新电工技术基础电工学I 教学课件 王英 电工技术基础 10

柴油机组 汽油机组
各种形式的电源设备图
任何电源都可以用两种电
源模型来表示，输出电压比较
稳定的，如发电机、干电池、
蓄电池等通常用电压源模型(理
想电压源和一个电阻元件相串
联的形式)表示；US
+
_
R0
（2）电流源
输出电流较稳定的：如光电 池或晶体管的输出端等通常用电流源 模型(理想电流源和一个内阻相并联 的形式)表示。
电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等因
素，由制造厂家给出的技术数据。额定值有下标N表示，
如2. 电路的三种工作状态
（1）通路
（2）开路
（3）短路
I＝US÷(RS＋RL)
S
＋ RS
＋ U=US－IRS
—US
—
RL
S I＝0
RS
＋
＋ US
U=US
——
S
RSI＝US/RS ＋
18
曾凡峰 制作
电工技术基础
必须指出，电路在进行上述模型化处理时是有条件的： 实际电路中各部分的基本电磁现象可以分别研究，并且相 应的电磁过程都集中在电路元件内部进行。这种电路称为 集中参数元件的电路。
集中参数元件的特征
1. 电磁过程都集中在元件内部进行，其次要因素可以忽略。
如R，L、C这些只具有单一电磁特性的理想电路元件。
2023/10/19
20
曾凡峰 制作
电工技术基础
（2）电感元件
Ψ
L
0
i
电感产品实物图 电感元件图符号 线性电感元件的韦安特性 对线性电感元件而言，任一瞬时，其电压和电流的关系
为微分(或积分)的动态关系，即：
显然，只有电感元件上的电 发流生变化时，电感两端才有电压。因此，我们把电感元件称 为动态元件。动态元件可以储能，储存的磁能为：

* 简电单流的参直考流方电路向，电流假实定际，方用向带是有由箭电头源的的线正段极表性示端流出
的。但在分析复杂的直流电流时，对于某条支路电流的实 际方向往往难于判断；在分析交流电路中由于电流的方向 是随时间变化的，所以它的实际方向就不能确定
带箭头的实线段为电流参考方向，虚线段为电流实际方向
参考方向选定后，电流就有了正值和负值之分了，电流的 正负符号就反应了电流实际方向。 如果为正表示电流的真 实方向与参考方法一致，为负表示电流的真实方向与参考 方向相反。
U1 U 2 U3 US1 US2 IR1 IR2 IR3 US1 US2
ik Rk uSk
流过电阻的电流参考方向与回路绕行方向一致，电阻电压 iK RK前取“＋” ；电压源电压参考方向与回路绕行方向 一致，电压源电压 uSK前取“－” 。
建筑电工学
电工学基础知识
推广：“广义回路”（假想闭合回路）
p﹥0，元件吸收功率，具有负载特性，用于消耗电能 P＜0，元件发出功率，具有电源特性，用于提供电能
建筑电工学
电工学基础知识
* 设备额定值
在给定工作条件下保证电器设 备安全运行而规定的容许值
如额定电压、额定电流和额定功率
一盏白炽灯上标有220V、60W，表示这盏灯的额定 电压为220V，额定功率为60W。
I2 I1 I3
建筑电工学
电工学基础知识
二、基尔霍夫压定律（KVL）
从电路的某点出发，沿回路绕行一周，各部 分电压降的总和恒等于各部分电压升的总和
u降 u升 （回路电压方程）
回路Ⅰ绕行方向（虚 线箭头）:顺时针方向
U1、U2、U3沿回路Ⅰ（顺时针 方向）电位降 ; US1、Us2、沿 回路Ⅰ（顺时针方向）电位升

3.1.1正弦量 1.正弦量的特征
i I m sin(t i )
相位 (ωt +ψi)表示是正弦量随时间变化的弧度或角度， 称为瞬时相位（简称为相位）。 初相角 ψi表示t=0时的相位，称为初相角（或初相位 ）。
一个正弦量若已知Im、ω、ψi ，则可写出正弦量的
解析式或画出其波形。所以通常称Im、ω、ψi为正弦量 的三要素，也是分析电路时用到的3个基本特征量。
的正弦量表达式。 已知频率f = 50Hz 。
解
545A 得 由相量 I 1
i1 (t ) 25 sin(314t 45)
A
3 78A 得 由相量 I 1m
i2 (t ) 3 sin(314t 78)
A
注意：
相量是用来表征正弦量的，它本身并不是正弦量。 在电路分析时要注意两者的区别。正弦量是时间t的函
I
Im 2
0.707I m
同理，正弦交流电压的有效值与最大值的关系有
U
Um 2
0.707 Um
3.1.2正弦量的相量表示 最大值相量
有效值相量
I e ji I m m
ji I Ie
相量除了用复数式表示外，还可 以在复平面上用有向线段表示相量， 称为相量图。 例3-4 写出电压
例3-1 已知正弦电压的 U m 380V, f 50Hz, u 30, 试写出正弦电压的瞬时表达式，并画出波形图。 解 根据已知参数，得
u(t ) U m sin(2ft u )
380sin(314t 30) V 2. 相位差 相位差 描述同频率下的不同正弦量之间相位的差别。 例如，设有两个正弦量为 f1 (t ) A1 sin(t 1 ) f 2 (t ) A2 sin(t 2 )

电源和负载
01
电源
提供电能并将其转换为其他形式的能量的装置。
02
负载
消耗电能的装置，即电路中的电阻部分。
03
电路分析方法
基尔霍夫定律
总结词
基尔霍夫定律是电路分析的基本定律之一，它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，用 于确定电路中电流和电压之间的关系。
详细描述
基尔霍夫电流定律指出，在电路中，对于任意节点，流入和流出的电流代数和为零；基尔霍夫 电压定律则指出，在电路中，对于任意闭合回路，沿回路绕行一周的电压代数和为零。这两个 定律是电路分析的基础，帮助我们理解和计算电路中的电流和电压。
身安全。
电工测量技术
电压与电流的测量
掌握电压表和电流表的使用方法，了解如 何测量电压和电流。
功率与功率因数的测量
了解功率和功率因数的概念，掌握功率表 的正确使用方法。
电阻的测量
了解电阻的概念和测量方法，掌握使用万 用表测量电阻的技巧。
频率与周期的测量
了解频率和周期的概念，掌握使用频率计 测量频率的方法。
06
安全用电与电工测量
安全用电的基本知识
安全电压与电流
了解安全电压和电流 的数值，以及它们在 电工操作中的应用。
绝缘保护
掌握使用绝缘材料和 绝缘工具的重要性， 以及如何正确使用它
们。
接地与接零
了解接地和接零的基 本概念，以及在电工 操作中如何正确应用
。
防雷保护
了解雷电的产生和危 害，以及如何采取防 雷措施保护设备和人
04
交流电与交流电路
正弦交流电的基本概念
正弦交流电
是指随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流。
周期、频率和角频率

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节目录
一、电路的组成及状态
（二）电路的状态 3、短路状态
防止短路最常用的方法是 在电路上安装熔断器，不论高 压、低压、强电、弱电，线路 都要设可靠的短路保护。
熔断器
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节目录
一、电路的组成及状态 （二）电路的状态
电路的外特性
I
短路
开路 U
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节目录
二、电流
（一）电流的形成 电流——电荷有规则的定向运动形成电流。用I、i表示。
铜、铝材料）。
E
它将电源电能输送致控制 设备，再将受控制的电能输入 用电器，最后再将其连接回电 源而形成回路。
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节目录
一、电路的组成及状态 （一）电路的组成
电路的分类 电路可分为外电路和
内电路
外电路： 电源
控制设备
E
负载
内电路：电源内部的通道。如蓄电池两极、发电机电枢线圈内 通道。
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节目录
一、电路的组成及状态
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节目录
二、电流 （一）电流的形成
例如，13号元素铝的原 子结构。电子分层排列（2， 8，3）
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二、电流
（一）电流的形成 电流——电荷有规则的定向运动形成电流。
当人们给一定外加条件时， 如导体两端加一个电场（即按上 电源），则导体内自由电子受到 电场力的作用，正电场吸引电子， 负电场排拆电子，所以导体内自 由电子就向着正电场方向移动。
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二、电流 （三）电流的单位
电流的国际单位为安培，简称为安，用A表示。 常用的电流单位：千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA）。
kA、A、mA、μA依次为千进位，即：
1kA=103A=106mA=109μA

配备防护设备
如漏电保护器、过载保护器等 ，可以在发生漏电或过载等异 常情况时自动切断电源，保护
人身和设备安全。
THANK YOU
感谢聆听
电阻
导体对电流的阻碍作用的概念，表示导体导 电能力的度量。
电容
容纳电荷的能力的概念，表示电容器存储电 荷能力的度量。
02
电路分析基础
电路的基本元件
电阻器
描述电路中电阻的元件，其值 由欧姆定律确定。
电容器
存储电荷的元件，主要特性是 隔直通交。
电感器
存储磁能的元件，主要特性是 阻碍电流的变化。
电源
为电路提供电能，分为直流电 源和交流电源。
变压器的原理与特性
变压器的工作原理
变压器是利用电磁感应原理改变交流电压的设备。当交流电 流在初级线圈中流动时，产生磁场，该磁场在次级线圈中感 应出电压。通过改变初级和次级线圈的匝数比，可以改变输 出电压的大小。
变压器的特性
变压器的主要特性是电压变换和隔离。通过改变匝数比，变 压器可以将高电压降低到低电压，或者将低电压升高到高电 压。同时，变压器可以隔离电路中的不同部分，以保护设备 和人员安全。
通信系统
通信设备和系统的设计、制造和维护，以及通信 网络的规划和管理。
智能家居
智能家电、智能照明、智能安防等系统的设计和 应用，以及智能家居控制平台的研发。
电工技术的基本概念
电压
电场中电势差的概念，表示电场力移动单位 正电荷所做的功。
电流
单位时间内通过导体横截面的电荷量的概念 ，表示电流强度的度量。
保护接地与保护接零
保护接地
将设备的外壳与大地连接，以减 小漏电时的电压，从而保护人身 安全。
保护接零

电磁场具有能量、动量、自旋等物理量，遵循麦克斯韦方程组。
电磁波产生与传播机制
电磁波产生
变化的电场产生磁场，变化的磁场产 生电场，相互激发形成电磁波。
电磁波与物质相互作用
电磁波与物质相互作用，产生反射、 折射、吸收等现象。
电磁波传播
电磁波在空间中传播，遵循波动方程， 具有波动性质如干涉、衍射等。
电磁场与电磁波应用举例
3
PWM控制技术优势 具有高分辨率、高效率、低噪声等优点，同时易 于实现数字化控制。
06
供电系统与安全用电知识
供电系统组成及运行方式
供电系统的基本组成
01
包括电源、变压器、配电装置、电力线路和用电设备等部分。
供电系统的运行方式
02
分为单电源供电和多电源供电两种方式，其中多电源供电方式
具有更高的可靠性和灵活性。
个人防护措施 在使用电器时，应穿戴好防护用品，如绝缘手套、绝缘鞋 等；避免在潮湿环境下使用电器；不要随意拆卸或修理电 器设备。
07
实验环节与课程设计指导
实验目的、要求和内容安排
实验目的
通过实验，使学生掌握电工学基 本理论和基本技能，习实验内容，明确 实验目的和要求；实验中要严格 遵守操作规程，注意安全；实验 后要认真总结，完成实验报告。
01
02
03
04
通信
利用电磁波进行无线通信，如 手机、广播、电视等。
雷达
利用电磁波进行目标探测和定 位，如军事雷达、气象雷达等。
微波炉
利用电磁波对食物进行加热， 实现快速烹饪。
医疗
利用电磁波进行诊断和治疗， 如X光、CT、MRI等医疗设备。
04
电机与变压器原理及应用
电机类型及工作原理概述

2. 电压 (voltage)：电场中某两点A、B间的电压(降)UAB
等于将点电荷q从A点移至B点电场力所做的功WAB与
该点电荷q的比值，即
电能转化成其它形态能
U
AB
def

W AB q
A +
B -
单位：V (伏) (Volt，伏特)
当把点电荷q由B移至A时，需外力克服电场力做同样的功，此 时可等效视为电场力做了负功–WAB，则B到A的电压为:
6 .电能：W=UL×I×t(J)
一般忽略导线和电源内阻
物理量的单位与实际方向
物理量
单位
电流 I A、kA、mA、
μA
电动势 E V、kV、mV、
μV
电压 U V、kV、mV、
μV
实际方向 正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的方向 (低电位 指向高电位)
电位降落的方向 (高电位指向 低电位)
电气设备的额定值
导线(line)、开关（switch)等：
将电源与负载接成通路.
电路的组成：由电源、中间环节、负载组成。 1、电源： 把其他形式的能量转变成为电能的装 置。提供电压的装置。 2、中间环节： 连接电源与用电设备的金属导线， 开关、熔断器等。起沟通电路、输送电能的作用。 3、负载（用电设备）： 把电能转变成其他形式能 量的装置如电灯、电铃、电动机、电炉等。
三、短路
短路的特点:
电源短路
S1
Ⅰ
S2
Ⅱ
有 I 视电路而定
源 电
U ＝0
路
图 1.3.4 短路
当某部分电路的两端用电阻 可以忽略不计的导线或开关连接 起来，使得该部分电路中的电流 全部被导线或开关所旁路，这部 分电路的状态称为短路。

i
a
i
b
a
b
+ u－
－u +
(a)关联正方向
(b)非关联正方向
1.如果采用关联正方向，在标示时标出一种物理量的方向即可。如果采用非
关联正方向，则必须全部标示。
2.在关联正方向下，沿电流方向而行，电位降低;而逆电流方向而行，则电 位升高。
1.2.3 电位的求取方法
电位的另一定义：在电路中选取一个电位为零 的参考点，即零电位点，并在电路图中用符号 “┷”表示，电路中各点相对该零电位点的电压即 为各点电位。
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电路的状态
❖ 通路 有载或负载状态 ❖ 开路 空载状态 ❖ 短路 ❖ 额定状态
1.2/1.4电路基本物理量及其参考方向
❖ 1.2.1 电流、电位、电压及参考方向 ❖ 1.2.2 电流和电压的关联 ❖ 1.2.3 电位的求取方法 ❖ 1.2.4 电动势、功率和电能
1.2.1 电流、电位、电压及参考方向
电路的组成（弱电领域）
信号处理：
信号源:
放大、调谐、检波等
提供信息 话筒
放 扬声器
大
器
直流电源:
负载
提供能源
直流电源
电路的组成（弱电领域）
电源：
将非电形态的能量转化为 电能的供电设备。 （电
源亦称为内电路）
E
负载：
将电能转化为非电形态的 能量的用电设备。
中间环节：
图 1.1.1 简单照明电路
沟通电路、输送、控制 电能。
1. 电流
单位时间内通过电路某一横截面的电荷量。
IQ
i dq
单位：安[培]（A）

传递函数
描述系统动态特性的数学模型，表示系统输出量与输入量之间关系 的函数。
稳定性分析
判断系统是否稳定，以及稳定程度的方法。包括时域分析法、频域 分析法等。
经典控制理论的应用
在航空航天、机械制造等领域有广泛应用，如飞行器的自动驾驶仪、 机床的数控系统等。
现代控制理论简介（状态空间法、最优控制等）
状态空间法
研究电磁现象在工程中应用的技 术科学。
研究对象
电磁现象及其在工程中的应用， 包括电路、电机、电器、电力电 子、自动控制等领域。
电力系统基本概念
1 2
电力系统的组成
包括发电、输电、变电、配电和用电等环节。
电力系统中的电压等级
根据电力设备的额定电压，将电力系统划分为不 同的电压等级，如低压、中压、高压等。
单相半桥、单相全桥、三相半桥、三 相全桥等。
逆变电路应用
交流电机调速、不间断电源（UPS） 、太阳能发电等。
斩波和交流调压技术
斩波技术
斩波电路类型
将直流电转换为另一固定或可调的直流电 ，通过控制开关器件的通断时间实现电压 调节。
降压斩波、升压斩波、升降压斩波、Cuk斩 波等。
交流调压技术
交流调压电路类型
同步发电机结构和工作原理
同步发电机结构
主要由定子、转子、励磁系统、 冷却系统等部件组成。
工作原理
基于电磁感应原理，当原动机拖动 转子旋转时，励磁电流在定子绕组 中产生感应电势，进而输出交流电 能。
同步发电机应用
作为电力系统的重要组成部分，同 步发电机用于将机械能转换为电能 ，供应给各种用电设备。
特种电机简介
电工学完整版全套PPT电子 课件
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