)：幅值相等；頻率相同；相位相差120°。3. 三相交流電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式：，。二、三相電源的星

24、形聯(lián)結(jié)：發(fā)電機(jī)三相繞組通常將三個(gè)末端接在一起。三個(gè)繞組末端的連接點(diǎn)稱(chēng)為中性點(diǎn)（N）。三個(gè)首端稱(chēng)為端點(diǎn)。由中性點(diǎn)N引出的供電線(xiàn)稱(chēng)為中性線(xiàn)或零線(xiàn)。由三個(gè)首端引出的供電線(xiàn)稱(chēng)為相線(xiàn)或火線(xiàn)。1.線(xiàn)電流與相電流的有效值關(guān)系：。 2.線(xiàn)電壓與相電壓的有效值關(guān)系：。三、三相電源的三角形聯(lián)結(jié)：將三相電源中每相繞組的首端依次與另一相繞組的末端連接在一起，形成閉合回路。1. 線(xiàn)電壓與相電壓的有效值關(guān)系：。2. 線(xiàn)電流與相電流的有效值關(guān)系：。4.2 三相負(fù)載三相負(fù)載：由三相電源供電的負(fù)載。三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載：三相阻抗相等的三相負(fù)載。三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載：使用時(shí)平均分配到三個(gè)相上。三相負(fù)載也有兩種接法：星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)。具體采

25、用何種接法，應(yīng)根據(jù)電源電壓和負(fù)載額定電壓的大小來(lái)決定。原則上應(yīng)使負(fù)載的實(shí)際電壓等于其額定相電壓。一、三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)：三相負(fù)載的三個(gè)末端連接在一起，接到電源的中性線(xiàn)上。三相負(fù)載的三個(gè)首端分別接到電源的三根相線(xiàn)上。如果負(fù)載對(duì)稱(chēng)，阻抗相等，則為對(duì)稱(chēng)三相電路。三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)而又沒(méi)有中性線(xiàn)時(shí)，三相負(fù)載的相電壓不會(huì)對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致有的相電壓超過(guò)負(fù)載的額定相電壓，有的低于額定相電壓，知識(shí)負(fù)載不能正常工作，甚至損壞。因此，在三相四線(xiàn)制電路中，中性線(xiàn)不允許斷開(kāi)，也不允許安裝熔斷器等短路或過(guò)電流保護(hù)裝置。二、三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)：每相負(fù)載的首端都依次與另一相負(fù)載的末端連在一起，形成閉合回路。將三個(gè)連接點(diǎn)分別接到三個(gè)

26、電源的三根相線(xiàn)上。三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)只能是三相三線(xiàn)制。4.3 三相功率三相功率的計(jì)算：三相總有功功率：；三相總無(wú)功功率：；三相總視在功率：。三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載功率表達(dá)式：*相電壓、相電流：，。*線(xiàn)電壓、線(xiàn)電流：，。4.5 觸電事故一、電流對(duì)人體的危害：電流對(duì)人體組織的危害作用主要有以下幾方面：1.生物性質(zhì)的作用引起神經(jīng)功能和肌肉功能紊亂。2.化學(xué)性質(zhì)的作用電解而破壞人體細(xì)胞。3.熱性質(zhì)的作用灼傷、產(chǎn)生電烙印及皮膚金屬化等。4.機(jī)械性質(zhì)的作用骨折、組織受傷等。按人體所受傷害方式的不同可分為1.電傷人體外表的局部損傷。2.電擊對(duì)人體內(nèi)部器官的傷害。二、電擊對(duì)人體的傷害程度與以上因素有關(guān)：1.通過(guò)人體電

27、流的大小。2.電流通過(guò)人體的途徑。手-手、手-腳最為危險(xiǎn)。3.觸電時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)心臟的電流達(dá)到50mA/s即致人死地。4.電流的頻率。工頻電流對(duì)人體的危害最大。三、觸電事故：1.直接觸電：?jiǎn)尉€(xiàn)觸電事故、兩線(xiàn)觸電事故。2.間接接觸觸電：人體接觸到正常情況下不帶電、僅在事故情況下才會(huì)帶電的部分而發(fā)生的觸電事故。4.6 觸電防護(hù)一、安全電壓：1.通用接觸電壓極限：常規(guī)環(huán)境：交流50V、直流120V；潮濕環(huán)境：交流25V、直流60V。2.GB規(guī)定的安全電壓額定值為：42V、36V、24V、12V、6V。要求：獨(dú)立的電源供電。二、保護(hù)接地和保護(hù)接零：1.IT系統(tǒng)：適用于中性點(diǎn)不接地的三相三線(xiàn)制供電系統(tǒng)

28、。將用電設(shè)備的金屬外殼通過(guò)接地裝置接地。IT系統(tǒng)也稱(chēng)為保護(hù)接地。接地裝置的接地電阻一般不超過(guò)4。2.保護(hù)接零（TN系統(tǒng)）：適用于中性點(diǎn)接地的三相四線(xiàn)制供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備。3.TT系統(tǒng)：電源的中性點(diǎn)接地，而用電設(shè)備采用保護(hù)接地的系統(tǒng)。采用TT系統(tǒng)供電的用電設(shè)備應(yīng)采用漏電電流動(dòng)作保護(hù)裝置（漏電開(kāi)關(guān)）。同一供電系統(tǒng)中，TN和TT兩種系統(tǒng)不宜同時(shí)采用。三、漏電開(kāi)關(guān)：1.作用：主要用于低壓供電系統(tǒng)，當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，故障電流作用于保護(hù)開(kāi)關(guān)，若該電流超過(guò)預(yù)定值，則使開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，以切斷供電電路。2.漏電開(kāi)關(guān)的選擇：若用與保護(hù)人：動(dòng)作電流30mA以下。漏電動(dòng)作時(shí)間0.1s以下。若用于保護(hù)線(xiàn)路：動(dòng)作

29、電流30100mA以下。漏電動(dòng)作時(shí)間0.20.4s以下。4.7 靜電防護(hù)一、什么是靜電？在宏觀范圍內(nèi)暫時(shí)失去平衡的相對(duì)靜止的正、負(fù)電荷。二、靜電的形成：摩擦起電、破斷起電、感應(yīng)起電。三、靜電的應(yīng)用：靜電除塵、靜電復(fù)印、靜電噴漆、靜電選礦、靜電植絨等。四、靜電的危害：影響生產(chǎn)、危及人身安全、引起火災(zāi)和爆炸。五、靜電的防護(hù)：1.限制靜電的產(chǎn)生。2.防止靜電的積累。3.控制危險(xiǎn)的環(huán)境。4.8 電氣防火和防爆主要原因：1.電氣設(shè)備使用不當(dāng)；2.電氣設(shè)備發(fā)生故障。預(yù)防措施：1.合理選用電氣設(shè)備防爆電器；2.保持電氣設(shè)備正常運(yùn)行；3.保持必要的安全距離；4.保持良好的通風(fēng)；5.裝備可靠的基地裝置；6.采用

30、完美的組織措施。課后習(xí)題： 4.2.1，4.2.2，4.3.6。課 題：第5章 變壓器教學(xué)目的：1.理解磁場(chǎng)的基本物理量的意義，了解磁性材料的基本知識(shí)及磁路的基本定律；2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性，理解變壓器額定值的意義；3.掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用。重難點(diǎn)：變壓器的工作原理，電壓、電流和阻抗變換作用。教學(xué)方法：講授法學(xué) 時(shí)：4學(xué)時(shí)。教學(xué)過(guò)程：5.1 磁路一、磁場(chǎng)的基本物理量：磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的，磁場(chǎng)用磁感線(xiàn)描述。1.磁通：磁場(chǎng)中穿過(guò)某一截面積的磁感線(xiàn)數(shù)。單位：韋伯。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B：描述介質(zhì)中的實(shí)際磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向。B是一個(gè)矢量，其方向?yàn)榇艌?chǎng)的方向。大?。捍磐芏?。單

31、位：特斯拉。3.磁場(chǎng)強(qiáng)度H：H是進(jìn)行磁場(chǎng)計(jì)算引進(jìn)的輔助物理量。H是一個(gè)矢量，其方向與B相同。H與B的區(qū)別：（1）HI，與介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。（2）B與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。單位：安/米（A/m）。4.磁導(dǎo)率µ：µ是用來(lái)表示媒質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。（H/m）。真空中的磁導(dǎo)率：。二、物質(zhì)的磁性能：自然界的物質(zhì)按磁導(dǎo)率分類(lèi)：非磁性物質(zhì)、磁性物質(zhì)。非磁性物質(zhì)：（µ為常數(shù)）。（1）順磁物質(zhì)：例如變壓器油和空氣：略大于。（2）反磁物質(zhì)：例如銅和鉍：略小于。磁性物質(zhì)的磁性能主要有以下三點(diǎn)：1.高導(dǎo)磁性：，。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛應(yīng)用于變壓器和電機(jī)中。2.磁飽和性：3.磁滯性

32、：磁性物質(zhì)的分類(lèi)：硬磁物質(zhì)、軟磁物質(zhì)、矩磁物質(zhì)。三、磁路歐姆定律：或。5.2 電磁鐵電磁鐵的種類(lèi)：直流電磁鐵、交流電磁鐵。一、直流電磁鐵：1.直流鐵心線(xiàn)圈電路：（1）電壓與電流的關(guān)系：（2）線(xiàn)圈的功率：2.電磁吸力：二、交流電磁鐵：1.交流鐵心線(xiàn)圈電路：（1）電壓與電流的關(guān)系：（2）功率：2.電磁吸力：3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）鐵心和銜鐵用硅鋼片疊成。（2）加短路環(huán)消除銜鐵的振動(dòng)。5.3 變壓器的工作原理一、電壓變換：1.一次側(cè)電壓方程：，。2.二次側(cè)電壓方程：，。3.電壓比：變壓器空載時(shí)，。4.變壓器的外特性：，當(dāng)，不變時(shí)：。電壓調(diào)整率：。二、電流變換：磁通勢(shì)平衡方程：。忽略：。三、阻抗變換：忽略

33、、，則。四、功率傳遞：1.一次繞組的視在功率：2.二次繞組的視在功率： 3.輸入功率：4. 輸出功率：5. 變壓器的損耗： （1）銅損耗：；（2）鐵損耗：。6.效率：。5.4 變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件：1.鐵心：用硅鋼片疊成。2.繞組（線(xiàn)圈）：高壓繞組和低壓繞組同心地套在鐵心上。3.其他：油箱、油、儲(chǔ)油柜、絕緣套管、保護(hù)設(shè)備等。二、主要種類(lèi)：1.按相數(shù)分類(lèi)：三相變壓器、單相變壓器。2.按每相繞組的個(gè)數(shù)分類(lèi)：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器。3.按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：心式變壓器、殼式變壓器。4.按冷卻方式分類(lèi)：干式變壓器、油浸式變壓器。5.5 三相變壓器一、三相變壓器的種類(lèi)：1.三相組式變壓器：

34、特點(diǎn)：三相之間只有電的聯(lián)系，沒(méi)有磁的聯(lián)系。2.三相心式變壓器：特點(diǎn)：三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。二、三相繞組的連接方式：*5.6 儀用互感器一、電壓互感器：1.工作原理：2.使用注意：（1）二次繞組禁止短路。（2）二次繞組與鐵心必須接地。二、電流互感器：1.工作原理：2.使用注意：（1）二次繞組禁止開(kāi)路。（2）一次繞組工作電壓較高時(shí)，二次繞組與鐵心必須接地。*5.7 自耦變壓器一、結(jié)構(gòu)：二、工作原理：*5.8 三繞組變壓器有三個(gè)繞組和三個(gè)電壓等級(jí)。工作時(shí)應(yīng)當(dāng)保證各個(gè)繞組的視在功率不超過(guò)其繞組容量。*5.9 繞組的極性繞組極性的標(biāo)注方法：繞組的正確接法：課后習(xí)題：5.2.2，5.3.3，

35、5.3.4。課 題：第6章 電動(dòng)機(jī)教學(xué)目的：1.了解三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)；2.了解三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；3.學(xué)會(huì)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速方法。重難點(diǎn)：1.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理；2.三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速。教學(xué)方法：講授法學(xué) 時(shí)：6學(xué)時(shí)。教學(xué)過(guò)程：6.1 電機(jī)概述電機(jī)是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁裝置。種類(lèi)分為：（1）動(dòng)力電機(jī)：直流電機(jī)和交流電機(jī)；（2）控制電機(jī)：伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速電動(dòng)機(jī)、自整角機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器。6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生：三相（多相）繞組中流過(guò)三相（多相）電流。2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速：同步轉(zhuǎn)速。磁

36、極對(duì)數(shù)為時(shí)：。4. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向：與三相繞組中的三相電流的相序一致。二、工作原理：1.電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生：用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的方向；用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力的方向。電磁力F電磁轉(zhuǎn)矩T。T與同方向。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系：（1）與方向一致；（2）；故稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)子電流的頻率：2.電磁轉(zhuǎn)矩的方向：與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。3.電磁轉(zhuǎn)矩的大?。喝?、轉(zhuǎn)矩平衡：空載轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)矩，負(fù)載轉(zhuǎn)矩。當(dāng)時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)時(shí)，加速運(yùn)行；當(dāng)時(shí)，減速運(yùn)行。四、功率傳遞：輸入的有功功率：；輸出的機(jī)械功率：電動(dòng)機(jī)的效率：功率損耗：，6

37、.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。一、定子：三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組組成。二、轉(zhuǎn)子：根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子。6.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號(hào)：2.額定功率：軸上輸出機(jī)械功率的額定值。3.額定電壓：定子三相繞組應(yīng)施加的線(xiàn)電壓。4.額定電流：定子三相繞組的額定線(xiàn)電流。5.額定功率因數(shù)：6.額定轉(zhuǎn)速：6.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)矩特性：異步機(jī)的T與s之間的關(guān)系。機(jī)械特性：異步機(jī)n與T之間的關(guān)系。固有特性：在額定電壓、額定頻率，定子和轉(zhuǎn)子電路不外串參數(shù)時(shí)的和。人為特性：在改變電壓、頻率及定子電路、轉(zhuǎn)子電路參數(shù)時(shí)的和。6.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)良好的起動(dòng)性能：起動(dòng)電流??；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩