《电工技术 教学课件 ppt 作者 王海燕 1_项目一 电路的基本分析与检测》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术 教学课件 ppt 作者 王海燕 1_项目一 电路的基本分析与检测（145页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目一 电路的基本分析与检测 项目二 电路的暂态分析与检测 项目三 单相交流电路的分析与检测 项目四 三相交流电路的分析与检测 项目五 变压器原理分析与检测 项目六 继电-接触器控制电路的设计与安装,项目一 电路的基本分析与检测 项目一 电路的基本分析与检测,学习任务,1)了解常用电工仪表的结构,掌握常用电工仪表的使用方法。,2) 理解电路的基本参数(电流、电压、电功率及电能)。,3)掌握电路的基本分析方法(本项目以直流电路为例介绍)。,任务1 常用电工仪表的认识 电气设备的安装、调试及检修过程中,要借助各种仪器仪表 对电流、电压、电阻、电能等进行测量。本任务主要介绍 万用表、绝缘电阻表(兆欧
2、表)和电能表等常用仪表。,1.1 电路的基本参数,1.电流,图1-1 导体中的电流,(1)电流的大小 带电粒子有规则的运动形成了电流。 其中,大小和方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流,简称交流 (AC),用符号i表示。,(2)电流的方向 习惯上,规定正电荷移动方向为电流的正方向。,图1-2 电流实际方向与参考方向,2. 电压与电位,(1)电压 电压是衡量电场力移动电荷做功大小的物理量。,图1-3 电压的参考方向与实际电压方向,图1-4 关联参考方向与非关联参考方向,(2)电位 在电路中任意选一个参考点,电场力把单位正电荷从a点移动到 参考点所做的功称为a点电位,用符号Va表示。,图1-5
3、 例1.1图,【例1.1】 如图1-5所示,试计算:(1)若以O点为参考点,各点的电位以及Ubc; (2)若以a点为参考点,各点的电位以及Ubc;(3)由此可得出什么结论?,解:(1)O点为参考点,则,(2)a点为参考点,(3)由以上可得到结论:电路中各点电位是随参考点改变而改变的,而电路 中任意两点间的电压是不随参考点改变而改变的。,3. 电动势,电动势是一个专门描述电源内部特性的物理量。由图1-6可见,为了维持 导体中电荷源源不断地移动,电源内必须有一种外力克服电场力将正电 荷从b端移到a端,这种非电场力把单位正电荷在电源内部由低电位点b端 移到高电位点a端所做的功,称为电动势,用E表示。
4、,4. 电功率与电能,(1)电功率 电功率就是用来衡量电源输出电能和负载吸收电能本领大 小的物理量,用P或p表示。,【例1.2】 如图1-7所示, I=2A,U1=12V,U2=-3V,U3=9V,试求各元件吸收(发 出)的功率。,元件3上的电压和电流的参考方向为非关联参考方向,其功率为,(2)电能 电流所做的功称为电功。,1.2 万用表,万用表有指针式和数字式两种。指针式万用表主要用于直流电流 、直流电压、交流电压及电阻等的测量;数字式万用表除了具有 指针式万用表的测量功能外,还增加了测量交流电流、电容及电 感的功能,而且还可以用来检测二极管的性能、检查电路的通断 及测量晶体管的电流放大系数
5、hFE。,图1-8 MF-30型万用表面板,1.结构,(1)表头 指针式万用表的表头多采用灵敏度高、准确度好的磁电式直 流微安表,其满刻度偏转电流一般为几微安至几百微安。,(2)测量电路 指针式万用表利用同一只表头可以测量多种电量,并具有 各种量程,其原因是内部有各种测量电路。,(3)转换开关 万用表的转换开关是用来选择测量过程中所需的不同档 位及其量程的切换开关,一般采用多层、多刀、多掷波段开关或专用转 换开关。,2.测量原理,我们以MF-30型万用表为例,介绍万用表各部分测量电路的原理。,(1)直流电流的测量 将万用表的转换开关旋至直流电流档()区域,这时 万用表就相当于一个磁电式直流电流
6、表。 需要注意的是:测量直流电流时,万用表应串入被测电路,且被测电流应从 “+”端流入,从“-”端流出,同时量程还要选择得合理。,(2)直流电压的测量 将万用表的转换开关旋至直流电压()档的区域,万 用表就变成了直流电压表。,(3)交流电压的测量 若把万用表的转换开关旋至交流电压()档位,就可,以测量交流电压。,(4)电阻的测量 若把万用表的转换开关旋至电阻档()区域,就可以测量 电阻。,1) 测电阻前必须先调零。,2) 不能在电路带电的情况下测量电阻,否则受被测电路电压的影响,不仅 不能测到准确的电阻值,而且还可能损坏万用表。,3) 测量完毕,应将万用表的转换开关放置到交流电压的最高量程档,
7、即50 0V档。,1.3 绝缘电阻表,绝缘电阻表习称兆欧表,俗称摇表。是一种简便、常用的测量高 电阻的仪表,主要用来检测供电线路、电机绕组、电缆等的绝缘 电阻,以便检验其绝缘程度的好坏。常见的兆欧表主要由作为电 源的高压手摇发电机和磁电式流比计两部分组成,兆欧表的外形 与工作原理如图1-13所示。,图1-13 兆欧表的外形与工作原理,1)检查绝缘电阻表是否正常。,2)检查被测电气设备和线路, 看其是否已全部切断电源。,3)测量前应对设备和线路先行放电,以免设备或线路的电容放电危及人 身安全和损坏绝缘电阻表,同时还可以减少测量误差。 绝缘电阻表的正确使用要点如下:,1)绝缘电阻表必须水平放置于平
8、稳、牢固的地方,以免在摇动时因抖动 和倾斜产生测量误差。,2)接线必须正确无误,接线柱“E”(接地)、 “L”(线路)和“G”,(保护环或称屏蔽端子)与被测物的连接线必须用单根线,要求绝缘良好, 不得绞合,表面不得与被测物体接触。,3)摇动手柄的转速要均匀,一般规定为120 r/min,允许有20%的变化,但不 应超过25%。,4)测量完毕,应对设备充分放电,否则容易引起触电事故。,5)严禁在雷电时或附近有高压导体的设备上测量绝缘电阻,只有在设备 不带电又不可能受其他电源感应而带电的情况下才可进行测量。,6)绝缘电阻表未停止转动之前,切勿用手去触及设备的待测量部分或绝 缘电阻表的接线柱。,7)
9、绝缘电阻表应定期校验,其方法是直接测量有确定值的标准电阻,检查 其测量误差是否在允许范围之内。,1.4 电能表 用来测量电能的仪表称为电能表(习称电度表)。因为电能等于功 率与时间的乘积,所以在电力系统中,电能的测量不仅应反映负载 功率的大小,还能反映出电能随时间增长积累的总和。因此电能 表除必须具有测量功率的机构外,还应能计算负载用电的时间,并 通过计度器把电能自动累计出来。,图1-14 单相感应式电能表结构示意图 1电压电磁铁 2电流电磁铁 3铝盘 4转轴 5上轴承 6下轴承 7蜗轮 8制动电磁铁 9计度器 10接线端子 11铭牌,图1-15 单相电能表的接线,1.单相有功电能表的结构,单
10、相感应式电能表是感应式电能表中最简单的一种,也是构成其他感应 式电能表的基础,其结构如图1-14所示。它由电压电磁铁、电流电磁铁 、铝盘、转轴、计度器等几部分组成。,2. 单相电能表的接线 电能表的接线方式是电流线圈与负载串联、电压线圈跨接在线路两端 。对于低电压(220V)、小电流(510A)的单相电路,电能表可以直接接入; 对于低电压、大电流的单相电路,需经电流互感器接入。,任务2 电阻元件与欧姆定律,2.1 电阻元件,1.电阻元件的图形、文字符号 实际电路中的耗能元件均可用电阻元件等效,如白炽灯、电炉等。电阻 以R表示,电阻的单位为欧姆,简称欧()。此外还常用千欧(k)、兆欧(M )等单
11、位。,2.电阻的主要参数,电阻的主要参数有两个:电阻标称阻值和误差、额定功率。电阻标称阻 值和误差可以通过外表的标识进行判定。电阻外表标识的方法通常有 以下两种。,(1) 直标法 即直接用数字表示电阻的标称阻值和误差,例如电阻上印有 “52k 5%”,则表示该电阻的阻值为52k,误差为5%。,(2)色标法 即用不同颜色的色环表示电阻的阻值和误差,也称色码电阻 。 表2-1 四环电阻色环颜色与数值对照表,表2-1 四环电阻色环颜色与数值对照表,2.2 欧姆定律 欧姆定律是指流过线性电阻的电流与其端电压成正比的关系。直 流电路中,当电阻元件上的电压与电流为关联参考方向时,其关系 式为,任务3 基尔
12、霍夫定律,在介绍基尔霍夫定律之前,先介绍几个有关的名词。,图 3-1,1)支路(branch):电路中每个无分支的路径叫做支路。,2)节点(node):电路中3条或3条以上支路的连接点叫做节点。,3)回路(loop):电路中任何一个闭合路径叫做回路。,4)网孔(mesh):内部不含支路的回路叫做网孔。,1. 基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律(Kirchholfs Current Law)也称为节点电流平衡方程 式,简称KCL。其内容为:在任一时刻,对于电路中的任一节点,流过节点 的电流的代数和为零。即,图3-4 例3.1图,【例3.1】 如图3-4所示,已知I=5A, I1=3A, I4=2
13、A,求I2, I3, I5。,解:图示电路有4个节点a、b、c、d,根据基尔霍夫电流定律列出各节点的 KCL方程。,对节点a:I=I1+I2 得 I2=I-I1=(5-3)A=2A,对节点d:I1+I4+I5=0 得 I5=-(I1+I4)=-(3+2)A=-5A,对节点c:I3=I+I4 得 I3=I+I4=(5+2)A=7A,核算节点b:I2=I3+I5 满足KCL 。,2. 基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律(Kirchholfs Voltage Law)也称为回路电压平衡方程 式,简称为KVL。其内容为:在任一时刻,对于电路中的任一回路,沿任意 给定的绕行方向,组成该回路的所有元件端电
14、压的代数和为零。即,【例3.2】 图3-5表示一复杂直流电路中的一个回路。已知各元件的电 压:U1=2V,U2=3V,U3=4V,试求U4。,解:设回路绕行方向为顺时针方向,由KVL得,将已知数据代入上式得,基尔霍夫电压定律不仅适用于闭合回路,也可以推广应用于假想回 路(开口电路)。,如图3-6所示的电路,对1、2两点之间可以假想有一个元件与其他元件构 成回路,而假想元件的端电压就是U12。,任务4 电源及电源等效变换,1.电压源 理想电压源的电路符号如图4-1所示,其伏安特性如图4-2所示。电压源有 两个基本性质:电压源两端的输出电压为恒定值US,因此电压源又称恒 压源。通过电压源的电流取决
15、于外电路。,【例4.1】 如图4-4所示,已知直流电压源的输出电压US=10V。求:,1)R时的电压U,电流I;,2)R=10时的电压U,电流I;,3)R0时的电压U,电流I。 解:1)R 时, US为理想电压源,故,2)R=10时,U=US=10V,3)R0时,U=US=10V,则,2.电流源,理想电流源是由实际电源抽象出来的又一种理想二端电路元件,其电路 符号如图4-5所示,箭头指向电流源输出电流的方向,其伏安特性如图4-6 所示。,【例4.2】 如图4-8所示,已知直流电流源的输出电流IS=1A。求:,1)R时的电压U,电流I;,2)R=10时的电压U,电流I;,3)R0时的电压U,电流
16、I。,2)R=10时,I=IS=1A,则,3)R0时,3. 电源的等效变换 由分析可知,一个实际电源既可以用电压源表示也可以用电流源表示,也 就是说,两种电源模型对同一外电路而言相互之间可以等效变换,变换后 保,图4-9 电压源和电流源的等效变换,1)实际电压源和电流源等效变换仅仅是对外电路是等效的。,2)电压源的极性与电流源的方向必须一致。,【例4.3】 如图4-10a所示电路,已知US1=4V,IS2=2A,R2=12,试等效化简为 图4-10c所示电路。,图4-10 例4.3,解: 在图4-10a中,把电流源IS2与电阻R2的并联变换为电压源US2与电阻R2的 串联,电路变换如图4-10b所示,其中,在图4-10b中,将电压源US2与电压源US1的串联变换为电压源US,电路 变换如图4-10c所示,其中,任务5 支路电流法 支路电流法是以支路电流为未知量,应用基尔霍夫电流、电 压定律列写电路的方程,求解支路电流的一种方法,它是计算 复杂电路最基本的方法。,1)规定各支路电流参考方向及回路绕行
