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1、电气工程学基础第一讲第1页，共109页，编辑于2022年，星期一第二章第二章 电工学与电子技术基础知识电工学与电子技术基础知识 主要内容：主要内容：直流电路直流电路单相交流电路单相交流电路 三相交流电路三相交流电路 电子技术基础电子技术基础 第2页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路几个常用概念：几个常用概念：电路：电路：电流通过的路径电流通过的路径；内电路：内电路：电源内部的一段电路电源内部的一段电路；组成：组成：由电源、负载、连接导线和开关等组成；由电源、负载、连接导线和开关等组成；外电路：外电路：负载、连接导线和开关等；负载、连接导线和开关等；直流电路：直
2、流电路：由线性电阻和直流电源构成的电路；由线性电阻和直流电源构成的电路；合闸：合闸：接通电路；接通电路；分闸：分闸：断开电路。断开电路。第3页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路几个常用概念：几个常用概念：电路、电路、组成、内电路、外电路、直流电路、组成、内电路、外电路、直流电路、合闸、分闸合闸、分闸第4页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路一、基本物理量一、基本物理量1.1.电流电流电流电流：电荷流动形成电流电荷流动形成电流 电流大小：电流大小：电流强度电流强度 I I电流强度，单位为安培（电流强度，单位为安培（A）；）；t t
3、通过电荷量通过电荷量Q Q所用的时间，秒（所用的时间，秒（s）。）。Q Q通过导体截面的电荷量，库伦（通过导体截面的电荷量，库伦（C）；）；第5页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路但但紫外线、紫外线、X X射线、射线、宇宙线以及火焰等会使气体分宇宙线以及火焰等会使气体分子电离，产生电子和正、负离子，从而使气体具有子电离，产生电子和正、负离子，从而使气体具有导电性。导电性。电流方向电流方向：规定正电荷流动的方向。规定正电荷流动的方向。电流种类电流种类：金属导体中电流：自由电子（载流子）金属导体中电流：自由电子（载流子）；电解质溶液中电流电解质溶液中电流：正离子和
4、负离子正离子和负离子；气体中电流：没有可以自由移动的电荷，气没体气体中电流：没有可以自由移动的电荷，气没体 有导电性，是良好的绝缘体有导电性，是良好的绝缘体；第6页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路2.2.电位、电压电位、电压 电位：电位：（在电场中定义（在电场中定义电路中）电路中）电场中某点的电位，在数值上等于单位正电场中某点的电位，在数值上等于单位正 电荷沿任意路径从该点移动到无限远处的电荷沿任意路径从该点移动到无限远处的 过程中，电场力所做的功。过程中，电场力所做的功。参考点：参考点：在电场中电位等于零的点。在电场中电位等于零的点。（通常以大地或无限远处
5、为参考点）通常以大地或无限远处为参考点）电位电位 0 0 正正值值 电位电位 0 0 负负值值电压：电压：电场中两点之间的电位差电场中两点之间的电位差 第7页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路U U两点之间的电位差，即电压，伏特（两点之间的电位差，即电压，伏特（V V）A A电场力所做的功，焦耳（电场力所做的功，焦耳（J J）电压大小：电压大小：电压正方向电压正方向：从高电位指向低电位从高电位指向低电位 3.电动势电动势 电动势：电动势：电场中，将单位正电荷从低电位移向电场中，将单位正电荷从低电位移向 高电位时外力克服电场力所作的功高电位时外力克服电场力所作的
6、功。电动势大小：电动势大小：第8页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路E E电动势，伏特（电动势，伏特（V V）A A外力所做的功，焦耳（外力所做的功，焦耳（J J）电动势的正方向：电动势的正方向：规定规定由低电位指向高电位，由低电位指向高电位，即即电位升高电位升高的方向的方向。4.4.电阻电阻电阻：电阻：在电场力作用下，电流在导体中流动时受在电场力作用下，电流在导体中流动时受 到的到的阻力阻力。电动势电动势第9页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路 电阻大小：电阻大小：R R导体的电阻，欧姆（导体的电阻，欧姆（）；）；S S导体
7、截面积，平方米（导体截面积，平方米（m m2 2）；）；L L导体长度，米（导体长度，米（m m）；）；导体电阻率，欧姆米（导体电阻率，欧姆米（m m）；）；当导线的截面当导线的截面S S和电阻率和电阻率 不均匀不均匀时时：二、电路及连接二、电路及连接3 第10页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路1.1.串联电路串联电路电阻串联电阻串联 电阻首尾依次相连电阻首尾依次相连电流只有一条通路电流只有一条通路 各电阻流过的电流都相等各电阻流过的电流都相等 电源串联电源串联 第11页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路前前一个电源的一个电
8、源的负极负极后后一个电源的一个电源的正极正极 2.2.并联电路并联电路电阻并联电阻并联 若干个电阻并排连接起来若干个电阻并排连接起来 各电阻两端的电压都相等各电阻两端的电压都相等 第12页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路电源并联电源并联 所有电源正极连接在一起所有电源正极连接在一起电源的电源的正极正极所有电源负极连接在一起所有电源负极连接在一起电源的电源的负极负极 获得获得较大较大的输出电流。的输出电流。3.3.混联电路混联电路 三、欧姆定律三、欧姆定律第13页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路四、电流的热效应、短路四、电流
9、的热效应、短路1.1.电流的热效应电流的热效应 热效应：热效应：电流通过导体时自由电子碰撞，电能转换为热能。电流通过导体时自由电子碰撞，电能转换为热能。热效应大小热效应大小：Q Q导体产生的热量，焦耳（导体产生的热量，焦耳（J J）W W消耗的电能消耗的电能，（，（KWKWh)h)、焦耳（、焦耳（J J）I I导体中通过的电流，安培（导体中通过的电流，安培（A A）R R电路的电阻，欧姆（电路的电阻，欧姆（）t t电流通过导体的时间，秒（电流通过导体的时间，秒（s s）第14页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路2.2.短路短路 电源通向负载的两根导线不经过负载
10、直接接通。电源通向负载的两根导线不经过负载直接接通。危害：危害：电路中电流过大，电路中电流过大，损坏设备损坏设备。3.3.断路断路 电源通向负载时，部分电路断开，该条电路电流电源通向负载时，部分电路断开，该条电路电流“0 0”第15页，共109页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 直流电路直流电路-补充补充2.2.组成：组成：由电源、负载、连接导线和开关等组成由电源、负载、连接导线和开关等组成一、电路及组成一、电路及组成1.1.电路：电路：电流通过的路径电流通过的路径 电电池池灯灯泡泡负载负载电源电源EIRU+_+_电路模型电路模型第16页，共109页，编辑于2022年，星期一电源：电源：
11、将非电能转换成电能的装置，将非电能转换成电能的装置，例如：发电机、干电池例如：发电机、干电池负载：负载：将电能转换成非电能的装置，将电能转换成非电能的装置，例如：电动机、电炉、灯例如：电动机、电炉、灯中间环节：中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分连接电源和负载的部分，其传输和分 配电能的作用。例如：输电线路配电能的作用。例如：输电线路二、二、电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向第17页，共109页，编辑于2022年，星期一二、二、电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向第18页，共109页，编辑于2022年，星期一1 1.电路的物理量电路的物理量电流电流 I I电压电压 U U电动势
12、电动势 E EEIRU+_+_2.2.电路中各物理量的方向电路中各物理量的方向物理量物理量方向方向：实际方向实际方向参考方向参考方向实际方向实际方向：物理中对电量规定的方向物理中对电量规定的方向参考方向：参考方向：在分析计算时，对电量人为规定在分析计算时，对电量人为规定第19页，共109页，编辑于2022年，星期一物理量的实际方向物理量的实际方向第20页，共109页，编辑于2022年，星期一 举举 例例问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？E1ABRE2IR+_+_AB：电流方向第21页，共1
13、09页，编辑于2022年，星期一(1)在解题前先设定一个方向，作为在解题前先设定一个方向，作为参考方向；参考方向；解决方法：解决方法：(3)根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系、根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系、的代数表达式；的代数表达式；第22页，共109页，编辑于2022年，星期一例例:已知：已知：E=2V,R=1问问：当当U分别为分别为 3V 和和
14、1V 时，时，IR=?解解：(1)假定电路中物理量的参考方向如图所示假定电路中物理量的参考方向如图所示(2)列电路方程列电路方程abU+_+_IRE R(3)数值计算数值计算第23页，共109页，编辑于2022年，星期一abU+_+_IRE R实际方向与参考方向一致实际方向与参考方向一致实际方向与参考方向相反实际方向与参考方向相反第24页，共109页，编辑于2022年，星期一三、三、电路元件电路元件1.电阻元件：电阻元件：电阻：电阻：具有对电流起阻碍作用性质。单位具有对电流起阻碍作用性质。单位 线性电阻线性电阻：电阻值与它所通过的电流和所施加电阻值与它所通过的电流和所施加 电压无关，即电阻值固
15、定不变。电压无关，即电阻值固定不变。或：满足欧姆定律的电阻为线性电阻。或：满足欧姆定律的电阻为线性电阻。（1）电阻（一般物理特性）：电阻（一般物理特性）：第25页，共109页，编辑于2022年，星期一线性电阻线性电阻伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线：电路元件：电路元件U U、I I之间函数关系之间函数关系I(A)U(V)0ui非线性电阻非线性电阻第26页，共109页，编辑于2022年，星期一 电阻的功率电阻的功率在关联参考方向下，电阻元件上消耗的功率为：在关联参考方向下，电阻元件上消耗的功率为：（2 2）正弦交流电路中：）正弦交流电路中：uiR+-根据欧姆定律根据欧姆定律：第2
16、7页，共109页，编辑于2022年，星期一电流、电压的关系电流、电压的关系 频率相同频率相同相量关系：相量关系：大小关系大小关系相位相同相位相同第28页，共109页，编辑于2022年，星期一功率功率瞬时功率瞬时功率p p：瞬时电压与瞬时电流的乘积瞬时电压与瞬时电流的乘积 uiR+-（耗能元件耗能元件）结论：结论：随时间变化随时间变化 与与 成比例成比例第29页，共109页，编辑于2022年，星期一平均功率（有功功率）：平均功率（有功功率）：P：一个周期内的平均值：一个周期内的平均值 uiR+-第30页，共109页，编辑于2022年，星期一2.2.电感元件电感元件 L Lui+-e eue ei
17、+-+-参考方向：电压、电流、磁通、电动势参考方向：电压、电流、磁通、电动势 电感电感（一般物理特性）：（一般物理特性）：第31页，共109页，编辑于2022年，星期一 电感中电流、电压的关系电感中电流、电压的关系ue ei+-+-当当(直流直流)时时,在直流电路中电感相当于短路在直流电路中电感相当于短路第32页，共109页，编辑于2022年，星期一 电感的储能电感的储能电感是一种储能元件电感是一种储能元件,储存的磁场能量为：储存的磁场能量为：:正弦交流电路中：正弦交流电路中：uL+-基本基本关系式：关系式：设设第33页，共109页，编辑于2022年，星期一则则 电压与电流关系电压与电流关系第
18、34页，共109页，编辑于2022年，星期一 频率相同频率相同相位相差相位相差90900 0（u领先领先i 90 0）大小关系：大小关系：感抗感抗（）相量关系：相量关系：第35页，共109页，编辑于2022年，星期一设：设：则：则：第36页，共109页，编辑于2022年，星期一 电感电路中的功率电感电路中的功率瞬时功率瞬时功率 p：uL+-i第37页，共109页，编辑于2022年，星期一P 0P 0储存储存能量能量释放释放能量能量可逆的可逆的能量转换能量转换过程过程 平均功率平均功率P P（有功功率）：（有功功率）：第38页，共109页，编辑于2022年，星期一结论：结论：纯电感不消耗能量，只
19、和电源进行能量交换纯电感不消耗能量，只和电源进行能量交换 无功功率无功功率Q：定义：电感瞬时功率所能达到的最大值，用以衡量定义：电感瞬时功率所能达到的最大值，用以衡量电感电路中能量交换的规模。电感电路中能量交换的规模。第39页，共109页，编辑于2022年，星期一3.3.电容元件电容元件 C C :+-+q-qui+-单位：单位：F、F、pFQ 的单位的单位：乏乏、千乏千乏 (var(var、kvar)kvar)（1）电容电容C（一般物理特性）：（一般物理特性）：单位电压下存储的电荷单位电压下存储的电荷+电容符号电容符号有极性有极性无极性无极性_第40页，共109页，编辑于2022年，星期一电
20、容上电流、电压的关系电容上电流、电压的关系uiC+-当当(直流直流)时时,在直流电路中电容相当于断路在直流电路中电容相当于断路第41页，共109页，编辑于2022年，星期一 电容的储能电容的储能电容是一种储能元件电容是一种储能元件,储存的电场能量为：储存的电场能量为：（2 2）电路中必须有提供能量的电路中必须有提供能量的器件器件或或装置装置基本关系式基本关系式:uC+-第42页，共109页，编辑于2022年，星期一 电容电路中电流、电压的关系电容电路中电流、电压的关系设设：第43页，共109页，编辑于2022年，星期一 频率相同频率相同相位相差相位相差 900（u 落后落后 i 900）大小关
21、系：大小关系：相量关系：相量关系：第44页，共109页，编辑于2022年，星期一设：设：则：则：电容电路中的功率电容电路中的功率第45页，共109页，编辑于2022年，星期一瞬时功率瞬时功率p pui+-第46页，共109页，编辑于2022年，星期一充电充电p放电放电放电放电P 0储存储存能量能量平均功率平均功率 P第47页，共109页，编辑于2022年，星期一电容元件：是不消耗能量的，在电源与元件之间电容元件：是不消耗能量的，在电源与元件之间无功功率无功功率 Q：即即电容元件无功功率取负值电容元件无功功率取负值只发生只发生只发生只发生能量的交换能量的交换能量的交换能量的交换电感无功功率电感无
22、功功率取正值取正值，以资区别。，以资区别。第48页，共109页，编辑于2022年，星期一1.常用的直流电源：常用的直流电源：2.常用的交流电源：常用的交流电源：干电池、蓄电池干电池、蓄电池正弦交流电源正弦交流电源产生多种波形的各种信号发生器产生多种波形的各种信号发生器交流稳压电源交流稳压电源直流稳流电源直流稳流电源直流发电机直流发电机直流稳压电源直流稳压电源3.电源的电路模型电源的电路模型四、四、电源电源第49页，共109页，编辑于2022年，星期一电源的电路模型：电源的电路模型：独立电流源独立电流源 独立电压源独立电压源4.4.4.4.独立电压源独立电压源独立电压源独立电压源(1)(1)模型
23、：模型：理想电压源理想电压源实际电压源模型实际电压源模型(2)(2)理想电压源理想电压源第50页，共109页，编辑于2022年，星期一理想电压源的特点理想电压源的特点 （恒压源）（恒压源）特点特点：电源中的电流由外电路决定电源中的电流由外电路决定伏安特性伏安特性IUabUSUSI+_abUab+_输出电输出电压不变，其值恒等于压不变，其值恒等于电压源电压源U Uabab U US S第51页，共109页，编辑于2022年，星期一(3)(3)实际电压源实际电压源电路模型：由理想电压源和内阻组成电路模型：由理想电压源和内阻组成IUUSUIRO+-US+_第52页，共109页，编辑于2022年，星期
24、一电压源的工作状态：电压源的工作状态：带载带载开路开路短路短路电压源有载工作电压源有载工作 （开关合上）（开关合上）IUROUSRdc+-ba+_伏安特性伏安特性IUUSR0R第53页，共109页，编辑于2022年，星期一a.电压与电流关系电压与电流关系 b.功率与功率平衡功率与功率平衡 PS=USI-是电压源产生的功率是电压源产生的功率P=UI-是电源输出的功率是电源输出的功率 P0=R0I2-是电源内阻上所损耗的功率是电源内阻上所损耗的功率c.电源与负载的判别电源与负载的判别 第54页，共109页，编辑于2022年，星期一IUROUSRdc+-ba+_电源电源：和的实际方向：和的实际方向相
25、反相反 电流从电源电流从电源“+”端流出端流出负载负载：和的实际方向和的实际方向相同相同 电流从电流从电源电源“+”端流入端流入电压源开路（开关断开）电压源开路（开关断开）I=0P=0 U=U0=US 第55页，共109页，编辑于2022年，星期一电压源短路电压源短路 IUROUSRdc+-ba+_P=0 U=0I=IS=US/R0五、五、电路中电位的概念电路中电位的概念1.电压的概念：电压的概念：两点间的电压就是两点的两点间的电压就是两点的电位差电位差第56页，共109页，编辑于2022年，星期一其它各结点对参考点的电压，便是该结点的电位其它各结点对参考点的电压，便是该结点的电位参考点：参考
26、点：在电路中任选一结点，设其电位为零在电路中任选一结点，设其电位为零 （用（用 标记）标记）Va=5V a 点电位：点电位：ab1 5Aab1 5AVb=-5V b 点电位：点电位：第57页，共109页，编辑于2022年，星期一2.电位和电压的区别电位和电压的区别电位值是相对的电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各，参考点选得不同，电路中其它各两点间两点间电压值是固定的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改，不会因参考点的不同而改 变变 点点的电位也将随之改变。的电位也将随之改变。第58页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路 一、交流电一、交流电1
27、.1.定义定义：电动势、电压及电流的大小和方向都随：电动势、电压及电流的大小和方向都随时间按照时间按照一定规律做一定规律做周期性周期性变化。变化。2.2.正弦交流电：正弦交流电：按正弦规律变化按正弦规律变化 TutuTt交流电路中：交流电路中：e(t)、u(t)、i(t)均均按正弦规律变化按正弦规律变化第59页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路 Tut二、交流电中三要素二、交流电中三要素 i 1.1.瞬时值和最大值瞬时值和最大值 或或第60页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路 定义：定义：交流电路中交流电路中
28、e、u和和i 最大值最大值（振幅）振幅）：Em、Im、Um 2.2.周期、频率和角频率（快慢）周期、频率和角频率（快慢）周期周期T：交流电每交变一次（或一周）所需的时间交流电每交变一次（或一周）所需的时间 频率频率f：每秒内交流电交变的周期数或次数每秒内交流电交变的周期数或次数,Hz、kHz 角频率角频率:单位时间内变化的角度单位时间内变化的角度,rad/s有效值有效值:E E、I I、U U 关系关系:第61页，共109页，编辑于2022年，星期一3.3.相位、初相位和相位差相位、初相位和相位差 相位相位:初初相位相位:通常通常|i i|，即在主值范围取值，即在主值范围取值 相位差：相位差：
29、在任一瞬间在任一瞬间 两个两个同频率同频率的正弦交流电的相位之差的正弦交流电的相位之差 注意：同相、超前、滞后注意：同相、超前、滞后 关系关系:第62页，共109页，编辑于2022年，星期一 两个两个同频率同频率正弦量间的相位差正弦量间的相位差(初相差初相差)：t第63页，共109页，编辑于2022年，星期一领先于领先于 落后于落后于第64页，共109页，编辑于2022年，星期一例：例：若购得一台耐压为若购得一台耐压为 300V 300V 的电器，是否可用于的电器，是否可用于 220V220V的线路上的线路上?电器电器 220V最高耐压最高耐压=300V有效值有效值 U=220V 最大值最大值
30、 Um=220V=311V 电源电压电源电压电器最高耐压低于电源电压的最大值电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以，所以不能用不能用第65页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路 三三、正弦量的表示方法正弦量的表示方法i2.2.正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法1.1.种类种类瞬时值表达式瞬时值表达式相量相量波形图波形图第66页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路（1 1）回顾复数）回顾复数第67页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路 根据欧拉公式：根据欧拉公式：代入上式可得
31、：代入上式可得：（指数形式）（指数形式）（极坐标形式）（极坐标形式）第68页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路（2 2）正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法为了与一般的复数相区别，把为了与一般的复数相区别，把表示正弦量的复数表示正弦量的复数称为相量称为相量，并在大写字母头上打，并在大写字母头上打“.”。例：例：正弦电压正弦电压用相量表示：用相量表示：第69页，共109页，编辑于2022年，星期一四、正弦稳态电路的功率四、正弦稳态电路的功率1.1.瞬时功率瞬时功率p:p:第二节第二节 单相交流电路单相交流电路 恒定量恒定量+正弦量，其频率是电压或电流的正
32、弦量，其频率是电压或电流的2倍倍第70页，共109页，编辑于2022年，星期一2.2.平均功率平均功率 定义：定义：有功功率有功功率P第二节第二节 单相交流电路单相交流电路 功率因数功率因数:第71页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路 3.3.无功功率无功功率 定义：定义：交换功率的最大值交换功率的最大值Q Q，乏（乏（var）意义意义：大小反映网络与外电路交换功率的大小大小反映网络与外电路交换功率的大小 由储能元件电容和电感的性质决定的由储能元件电容和电感的性质决定的第72页，共109页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 单相交流电路单相交流电路
33、 4.4.视在功率视在功率定义：定义：反映电气设备的容量，是满足电路的有功反映电气设备的容量，是满足电路的有功 功率和无功功率两者的需要时，要求外部功率和无功功率两者的需要时，要求外部 提供的功率容量，提供的功率容量，S S伏安伏安（VA）。第73页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路 三相交三相交流电路：由三个频率相同、振幅相同、相位流电路：由三个频率相同、振幅相同、相位 彼此相差彼此相差120120 的正弦电动势作为的正弦电动势作为 供电电源的电路。供电电源的电路。一、三相交流电路的优点一、三相交流电路的优点发电方面：比单相电源可提高效率发电方面：比
34、单相电源可提高效率5050 输电方面：比单相输电节省钢材输电方面：比单相输电节省钢材2525 配电方面：三相变压器比单相经济且便于接入负载配电方面：三相变压器比单相经济且便于接入负载 用电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便用电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便第74页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路二、对称三相电源的产生二、对称三相电源的产生三相同步发电机三相同步发电机A A、B B、C C 始端始端 X X、Y Y、Z Z 末端末端 三相绕组在空间互差三相绕组在空间互差120120转子以均匀角速度转子以均匀角速度 转动转动在三相绕组
35、中产生感应电压，形成对称三相电源在三相绕组中产生感应电压，形成对称三相电源 1.1.瞬时值表达式瞬时值表达式第75页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路2.2.波形图波形图 3.3.相量表示相量表示 4.4.对称三相电源的特点对称三相电源的特点 第76页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路5.5.对称三相电源的相序对称三相电源的相序 正序正序(顺序顺序)：A AB BC CA A负序负序(逆序逆序)：A AC CB BA A 三个振幅相等、频率相同、相位差三个振幅相等、频率相同、相位差120120的的一组正弦电源称
36、为对称三相正弦电源。一组正弦电源称为对称三相正弦电源。它们分别称为它们分别称为A A相、相、B B相和相和C C相相6.6.对称三相电源对称三相电源按照各相电压经过正峰值的先后次序来说按照各相电压经过正峰值的先后次序来说:第77页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路三、三相电源的联接三、三相电源的联接1.1.星形联接星形联接(Y(Y联接联接)将三相电源的末端将三相电源的末端 X X、Y Y、Z Z接在一起接在一起(N N中点中点)，将各相的首端将各相的首端 A A、B B、C C以及中点以及中点N N与四根输电线与四根输电线（分别称为相线和中线）联接。（
37、分别称为相线和中线）联接。从相线与中线之间得到三个相电压：从相线与中线之间得到三个相电压：从三根相线之间得到三个线电压从三根相线之间得到三个线电压:Y Y联接联接：第78页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路 各相电动势的各相电动势的参考方向参考方向，选定自绕组的，选定自绕组的末端末端始端始端第79页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路相电压：相电压：火线对零线间的电压（对称）火线对零线间的电压（对称）第80页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路CABN流过相线的流过相线的线
38、电流线电流线电流线电流等于流过每相电源等于流过每相电源的的相电流相电流相电流相电流线电压是相电压的线电压是相电压的3 3倍倍相电压与线电压关系：相电压与线电压关系：对称对称第81页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路线电压：线电压：火线间的电压火线间的电压CABN注意规定的注意规定的正方向正方向线电压也对称线电压也对称线电压有效值用线电压有效值用U UL L表示表示第82页，共109页，编辑于2022年，星期一2 2.三角形联接三角形联接(联接联接)第三节第三节 三相交流电路三相交流电路各相的始端和末端依次相连，各相的始端和末端依次相连，再由再由A A、
39、B B、C C引出三根相线引出三根相线与负与负载相连载相连 接法接法无中线无中线 各相负载上的电压各相负载上的电压UabUab、UbcUbc、Uca=Uca=电源的线电压电源的线电压=U=UL L 负载对称负载对称线电流对称线电流对称 第83页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路3.3.三相三线制与三相四线制三相三线制与三相四线制 三相四线制三相四线制 三相三线制三相三线制 ：中线接地：中线接地四、三相负载及其联接四、三相负载及其联接负载有两种接法负载有两种接法星形接法星形接法三角形接法三角形接法第84页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节
40、 三相交流电路三相交流电路1.YY联接的三相电路联接的三相电路Y Y形三相负载连接到形三相负载连接到Y Y形对称三相电源形对称三相电源;当三相负载相同时，即当三相负载相同时，即Z ZA A=Z=ZB B=Z=ZC C=Z=Z时，是时，是对称三相电路对称三相电路对称三相电路对称三相电路中线电流等于各相负载电流的相量和中线电流等于各相负载电流的相量和 负载两端承受电源的相电压负载两端承受电源的相电压线电流等于相电流线电流等于相电流第85页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路在在Y YY Y形联接的对称三相电路中形联接的对称三相电路中,中线电流为零，中线电流为
41、零，中线可以不用，可以只用三根相线传输（中线可以不用，可以只用三根相线传输（三相三线制）三相三线制）适合于适合于高压远距离传输电高压远距离传输电高压远距离传输电高压远距离传输电之用。之用。对于日常生活的低压用电，由于三相负载不完全对对于日常生活的低压用电，由于三相负载不完全对 称，称，还有一定的还有一定的中线电流中线电流存在，中线还必须保留，即采用三相四线存在，中线还必须保留，即采用三相四线制供电系统。制供电系统。假如不用中线，不对称三相负载的三相电压将不相同，过高的相假如不用中线，不对称三相负载的三相电压将不相同，过高的相电压可能损坏电气设备。电压可能损坏电气设备。三相四线制供电系统中，三相
42、四线制供电系统中，保险丝绝对不能接在中线上保险丝绝对不能接在中线上，因为中线断开后，各相负载上的电压将随负载大小变化，因为中线断开后，各相负载上的电压将随负载大小变化，过高的电压可能过高的电压可能损坏电气设备。损坏电气设备。第86页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路2.2.Y Y联接的三相电路联接的三相电路Y Y Y Y形联接的对称三相电源形联接的对称三相电源形联接的对称三相电源形联接的对称三相电源和和联接的对称负载联接的对称负载联接的对称负载联接的对称负载，是对称三相电路。是对称三相电路。负载的相电压等于三相电源的线电压负载的相电压等于三相电源的线电
43、压线电流等于相电流的线电流等于相电流的3 3线电流较相电流滞后线电流较相电流滞后3030 第87页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路五、三相电路的功率计算五、三相电路的功率计算 1.1.三相有功功率三相有功功率三相负载对称时三相负载对称时：2.2.三相无功功率三相无功功率 第88页，共109页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 三相交流电路三相交流电路三相负载对称时三相负载对称时：3.3.三相视在功率三相视在功率视在功率为三相电源提供的能量视在功率为三相电源提供的能量 三相负载对称时三相负载对称时：第89页，共109页，编辑于2022年，星期一第三
44、节第三节 三相交流电路三相交流电路三相负载对称时三相负载对称时：3.3.三相视在功率三相视在功率视在功率为三相电源提供的能量视在功率为三相电源提供的能量 三相负载对称时三相负载对称时：第90页，共109页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 电子技术基础电子技术基础一、半导体的导电特性一、半导体的导电特性1.N1.N型半导体和型半导体和P P型半导体型半导体 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）电子半导体或电子半导体或N N型半导体：型半导体：多子多子 -电子电子 空穴半导体或空穴半导体或P P型半导体：型半导体：多子多子 -
45、空穴空穴中性中性 第91页，共109页，编辑于2022年，星期一 PN PN结的形成结的形成第四节第四节 电子技术基础电子技术基础2.PN2.PN结结PNPN结结 在在一一块块半半导导体体单单晶晶上上一一侧侧掺掺杂杂成成为为 P 型型半半导导体体，另另一一侧侧掺掺杂杂成成为为 N 型型半半导导体体，两两个个区区域域的的交交界界处处就就形形成成了了一一个个特特殊殊的的薄层薄层，称为称为 PN 结结。第92页，共109页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 电子技术基础电子技术基础PN电子和空穴浓度差电子和空穴浓度差多子的扩散运动多子的扩散运动空间电荷区空间电荷区PN扩散运动扩散运动空间电荷区空
46、间电荷区PN PN 结结(耗尽层耗尽层)第93页，共109页，编辑于2022年，星期一空间电荷区空间电荷区内电场内电场第四节第四节 电子技术基础电子技术基础PN空间电荷区空间电荷区内电场内电场UD 阻挡层阻挡层内电场有利于少子运动内电场有利于少子运动漂移漂移少子的运动与多子运动方向少子的运动与多子运动方向相反相反第94页，共109页，编辑于2022年，星期一扩散与漂移的动态平衡扩散与漂移的动态平衡PNPN结结PNPN结的单向导电特性结的单向导电特性PN PN 外加正向电压：外加正向电压：正偏正偏外电场方向外电场方向内电场方向内电场方向空间电荷区空间电荷区VRIPN空间电荷区变窄，有利空间电荷区
47、变窄，有利于扩散运动，电路中有于扩散运动，电路中有较大的正向电流。较大的正向电流。第95页，共109页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 电子技术基础电子技术基础PN PN 结结结结外加反向电压外加反向电压(反偏反偏)空间电荷区空间电荷区PN外电场方向外电场方向内电场方向内电场方向VRIS第96页，共109页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 电子技术基础电子技术基础综上所述：综上所述：当当PNPN结结正向偏置正向偏置时，回路中将产生一个较大的时，回路中将产生一个较大的 正向电流，正向电流，PNPN结处于结处于导通状态导通状态；当当PNPN结结反向偏置反向偏置时，回路中反向电流非常小，
48、时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，几乎等于零，PNPN结处于结处于截止状态截止状态。可见可见:PN 结具有结具有单向导电性单向导电性 第97页，共109页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 电子技术基础电子技术基础将将 PN PN 结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从再从 P P 区和区和 N N 区分别焊出两根引线作正、负极。区分别焊出两根引线作正、负极。(a)外形图外形图(b)符号符号二、半导体二极管二、半导体二极管1.1.基本结构基本结构 第98页，共109页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 电子技术基础电子技术基础2.2.半导体二极管的类型
49、半导体二极管的类型按半导体材料分：按半导体材料分：硅二极管、锗二极管硅二极管、锗二极管按按 PN PN 结结构分：结结构分：点接触型、面接触型点接触型、面接触型点点接接触触型型管管子子中中不不允允许许通通过过较较大大的的电电流流，因因结结电电容容小，可在高频下工作。小，可在高频下工作。面面接接触触型型二二极极管管 PN PN 结结的的面面积积大大，允允许许流流过过的的电电流流大，但只能在较低频率下工作。大，但只能在较低频率下工作。按按用用途途划划分分：有有整整流流二二极极管管、检检波波二二极极管管、稳稳压压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管
50、等。第99页，共109页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 电子技术基础电子技术基础3.3.主要参数主要参数 （1 1）最大整流电流）最大整流电流 I IF F 长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。（2 2）最高反向工作电压）最高反向工作电压 U UR R工工作作时时允允许许加加在在二二极极管管两两端端的的反反向向电电压压值值。通通常常将将击击穿电压穿电压 U UBR BR 的一半定义为的一半定义为 U UR R（3 3）反向电流）反向电流 I IR R通常希望通常希望 I IR R 值愈小愈好。值愈小愈好。（4 4）最高工作频率）最高工作频率