电工学简明教程完整版
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电工学 电路基础简明教程 第1章
第一章 电路的基本概念与定律
功 率 的 计 算 1) u、i取关联参考方向
2) u、i取非关联参考方向 p吸 =－ u i 例 U = 5V， I = - 1A i + u –
+
u
i
p吸 = u i
例 U = 5V， I = - 1A
–
P吸= UI = 5× (-1) = -5 W p吸< 0 ，说明元件实际发出功率 5W
第一章 电路的基本概念与定律
单位时间内电流做的功称为电功率，用“P ”表示： UIt W P = t = t = UI 国际单位制 U ：V，I：A，电功率P用瓦特W。 用电器铭牌数据上的电压、电流值称额定值， 所谓额定值是指用电器长期、安全工作条件下的最 高限值，一般在出厂时标定。其中额定电功率反映 了用电器在额定条件下能量转换的本领。
第一章 电路的基本概念与定律
例、 右下图电路，若已知元件吸收功率为－20W， U I + 电压U=5V，求电流I。
元件
解： 由图可知UI为关联参考方向，因此: P －20 I= －4A U = 5 = 例、右下图电路，若已知元件中电流为I=－100A， 电压U=10V，求电功率P，并说明元件是电源 还是负载。 解：由图可知UI为非关联参考方向，因此: P = UI = 10×(-100) = 1000W 元件吸收正功率，说明元件是负载
+
U E
RL
_
b
–
电位V是相对于参考点的电压。参考点的 电位:Vb=0；a点电位： Va=E-IR0=IR
第一章 电路的基本概念与定律
为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及 大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。 Wa－Wb 电压的定义式为： Uab = q 电位的定义式为： Va = 电动势的定义式为： 单位换算： Wa－W0 q 三者定义式 的形式相同 因此它们的 单位相同
(完整版)电工学简明教程(秦曾煌)8
8.1 电工测量仪表的分类
通常用的电工测量仪表按照下列几个方面分类： 1．按照被测量的种类分类 2．按照工作原理分类 3．按照电流的种类分类 4．按照准确度分类
第8章 电工测量
1．按照被测量的种类分类
被测量的种类
仪表名称
电流
电流表 毫安表
电压
电压表 千伏表
电功率
功率表 千瓦表
电能
电度表
符号
A mA V kV W kW kWh
[例 1] 有一电压表，其量程为 50 V，内阻为 2000 。今 欲使其量程扩大到 300 V，问还需串联多大电阻的倍压器？
[解]
300 RV 2000 ( 50 1) 10000
电压表和倍压器
+ UV –
负 载
+ U
+ U–0
R0
–
RV
负 载
第8章 电工测量
8.5 万用表
万用表可测量多种电量，虽然准确度不高，但是使用简 单，携带方便，特别适用于检查线路和修理电气设备。
第8章 电工测量
1．按照被测量的种类分类
被测量的种类 相位差
仪表名称 相位表
符号
频率
频率表
f
欧姆表
电阻
兆欧表
M
第8章 电工测量
2．按照工作原理分类
型式 符号
被测量的种类
电流的种类与频率
磁电式
电流、电压、电阻
直流
整流式
电流、电压
工频及较高频率的 交流
电磁式
电流、电压
直流及工频交流
电动式
电流、电压、功率、 、功率因数、电能量
8.5.1 磁电式万用表
磁电式万用表由磁电式 微安表、若干分流器和倍压 器、半导体二极 管及转换开 关等组成，可用来测量直流 电流、直流电压、交流电压 和电阻等。
通常用的电工测量仪表按照下列几个方面分类： 1．按照被测量的种类分类 2．按照工作原理分类 3．按照电流的种类分类 4．按照准确度分类
第8章 电工测量
1．按照被测量的种类分类
被测量的种类
仪表名称
电流
电流表 毫安表
电压
电压表 千伏表
电功率
功率表 千瓦表
电能
电度表
符号
A mA V kV W kW kWh
[例 1] 有一电压表，其量程为 50 V，内阻为 2000 。今 欲使其量程扩大到 300 V，问还需串联多大电阻的倍压器？
[解]
300 RV 2000 ( 50 1) 10000
电压表和倍压器
+ UV –
负 载
+ U
+ U–0
R0
–
RV
负 载
第8章 电工测量
8.5 万用表
万用表可测量多种电量，虽然准确度不高，但是使用简 单，携带方便，特别适用于检查线路和修理电气设备。
第8章 电工测量
1．按照被测量的种类分类
被测量的种类 相位差
仪表名称 相位表
符号
频率
频率表
f
欧姆表
电阻
兆欧表
M
第8章 电工测量
2．按照工作原理分类
型式 符号
被测量的种类
电流的种类与频率
磁电式
电流、电压、电阻
直流
整流式
电流、电压
工频及较高频率的 交流
电磁式
电流、电压
直流及工频交流
电动式
电流、电压、功率、 、功率因数、电能量
8.5.1 磁电式万用表
磁电式万用表由磁电式 微安表、若干分流器和倍压 器、半导体二极 管及转换开 关等组成，可用来测量直流 电流、直流电压、交流电压 和电阻等。
电工学简明教程3
E IS = R0
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注意事项： 注意事项： ① 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言， 电压源和电流源的等效关系只对 电路而言， 对电源内部则是不等效的。 内部则是不等效的 对电源内部则是不等效的。 中不损耗功率， 例：当RL= ∞ 时，电压源的内阻 R0 中不损耗功率， 中则损耗功率。 而电流源的内阻 R0 中则损耗功率。 等效变换时 两电源的参考方向要一一对应。 参考方向要一一对应 ② 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。 a a + a a – E E – IS R0 + IS R0 R0 R0 b b b b 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。 ③ 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。 串联的电路， ④ 任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路， 都可化为一个电流为 和这个电阻并联的电路。 都可化为一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。
U b a
−b
+ 5V –
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例2: 试用电压源与电流源等效变换的方法 计算2 电阻中的电流。 计算2Ω电阻中的电流。
1Ω 2A 3Ω + 6V – 6Ω + 12V – (a) 1Ω 2Ω
解:
I 2A 3Ω 2A
1Ω 1Ω 2V 6Ω (b) – 2Ω I 4A (c)
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2.4 支路电流法
支路电流法：以支路电流为未知量、 支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫 定律（KCL、KVL）列方程组求解。 定律（KCL、KVL）列方程组求解。 I1 I2 a + E1 − R1 1 I3 R3 R2 3 2 + − E2
2024版年度电工学简明教程第三版全套课件完整版电子教案
插柳
插柳是一种风俗，也是为了纪念“教民稼穑”的农事祖师神农氏。有的地方， 人们把柳枝插在屋檐下，以预报天气，古谚有“柳条青，雨蒙蒙；柳条干，晴 了天”的说法。黄巢起义时规定，以“清明为期，戴柳为号”。起义失败后， 戴柳的习俗渐被淘汰，只有插柳盛行不衰。杨柳有强大的生命力，俗话说： “有心栽花花不发，无心插柳柳成荫。”柳条插土就活，插到哪里，活到哪里， 年年插柳，处处成荫。
春游
春游，古称踏青，是一种古老的传统族民俗文体活动，古时一般在上巳节，清 明节。“三月三日气象新，长安水边多丽人。”杜甫描绘的就是唐代人们春游 的盛况。 春季郊野，万木吐翠，芳草茵茵，百鸟争鸣，阳光和熙，空气清新， 置身于这如诗如画的环境中，能使人心胸开阔，疲劳消除，精神振奋，还能促 进细胞的新陈代谢，改善血液循环，增加腰腿肌肉的活动，加强心脏和肺的功 能，可降低血脂、血压、防治心血管病，因而，春游具有特殊的保健作用。
春节名称变革
先秦
两汉时期 魏晋南北朝时 唐宋元明
清代
辛亥革命后
““
““
““
“““
“
01 01
改上正三Biblioteka 元元新岁元元
改将
元
岁日
旦朝
首辰
元日旦
旦
名农月旦
””
””
””
”””
”
为历
定
、、
、、
、、
等、、
或
春正日义
““
““
““
；““
“
节月，为
献元
正岁
岁元
新元
元
。初
西
岁日 ”” 等、
日旦 ”” ；、
朝日 ”” 等、
明、清时，是糕已发展成市面上一种常年供
插柳是一种风俗，也是为了纪念“教民稼穑”的农事祖师神农氏。有的地方， 人们把柳枝插在屋檐下，以预报天气，古谚有“柳条青，雨蒙蒙；柳条干，晴 了天”的说法。黄巢起义时规定，以“清明为期，戴柳为号”。起义失败后， 戴柳的习俗渐被淘汰，只有插柳盛行不衰。杨柳有强大的生命力，俗话说： “有心栽花花不发，无心插柳柳成荫。”柳条插土就活，插到哪里，活到哪里， 年年插柳，处处成荫。
春游
春游，古称踏青，是一种古老的传统族民俗文体活动，古时一般在上巳节，清 明节。“三月三日气象新，长安水边多丽人。”杜甫描绘的就是唐代人们春游 的盛况。 春季郊野，万木吐翠，芳草茵茵，百鸟争鸣，阳光和熙，空气清新， 置身于这如诗如画的环境中，能使人心胸开阔，疲劳消除，精神振奋，还能促 进细胞的新陈代谢，改善血液循环，增加腰腿肌肉的活动，加强心脏和肺的功 能，可降低血脂、血压、防治心血管病，因而，春游具有特殊的保健作用。
春节名称变革
先秦
两汉时期 魏晋南北朝时 唐宋元明
清代
辛亥革命后
““
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01 01
改上正三Biblioteka 元元新岁元元
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新元
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日旦 ”” ；、
朝日 ”” 等、
明、清时，是糕已发展成市面上一种常年供
2024版年度电工学简明教程第三版全套课件完整版电子教案
目录•课程概述与教学目标•电路基础概念与定律•直流电路分析与应用•交流电路基本概念与性质•三相交流电路分析与计算•电机与变压器基本原理及应用•供电系统与安全用电常识•实验技能培养与操作规范课程概述与教学目标03适用范围适用于高职高专、成人教育等电气类专业教学01教材内容包括电路基础、电机与变压器、电气控制、可编程控制器等内容02教材特点简明扼要、重点突出、注重实践应用电工学简明教程第三版介绍1 2 3掌握电工学基本概念、基本原理和基本分析方法知识目标培养学生独立分析问题和解决问题的能力，提高实践技能能力目标培养学生工程意识和创新意识，提高综合素质素质目标教学目标与要求教学内容与方法教学内容根据教材内容和教学目标，合理安排各章节的教学内容和顺序教学方法采用讲授、讨论、案例分析、实验教学等多种教学方法，注重理论与实践相结合课程评估与反馈评估方式采用平时成绩、实验成绩、期末考试成绩等多种评估方式，全面评价学生学习效果反馈机制建立有效的学生反馈机制，及时了解学生学习情况和问题，调整教学策略和方法电路基础概念与定律电路组成及基本物理量电路组成电路由电源、负载、导线和开关等基本元件组成，形成闭合回路以传输电能。
基本物理量电流、电压、功率等是描述电路状态的基本物理量，其中电流表示电荷的流动速率，电压表示单位时间内通过导体的电荷数所产生的电势差，功率则表示单位时间内转换、使用或耗散的电能。
欧姆定律及其应用欧姆定律欧姆定律指出，在闭合电路中，电流与电压成正比，与电阻成反比，即I=U/R，其中I表示电流，U表示电压，R表示电阻。
应用欧姆定律是分析线性电阻电路的基本定律，可用于计算电路中的电流、电压和电阻等参数，还可推广至交流电路中的复数表示形式。
电阻串并联及等效变换电阻串联电阻串联时，总电阻等于各电阻之和，即R=R1+R2+...+Rn，串联电路中的电流处处相等。
电阻并联电阻并联时，总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn，并联电路中的电压处处相等。
电工学简明教程全部课件(第二版-秦曾煌)
电工技术和电子技术旳发展概况
1785年 库仑拟定了电荷间旳相互作用； 1826年 欧姆得出了欧姆定律； 1831年 法拉第发觉了电磁感应现象； 1833年 楞次建立了拟定感应电流方向旳定律； 1864年-1873年 麦克斯韦提出了电磁波理论； 1923年 制成了电子二极管； 1923年 发明了电子三极管； 1948年 发明了晶体管； 1958年 出现了集成电路旳第一种样品。
考核：
试验
（20%）
平时及作业 （20%）
期末考试 （60%）
课程学习措施
课堂教学采用多媒体教学。多媒体教学旳特点是信息 量大、速度快，所以希望大家在课堂上仔细听讲、主 动思索、主动学习。抓住基本概念、基本理论、基本 原理和分析措施。
经过习题巩固和加深对所学理论旳了解，并培养分析 能力和运算能力。注意解题措施和技巧，书写整齐。 独立完毕作业，按时交作业。
预习时，在试验报告上完毕全部试验预习习题 六、试验报告要求
做完试验后完毕有关思索题
答疑安排
时间
平时：每七天三9-10节课 考1
教材及参照书
教材：
电工学简要教程. 秦曾煌. 高等教育出版社
参照书：
电工学. 唐介. 高等教育出版社 电工与电子学. 叶挺秀. 高等教育出版社 电工学（上下册）. 秦曾煌. 高等教育出版社
信息与电气工程学院
绪论
电工技术和电子技术课程旳作用和任务 电工技术和电子技术旳发展概况 电工技术和电子技术旳应用 课时旳分配及考核 课程旳学习措施 试验教学计划 答疑安排 教材及参照书
课程旳作用和任务
本课程是研究电工技术和电子技术旳理论和 应用旳技术基础课。
经过此课程旳学习我们应该掌握必要旳基本 理论、基本知识和基本技能，具有将电工技 术与电子技术应用于本专业和发展本专业旳 一定能力。
电工学简明教程(秦曾煌)9
mA
设
EC = 6 V； ； RB
IB
µA
C B + V UBE
−
改变可变电阻 RB ，则 基极电流 IB、集电极电 流 IC 和发射极电流 IE 都发生变化， 都发生变化，测量结果 如下表： 如下表：
3DG100
E
mA
+ V UCE IE
−
EC
EB 基极电路
集电极电路
第9章 二极管和晶体管 IB
多余价电子
Si
Si P
Si
Si Si
Si
Si
在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷， 在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷 ， 当某一个硅原子被 磷原子取代时， 磷原子取代时 ， 磷原子的五个价电子中只有四个用于组成共 价键， 价键 ， 多余的一个很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电 子 。 因而自由电子的数量大大增加，是多数载流子， 空穴是 因而自由电子的数量大大增加 ， 是多数载流子， 少数载流子， 型半导体。 少数载流子，将这种半导体称为 N 型半导体。
第9章 二极管和晶体管
第9章 二极管和晶体管
第9章 二极管和晶体管
第9章
二极管和晶体管
9.1 半导体的导电特性 9.2 二极管 9.3 稳压二极管 9.4 晶体管 9.5 光电器件
第9章 二极管和晶体管
9.1
半导体的导电特性
自由电子 共价键 空穴
9.1.1 本征半导体
本征半导体就是完全纯净的、 本征半导体就是完全纯净的、具有 晶体结构的半导体。 晶体结构的半导体。 用得最多的半导体是硅或锗, 它们 用得最多的半导体是硅或锗 , 都是四价元素。 都是四价元素。将硅或锗材料提纯并形 成单晶体后，便形成共价键结构。 成单晶体后，便形成共价键结构。在获 得一定能量(热、光等)后，少量价电子 得一定能量( 光等) 即可挣脱共价键的束缚成为自由电子 自由电子， 即可挣脱共价键的束缚成为自由电子， 同时在共价键中就留下一个空位， 同时在共价键中就留下一个空位，称为 空穴。 自由电子和空穴总是成对出现, 空穴 。 自由电子和空穴总是成对出现 , 同时又不断复合。 同时又不断复合。
设
EC = 6 V； ； RB
IB
µA
C B + V UBE
−
改变可变电阻 RB ，则 基极电流 IB、集电极电 流 IC 和发射极电流 IE 都发生变化， 都发生变化，测量结果 如下表： 如下表：
3DG100
E
mA
+ V UCE IE
−
EC
EB 基极电路
集电极电路
第9章 二极管和晶体管 IB
多余价电子
Si
Si P
Si
Si Si
Si
Si
在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷， 在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷 ， 当某一个硅原子被 磷原子取代时， 磷原子取代时 ， 磷原子的五个价电子中只有四个用于组成共 价键， 价键 ， 多余的一个很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电 子 。 因而自由电子的数量大大增加，是多数载流子， 空穴是 因而自由电子的数量大大增加 ， 是多数载流子， 少数载流子， 型半导体。 少数载流子，将这种半导体称为 N 型半导体。
第9章 二极管和晶体管
第9章 二极管和晶体管
第9章 二极管和晶体管
第9章
二极管和晶体管
9.1 半导体的导电特性 9.2 二极管 9.3 稳压二极管 9.4 晶体管 9.5 光电器件
第9章 二极管和晶体管
9.1
半导体的导电特性
自由电子 共价键 空穴
9.1.1 本征半导体
本征半导体就是完全纯净的、 本征半导体就是完全纯净的、具有 晶体结构的半导体。 晶体结构的半导体。 用得最多的半导体是硅或锗, 它们 用得最多的半导体是硅或锗 , 都是四价元素。 都是四价元素。将硅或锗材料提纯并形 成单晶体后，便形成共价键结构。 成单晶体后，便形成共价键结构。在获 得一定能量(热、光等)后，少量价电子 得一定能量( 光等) 即可挣脱共价键的束缚成为自由电子 自由电子， 即可挣脱共价键的束缚成为自由电子， 同时在共价键中就留下一个空位， 同时在共价键中就留下一个空位，称为 空穴。 自由电子和空穴总是成对出现, 空穴 。 自由电子和空穴总是成对出现 , 同时又不断复合。 同时又不断复合。
电工学简明教程
电工学简明教程第1章电路及其分析方法1.1电路的作用与组成部分1)组成;电源.负载.中间环节2)作用;实现电能的传输和转换1.2电路模型1)电路模型简称电路1.3电压和电流的参考方向1)在分析与计算电路时,常可任意选定某一方向作为电流的参考方向.所选的电流的参考方向并不一定与电流的实际方向一致2)在参考方向选定之后,电流之值才有正负之分1.4电源有载工作.开路与短路1)额定电压=U N 额定电流=I N 额定功率=R N2)电压.电流和功率的实际值不一定等于它们的额定值1.6电阻的串联和并联1)两个串联电阻可以用一个等效电阻R来代替,等效的条件是在同一电压U的作用下电流I保持不变.2)等效电阻等于各个串联电阻之和.R=R1+R23)两个并联电阻也可用一个等效电阻R来代替4) 等效电阻的倒数等于各个并联电阻的倒数之和1／R=1／R1+1／R2第2章正弦交流电路2.1正弦电压与电流1)正弦量变化一次所需的时间(秒)称为周期T.每秒内变化的次数称为频率F,它的单位是赫[兹](HZ)2)正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值;用小写字母来表示,如ｉ,ｕ及ｅ分别表示电流,电压及电动势的瞬时值.瞬时值中最大的值称为幅值或最大值,用带下标ｍ的大写字母来表示,如Iｍ,Um及Em分别表示电流,电压及电动势的幅值.3)正弦电流,电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值,是常用有效值(均方根值)来计量.4)t=0时的相位角称为初相位角或初相位5)两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差,称为相位角差或相位差,用φ表示6)在电阻元件的交流电路中,电流和电压是同相的(相位差φ=0)7)在电感元件电路中，在相位上电流比电压滞后90°（相位差φ=+90°）8）在电容元件电路中，在相位上电流比电压超前90°（φ=-90°）9）在电阻元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）之比值，就是电阻R10）在电感元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）之比值为ωL它的单位为欧[姆]11）在电感元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）之比值为1／ωC它的单位为欧[姆]12)阻抗的实部为“阻”,虚部为“抗”13)对电感性电路(XL>XC),φ为正;对电容性电路(XL<XC),φ为负14)在交流电路中,平均功率一般不等于电压与电流的有效值的乘积,如将两者的有效值相乘,则得出所谓视在功率S,即S=UI=∣Z∣I²。
《电工学简明教程》课件
在电工实践操作中，应遵循一定的操作规范，以确保操作过程的安全和顺利。
电工实践操作规范是指导电工进行实践操作的重要准则，它规定了操作步骤、注意事项等内容。遵循操作规范可以有效地避免因操作不当而引起的安全事故，同时也能提高工作效率和操作质量。
常见的电工工具和仪表包括螺丝刀、钳子、电笔、万用表等。每种工具和仪表都有其特定的用途和使用方法，正确使用这些工具和仪表可以有效地解决电路故障、安装电气设备等问题，同时也能避免因使用不当而引起的设备损坏或人身伤害。
03
现代应用
电工学在通信、计算机、自动化等领域得到广泛应用，推动着社会的进步。
01
早期探索
从静电学到电流的发现，再到电磁感应定律的提出，电工学逐渐形成。
02
近代发展
随着电力工业的兴起，电工学在发电、输电、配电等方面取得巨大进步。
02
CHAPTER
电工基础知识
电荷的定向移动形成电流，电流的方向规定为正电荷移动的方向。
详细描述
04
CHAPTER
交流电与电机
正弦交流电的定义
正弦交流电是指电流的大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。
三相交流电是由三个相位差为120度的单相交流电组成的电源系统。
三相交流电的定义
三相交流电广泛应用于工业和民用领域，如电动机控制、输电和配电等。
三相交流电的应用
三相交流电具有对称性、可靠性和经济性等优点。
电流的形成
电路由电源、负载、开关和导线等组成，用于实现电能的传输和转换。
电路的组成
导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。即 I=U/R。
欧姆定律
电压是电场中两点之间的电势差，是推动电荷移动的力。电压的方向与电流的方向相同（从高电位指向低电位）。
电工学简明教程-第一章总结
第1章
电路及其分析方法
1.1 基本要求
1．了解电路模型及理想电路元件的意义； ．了解电路模型及理想电路元件的意义； 2．理解电压、电流参考方向的意义； ．理解电压、电流参考方向的意义； 3．了解电源的有载工作 、 开路与短路状态 ， 并能理解电 ．了解电源的有载工作、开路与短路状态， 功率和额定值的意义； 功率和额定值的意义； 4．掌握 R、L、C 电路元件的伏安关系； ． 、 、 电路元件的伏安关系； 5．理解基尔霍夫定律并能正确应用； ．理解基尔霍夫定律并能正确应用； 6．掌握用支路电流法、叠加定理、戴维宁定理分析电路 ．掌握用支路电流法、叠加定理、 的方法； 的方法； 7．了解实际电源的两种模型及其等效变换； ．了解实际电源的两种模型及其等效变换； 8．了解电路的暂态与稳态以及暂态过程的分析方法。 ．了解电路的暂态与稳态以及暂态过程的分析方法。
(1)理想电压源(恒压源) )理想电压源(恒压源) 特点： 是由它本身确定的定值， 身确定的定值 特点：输出电压 U 是由它本身确定的定值，而输出电流 I 是任意的，是由输出电压和外电路决定。 是任意的，是由输出电压和外电路决定。 注意：与理想电压源并联的元件， 注意：与理想电压源并联的元件，其两端的电压等于理想 电压源的电压 电压。 电压源的电压。 (2)理想电流源(恒流源) )理想电流源(恒流源) 特点： 是由它本身确定的定值， 身确定的定值 特点： 输出电流 I 是由它本 身确定的 定值， 而输出电压 U 是任意的，是由输出电流和外电路决定。 是任意的，是由输出电流和外电路决定。 注意： 与理想电流源串联的元件， 注意 ： 与理想电流源串联的元件 ， 其电流等于理想电流 源的电流 电流。 源的电流。 (3)无源元件 R、L、C ) 、 、 在电压、电流参考方向一致的前提下， 、 、 在电压、电流参考方向一致的前提下， R、L、C 两端的 电压、 电压、电流关系分别为
电路及其分析方法
1.1 基本要求
1．了解电路模型及理想电路元件的意义； ．了解电路模型及理想电路元件的意义； 2．理解电压、电流参考方向的意义； ．理解电压、电流参考方向的意义； 3．了解电源的有载工作 、 开路与短路状态 ， 并能理解电 ．了解电源的有载工作、开路与短路状态， 功率和额定值的意义； 功率和额定值的意义； 4．掌握 R、L、C 电路元件的伏安关系； ． 、 、 电路元件的伏安关系； 5．理解基尔霍夫定律并能正确应用； ．理解基尔霍夫定律并能正确应用； 6．掌握用支路电流法、叠加定理、戴维宁定理分析电路 ．掌握用支路电流法、叠加定理、 的方法； 的方法； 7．了解实际电源的两种模型及其等效变换； ．了解实际电源的两种模型及其等效变换； 8．了解电路的暂态与稳态以及暂态过程的分析方法。 ．了解电路的暂态与稳态以及暂态过程的分析方法。
(1)理想电压源(恒压源) )理想电压源(恒压源) 特点： 是由它本身确定的定值， 身确定的定值 特点：输出电压 U 是由它本身确定的定值，而输出电流 I 是任意的，是由输出电压和外电路决定。 是任意的，是由输出电压和外电路决定。 注意：与理想电压源并联的元件， 注意：与理想电压源并联的元件，其两端的电压等于理想 电压源的电压 电压。 电压源的电压。 (2)理想电流源(恒流源) )理想电流源(恒流源) 特点： 是由它本身确定的定值， 身确定的定值 特点： 输出电流 I 是由它本 身确定的 定值， 而输出电压 U 是任意的，是由输出电流和外电路决定。 是任意的，是由输出电流和外电路决定。 注意： 与理想电流源串联的元件， 注意 ： 与理想电流源串联的元件 ， 其电流等于理想电流 源的电流 电流。 源的电流。 (3)无源元件 R、L、C ) 、 、 在电压、电流参考方向一致的前提下， 、 、 在电压、电流参考方向一致的前提下， R、L、C 两端的 电压、 电压、电流关系分别为
电工学简明教程(秦曾煌)5
行程开关符号 动断触点 动合触点
用行程开关控制工作台的前进与后退线路见动画。 用行程开关控制工作台的前进与后退线路见动画。 另见动画教学“行程控制” 另见动画教学“行程控制”
第5 章
继电接触器控制系统
5.5 时间控制
时间控制是指采用时间继电器进行延时控制。 时间控制是指采用时间继电器进行延时控制。例如电动 机的 Y-? 起动。 ? 起动。 在交流电路中常采用时间继电器进行延时控制。 在交流电路中常采用时间继电器进行延时控制 。 其结 构及原理见动画。 构及原理见动画。
第5 章
继电接触器控制系统
笼型电动机直接起动的控制线路原理图
控制电路
QS FR SB1 1 KM FR KM SB2 KM
主 电 路
FU 2
M 3~
若去掉自锁触点 KM，则可对电动机实行点动控制。 ，则可对电动机实行点动控制。
第5 章
继电接触器控制系统
5.1.4 中间继电器 中间继电器常用来传递多个信号和同时控制多个电路， 中间继电器常用来传递多个信号和同时控制多个电路 ， 也可以直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。 也可以直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。 中间继电器的结构和交流接触器基本相同， 中间继电器的结构和交流接触器基本相同 ， 只是电磁 系统小些，触点多些。 系统小些，触点多些。 选用中间继电器主要考虑电压等级和触点数量。 选用中间继电器主要考虑电压等级和触点数量。 5.1.5 热继电器
第5 章
继电接触器控制系统
笼型电动机点动控制线路
QS 主 FU 电 2 路 KM FR M 3~ ~ 动作次序 闭合开关 QS 接通电源 FR SB2 1 控制电路 KM
用行程开关控制工作台的前进与后退线路见动画。 用行程开关控制工作台的前进与后退线路见动画。 另见动画教学“行程控制” 另见动画教学“行程控制”
第5 章
继电接触器控制系统
5.5 时间控制
时间控制是指采用时间继电器进行延时控制。 时间控制是指采用时间继电器进行延时控制。例如电动 机的 Y-? 起动。 ? 起动。 在交流电路中常采用时间继电器进行延时控制。 在交流电路中常采用时间继电器进行延时控制 。 其结 构及原理见动画。 构及原理见动画。
第5 章
继电接触器控制系统
笼型电动机直接起动的控制线路原理图
控制电路
QS FR SB1 1 KM FR KM SB2 KM
主 电 路
FU 2
M 3~
若去掉自锁触点 KM，则可对电动机实行点动控制。 ，则可对电动机实行点动控制。
第5 章
继电接触器控制系统
5.1.4 中间继电器 中间继电器常用来传递多个信号和同时控制多个电路， 中间继电器常用来传递多个信号和同时控制多个电路 ， 也可以直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。 也可以直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。 中间继电器的结构和交流接触器基本相同， 中间继电器的结构和交流接触器基本相同 ， 只是电磁 系统小些，触点多些。 系统小些，触点多些。 选用中间继电器主要考虑电压等级和触点数量。 选用中间继电器主要考虑电压等级和触点数量。 5.1.5 热继电器
第5 章
继电接触器控制系统
笼型电动机点动控制线路
QS 主 FU 电 2 路 KM FR M 3~ ~ 动作次序 闭合开关 QS 接通电源 FR SB2 1 控制电路 KM
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[例 1] 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电 例 一星形联结的三相电路，电源电压对称。 源线电压 u12 = 380 2 sin(314 t + 30°)V 。 负载为 电灯组， 电灯组，若R1=R2= R3 = 5Ω ，求线电流及中性线电 Ω 流 IN ; 若R1=5 Ω , R2=10 Ω , R3=20 Ω ,求线电流及 求线电流及 中性线电流 IN 。 & IL1 L1
5.1 三相电压
三相电源的星形联结
相线 中性点 或零点 N – L1 + + u1 中性线 u12 – N – – u2 u31 + u3 – L2 + u23 + – + L3
始端与末端之间的 相电压； 电压称为相电压 电压称为 相电压 ； 其有 效值用 U1 、 U2、 U3 表 示或一般用 Up 表示。 表示。 两始端间的电压称 线电压。 为 线电压 。 其有效值用 U12、U23、U31 表示或一 般用 Ul 表示。 表示。 线、相电压之间的关系 u12 = u1 − u2 u23 = u2 − u3 u31 = u3 − u1
N i2 L2 L3 i3 – R3
′ + u3
––
N′ ′
R2
(2)此时负载中点即为 L1，因此， ) 因此， 负载各相电压为
′ u2 +
&′ U1 = 0 & & U′ = U
2
′ U1 = 0
21
′ U 2 = 380 V
′ U 3 = 380 V
&′ & U 3 = U 31
在此情况下， 在此情况下，L2、L3 两相都超过了负载的额定电压 220 V， ， 这是不允许 不允许的 这是不允许的。
[例 1] 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电 例 一星形联结的三相电路，电源电压对称。 源线电压 u12 = 380 2 sin(314 t + 30°)V 。 负载为 电灯组， 电灯组，若R1=R2= R3 = 5Ω ，求线电流及中性线电 Ω 流 IN ; 若R1=5 Ω , R2=10 Ω , R3=20 Ω ,求线电流及 求线电流及 中性线电流 IN 。 & IL1 L1
5.1 三相电压
三相电源的星形联结
相线 中性点 或零点 N – L1 + + u1 中性线 u12 – N – – u2 u31 + u3 – L2 + u23 + – + L3
始端与末端之间的 相电压； 电压称为相电压 电压称为 相电压 ； 其有 效值用 U1 、 U2、 U3 表 示或一般用 Up 表示。 表示。 两始端间的电压称 线电压。 为 线电压 。 其有效值用 U12、U23、U31 表示或一 般用 Ul 表示。 表示。 线、相电压之间的关系 u12 = u1 − u2 u23 = u2 − u3 u31 = u3 − u1
N i2 L2 L3 i3 – R3
′ + u3
––
N′ ′
R2
(2)此时负载中点即为 L1，因此， ) 因此， 负载各相电压为
′ u2 +
&′ U1 = 0 & & U′ = U
2
′ U1 = 0
21
′ U 2 = 380 V
′ U 3 = 380 V
&′ & U 3 = U 31
在此情况下， 在此情况下，L2、L3 两相都超过了负载的额定电压 220 V， ， 这是不允许 不允许的 这是不允许的。
电工学简明教程ppt课件
电气控制技术
包括常用低压电器、电气控制线路的 基本环节、典型机床电气控制线路分 析等。
电工学发展趋势预测
智能化与自动化
随着人工智能和自动化技术的不断发展，电工学将更加注重智能 化设备和系统的研发与应用。
新能源技术
随着环保意识的提高和新能源政策的推动，电工学将在新能源领域 （如太阳能、风能等）发挥越来越重要的作用。
电工学特点
电工学具有理论性强、实践性突 出、与多学科交叉融合等特点， 是现代工程技术领域的重要分支 。
电工学发展历史
早期电学发展
从静电现象的研究开始，逐步发展到对电流、电压、电阻等基本电 学概念的认识。
电磁理论的建立
19世纪初，奥斯特、法拉第等科学家发现了电与磁的相互作用，奠 定了电磁理论的基础。
电磁感应的应用
感应电流的方向总是要阻碍产生它的磁通 量的变化。
发电机、电动机、变压器等电气设备都是基 于电磁感应原理工作的。
电磁波传播与辐射
电磁波的产生与传播
变化的电场和磁场交替产生， 形成电磁波并向远处传播。电 磁波在真空中的传播速度等于 光速。
电磁波的辐射
电磁波可以由振荡的电荷或电 流产生，并向外辐射。辐射的 强弱与振荡的频率、振幅以及 观察点的距离有关。
电力电子技术
05
电力电子器件概述及分类
电力电子器件定义
用于电能变换和控制的电子器件，具有处理高电压、大电 流的能力。
分类
根据控制信号类型，可分为电压控制型和电流控制型；根 据载流子类型，可分为单极型、双极型和复合型。
常见电力电子器件
二极管、晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体 管（GTR）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）、绝 缘栅双极型晶体管（IGBT）等。
包括常用低压电器、电气控制线路的 基本环节、典型机床电气控制线路分 析等。
电工学发展趋势预测
智能化与自动化
随着人工智能和自动化技术的不断发展，电工学将更加注重智能 化设备和系统的研发与应用。
新能源技术
随着环保意识的提高和新能源政策的推动，电工学将在新能源领域 （如太阳能、风能等）发挥越来越重要的作用。
电工学特点
电工学具有理论性强、实践性突 出、与多学科交叉融合等特点， 是现代工程技术领域的重要分支 。
电工学发展历史
早期电学发展
从静电现象的研究开始，逐步发展到对电流、电压、电阻等基本电 学概念的认识。
电磁理论的建立
19世纪初，奥斯特、法拉第等科学家发现了电与磁的相互作用，奠 定了电磁理论的基础。
电磁感应的应用
感应电流的方向总是要阻碍产生它的磁通 量的变化。
发电机、电动机、变压器等电气设备都是基 于电磁感应原理工作的。
电磁波传播与辐射
电磁波的产生与传播
变化的电场和磁场交替产生， 形成电磁波并向远处传播。电 磁波在真空中的传播速度等于 光速。
电磁波的辐射
电磁波可以由振荡的电荷或电 流产生，并向外辐射。辐射的 强弱与振荡的频率、振幅以及 观察点的距离有关。
电力电子技术
05
电力电子器件概述及分类
电力电子器件定义
用于电能变换和控制的电子器件，具有处理高电压、大电 流的能力。
分类
根据控制信号类型，可分为电压控制型和电流控制型；根 据载流子类型，可分为单极型、双极型和复合型。
常见电力电子器件
二极管、晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体 管（GTR）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）、绝 缘栅双极型晶体管（IGBT）等。
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29
同步发电机励磁系统简介
励磁系统作用
为发电机提供直流励磁电流，建立发电机主 磁场，并通过调节励磁电流的大小和相位， 实现对发电机输出电压和无功功率的调节。
2024/1/29
励磁系统组成
主要包括励磁电源、励磁调节器、励磁变压 器及灭磁装置等部分。其中，励磁电源为发 电机提供直流电源；励磁调节器根据发电机 运行状态和电网要求，输出相应的控制信号； 励磁变压器将控制信号转换为适合发电机的 励磁电流；灭磁装置用于在发电机停机或故
4
教材作者秦曾煌简介
2024/1/29
5
课程目标与要求
2024/1/29
课程目标
通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论、分析方法和 实验技能，具备分析和解决工程实际电路问题的能力，为后续 专业课程的学习和从事相关领域的科学研究或工程技术工作打 下坚实的基础。
课程要求
要求学生掌握电路的基本概念和基本定律，掌握电路的分析方 法和实验技能，了解电路理论的最新发展动态和前沿技术。同 时，要求学生具备独立思考、创新能力和团队协作精神。
2024/1/29
9
电源与负载
2024/1/29
电源
电源是将其他形式的能转换成电能 的装置。在电路中，电源提供电能， 驱动电荷流动。
负载
负载是指连接在电路中的电源两端 的电子元件。在电路中，负载消耗 电能，将电能转换为其他形式的能 量。
10
03
直流电路分析方法2024/1/2911电阻串联与并联
2024/1/29
特殊应用场合
除了上述应用外，变压器还被应用于一些特殊场合。例如，在铁路牵引供电系统中，为了减 小对通信线路的干扰，需要使用高阻抗变压器；在电子测量仪器中，为了减小测量误差和提 高测量精度，需要使用精密电压互感器等。
同步发电机励磁系统简介
励磁系统作用
为发电机提供直流励磁电流，建立发电机主 磁场，并通过调节励磁电流的大小和相位， 实现对发电机输出电压和无功功率的调节。
2024/1/29
励磁系统组成
主要包括励磁电源、励磁调节器、励磁变压 器及灭磁装置等部分。其中，励磁电源为发 电机提供直流电源；励磁调节器根据发电机 运行状态和电网要求，输出相应的控制信号； 励磁变压器将控制信号转换为适合发电机的 励磁电流；灭磁装置用于在发电机停机或故
4
教材作者秦曾煌简介
2024/1/29
5
课程目标与要求
2024/1/29
课程目标
通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论、分析方法和 实验技能，具备分析和解决工程实际电路问题的能力，为后续 专业课程的学习和从事相关领域的科学研究或工程技术工作打 下坚实的基础。
课程要求
要求学生掌握电路的基本概念和基本定律，掌握电路的分析方 法和实验技能，了解电路理论的最新发展动态和前沿技术。同 时，要求学生具备独立思考、创新能力和团队协作精神。
2024/1/29
9
电源与负载
2024/1/29
电源
电源是将其他形式的能转换成电能 的装置。在电路中，电源提供电能， 驱动电荷流动。
负载
负载是指连接在电路中的电源两端 的电子元件。在电路中，负载消耗 电能，将电能转换为其他形式的能 量。
10
03
直流电路分析方法2024/1/2911电阻串联与并联
2024/1/29
特殊应用场合
除了上述应用外，变压器还被应用于一些特殊场合。例如，在铁路牵引供电系统中，为了减 小对通信线路的干扰，需要使用高阻抗变压器；在电子测量仪器中，为了减小测量误差和提 高测量精度，需要使用精密电压互感器等。
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PLC 的程序有系统程序和用户程序两种。 系统程序用户不能修改。
用户程序是用户根据控制要求，利用 PLC 厂家提供的程 序编制语言和指令编写的应用程序。
6.2.1 可编程控制器的编程语言
PLC 的编程语言以梯形图语言和指令语句表语言最为常 用，并且两者之间一一对应，可以相互转换。
1．梯形图
梯形图是一种从继电接触器控制电路图演变而来的图形语 言。它是借助于继电器的动合触点、动断触点、线圈以及串联 与并联等术语和符号，根据控制要求连接而成的表示 PLC 输 入和输出之间逻辑关系的图形。
6．外部设备接口
外部设备接口将外部设备与主机相连，以完成相应操作。
第6章 可编程控制器
6.1.2 可编程控制器的工作方式
PLC 采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作。 其工作过程分为输入取样、程序执行和输出刷新 三个阶段， 并进行周期循环。示意图如下：
输
输
入
入
端
接
子
口
输 入 状 态 寄 存
读
程 序 执 行
CPU 是 PLC 的核心，主要用来运行用户程序，监控 输入/输出接口状态。
系统程序存储器 PLC 内部存储器 用户程序及数据存储器
系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及 对用户程序作编译处理的程序。用户不得更改。
用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用 程序输入输出变量及各种暂存数据和中间结果。
第6章 可编程控制器 PLC 硬件系统结构图
编程器
打印机
计算机 磁带机 扫描仪
外
部
PL主C机
设
备
存储器
接 口
系统 用户 数 程序 程序 据
按钮
触点
输
入
接
行程
口
开关
输入设备
CPU 电源
I/O
I/O
扩
扩
展
展
接
单
口
元
输 出 接
指示灯 电磁
线圈
口
电磁
阀
输出设备
第6章 可编程控制器
1．主机 主机部分包括中央处理器(CPU)、系统程序存储器 和用户程序及数据存储器。
第6章 可编程控制器
2．输入/输出(I/O)接口 (I/O)接口是 PLC 与输入/输出设备连接的部件。一般 采用光电耦合电路，以减少电磁干扰。
3．电源 PLC 电源是指为 CPU、存储器、I/O 接口等内部电子 电路所配置的开关稳压电源。 4．编程器 编程器是 PLC 重要的外部设备，用于手持编程。 5．输入/输出扩展接口 输入/输出扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数 的扩展单元与主机连接在一起。
第6章 可编程控制器
第6章 可编程控制器
第6章 可编程控制器
第 6 章 可编程控制器
6.1 可编程控制器的结构和工作方式 6.2 可编程控制器的程序编制 *6.3 应用举例
第6章 可编程控制器
第 6 章 可编程控制器
由于继电接触器控制系统机械触点多、接线复杂、可 靠性低、通用性差，因此已不能满足现代化生产过程复杂 多变的控制要求。
2．用户程序存储容量
在 PLC 中，程序指令按“步”存储，一 “步”占用一 个地址单元，一条指令有的往往不止一“步”。一个地址单 元一般占两个字节。
3．扫描速度
指扫描 1000 步用户程序所需的时间，以 ms /千步为单位。 有时也用扫描一步指令的时间计，如 s/步。
4．指令系统条数
PLC 具有基本指令和高级指令，指令的种类和数量越多， 其软件功能越强。
可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了 计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业控制器。 专门用于工业现场的自动控制装置。
PLC 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简 单以及功耗低、体积小、重量轻等优点。但它存储容量小， 价格高。
本章只为初学者提供 PLC 基础知识，重点是基本工 作原理以及简单程序编制方法。
第6章 可编程控制器
FP1-C24可编程控制器编程元件的编号范围与功能说明
元件名称 代表字母
编号范围
功能说明
输入继电器
X
X0 XF 共 16 点 接收外部输入的信号
输出继电器
Y
Y0 Y7 共 8 点
输出程序执行结果 给外部输出设备
辅助继电器
R
R0 R62F 共 1008 点
在程序内部使用， 不能提供外部输出
第6章 可编程控制器
6.1.3 可编程控制器的主要技术指标
5．编程元件的种类和数量
编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电 器、定时器、计数器、通用“字”寄存器、数据寄存器 及特殊功能继电器等，其种类和数量的多少是衡量 PLC 硬件功能强弱的一个指标。
PLC 内部“继电器”是存储器的存储单元。当写入 该单元逻辑状态为 1 时，则表示相应“继电器”的线圈 接通，其动合触点闭合，动断触点断开。所以 PLC 内部 这些 “继电器”称为 “软”继电器。
第6章 可编程控制器
1．梯形图
梯形图中用 表示 PLC 编程元件的动合触点
动断触点
线圈
编程元件的种类用图形符号及字母或数字加以区别。
1
连
接
SB2
2 SB1 KM
线
路
PLC 输入继电器
KM
动断触点
X2 X1 Y1
梯
形 动合触点 Y1
图 动合触点
(
6.1 可编程控制器的结构和工作方式
6.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用
PLC 一般由主机、输入/输出接口、电源、编程器、 扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。
PLC 可看作一个系统，外部的各种开关信号或模拟 信号均为输入量，它们经输入接口寄存到 PLC 内部的 数据存储器中，而后按用户程序要求进行逻辑运算和数 据处理，最后以输出变量的形式送到输出接口，从而控 制输出设备。
读 写
输 出 状 态 寄 存
器
器
输
输
出
出
接
端
口
子
输入取样
程序执行
输出刷新
一个扫描周期
扫描周期的长短视用户程序的指令条数及执行一条指
令所需时间而定，一般不超过 100 ms。
第6章 可编程控制器
6.1.3 可编程控制器的主要技术指标 1．I/O点数
指 PLC 的外部输入和输出端子数。通常小型机有几十点， 中型机有几百个点，而大型机超过千点。
定时器
T
T0 T99 共 100 点
延时定时继电器，其 触点在程序内部使用
计数器
C
C100 C143 共 44 点
减法计数继电器，其 触点在程序内部使用
通用“字”
寄存器
WR
WR0 WR62 共 63 个
每个 WR 由相应的 16 个辅助继电器 R 构成
第6章 可编程控制器
6.2 可编程控制器的程序编制
用户程序是用户根据控制要求，利用 PLC 厂家提供的程 序编制语言和指令编写的应用程序。
6.2.1 可编程控制器的编程语言
PLC 的编程语言以梯形图语言和指令语句表语言最为常 用，并且两者之间一一对应，可以相互转换。
1．梯形图
梯形图是一种从继电接触器控制电路图演变而来的图形语 言。它是借助于继电器的动合触点、动断触点、线圈以及串联 与并联等术语和符号，根据控制要求连接而成的表示 PLC 输 入和输出之间逻辑关系的图形。
6．外部设备接口
外部设备接口将外部设备与主机相连，以完成相应操作。
第6章 可编程控制器
6.1.2 可编程控制器的工作方式
PLC 采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作。 其工作过程分为输入取样、程序执行和输出刷新 三个阶段， 并进行周期循环。示意图如下：
输
输
入
入
端
接
子
口
输 入 状 态 寄 存
读
程 序 执 行
CPU 是 PLC 的核心，主要用来运行用户程序，监控 输入/输出接口状态。
系统程序存储器 PLC 内部存储器 用户程序及数据存储器
系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及 对用户程序作编译处理的程序。用户不得更改。
用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用 程序输入输出变量及各种暂存数据和中间结果。
第6章 可编程控制器 PLC 硬件系统结构图
编程器
打印机
计算机 磁带机 扫描仪
外
部
PL主C机
设
备
存储器
接 口
系统 用户 数 程序 程序 据
按钮
触点
输
入
接
行程
口
开关
输入设备
CPU 电源
I/O
I/O
扩
扩
展
展
接
单
口
元
输 出 接
指示灯 电磁
线圈
口
电磁
阀
输出设备
第6章 可编程控制器
1．主机 主机部分包括中央处理器(CPU)、系统程序存储器 和用户程序及数据存储器。
第6章 可编程控制器
2．输入/输出(I/O)接口 (I/O)接口是 PLC 与输入/输出设备连接的部件。一般 采用光电耦合电路，以减少电磁干扰。
3．电源 PLC 电源是指为 CPU、存储器、I/O 接口等内部电子 电路所配置的开关稳压电源。 4．编程器 编程器是 PLC 重要的外部设备，用于手持编程。 5．输入/输出扩展接口 输入/输出扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数 的扩展单元与主机连接在一起。
第6章 可编程控制器
第6章 可编程控制器
第6章 可编程控制器
第 6 章 可编程控制器
6.1 可编程控制器的结构和工作方式 6.2 可编程控制器的程序编制 *6.3 应用举例
第6章 可编程控制器
第 6 章 可编程控制器
由于继电接触器控制系统机械触点多、接线复杂、可 靠性低、通用性差，因此已不能满足现代化生产过程复杂 多变的控制要求。
2．用户程序存储容量
在 PLC 中，程序指令按“步”存储，一 “步”占用一 个地址单元，一条指令有的往往不止一“步”。一个地址单 元一般占两个字节。
3．扫描速度
指扫描 1000 步用户程序所需的时间，以 ms /千步为单位。 有时也用扫描一步指令的时间计，如 s/步。
4．指令系统条数
PLC 具有基本指令和高级指令，指令的种类和数量越多， 其软件功能越强。
可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了 计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业控制器。 专门用于工业现场的自动控制装置。
PLC 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简 单以及功耗低、体积小、重量轻等优点。但它存储容量小， 价格高。
本章只为初学者提供 PLC 基础知识，重点是基本工 作原理以及简单程序编制方法。
第6章 可编程控制器
FP1-C24可编程控制器编程元件的编号范围与功能说明
元件名称 代表字母
编号范围
功能说明
输入继电器
X
X0 XF 共 16 点 接收外部输入的信号
输出继电器
Y
Y0 Y7 共 8 点
输出程序执行结果 给外部输出设备
辅助继电器
R
R0 R62F 共 1008 点
在程序内部使用， 不能提供外部输出
第6章 可编程控制器
6.1.3 可编程控制器的主要技术指标
5．编程元件的种类和数量
编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电 器、定时器、计数器、通用“字”寄存器、数据寄存器 及特殊功能继电器等，其种类和数量的多少是衡量 PLC 硬件功能强弱的一个指标。
PLC 内部“继电器”是存储器的存储单元。当写入 该单元逻辑状态为 1 时，则表示相应“继电器”的线圈 接通，其动合触点闭合，动断触点断开。所以 PLC 内部 这些 “继电器”称为 “软”继电器。
第6章 可编程控制器
1．梯形图
梯形图中用 表示 PLC 编程元件的动合触点
动断触点
线圈
编程元件的种类用图形符号及字母或数字加以区别。
1
连
接
SB2
2 SB1 KM
线
路
PLC 输入继电器
KM
动断触点
X2 X1 Y1
梯
形 动合触点 Y1
图 动合触点
(
6.1 可编程控制器的结构和工作方式
6.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用
PLC 一般由主机、输入/输出接口、电源、编程器、 扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。
PLC 可看作一个系统，外部的各种开关信号或模拟 信号均为输入量，它们经输入接口寄存到 PLC 内部的 数据存储器中，而后按用户程序要求进行逻辑运算和数 据处理，最后以输出变量的形式送到输出接口，从而控 制输出设备。
读 写
输 出 状 态 寄 存
器
器
输
输
出
出
接
端
口
子
输入取样
程序执行
输出刷新
一个扫描周期
扫描周期的长短视用户程序的指令条数及执行一条指
令所需时间而定，一般不超过 100 ms。
第6章 可编程控制器
6.1.3 可编程控制器的主要技术指标 1．I/O点数
指 PLC 的外部输入和输出端子数。通常小型机有几十点， 中型机有几百个点，而大型机超过千点。
定时器
T
T0 T99 共 100 点
延时定时继电器，其 触点在程序内部使用
计数器
C
C100 C143 共 44 点
减法计数继电器，其 触点在程序内部使用
通用“字”
寄存器
WR
WR0 WR62 共 63 个
每个 WR 由相应的 16 个辅助继电器 R 构成
第6章 可编程控制器
6.2 可编程控制器的程序编制