实用电工与电子技术3

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1、实用电工与电子技术,信息学院电子信息系 陈羡美 13016231979,教 学 目 标 及 要 求,目 标 扫电盲，掌握实用的电工知识:安全用电、家庭用电等知识，学习常用电工工具及仪表的使用、家庭照明线路的安装 达到初级电工水平 教学方式 每章课前有思考题； 带着问题听课，记笔记。 进行实验操作。,教 学 安 排,第1-6次课：理论课； 第5周课停， 第7、8次课：实训操作； 1）万用表、摇表、电笔、钢丝钳、剥线钳等的使用 2）家庭照明线路的模拟安装 3）常用电子元器件的识别 第9-10次课：理论课、布置大作业； 第11次课：交大作业。,实用电工与电子技术内容,1.电工技术发展简史 2.电路模

2、型 3.交流电 4.安全用电常识 5.雷电事故 6.静电事故 7.电气火灾 8.家庭电路 9.常用配电电器 10.常用测量工具 11.家庭安全用电及节电技术 12.异步电动机 13.继电接触控制,第一章 电工技术发展简史,1.1.发展概述 1.2.生活用电 1.3.工业用电 1.4.电力生产 1.5.电子技术,第一章 电工技术发展简史,当今世界，是一个“电网”的世界。我们生活在各式各样的“电网”之中。 电力网、有线电话网、电视网、无线电话网、Inter网很难想象没有“电”的日子会是怎样的！ “电”的实质是一种“能”。当然，这种能也可以用来传递信号。,1.1 发展概述,回顾历史，“电能”从弱到强

3、、从天然到人造、从静到动、从小到大、从大到小、从实验室到工厂、到家庭，从直到交、从交到直、从纯能到信号无所不在地交织在一起。 最早，静电，天然磁铁。 电气工业的发展首先要得益于电磁学理论的发展。 从1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，到安培定则、欧姆定律和法拉第的电磁感应定律，电磁学理论羽翼渐丰。 1821年，第一台电动机模型；,1831年，法拉第的电磁感应定律发电机模型； 1832年，德国，手摇发电机，“无用”交流电，再加换向器得直流，U低，P小，无用； 1834年，俄，雅可比，第一台电动机、英，克拉克，第一台发电机； 1838年，画家出身的莫尔斯发明了电报机，不久，电报取代烽火狼

4、烟成为传递信息的主要手段。约四十年后，美国人贝尔发明了电话，使电讯走向民众。,1864年，正是在上述科学家提出的理论和实验基础上，英国特理学家麦克斯韦提出了麦克斯韦方程组，创立了完整的经典电磁学理论体系。 随后，德国物理学家赫兹证实了电磁波的存在，进一步完善了电磁学理论，形成了现代电磁学的基本框架。经典电磁学的建立，为人类开发利用电能奠定了坚实的理论基础。 1875年，法，巴黎，火车站，第一个发电厂（弧光照明）； 1881，爱迪生，纽约，爱迪生电灯公司，第一个商用；,1882，慕尼黑博览会，电力人工喷泉，1.5KW,57km,线损75%； 1888，美，南斯拉夫籍发明家特斯拉两相电机； 189

5、0，俄，三相变压器； 1890-1900 10年 交直流大战： 直流派：爱迪生、凯尔文 交流危险 可靠性差 交流派：特斯拉、威斯汀豪斯 高压输电 电机结构简单。,1.2 生活用电,人类最早发明的电光源是弧光灯和白炽灯。 1807年英国的戴维制成了碳极度弧光灯，1878年，美国的布拉许利用弧光灯在街道和广场照明中取得了成功。 1年后，2位美国费城的高级中学教师汤姆生和霍斯顿通过设计弧光灯系统开创了他们的电工业。 1880年，爱迪生又发明了实用白炽灯，揭开了电应用于日常生活的序幕。爱迪生之后，电灯不断改进。,1939年管状日光灯问世，很快被广泛采 用，成为又一种重要的照明光源。 随后电能用于耗电较

6、小的收音机、电视机、洗衣机等家用电器，此为电能在家庭生活中应用的第一阶段； 第二阶段发展到使用耗电较多的电冰箱、厨房用电炉、电热水器和空调设备等； 第三阶段发展到电气采暖和家庭生活全面电气化。,在电气设备走入千家万户的同时，也走进了各厂矿企业。从19世纪80年代开始，电力驱动逐渐进入交通运输部门。 1879年西门子和哈尔斯克在柏林工业博览会上展出了第一条小型电车轨道，到1899、1900、1902年，伦敦、巴黎、柏林先后建成了第一条电气化地下铁道。 1912年，瑞士第一批电力牵引火车开始行驶。除城市电车外，1887、1908年首次出现了电动矿用机车和电动运输车。,1.3 工业用电,1894年，

7、美国的一家棉花加工厂首先实现了电气化，其供电系统全部用交流电。 20世纪初，所有新建工厂都使用电动机为动力。从1899年到1909年的10年是实现工业电气化的转折点。 10年间电动机产量增长了216%，而工业用电动机却猛增了584%。 同时，交流电动机成了工业电动机中的主力。1899年仅有1/5的工业电动机是交流机，到1909年交流机已超过了一半。 事实上将电能转化为各种机械能的功臣当属“电动机”，正因为有了电动机，才使我们的生活发生了翻天覆地的变化。,此外，电力不仅作为最主要的动力被广泛运用于加工工业，而且由于电力的应用导致了一系列新的加工工艺的发展，如电镀、电焊、电加工等等，为加工工业增添

8、了许多重要手段。 照明技术和动力技术的发展及普及对强大电源提出了新的需求，正是由于电能的广泛应用促进了发电和输变电以及电源技术的发展。,回顾电力技术发展史，从1875年建成第一座发电厂至今只有100多年的历史，从1832年制成第一台发电机至今也仅有一个半世纪。在此期间，电力技术和电力生产取得了历史性的重要成就：发电机组容量和电厂规模从小到大，技术参数和自动化水平不断提高；发电能源由单一进而多样化；输电电压等级不断提高，输电距离不断延长；从弧立供电发展到联合为电网，电网的规模日益扩大。 最早爱迪生分散供电，在1881年250盏灯的发电厂。,1.4 电力生产,1882年，美，纽约，6台总660Kw

9、正规发电厂； 1982年，日，鹿岛发电厂，440万Kw（4台60万Kw ，2台100万Kw ），烧油；加拿大 400万Kw，烧煤。 水电1260万Kw（巴西、乌拉圭合建伊泰普水电站）。 我国三峡工程水电站共装机26台，单机容量70万千瓦，总容量1820万千瓦，年平均发电量达847亿千瓦时，可替代4000万吨原煤的火力发电，可为华东、华中以及华南等地区提供可靠、廉价、清洁的能源。,相对于火电、核电而言，水电是清洁、安全、不会枯竭的能源。台机组的电量相当于十个大亚湾核电站，十个装机容量万千瓦的大型火电厂。为此，每年可减少煤耗万吨、少排放二氧化硫万吨，一氧化碳万吨和大量工业废水。“长江滚滚向东流，流

10、的都是煤和油”，清洁安全的水电可以让我们的天更蓝、水更碧、空气更清新。目前，中国人均用电量只有1000千瓦时左右，只相当于世界平均用电水平的一半，远远低于发达国家人均用电2万千瓦时的水平。,1.5 电子技术,1895年，意大利人马可尼又在有线电话的基础上发明了无线通讯。 1906年，加拿大在美工作的物理学家费森登发明了无线电广播，使人们第一次听到用电磁波传来的音乐和新闻，到20世纪30年代初，无线电广播系统已覆盖全球绝大部分地方。,1925年英国发明家贝尔德发明了电视机，实现了利用电磁波传递视频信号的梦想。今天世界上至少有几亿台电话、电视，通讯技术也从有线发展为无线，从模拟发展为数字，而这些正

11、是根源于人们对电和电磁波的早期探索。 今后随着电子技术的迅速发展，无论是发电、输电、配电，还是电能的利用技术都将会在继承中得到发展，在应用中日趋完善。面对信息化浪潮，走过百年历史、使生活变得绚丽多彩的电气工业依旧焕发出旺盛的生命力。,第二、三 章 思考题,1.常用电路是由哪三部分组成的？ 2.电路的功能是什么？ 3.正弦量电量的三要素是什么？ 4.正弦交流电的优越性有哪些？ 5.什么是三相对称电压？ 6.什么是三相电压的相电压？什么是三相电压的线电压?（相线之间的电压。）相电压和线电压的大小是什么关系？,第二章 电路模型,2.1.基本物理量 2.2.电路模型 2.3. 电气设备的额定值及电路的

12、工作状态,第二章 电路模型,电是一种能量。它不是凭空产生的，而是由其他能量，比如水能、热能、机械能、原子能等转换来的。 2.1.1.电压和电位 电路中某点的电位定义为单位正电荷由该点移至参考点电场力所做的功。 电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电荷由a点移至b点电场力所做的功。电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点的电位差。Uab=Va-Vb。 电压也叫电位差，它和水位差的意思是一样的。水面的高低差别叫水位差或水压，水位差越大，水流越急，越远，越快。电位的高低差，叫电位差或电压，电压越高，电流传送就越远。单位：V（伏）、KV、mV。,2.1. 基本物理量,2.1.2.电流 ：电荷的定向移

13、动形成电流。电流大小：单位时间内通过导体截面的电量。水在水管里流动叫水流，电在电线（导电体）里流动叫电流。也就是电能沿着传电的物体朝着一定方向有规律的流动，是看不见，摸(不)得着的。电流速度每秒30万公里。（但电子在导体中的速度是很慢的）。单位：A（安培）、mA、A、KA。 大写 I 表示直流电流；小写 i 表示电流的一般符号。,2.1.3.电功率:即电场力做功的速率，用p表示。 电功率的计算：当电流与电压方向一致时，一段电路（或元件）吸收的功率为： p=ui 或 P= UI 当电流与电压方向相反时，释放的功率为： p=-ui 或 P= -UI 单位：W（瓦特）、KW、mW 、MW。,2.1.

14、4.导体：电流可以通过的物体，也就是能传电的东西，都叫做导体。各种金属都是良导体。有些液体象日常用的水能传电，含有水分的物体也能传电，人的身体也能传电，大地也能传电，各种动物、植物都能传电，所有这些都是导体。 单位：（欧姆）、K 、M 。 2.1.5.绝缘体：凡是不容易传电的物体，都叫绝缘体。比如塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、胶木、干燥的空气和木头、干燥的棉布等，都不传电，所有这些都是绝缘体。 绝缘电阻： M 。,2.2 电路模型,2.2.1 电路的组成,将非电能转换成电能的电气设备。如电池、发电机等 。,电源：,将电能转换成非电能的电气设备。如灯泡、电动机等。,负载：,联接电源（或信号源）和负载的

15、元件。如导线、开关、保护设备等 ，其作用是传输和分配电能。,中间环节：,把其它形式的信息转化为电信号的元件（或设备）。,信号源：,2.2.2 电路模型,将一些电气设备或元器件，依所要完成的功能，按一定方式组成的整体称为电路。,电路：,由理想电路元件组成的电路。,电路模型：,2.2.3 电路的功能,a.实现电能的传输和转换,b.信息的传递和处理信号,2.2.4 欧姆定理,2.2.5 电阻元件及功率计算 电阻元件是一种消耗电能的元件。,单位：W（瓦特）、KW、mW 、MW。,电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件，是实际电感器的理想化模型。,2.2.6 电感元件,伏安关系：,只有电感上的电流变化时，

16、电感两端才有电压。 在直流电路中，电感上即使有电流通过，但 ，相当于短路。,称为电感元件的电感，单位是亨利（）。,存储能量：,符号：,2.2.7电容元件,电容元件是一种能够贮存电场能量的元件， 是实际电容器的理想化模型。,伏安关系：,只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。 在直流电路中，电容上即使有电压，但， 相当于开路，即 电容具有隔直作用。,C称为电容元件的电容，单位是法拉（F）。,存储能量：,符号：,2.3 电气设备的额定值及电路的 工作状态,2.3.1 电气设备的额定值,额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下 正常运行而规定的正常容许值。额定值有额定电压 UN与额定电流IN或额定功率PN 。必须注意的是， 电气设备或元件的电压、电流和功率的实际值不一 定等于它们的额定值。,2.3.2 电路的工作状态,1、负载状态,P=UI：电源输出的功率 PS=USI：电源产生的功率 P=I2R0：内阻消耗的功率,2、空载状态,3、短路状态,第三章 交流