电工学第五章
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电工学chapter5
分别计算各线电流
IA IB
U A URAB RB
220 0 A 44 0A 5
220 120 A 22 120 10
A
中性线I电C 流 URCC
220
120 A 20
11
120 A
IN IA IB IC 44 0A 22 120 A 11 120 A
A
1) 中性线未断
B、C相灯仍承受220V N
电压, 正常工作。
2) 中性线断开
B
变为单相电路，如图(b) C 所示, 由图可求得
I UBC 380 12 .7 A RB RC 10 20
UB IR B 12 .710 127 V
UC IR C 12 .7 20 254 V
负载对称时,中性线无电流,
可省掉中性线。
UL 3UP
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例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电
源线电压 uAB 380 2 sin(314 t 30)V 。 负载为
电灯组，若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性线电
流 IN ; 若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求线电流及
U1
W1
– + u3– – u2
中性点
–
U12
––
+
U2 +
–
V1
U +
3
+ U–
23
N 中性线(零线、地线)
U 31
L2
+
在低压系统,中 性点通常接地， 所以也称地线。
电工学-第5章变压器
=
kU2 I2/ k
= k2
U2 I2
－
|Ze | = k2 | ZL |
I2
I1
＋
＋
U2 ZL U1
Ze
－
－
[例5.3.3] 一只电阻为 8 的扬声器 (喇叭)，需要把 电阻提高到 800 才可以接入半导体收音机的输出端，问
应该利用电压比为多大的变压器才能实现这一阻抗匹配。
[解] k =
Re RL
m 不变
O
磁通势 →励磁电流
起动电流 工作电流。
பைடு நூலகம்
3. 结构特点 (1) 铁心和衔铁用硅钢片叠成。 (2) 加短路环消除衔铁的振动。
17
平均吸力
t
大连理工大学电气工程系
18
第
5
章
[例5.2.1] 一铁心线圈，加上 12 V 直流电压时，电
流为1 A；加上 110 V 交流电压时，电流为 2 A，消耗的
[解] (1) 满载时一次、二次绕组的电流
I1N
SN 3U 1N
5 0130A2.A 9 31000
I2N
SN
5 0130
A72.2A
3U2N 3400
大连理工大学电气工程系
38
第 5
U2 = ZLI2
※ R2、X2 和 Z2 —— 二次绕组的电阻、漏电抗和漏阻抗。
大连理工大学电气工程系
第 5
章 3. 电压比
变 压 器
k=
E1 E2
=
N1 N2
变压器空载时
I2 = 0 I1 = I0≤10% I1N U2 = U20 = E2 U1≈E1
U1 U2
=
N1 N2
电工学第5章
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反向输入——反向比例运算
if
i i 0 u u
Rf
i1
ui
R1
R2
u f uo
i i u 0 0 i i 0 i1 u f u 0 i
ui u ui i1 R1 R1 if
虚断
分 析 依 据
Auo→∞ ，uo为有限值 故 u+-u-=uo/Auo≈0 即 u+ ≈ u当有信号输入时， 如同相端接地， 即u+=0 则u- ≈ 0
虚短
虚短
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当理想运放工作在非线性区时：
uo
1.理想运放的两个输入端的输入电流为零。
U o(sat)
——虚断
2.输出电压有两种取值可能 当
uo
uo Rf R1
Rf R1
u uo uo Rf Rf
ui
ui U OM
Rf uo 当R1= Rf时 Auf 1 ui R1
R1 ui U OM Rf
Auf
Rf uo ui R1
uo ui
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非线性区
u u
——虚短
Au 0 u u uo 0 Au 0
2.理想运放的两个输入端的输入电流为零。 ——虚断
rid
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0
－U o(sat)
线性区： uo=Auo(u+-u-) rid→∞ ，故 两输入端的输 入电流为零。
集成电路外形
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反向输入——反向比例运算
if
i i 0 u u
Rf
i1
ui
R1
R2
u f uo
i i u 0 0 i i 0 i1 u f u 0 i
ui u ui i1 R1 R1 if
虚断
分 析 依 据
Auo→∞ ，uo为有限值 故 u+-u-=uo/Auo≈0 即 u+ ≈ u当有信号输入时， 如同相端接地， 即u+=0 则u- ≈ 0
虚短
虚短
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当理想运放工作在非线性区时：
uo
1.理想运放的两个输入端的输入电流为零。
U o(sat)
——虚断
2.输出电压有两种取值可能 当
uo
uo Rf R1
Rf R1
u uo uo Rf Rf
ui
ui U OM
Rf uo 当R1= Rf时 Auf 1 ui R1
R1 ui U OM Rf
Auf
Rf uo ui R1
uo ui
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非线性区
u u
——虚短
Au 0 u u uo 0 Au 0
2.理想运放的两个输入端的输入电流为零。 ——虚断
rid
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0
－U o(sat)
线性区： uo=Auo(u+-u-) rid→∞ ，故 两输入端的输 入电流为零。
集成电路外形
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电子课件-《电工学(第六版)》-A02-3525 §5-6
当电动机旋转时，带动与其同轴连接的速度继电器的 转子旋转，一旦达到速度继电器的动作转速（一般不低于 100～300r/min），其触点动作，为制动做好准备。
当转子转速减小到低于速度继电器的复位转速（一般 在100r/min以下）时，其触点复位，将被控接触器的线圈 断电，实现了对电动机反接制动的控制映转速和转向的继电器，与接触器配合，实现对电动
机的反接制动控制，故又称为反接制动继电器。
外形
符号
第五章 电力拖动控制电路
（1）速度继电器的结构
主要由转子、触点及定子三部分组成。
（2）速度继电器的工作原理
将速度继电器的转子与电动机的转子安装在同一根轴 上；将其常开触点串接在被控电路的接触器线圈回路中。
第五章 电力拖动控制电路 断电制动型电磁抱闸制动器
外形
结构
符号
第五章 电力拖动控制电路
1.工作原理
线圈得电后，衔铁被吸动并克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向 上移动，从而使闸瓦与闸轮分开，闸轮与电动机转子就可以自 由转动。一旦线圈断电，衔铁则释放并在弹簧的拉力下，迫使 制动杠杆向下移动，闸瓦紧紧的将闸轮抱住，使电动机被迅速 制动，实现断电刹车。
2.安装方法
将闸轮的轴与电动机同轴相联，线圈并接在电动机的进线端 子上。使制动器与电动机同时得失电。
3.适用范围
适用于需要断电制动的场合。特别是在起重装卸机械上被广 泛采用。
第五章 电力拖动控制电路 二、电气制动控制电路
利用电动机本身的电磁转矩使电动机断开 电源后迅速停转的制动方法称为电气制动。 常用的方法有反接制动和能耗制动。
第五章 电力拖动控制电路 §5-6 三相异步电动机的制动控制电路
机械制动 通过机械摩擦力来迫使电动机迅速停转。
当转子转速减小到低于速度继电器的复位转速（一般 在100r/min以下）时，其触点复位，将被控接触器的线圈 断电，实现了对电动机反接制动的控制映转速和转向的继电器，与接触器配合，实现对电动
机的反接制动控制，故又称为反接制动继电器。
外形
符号
第五章 电力拖动控制电路
（1）速度继电器的结构
主要由转子、触点及定子三部分组成。
（2）速度继电器的工作原理
将速度继电器的转子与电动机的转子安装在同一根轴 上；将其常开触点串接在被控电路的接触器线圈回路中。
第五章 电力拖动控制电路 断电制动型电磁抱闸制动器
外形
结构
符号
第五章 电力拖动控制电路
1.工作原理
线圈得电后，衔铁被吸动并克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向 上移动，从而使闸瓦与闸轮分开，闸轮与电动机转子就可以自 由转动。一旦线圈断电，衔铁则释放并在弹簧的拉力下，迫使 制动杠杆向下移动，闸瓦紧紧的将闸轮抱住，使电动机被迅速 制动，实现断电刹车。
2.安装方法
将闸轮的轴与电动机同轴相联，线圈并接在电动机的进线端 子上。使制动器与电动机同时得失电。
3.适用范围
适用于需要断电制动的场合。特别是在起重装卸机械上被广 泛采用。
第五章 电力拖动控制电路 二、电气制动控制电路
利用电动机本身的电磁转矩使电动机断开 电源后迅速停转的制动方法称为电气制动。 常用的方法有反接制动和能耗制动。
第五章 电力拖动控制电路 §5-6 三相异步电动机的制动控制电路
机械制动 通过机械摩擦力来迫使电动机迅速停转。
电工学第五章
选用接触器时的注意事项
1．主触点的额定电压应大于或等于控制线路的额 定电压。
2．主触点的额定电流应等于或稍大于电动机的额 定电流。
3．吸引线圈的电压应与线圈所接入的控制回路电 压相符。
4．根据被控负载电流的种类选择直流接触器或交 流接触器。
3.低压断路器 断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，是一种集
控制和多种保护功能于一体的自动开关。
DZ15系列塑壳式
DW16系列万能式
符号
安装及操作断路器时的注意事项
1．断路器应垂直安装，连接导线必须符合规定 要求。
2．工作时不可将灭弧罩取下，灭弧罩损坏应及 时更换，以免发生短路时出现电流不能熄灭的 事故。
3．脱扣器的整定值一经调好就不要随意变动。
4．随时检查触点有无烧灼情况，如有应及时修 复。
二、点动与连续运行控制电路
1.点动控制电路 （1）L1、L2、L3是三相交流 电源。
（2）断路器起隔离电源的作用。 （3）接触器主触点控制电动机 电路的通断。
（4）按钮控制接触器线圈电路 的通断。
（5）电动机M得电运转，断电 停转。
点动正转控制电路图
电气控制电路基本组成
电气控制电路
主电路
辅助电路
§5-4三相异步电动机的降压启动控制电路
全压启动：启动时加在电动机定子绕组上的电压为电动机的额定电 压，也称直接启动。
直接启动的优点是所用电气设备少，线路简单，维修量较小。但 直接启动时的启动电流较大，一般为额定电流的4~7倍。
在电源变压器容量不够大，而电动机功率较大的情况下，直接 启动将导致电源变压器输出电压下降，不仅会减小电动机本身的启动 转矩，而且会影响同一供电线路其他电气设备的正常工作。因此，较 大容量的电动机启动时，需要采用降压启动的方法。
电工学第五章
§5.2 三相电源绕组的连接法
⒉ 电源绕组的三角形接法 特点：将三相绕组的始 末端依次相连， 特点：将三相绕组的始、末端依次相连， 个点引出3条火线 从3个点引出 条火线。 个点引出 条火线。
Ul = U p
位形图： 位形图：
A
& U AB
& UC
－
A
+
B
+ － U + &B
& UA － B
& U CA
§5.2 三相电源绕组的连接法
⒈ 电源绕组的星形接法 ⑵ 对称三相电源线电压和相电压的关系 位形图（ 4(b)所示 所示） ② 位形图（图5-2-4(b)所示）
特点：电路图中各个点的电位在位形图中 特点：电路图中各个点的电位在位形图中 各个点的电位 均有其对应点。 均有其对应点。 对应点 优点：更能清晰而方便地求出各电压相量。 优点：更能清晰而方便地求出各电压相量。
§5.3.1 三相负载的星形连接法
几个术语： 几个术语： ① 星形接法 相电流： ② 相电流：
A + & UA － － － & UB + B & IA N & IB & IC & Z IN A ZC & Ic & Ia ZB & Ib
& UC + C
通过各相负载的电流。 通过各相负载的电流。
线电流：各相线中的电流。 ③ 线电流：各相线中的电流。 I l = I p 中线电流：中性线上的电流。 ④ 中线电流：中性线上的电流。
两端的电压。 两端的电压。
+ & EA & EC － + － － & EB + + & UA A
电工学第五章 (少学时)
具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线 接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用 作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰 铁氧体等。
• 选择题答案： BBCCA ACBCC CCABB CAC
三、磁路欧姆定律
铁心中： Bc =
Sc
Hc =
Bc
c
=
c Sc
气隙中： B0 =
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡 莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性 能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备 中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大 的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强 度。
滞回线所包围的面积成正比。 磁滞损耗转化为热能，引起
OH铁心发热。来自减少磁滞损耗的措施： 选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和 电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
(2)涡流损耗（Pe）
涡流：交变磁通在铁心内产生感
应电动势和电流，称为涡流。涡流
电磁铁的常见结构形式
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
5.2 电磁铁
1. 概述 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保
持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。 当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零 件即被释放。电磁铁吸引衔铁的动作可使其它机 械装置发生联动。
• 选择题答案： BBCCA ACBCC CCABB CAC
三、磁路欧姆定律
铁心中： Bc =
Sc
Hc =
Bc
c
=
c Sc
气隙中： B0 =
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡 莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性 能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备 中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大 的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强 度。
滞回线所包围的面积成正比。 磁滞损耗转化为热能，引起
OH铁心发热。来自减少磁滞损耗的措施： 选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和 电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
(2)涡流损耗（Pe）
涡流：交变磁通在铁心内产生感
应电动势和电流，称为涡流。涡流
电磁铁的常见结构形式
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
5.2 电磁铁
1. 概述 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保
持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。 当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零 件即被释放。电磁铁吸引衔铁的动作可使其它机 械装置发生联动。
电工学第5章 三相电路
Z ZZ
若各相负载不相等，将如何？
EW
EU
N
EV
IN
IU
IV
IW
R1
N'
I1 I3
R2 I2 R3
已知：每项电压 UP 220V ；负载为点灯组，在额定
电压下 其电阻分别为 R1 5, R2 10, R3 20
求：各负载相电压、负载电流及中性线电流。
灯的额定值为: 220V
解：在负载不对称而有中性线的情况下，负载相电压和 电源相电压相等，也是对称的 ，其有效值为220V。
1 3 Ul 150 U P 150
U CN
1 3
U
l
90
U
P
90
(2) 相电流
U
IU
N IN
R
I1
V
IV
I1
UU R
W
UP 30 R
IW
L
I2 C
I3
I2
UV jX L
UP 150 jX L
UP XL
240
I3
UW jXC
UP90 jXC
UP XC
180
(3) 中线电流 IN I1 I2 I3
IW
Up Z
120
结论：三相电源对称， 负载对称且Y形连接， 则三个线电流也是对称 的。中线电流为0
例：三相电源，Ul 380 V
三相对称负载，Y型接法，每相 Z 3 j4
求：每相负载中的电流及各线电流相量。
解：
Up
Ul 3
380 3
220 V
设 UU 220 0
Z 3 j4 553.1
低压配电系统中： UP=220V Ul=380V
电子电工学第五章知识点PPT课件
IN I1 I2 I3 0 结论：负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。 例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 u12 380 2sin(314 t 30)V
负载为电灯组，若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电流 IN ;
若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及中性线电流 IN 。
2. 负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。
习题:求例1电路的中性线断开时负载的相电压及相电流。
U1 1440 V I1 28.80A
U 2 2490 V
U 3 288131V
I2 24.94 139A I3 14.4131A
5.3 负载三角形联结的三相电路
(2) L1相断路
1) 中性线未断： L2、L3相灯仍承受220V电压, 正常工作。 2) 中性线断开： 变为单相电路，由图可求得
I U23 380 12 .7 A U2 IR 2 12 .7 10 127 V
R2 R3 10 20
U3 IR 3 12 .7 20 254 V
结论： 1. 不对称三相负载做星形联结且无中性线时, 三相负载的相电压不对称。
L1
+–
U12
–
U 31
L2
UU+2B3C
–
+
5.2 负载星形联结的三相电路
1. 三相负载
负载
三相负载：需三相电源同时供电 (三相电动机等) 单相负载：只需一相电源供电 (照明负载、家用电器等)
三相负载
对称三相负载：Z1 = Z2 = Z3 （如三相电动机） 不对称三相负载： 不满足 Z1 = Z2 = Z3 （如由单相负载组成的三相负载）
《电工学》第五章
第五章输配电、照明电路和安全用电教学内容：§5.1 发电、输电和配电概况§5.2 常用照明电路教学目的：1.了解系统的组成以及电力网的概念2.掌握常用的照明电路教学重点和难点：常用照明线路教学课时：2课时教学方法：讲授法教学过程：§5.1发电，输电和配电概况一、电力系统电力系统组成：发电厂、电力网和用户。
发电厂所用的能源：水力、风力、原子能、太阳能等。
电力网：是将发电厂生产的电能传输和分配到用户的输配电系统，简称电网。
输电电压的高低，视输电容量和输电距离而定，一般原则：容量越大，距离越远，输电电压越高。
目前我国远距离输电电压有3、6、10、35、63、110、220、330、500、750千伏十个等级。
超高压输电已开始采用直流输电方式，以具有更高的输电质量和效率。
其方法是将三相交流电整流为直流，远距离输送至终端后，再由电力电子器件将直流电转变为三相交流电。
葛洲坝水电站即采用直流输电方式送到华东地区。
二、厂矿企业配电变配电所—→变电所—→车间35KV 6～10KV 380/220V工作电流＜30A：采用单相供电工作电流＞30A：采用三相四线制供电电力线路：厂矿企业内部的供电线路，起输送和分配电力的作用。
高压线路：1000V及以上的线路架空线路按电压高低分按线路结构分电缆线路低压线路：1000V以下的线路户内配电线路放射式配电配送电主要方式树干式配电§5.2常用照明电路一、照明电路良好照明满足以下几点：⑴工作面成被照场地应有足够亮度，分布均匀⑵照明光钱应柔和，不耀眼眩目⑶照明必须稳定而且安全二、白炽灯照明电路：安装白炽灯的口决：各个灯具要并联，灯头开关要串联，火线定要进开关，才能控灯又安全。
三、日光灯照明电路：接通开关→迫使启辉器辉光放电→温度上升→双金属片变形接触→接通电路→启辉器停止放电→温度下降→双金属片复原分断→镇流器两端产生一个自感电动势，并与线电压叠加→形成高压脉冲→灯管内氩气电离放电→温度升高→汞蒸气压力升高→灯管内由氩气放电过度到汞蒸气放电→辐射出紫外线激励管壁上的荧光粉，发出光线。
电工学第5章
第五章 供电及用电
二、防止触电的技术措施
1、保护接地 将电气设备的金 属外壳与大地可靠连 接。 适用于1000V以 下中性点不接地电网 和1000V以上任何形 式的电网。 在1000V以下的中性 点直接接地系统中 ， 不采取接地作为保护 措施。
图5-8 保护接地原理
第五章 供电及用电
2、保护接零 将电气设备的外壳与系统的零线相接。
2、低压配电网络：车间变电所低压侧到车间内部（或相 邻车间）低压设备的低压电力线路。 以上两种配电网络的配电方式分为放射式、树干式和环型 三种基本形式
3、配电装置：用来接受和分配电能的电气设备。它包括控制 电器（断路器、隔离开关、复合开关等），保护电器（熔断 器、继电器及避雷器），测量电器（电流互感器、电压互感 器、电流表、电压表）以及母线和各种载流子导体。
变配电所：
为实现电能的经济输 送和满足用电设备对供电 质量的要求，需对电压进 行多次变换。这项任务由 变电所完成。变电所主要 装有电力变压器、母线和 开关设备。
电力线路： 电力线路是输送电能的通道。
输电电压视输电容量和输电距离而定。我国国家标准中规定输电线额定电压 为6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV等几个等级。
3、触电方式
根据人体触及带电体方式和电流通过人体的路径，触电方式可分 为单相触电、两相触电、跨步电压触电、接触电压触电以及静电触电。
图5-6 单相触电
第五章 供电及用电
图5-7 两相触电
跨步电压触电
接触电压触电： 人体与电气设备的带电外壳接触而引起的触电。
静电触电：人体带有静电后，再接触其他金属体，很容易形成 静电放电（电击）。虽然电压很高，但放电电流不大，且放电 持续时间极短，所以一般不会给人带来太大的危险。
二、防止触电的技术措施
1、保护接地 将电气设备的金 属外壳与大地可靠连 接。 适用于1000V以 下中性点不接地电网 和1000V以上任何形 式的电网。 在1000V以下的中性 点直接接地系统中 ， 不采取接地作为保护 措施。
图5-8 保护接地原理
第五章 供电及用电
2、保护接零 将电气设备的外壳与系统的零线相接。
2、低压配电网络：车间变电所低压侧到车间内部（或相 邻车间）低压设备的低压电力线路。 以上两种配电网络的配电方式分为放射式、树干式和环型 三种基本形式
3、配电装置：用来接受和分配电能的电气设备。它包括控制 电器（断路器、隔离开关、复合开关等），保护电器（熔断 器、继电器及避雷器），测量电器（电流互感器、电压互感 器、电流表、电压表）以及母线和各种载流子导体。
变配电所：
为实现电能的经济输 送和满足用电设备对供电 质量的要求，需对电压进 行多次变换。这项任务由 变电所完成。变电所主要 装有电力变压器、母线和 开关设备。
电力线路： 电力线路是输送电能的通道。
输电电压视输电容量和输电距离而定。我国国家标准中规定输电线额定电压 为6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV等几个等级。
3、触电方式
根据人体触及带电体方式和电流通过人体的路径，触电方式可分 为单相触电、两相触电、跨步电压触电、接触电压触电以及静电触电。
图5-6 单相触电
第五章 供电及用电
图5-7 两相触电
跨步电压触电
接触电压触电： 人体与电气设备的带电外壳接触而引起的触电。
静电触电：人体带有静电后，再接触其他金属体，很容易形成 静电放电（电击）。虽然电压很高，但放电电流不大，且放电 持续时间极短，所以一般不会给人带来太大的危险。
电工学(第七版)上册秦曾煌第五章_图文
负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算
(3) 对称负载Y 联结三相电路的计算 负载对称时， 只需计算一相电 流，其它两相电 流可根据对称性 直接写出。
所以负载对称时，三相电流也对称。
负载对称时,中性线无电流, 可省掉中性线。
例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电
源线电压
1) 每相负载的电阻和感抗；
2) S1合、S2断开时, 各电流表读数和有功功率P； 3) S 1断、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。
L1 L2
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
L3
A
解：(1) 由已知条件可求得
L1
L2
L3
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
A
或：P =I 2R P =UIcos tg =XL / R
P = P12+P23 = 3 kW
(3) S1断开、 S2闭合时 L1
I2 = 0A I1 仍为相电流 IP ，
L2
I2 变为 1/2 IP 。
L3
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
A
I1=I3 =10 A+ 5 A= 15A
变为单相电路
I2 变为 1/2 IP，所以 L1L2、
L2L3 相的功率变为原来的1/4
单相负载：只需一相电源供电
照明负载、家用电器
对称三相负载：Z1=Z2= Z3
三相负载
如三相电动机
不对称三相负载：不满足 Z1 =Z2 = Z3 如单相负载组成的三相负载
三相负载的联接
三相负载也有 Y和 两种接法，至于采用哪种方
(3) 对称负载Y 联结三相电路的计算 负载对称时， 只需计算一相电 流，其它两相电 流可根据对称性 直接写出。
所以负载对称时，三相电流也对称。
负载对称时,中性线无电流, 可省掉中性线。
例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电
源线电压
1) 每相负载的电阻和感抗；
2) S1合、S2断开时, 各电流表读数和有功功率P； 3) S 1断、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。
L1 L2
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
L3
A
解：(1) 由已知条件可求得
L1
L2
L3
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
A
或：P =I 2R P =UIcos tg =XL / R
P = P12+P23 = 3 kW
(3) S1断开、 S2闭合时 L1
I2 = 0A I1 仍为相电流 IP ，
L2
I2 变为 1/2 IP 。
L3
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
A
I1=I3 =10 A+ 5 A= 15A
变为单相电路
I2 变为 1/2 IP，所以 L1L2、
L2L3 相的功率变为原来的1/4
单相负载：只需一相电源供电
照明负载、家用电器
对称三相负载：Z1=Z2= Z3
三相负载
如三相电动机
不对称三相负载：不满足 Z1 =Z2 = Z3 如单相负载组成的三相负载
三相负载的联接
三相负载也有 Y和 两种接法，至于采用哪种方
电工学课件第5章-非正弦周期电流的电路
5.2 非正弦周期量的有效值
一、平均值
若
u U0 U km sin(kwt k )
k 1
则其平均值为： (直流分量)
U AV
1
2
02 udwt
U0
平均值
面积 周期
二，有效值
若 i I0 Ikm sin(kwt k )
k 1 则有效值:
I 1 T i2dt
T0
1 T
T 0
I0
WA i
u
R
求（1）电流的瞬时表达式;
（2） A 、V 的读数； V
（3） W 的读数.
解: I1 U1 4A
R
I 3 U 3 3A R
i1 4 2 sin(wt 30o )A i3 3 2 sin(3wt 60o )A
电流i的瞬时表达式 i 4 2 sin(wt 30o ) 3 2 sin(3wt 60o )A
o
t
T
5.1 非正弦周期量的分解
i e1 E0
e e1
E0
0
已知E0为直流电源, e1为正弦信号源
该电路总电动势为
R e E0 e1 E0 E1m sinw t
其波形如图所示,显然不是正弦量 电路中的电流也不是正弦量
E1m
i e E0 E1m Sinwt
RR R
wt
由此题可知:
直流电量+正弦交流电量=非正弦周期电量
第5章 非正弦周期电流的电路
目录
5.1 非正弦周期量的分解 5.2 非正弦周期量的有效值 5.3 非正弦周期电流的线性电路的计算 5.4 非正弦周期电流电路中的平均功率
概述
一. 非正弦周期交流信号的特点
不是正弦波 按周期规律变化
电工学
5.3.3 主要参数
1. 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时， 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向 平均电流。 平均电流。 2. 反向工作峰值电压URWM 反向工作峰值电压U 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压， 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压， 一般是二极管反向击穿电压U 的一半或三分之二。 一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 3. 反向峰值电流IRM 反向峰值电流I 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反 向电流大，说明管子的单向导电性差， 向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。 锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。
5.1.2 N型半导体和 P 型半导体 N型半导体和
Si Si
Si B–
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
掺入三价元素 空穴 掺杂后空穴数目大量 增加， 增加，空穴导电成为这 种半导体的主要导电方 式，称为空穴半导体或 P型半导体。 型半导体。 型半导体中空穴是多 在 P 型半导体中空穴是多 数载流子， 数载流子，自由电子是少数 载流子。 载流子。
PN 结变窄
－－ － － － － －－ － － － － －－ － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
电工学课件第5章
磁性物质具有高导磁性，μ＞＞μ0 两者相差数万倍 ※ 铸钢： μ≈1000μ0 ※ 硅钢片： μ≈(6000 ~ 7000)μ0
(１)高导磁性
磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器，电机等设 备。他们的磁场大多是通过线圈（绕在磁性材料铁心上） 的电流来产生的。 采用铁心后，在同样电流下，铁心中的磁通将大大增 强，而且使磁通绝大部分集中在铁心中。
铜损：线圈电阻 消耗的功率损耗。 使线圈发热
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铁损包括两部分：
1）磁滞损耗Ph ：由磁滞现象引 起的损耗。 磁性物质磁化一周消耗的能量与 磁滞回线的面积成正比。 2） 涡流损耗Pe ：涡流在铁心 中产生的损耗。 在交变磁场中铁心平面内产生 涡流状的感应电流。
B
H
Φ
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B ※ 减小铁损耗的方法：
上一页 下一页
铁心
+
i1
N1
Φ
u2
N2
单相变压器
i2
+
Z
u1
–
–
一次 绕组
绕组 变压器 铁心
二次 绕组
一次绕组 二次绕组 由高导磁硅钢片叠成 厚0.35mm 或 0.5mm
变压器的电路 变压器的磁路
5.4 变压器的工作原理
+
i1
N1
Φ
N2
单相变压器
dΦ e1 N 1 dt
e2 N 2
IN Φ Rm
（ Φ 随Rm变化）
交流磁路
U Φm 4.44 fN
（ U不变ห้องสมุดไป่ตู้， Φm 基本不变）
IN ΦRm
( I 随 Rm 变化）
(2) 功率:
视在功率: 无功功率: 有功功率:
(１)高导磁性
磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器，电机等设 备。他们的磁场大多是通过线圈（绕在磁性材料铁心上） 的电流来产生的。 采用铁心后，在同样电流下，铁心中的磁通将大大增 强，而且使磁通绝大部分集中在铁心中。
铜损：线圈电阻 消耗的功率损耗。 使线圈发热
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铁损包括两部分：
1）磁滞损耗Ph ：由磁滞现象引 起的损耗。 磁性物质磁化一周消耗的能量与 磁滞回线的面积成正比。 2） 涡流损耗Pe ：涡流在铁心 中产生的损耗。 在交变磁场中铁心平面内产生 涡流状的感应电流。
B
H
Φ
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B ※ 减小铁损耗的方法：
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铁心
+
i1
N1
Φ
u2
N2
单相变压器
i2
+
Z
u1
–
–
一次 绕组
绕组 变压器 铁心
二次 绕组
一次绕组 二次绕组 由高导磁硅钢片叠成 厚0.35mm 或 0.5mm
变压器的电路 变压器的磁路
5.4 变压器的工作原理
+
i1
N1
Φ
N2
单相变压器
dΦ e1 N 1 dt
e2 N 2
IN Φ Rm
（ Φ 随Rm变化）
交流磁路
U Φm 4.44 fN
（ U不变ห้องสมุดไป่ตู้， Φm 基本不变）
IN ΦRm
( I 随 Rm 变化）
(2) 功率:
视在功率: 无功功率: 有功功率:
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图5-12 三相绕组
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
图5-13 4极旋转磁场
(2)旋转磁场的转速 旋转磁场的转速称为同步转速，用n0表示。
表5-1 同 步 转 速
2.旋转磁场的方向
由图5-11可以看出，旋转磁场沿着U1→V1→W1方向旋转，即与三 相绕组中的三相电流的相序是一致的。所以要改变旋转磁场的转 向，就必须改变三相绕组中电流的相序，把三相绕组接到电源的 三根导线中的任意两根对调一下位置，例如V1和W1对调，利用 前述分析方法可以证明，这时旋转磁场的转向变为U1→W1→V1。
图5-9 三相绕组
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
图5-10 三相电流
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
图5-11 二极旋转磁场
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
3.工作原理
图 5-13是说明三相异步电动机的工作原理图。图中将定子三相绕组 通过三相电流后产生的旋转磁场用一对旋转磁极来表示，它以同步 转速n0顺时针方向旋转。于是，转子绕组切割磁力线而产生感应电 动势，由于转子绕组是闭合的，在交变的感应电动势作用下，其中 就有交变的感应电流流动，它们的方向可以用右手定则来确定，在 判断方向时，磁场顺时针方向旋转相当于转子逆时针方向切割磁力 线。转子绕组中电流和旋转磁场相互作用而产生的电磁力F，它们 的方向按照左手定则来确定，在图5-13中用小箭头表示。由图中可 以很明显看出，这些电磁力将对转子产生电磁转矩，推动转子沿着 旋转磁场的旋转方向旋转。
5.3 异步电动机的工作原理
1.旋转磁场 2.旋转磁场的方向 3.工作原理
1.旋转磁场
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多相电流通 过多相绕组产生的。 (2)旋转磁场的转速 旋转磁场的转速称为同步转速，用n0表示。
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
5.4 异步电动机的电磁转矩
1.三相异步电动机的定、转子电路分析 2.电磁转矩
1.三相异步电动机的定、转子电路分析
图5-14
cos
s
变化的关系曲线
2.电磁转矩
(1)最大转矩 从T=f(s)曲线上可以看出，在0＜s＜sm区间，转矩T随转差率s的 增大而增大；在s=sm时，转矩T达到最大值Tm；在sm＜s＜1区间，转矩T随转 差率s的增大而减小。 (2)额定转矩 异步电动机的额定转矩TN是指其工作在额定状态下产生的电磁 转矩。 (3)起动转矩 电动机起动瞬间，n=0，s=1，这时产生的电磁转矩称为起动转 矩Tst。
电动机起动瞬间，n=0，s=1，这时产生的电磁转 矩称为起动转矩Tst。
5.5 异步电动机的机械特性
图5-16 机械特性曲线
5.6 异步电动机的铭牌数据
(1)型号 (2)额定电压UN 电动机额定运行时，定子三相绕组应加的电源线 电压。 (3)额定电流IN 电动机额定运行时，定子三相绕组的线电流，也就 是电动机在长期运行时所允许的定子线电流。 (4)额定功率PN 电动机在额定运行时，轴上输出的机械功率。 (5)额定频率fN 电动机在正常工作时，定子三相绕组所加交流电压 的频率。 (6)额定转速nN 电动机在额定运行时的转子转速。 (7)绝缘等级 电动机的绝缘等级是按其所用绝缘材料所允许的温升 来分级的。
5.2 异步电动机的结构
1.定子
图5-1 定子铁心的硅钢片
1.定子
图5-2 接线柱的联结
2.转子
图5-3 转子铁心的硅钢片
2.转子
图5-4 笼型转子
2.转子
图5-5 铸铝笼型转子
2.转子
图5-6 三相笼型异步电动机的部件图
2.转子
图5-7 绕线转子异步电动机转子的外形结构
2.转子
图5-8 绕线转子异步电动机转子的示意图
第5章
第5章
5.1 概述 5.2 异步电动机的结构 5.3 异步电动机的工作原理 5.4 异步电动机的电磁转矩 5.5 异步电动机的机械特性 5.6 异步电动机的铭牌数据 5.7 三相异步电动机的起动 5.8 异步电动机的选择 5.9 常用的控制电器 5.10 异步电动机的控制电路 5.11 可编程序控制器(PLC)简介
(1)型号
表格
(2)额定电压UN 电动机额定运行时，定子三相绕组应加的电源线电压。
(3)额定电流IN 电动机额定运行时，定子三相绕组的线电流，也就是电动机在长期 运行时所允许的定子线电流。
(4)额定功率PN 电动机在额定运行时，轴上输出的机械功率。
(5)额定频率fN 电动机在正常工作时，定子三相绕组所加交流电压的频率。
(6)额定转速nN 电动机在额定运行时的转子转速。
(7)绝缘等级 电动机的绝缘等级是按其所用绝缘材料所允许的温升来分级的。
5.7 三相异步电动机的起动
1.全压起动(直接起动) 2.减压起动 3.绕线转子电动机转子电路串电阻起动
1.全压起动(直接起动)
直接起动又称全压起动，就是将电动机的定子绕组直接加上额 定电压起动。直接起动电流虽然很大，但因起动时间很短，而 且随着转子转动起来后，电流很快减小，只要起动不过于频繁 ，就不会引起电动机过热。如果电源的容量有足够大，电源的 额定电流远大于电动机的起动电流，也不会引起供电电压的明 显下降。因此，在这种情况下，只要起动转矩能满足要求，可 以采用直接起动。一般规定，30kW以下的笼型异步电动机可以 考虑采用直接起动。
2.电磁转矩
图5-15 转矩特性曲线
(1)最大转矩
从矩达率到TTs的=随最f增(转s大)大曲差值而线率T减上sm的；小可增在。以大s看m而＜出增s＜，大1在区；0间在＜，ss=＜s转msm时矩区，T间随转，转矩转差T
(2)额定转矩
异态下步产电生动的机电的磁额转定矩转。矩TN是指其工作在额定状
(3)起动转矩
5.1 概述
电机是实现能量转换或信号转换的电磁装置。用作能量转换的 电机称为动力电机，用作信号转换的电机称为控制电机。动力 电机中，将机械能转换成电能的电机称为发电机；将电能转换 成机械能的电机称为电动机。任何电机，理论上既可作为发电 机运行，又可作为电动机运行，因此电机具有可逆原理。
1.定子 2.转子
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
图5-13 4极旋转磁场
(2)旋转磁场的转速 旋转磁场的转速称为同步转速，用n0表示。
表5-1 同 步 转 速
2.旋转磁场的方向
由图5-11可以看出，旋转磁场沿着U1→V1→W1方向旋转，即与三 相绕组中的三相电流的相序是一致的。所以要改变旋转磁场的转 向，就必须改变三相绕组中电流的相序，把三相绕组接到电源的 三根导线中的任意两根对调一下位置，例如V1和W1对调，利用 前述分析方法可以证明，这时旋转磁场的转向变为U1→W1→V1。
图5-9 三相绕组
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
图5-10 三相电流
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
图5-11 二极旋转磁场
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
3.工作原理
图 5-13是说明三相异步电动机的工作原理图。图中将定子三相绕组 通过三相电流后产生的旋转磁场用一对旋转磁极来表示，它以同步 转速n0顺时针方向旋转。于是，转子绕组切割磁力线而产生感应电 动势，由于转子绕组是闭合的，在交变的感应电动势作用下，其中 就有交变的感应电流流动，它们的方向可以用右手定则来确定，在 判断方向时，磁场顺时针方向旋转相当于转子逆时针方向切割磁力 线。转子绕组中电流和旋转磁场相互作用而产生的电磁力F，它们 的方向按照左手定则来确定，在图5-13中用小箭头表示。由图中可 以很明显看出，这些电磁力将对转子产生电磁转矩，推动转子沿着 旋转磁场的旋转方向旋转。
5.3 异步电动机的工作原理
1.旋转磁场 2.旋转磁场的方向 3.工作原理
1.旋转磁场
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多相电流通 过多相绕组产生的。 (2)旋转磁场的转速 旋转磁场的转速称为同步转速，用n0表示。
(1) 旋转磁场的产生 旋转磁场是由三相电流通过三相绕组，或者多 相电流通过多相绕组产生的。
5.4 异步电动机的电磁转矩
1.三相异步电动机的定、转子电路分析 2.电磁转矩
1.三相异步电动机的定、转子电路分析
图5-14
cos
s
变化的关系曲线
2.电磁转矩
(1)最大转矩 从T=f(s)曲线上可以看出，在0＜s＜sm区间，转矩T随转差率s的 增大而增大；在s=sm时，转矩T达到最大值Tm；在sm＜s＜1区间，转矩T随转 差率s的增大而减小。 (2)额定转矩 异步电动机的额定转矩TN是指其工作在额定状态下产生的电磁 转矩。 (3)起动转矩 电动机起动瞬间，n=0，s=1，这时产生的电磁转矩称为起动转 矩Tst。
电动机起动瞬间，n=0，s=1，这时产生的电磁转 矩称为起动转矩Tst。
5.5 异步电动机的机械特性
图5-16 机械特性曲线
5.6 异步电动机的铭牌数据
(1)型号 (2)额定电压UN 电动机额定运行时，定子三相绕组应加的电源线 电压。 (3)额定电流IN 电动机额定运行时，定子三相绕组的线电流，也就 是电动机在长期运行时所允许的定子线电流。 (4)额定功率PN 电动机在额定运行时，轴上输出的机械功率。 (5)额定频率fN 电动机在正常工作时，定子三相绕组所加交流电压 的频率。 (6)额定转速nN 电动机在额定运行时的转子转速。 (7)绝缘等级 电动机的绝缘等级是按其所用绝缘材料所允许的温升 来分级的。
5.2 异步电动机的结构
1.定子
图5-1 定子铁心的硅钢片
1.定子
图5-2 接线柱的联结
2.转子
图5-3 转子铁心的硅钢片
2.转子
图5-4 笼型转子
2.转子
图5-5 铸铝笼型转子
2.转子
图5-6 三相笼型异步电动机的部件图
2.转子
图5-7 绕线转子异步电动机转子的外形结构
2.转子
图5-8 绕线转子异步电动机转子的示意图
第5章
第5章
5.1 概述 5.2 异步电动机的结构 5.3 异步电动机的工作原理 5.4 异步电动机的电磁转矩 5.5 异步电动机的机械特性 5.6 异步电动机的铭牌数据 5.7 三相异步电动机的起动 5.8 异步电动机的选择 5.9 常用的控制电器 5.10 异步电动机的控制电路 5.11 可编程序控制器(PLC)简介
(1)型号
表格
(2)额定电压UN 电动机额定运行时，定子三相绕组应加的电源线电压。
(3)额定电流IN 电动机额定运行时，定子三相绕组的线电流，也就是电动机在长期 运行时所允许的定子线电流。
(4)额定功率PN 电动机在额定运行时，轴上输出的机械功率。
(5)额定频率fN 电动机在正常工作时，定子三相绕组所加交流电压的频率。
(6)额定转速nN 电动机在额定运行时的转子转速。
(7)绝缘等级 电动机的绝缘等级是按其所用绝缘材料所允许的温升来分级的。
5.7 三相异步电动机的起动
1.全压起动(直接起动) 2.减压起动 3.绕线转子电动机转子电路串电阻起动
1.全压起动(直接起动)
直接起动又称全压起动，就是将电动机的定子绕组直接加上额 定电压起动。直接起动电流虽然很大，但因起动时间很短，而 且随着转子转动起来后，电流很快减小，只要起动不过于频繁 ，就不会引起电动机过热。如果电源的容量有足够大，电源的 额定电流远大于电动机的起动电流，也不会引起供电电压的明 显下降。因此，在这种情况下，只要起动转矩能满足要求，可 以采用直接起动。一般规定，30kW以下的笼型异步电动机可以 考虑采用直接起动。
2.电磁转矩
图5-15 转矩特性曲线
(1)最大转矩
从矩达率到TTs的=随最f增(转s大)大曲差值而线率T减上sm的；小可增在。以大s看m而＜出增s＜，大1在区；0间在＜，ss=＜s转msm时矩区，T间随转，转矩转差T
(2)额定转矩
异态下步产电生动的机电的磁额转定矩转。矩TN是指其工作在额定状
(3)起动转矩
5.1 概述
电机是实现能量转换或信号转换的电磁装置。用作能量转换的 电机称为动力电机，用作信号转换的电机称为控制电机。动力 电机中，将机械能转换成电能的电机称为发电机；将电能转换 成机械能的电机称为电动机。任何电机，理论上既可作为发电 机运行，又可作为电动机运行，因此电机具有可逆原理。
1.定子 2.转子