电气安全技术第一章

1、电气安全技术电气安全技术王玉洁王玉洁北京农学院计算机北京农学院计算机与信息工程系与信息工程系序言序言n一、课程性质与任务一、课程性质与任务n本科各个专业电气基本知识、技能应用课。为学本科各个专业电气基本知识、技能应用课。为学生从事各行业工作，奠定一个电气信息安全概念、生从事各行业工作，奠定一个电气信息安全概念、安全用电等基础，更能胜任相关工作。安全用电等基础，更能胜任相关工作。 n内容丰富，内容丰富，n技术更新快，技术更新快，n紧密联系实际，紧密联系实际，n应用非常广泛。应用非常广泛。n 安全是一个间接的生产力，在国民经济及工业安全是一个间接的生产力，在国民经济及工业生产当中有很重要的地位，因

2、此常见到生产当中有很重要的地位，因此常见到“安全第安全第一一”的标语及口号。的标语及口号。n安全本身并不创造价值，往往要注入很大的资金，安全本身并不创造价值，往往要注入很大的资金，但是安全保证了人身安全，保证了机械设备、运但是安全保证了人身安全，保证了机械设备、运输设备、电气系统等的正常运行，提高了生产率输设备、电气系统等的正常运行，提高了生产率减少了运行中的损耗及事故后的费用，实际上等减少了运行中的损耗及事故后的费用，实际上等于生产价值的升值，间接地提高了生产力。于生产价值的升值，间接地提高了生产力。n因此，安全是国民经济及工业生产当中不容忽视因此，安全是国民经济及工业生产当中不容忽视的一项

3、工作。的一项工作。n 电气安全技术是一种用途很广的、极为重要的实用电气安全技术是一种用途很广的、极为重要的实用技术，随着工业技术和家用电器的迅猛发展，电气技术，随着工业技术和家用电器的迅猛发展，电气系统已深入到国民和人民生活的每个角落，每个人系统已深入到国民和人民生活的每个角落，每个人都必须掌握一定的安全用电技术，一方面是保证个都必须掌握一定的安全用电技术，一方面是保证个人的人身安全，另一方面是为了保证电气系统、电人的人身安全，另一方面是为了保证电气系统、电气设备、电气线路以及涉及到的环境、建筑物、各气设备、电气线路以及涉及到的环境、建筑物、各种设施的安全，这在国民经济和国家政治生活中部种设施

4、的安全，这在国民经济和国家政治生活中部占有很重要的位置，这是我们每个人都不容忽视的。占有很重要的位置，这是我们每个人都不容忽视的。n 但是，由于用电安全技术普及不够，近些年来国但是，由于用电安全技术普及不够，近些年来国内的几次重大火灾事故几乎都与电气有关。通过这内的几次重大火灾事故几乎都与电气有关。通过这些事实足以说明，很多人不具有安全用电的基本常些事实足以说明，很多人不具有安全用电的基本常识。识。二、电工电子技术的发展与应用二、电工电子技术的发展与应用现状容量大型化容量大型化器件小型化器件小型化功率电子技术功率电子技术微电子技术微电子技术设计自动化设计自动化EDAEDA技术技术1785178

5、5年，库仑确定电荷间的作用力；年，库仑确定电荷间的作用力；18261826年，欧姆提出年，欧姆提出“欧姆定律欧姆定律”；18311831年，法拉第发现电磁感应现象；年，法拉第发现电磁感应现象；18341834年，雅可比造出第一台电动机；年，雅可比造出第一台电动机；18641864年，麦克斯韦提出电磁波理论；年，麦克斯韦提出电磁波理论；18951895年，马可尼和波波夫实现第一次无线电通信；年，马可尼和波波夫实现第一次无线电通信；19041904年，弗莱明发明第一只电子管（二极管）；年，弗莱明发明第一只电子管（二极管）；19461946年，诞生第一台电子计算机；年，诞生第一台电子计算机；1947

6、1947年，贝尔实验室发明第一只晶体管；年，贝尔实验室发明第一只晶体管；19581958年，德克萨斯公司发明第一块集成电路。年，德克萨斯公司发明第一块集成电路。 ：发 展快速发展快速发展原因原因电能电能易转换易转换易传输易传输易控制易控制 计算机检测控制系统原理框图计算机检测控制系统原理框图微微机机传传感感器器伺服伺服机构机构模拟模拟信号信号处理处理功率功率放大放大模数模数转换转换数模数模转换转换数字数字接口接口数字数字接口接口 被被 测测 控控 对对 象象干扰、噪声、漂移、非线性干扰、噪声、漂移、非线性电工电子技术的典型应用电工电子技术的典型应用模拟电模拟电子技术子技术数字电数字电子技术子技

7、术电机电机n到目前为止，安全用电技术基本上还是沿用传到目前为止，安全用电技术基本上还是沿用传统的安全措施，如接地、接零、绝缘、安全距统的安全措施，如接地、接零、绝缘、安全距离、安全电压、联锁、安全操作规程、电工安离、安全电压、联锁、安全操作规程、电工安全用具、防雷接地、报警装置以及漏电保护等。全用具、防雷接地、报警装置以及漏电保护等。这些措施经历了几代人的实践总结修改完善，这些措施经历了几代人的实践总结修改完善，确定是行之有效的，即使在今后很长的时期内确定是行之有效的，即使在今后很长的时期内仍然占有重要的位置。仍然占有重要的位置。n随着电子技术、自动检测技术、传感器技术、微随着电子技术、自动检

8、测技术、传感器技术、微机技术的发展，出现了功能齐全、性能良好、有机技术的发展，出现了功能齐全、性能良好、有智能功能的漏电保护器。使安全用电技术有了一智能功能的漏电保护器。使安全用电技术有了一个新的发展动向。个新的发展动向。n近几年来，这方面的技术发展很快，已出现了由近几年来，这方面的技术发展很快，已出现了由微机和各类传感元件组成的自动电子检测装置，微机和各类传感元件组成的自动电子检测装置，能准确预报绝缘降低、漏电，接地电阻减少、过能准确预报绝缘降低、漏电，接地电阻减少、过载、短路、断相触电及导致事故发生的地点、部载、短路、断相触电及导致事故发生的地点、部位，以便提醒工作人员注意和处理。位，以便

9、提醒工作人员注意和处理。n同时人们在实践中也逐步完善了安全管理系统同时人们在实践中也逐步完善了安全管理系统的内容，出现了现在安全保证体系，这对保证的内容，出现了现在安全保证体系，这对保证电气系统的安全运行有着很大的推动作用，人电气系统的安全运行有着很大的推动作用，人们运用系统工程及反馈的理论、建立安全信息们运用系统工程及反馈的理论、建立安全信息网络，做到超前预防及控制，使电气安全技术网络，做到超前预防及控制，使电气安全技术更完善、更可靠、更周密和更安全。更完善、更可靠、更周密和更安全。n电气安全工作中，一手要抓技术，使技术手段电气安全工作中，一手要抓技术，使技术手段完备，一手要抓组织管理，使其

10、周密完善，只完备，一手要抓组织管理，使其周密完善，只有这样才能保证电气系统、设备和人身的安全。有这样才能保证电气系统、设备和人身的安全。 n三、学习目的三、学习目的n通过本课程的学习，掌握电路基本知识，掌握通过本课程的学习，掌握电路基本知识，掌握电气安全的理论知识，掌握安全用电技术，掌电气安全的理论知识，掌握安全用电技术，掌握电气安全的管理规定。使得学生具备正确、握电气安全的管理规定。使得学生具备正确、安全使用、控制各种电气设备等能力。安全使用、控制各种电气设备等能力。 四、课程教学内容与学时四、课程教学内容与学时n本课程中介绍通用电气安全技术与管理措施。主要内容本课程中介绍通用电气安全技术与

11、管理措施。主要内容包括电路基本知识、电气安全的基本策略、电气事故预包括电路基本知识、电气安全的基本策略、电气事故预防基本措施、触电事故与预防措施、静电事故与预防措防基本措施、触电事故与预防措施、静电事故与预防措施、雷电事故与防护措施、电气运行与维护要求等。施、雷电事故与防护措施、电气运行与维护要求等。案例案例1 1：某高校电机实验室，一学生带电连线被打倒某高校电机实验室，一学生带电连线被打倒n案例案例2 2：某小区一居民家中，热水器漏电，高中生洗澡某小区一居民家中，热水器漏电，高中生洗澡死亡死亡n案例案例3 3：长城上，五人在雷雨中集体奔跑，二人遭雷击长城上，五人在雷雨中集体奔跑，二人遭雷击死

12、亡死亡n以上事故是否可以避免？以上事故是否可以避免？n学时：学时：32 32 ，总计，总计2 2学分学分n考核方式：平时出勤成绩考核方式：平时出勤成绩20% 20% ； 5 5章，每章一次作业章，每章一次作业16%16%，总计，总计100% 100% 五、教学要求五、教学要求课程特点：内容多且广、学时相对少课程特点：内容多且广、学时相对少1 1、注意掌握、注意掌握“三基三基”：基本原理、基本分析方法、基本应用基本原理、基本分析方法、基本应用2 2、注重综合分析与设计、注重综合分析与设计 注重工程化素质培养注重工程化素质培养3 3、提高学习效率、培养自学能力、提高学习效率、培养自学能力课堂、答疑

13、、作业、自学、讨论课堂、答疑、作业、自学、讨论六、教材与参考资料六、教材与参考资料n1 1、教材：夏洪永主编，电气安全技术，化学、教材：夏洪永主编，电气安全技术，化学工业出版社工业出版社 n2 2、参考书：、参考书：电气安全技术电气安全技术，各个出版社，各个出版社此名称的教材均可此名称的教材均可 第一章电气事故与电气安全策第一章电气事故与电气安全策略略第一节第一节 电路基础电路基础第二节第二节 三相电路分析三相电路分析第三节第三节 电气安全技术措施电气安全技术措施第一节 电路基础一、电路的作用和组成一、电路的作用和组成返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节电电源源US 电流通过的路径叫

14、电路，是为了某种需要电流通过的路径叫电路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。 手电筒的电路模型手电筒的电路模型R+RoES+UI电池电池中间环节中间环节 灯泡灯泡 一个完整的电路是一个完整的电路是由电源、负载、中间环由电源、负载、中间环节（包括开关和导线等）节（包括开关和导线等）三部分按一定方式组成三部分按一定方式组成的的 。发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒mVt1t2热电偶热电偶)()(21tftfEt 电源电源: 提供提供电能的装置电能的

15、装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的配和控制电能的作用作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线直流电源直流电源直流电源直流电源: 提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源: 提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒激励：激励：电源或信号源的电压或电流，推动电路工作电源或信号源的电压或电流，推动电路工作;响应响应: 由激励所产生的电压和电流由激励所产生的电压和电流; 电路分析：电路分析：在电路结构、电源和负载等参数已知的在

16、电路结构、电源和负载等参数已知的条件下，讨论激励和响应之间的关系。条件下，讨论激励和响应之间的关系。 为了便于用数学方法分析电路，将为了便于用数学方法分析电路，将实际电路模型化实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。电路模型。实际电路实际电路实际器件（电阻器、电容器、实际器件（电阻器、电容器、电感线圈、晶体管、集成电路等）电感线圈、晶体管、集成电路等）电路模型电路模型抽象抽象近似近似理想电路元件（电阻元件、电容元件、理想电路元

17、件（电阻元件、电容元件、电感元件、电源、理想运放等）电感元件、电源、理想运放等） 器件建模：器件建模：1.1.保留主要电磁特性保留主要电磁特性2.2.一个器件可由多个元件模型表示一个器件可由多个元件模型表示电路的建模过程电路的建模过程 电池电池是电源元件，其参是电源元件，其参数为电动势数为电动势 E 和内阻和内阻Ro； 灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，的性质，是电阻元件，其参数为电阻其参数为电阻R； 筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。为是无电阻的理想导体。 开关开关用来控制电路的通用来控制电路的

18、通断。断。手电筒的电路模型手电筒的电路模型R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 手电筒由电池、灯泡、手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。开关和筒体组成。I:电流，安培；电流，安培；Q:电荷量，库伦；电荷量，库伦；t:电荷通过的时间，秒电荷通过的时间，秒在分析与计算电路时，在分析与计算电路时，I=Qt例：例：abRI若若 I = 5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；若若 I = 5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a 。实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流值为，电流值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流值为，电流值为负值负值。电流的

19、单位：电流的单位：kA 、A、mA、A注意：注意： 在参考方向选定后，电流值才有正负之分。在参考方向选定后，电流值才有正负之分。 n大小和方向都不随时间变化的电流，称为直流电大小和方向都不随时间变化的电流，称为直流电流；流；n大小和方向都随时间变化的电流，称为交流电流。大小和方向都随时间变化的电流，称为交流电流。n电流的方向是客观存在的，电流的大小是可以计电流的方向是客观存在的，电流的大小是可以计算的。算的。n例：例：5 5秒内通过导体横截面的电量为秒内通过导体横截面的电量为0.050.05库仑，求库仑，求电流的大小。电流的大小。n解：解：I=Q/t= 0.05/5= 0.01A=10mAI=

20、Q/t= 0.05/5= 0.01A=10mAn要使管路里的水流动，其两端必要有高度差，要使管路里的水流动，其两端必要有高度差，有水压水才能流动。有水压水才能流动。n同样，电路中要使导电通路有电的落差，才有同样，电路中要使导电通路有电的落差，才有电流。电场力做功产生这种落差。电流。电场力做功产生这种落差。n电压电压U: 电场力移动单位正电荷所作的功。电场力移动单位正电荷所作的功。n电压电压U 实际方向：从高电位点指向低电位实际方向：从高电位点指向低电位n单单 位：位：kV 、V、mV、Vn实际方向与参考方向一致，电压值为正值；实际方向与参考方向一致，电压值为正值；n实际方向与参考方向相反，电压

21、值为负值实际方向与参考方向相反，电压值为负值n电路中没有电压，是否产生电流？电路中没有电压，是否产生电流？思考题思考题当当U与与I参考方向一致，参考方向一致，称为关联参考方向称为关联参考方向 U=RI；abRU+若若 U = 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U= 5V，则电压的实际方向从，则电压的实际方向从 b 指向指向 a 。当当U与与I参考方向不一致，参考方向不一致，称为非关联参考方向称为非关联参考方向 U= RI；OOR+-UIABOOR+-UIAB3. 功率功率下一页下一页下一节下一节上一节上一节电功率是衡量电能转化为其他形式能量快慢的物理量。电功

22、率是衡量电能转化为其他形式能量快慢的物理量。单位时间所转换的电能。单位时间所转换的电能。用用P P 表示。单位：瓦表示。单位：瓦 特特 （W W）。）。电源产生的电功率：电源产生的电功率：P PE E = = EIEI电源输出的电功率：电源输出的电功率：P PS S = = U US SI I负载消耗（取用）的电功率：负载消耗（取用）的电功率：P PL L = = U UL LI I4. 4. 电能电能时间时间t t 内所转换的电功率。内所转换的电功率。W W = = P tP t单位：焦单位：焦 耳耳 （J J）。）。工程上用千瓦时（工程上用千瓦时（kWhkWh），），1 kWh1 kWh

23、= 3.6 = 3.610106 6J J。EI+-+-USULn例：本教室中有例：本教室中有220V/40W的日光灯的日光灯45盏，若使用盏，若使用14小时共消耗多少电能？若电价为小时共消耗多少电能？若电价为1元元/每千瓦时，每千瓦时，学校每天为本教室支付多少电费？学校每天为本教室支付多少电费？n解：解： 45盏日光灯的总功率：盏日光灯的总功率： P=45x40W=1800Wn 使用使用14小时共消耗电能：小时共消耗电能：W=Pt=1.8kWx14=25.2(kW.h)n每天支付电费每天支付电费:25.2x1=25.2(元）元）.n例：已知灯泡的额定电压为例：已知灯泡的额定电压为220伏，额

24、定功率伏，额定功率为为100瓦，求其额定电流？瓦，求其额定电流？n解：对于纯电阻设备，有解：对于纯电阻设备，有P = U*In则则 I=P/U=100/220=0.45455(A)n1：在相同电压下，并接入同一电路中的两个：在相同电压下，并接入同一电路中的两个灯泡：灯泡：25W、100W，其发光亮度明显不同，其发光亮度明显不同，为什么？为什么？n2：同一个灯泡，接入不同电压电路中其发光：同一个灯泡，接入不同电压电路中其发光亮度明显不同，为什么？亮度明显不同，为什么？思考题思考题欧姆定律欧姆定律n1 1、电阻电阻n电流在导体中流动时会受到阻碍，这称为电阻。电流在导体中流动时会受到阻碍，这称为电阻

25、。n电阻的物理量用字母电阻的物理量用字母R R或或r r表示。电阻的单位是欧姆，简表示。电阻的单位是欧姆，简称欧，用称欧，用表示。还有千欧表示。还有千欧kk 、兆欧、兆欧MM等：等：n1M=1000k1M=1000k=10=106 6n电阻的主要物理特征是变电能为热能，电阻在使用中要电阻的主要物理特征是变电能为热能，电阻在使用中要发出热量，因此，电阻是耗能元件。发出热量，因此，电阻是耗能元件。n接触电阻：接触电阻：通常在分析电路时，都认为闭合的开关通常在分析电路时，都认为闭合的开关电阻为零，其实开关接触部分总会存在一定的电阻，电阻为零，其实开关接触部分总会存在一定的电阻，称为接触电阻。这是因为

26、两端接触部分总会有凸凹称为接触电阻。这是因为两端接触部分总会有凸凹不平。此外，若接触部分被污染或由于浮石、过热不平。此外，若接触部分被污染或由于浮石、过热产生氧化物，都会使接触电阻增大，在实际使用中产生氧化物，都会使接触电阻增大，在实际使用中须加注意。须加注意。n绝缘电阻：绝缘电阻：绝缘体并非绝对不导电，只是其电阻很绝缘体并非绝对不导电，只是其电阻很大，通过的电流微乎其微。但当温度上升或工作电大，通过的电流微乎其微。但当温度上升或工作电压增大时，绝缘电阻会减小，漏电流加大。为使电压增大时，绝缘电阻会减小，漏电流加大。为使电路能安全工作，要经常检测电气设备绝缘电阻，保路能安全工作，要经常检测电气

27、设备绝缘电阻，保证其不低于规定值。证其不低于规定值。2 2、欧姆定律欧姆定律U、I 参考方向相同时，参考方向相同时，RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号： 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关系。 通常取通常取 U、I 参考方向相同，即参考方向相同，即关联参考方向关联参考方向。U = R IUIURI（b）UIURI（a）UIURI（c）解：解：对图对图(a)有有, U = RI例：例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应

28、用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图(b)有有, U = RI326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2AI/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性常数常数即：即： IUR 超导现象超导现象n金属的电阻随温度的降低而减小。金属的电阻随温度的降低而减小。1911年，荷兰年，荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现，当温度降到发现，当温度降到-269左右时，水银的电阻变左右时，水银的电阻变为零，这种现象称为超导现象。为零，这种现象称为超导现象。n超导现象在很低的温度下才会发

29、生。超导现象在很低的温度下才会发生。n如能用于实际，会给人类带来很大好处。如能用于实际，会给人类带来很大好处。n对于纯电阻，其功率的表达式为：对于纯电阻，其功率的表达式为：nP=UP=U* *I In U=I U=I* *R, I=U/RR, I=U/Rn P=IP=I2 2R Rn =U =U2 2/R/Rn例：已知灯泡的额定电压为例：已知灯泡的额定电压为220220伏，额定功率为伏，额定功率为100100瓦，求其电阻值？分析其分别接于瓦，求其电阻值？分析其分别接于220220伏、伏、110110伏电伏电路时的功率？路时的功率？n解：对于纯电阻设备，有解：对于纯电阻设备，有P=UP=U2 2

30、/R/R，P=UP=U* *I InR=UR=U2 2/P=220/P=220* *220/100=484(220/100=484() )；n接于接于220220伏时，是在额定状态下工作，其功率为伏时，是在额定状态下工作，其功率为100100瓦；瓦；n接于接于110110伏时，伏时，P=UP=U2 2/R=110/R=110* *110/484=25110/484=25（W W）n因为其功率降低了，所以亮度明显变暗。因为其功率降低了，所以亮度明显变暗。4、电阻的串并联、电阻的串并联n（1 1）电阻串联）电阻串联n在电路中，把两个及以上的电阻依次连接起来，在电路中，把两个及以上的电阻依次连接起来

31、，并且流过同一个电流，称为电阻串联。并且流过同一个电流，称为电阻串联。nU=IU=I* *R R1 1+I+I* *R R2 2+ +I I* *R R3 3=I=I* *( (R R1 1+R+R2 2+ +R R3 3)=I)=I* *R RnR=RR=R1 1+R+R2 2+R+R3 3，串联电阻分压串联电阻分压I IU UR R2 2R R3 3R R1 1n例：三个电阻串联，已知例：三个电阻串联，已知R R1 1=100=100，R R2 2=200=200, , R R3 3=300=300 ，求总电阻？，求总电阻？n解解:R=R:R=R1 1+R+R2 2+R+R3 3 =100

32、+200+300=600=100+200+300=600n有计算结果可知：电阻越串越大。有计算结果可知：电阻越串越大。（2）电阻并联）电阻并联n在电路中，把两个及以上电阻并排连接在两个节点之在电路中，把两个及以上电阻并排连接在两个节点之间，形成多个支路，称为电阻并联。间，形成多个支路，称为电阻并联。n并联电阻分流。并联电阻分流。nI=II=I1 1+I+I2 2+I+I3 3=U/R=U/R1 1+U/R+U/R2 2+U/R+U/R3 3=U(1/R=U(1/R1 1+1/R+1/R2 2+1/R+1/R3 3) )n=U/R=U/Rn1/R=1/R1/R=1/R1 1+1/R+1/R2 2

33、+1/R+1/R3 3I I1 1U UI II I2 2I I3 3R R1 1R R2 2R R3 3n当只有当只有2 2个电阻并联时：个电阻并联时：n1/R=1/R1/R=1/R1 1+1/R+1/R2 2，2121RRRRRn例：二个电阻并联，已知例：二个电阻并联，已知R R1 1=100=100，R R2 2=100=100, , 求总求总电阻？若电阻？若R R1 1不变，不变，R R2 2改为改为20002000, ,重新计算总电阻？重新计算总电阻？ n解：解：nR=100R=100* *100/(100+100)=100/2=50(100/(100+100)=100/2=50()

34、 ) ；n若若R R2 2改为改为20002000, ,则则nR=100R=100* *2000/(100+2000)=95.238(2000/(100+2000)=95.238() )n由此看出：由此看出：电阻越并越小电阻越并越小，当并联的两个电阻阻值相，当并联的两个电阻阻值相差较大时，并联结果差较大时，并联结果近似等于近似等于小电阻的阻值。小电阻的阻值。2121RRRRRn1、在串联电路上，有一个电灯坏了，整个线、在串联电路上，有一个电灯坏了，整个线路上其他的灯会怎样？路上其他的灯会怎样？n2、在并联电路上，有一个电灯坏了，整个线、在并联电路上，有一个电灯坏了，整个线路上其他的灯会怎样？路

35、上其他的灯会怎样？思考题思考题（3）电阻的混联）电阻的混联n电路中电阻元件既有并联又有串联的连接方式称为电路中电阻元件既有并联又有串联的连接方式称为电阻的混联。电阻的混联。n例：电路如图所示，已知：例：电路如图所示，已知：R R1 1=R=R2 2=2=2,R,R3 3=4=4 ,R ,R4 4=2=2,R,R5 5=4=4, I, I2 2=0.5A,=0.5A,求电求电路的总等效电阻路的总等效电阻R R及电路的端电压及电路的端电压U U。R R3 3R R4 4R R1 1R R2 2R R5 5U UI I2 2n解：电路中，解：电路中， R R1 1与与R R2 2串联后与串联后与R

36、R3 3并联，再与并联，再与R R4 4串串联，最后与联，最后与R R5 5并联。并联。nR R1212=R=R1 1+R+R2 2=4=4, ,nR R123123=4=4| 4=2 4=2, ,nR R12341234=2+2=4=2+2=4, ,nR=RR=R1234512345= 4= 4| 4=2 4=2。nU=IU=I2 2* *R=R=0.50.5* *4=2V4=2Vn思考题：电饭锅等效电路如图。思考题：电饭锅等效电路如图。R1R1是一个电阻，是一个电阻，R2R2是加热用的电阻丝。电饭锅有两种工作状态：是加热用的电阻丝。电饭锅有两种工作状态：一是水烧开前的加热状态，二是水烧开后

37、的保一是水烧开前的加热状态，二是水烧开后的保温状态。分析开关温状态。分析开关S S接通、断开时属于那种状接通、断开时属于那种状态？要使保温状态下的功率为加热状态时的一态？要使保温状态下的功率为加热状态时的一半，两个电阻该怎样选取？半，两个电阻该怎样选取？R1R2S220V四、电路的三种状态四、电路的三种状态n根据开关的连接，电路有三种状态：根据开关的连接，电路有三种状态：n带负载工作；带负载工作；n开路；开路；n短路。短路。IR0R EU IRREI 0IR0R EU IIRoR EU0 电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0SREII 电源端电压电源端电压负载功率负载功率电源产生

38、的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）短路电流（很大）U = 0 PE = P = IR0P = 0I+U有有源源电电路路IR0R EU0 例题例题已知：已知：有一额定值为有一额定值为5W 500 的线绕电阻的线绕电阻，问问其其额定电流？额定电流？在使用时在使用时电压不得电压不得超过超过多大？多大？解解A105005RPI在使用时电压不得超过在使用时电压不得超过 URI5000.150V例题例题 某直流电源的额定功率为某直流电源的额定功率为200W，负载，负载端额定电压端额定电压50V，内阻，内阻0.5，负载电阻可，负载电阻可以调节，如图所示以调节，如图所示,试求：试

39、求：（1）额定状态下的电流及负）额定状态下的电流及负载电阻；载电阻；（2）空载状态下的电压；）空载状态下的电压；（3）短路状态下的电流。）短路状态下的电流。EIR0解解（1）512450.NNNIURAUPINNN450200（2）NNIRREU)(00V52451250).(（3）AREIS10450520.五、常用电工仪表五、常用电工仪表 n 1 1、电流表、电流表n电流表分为直流电流表和交流电流电流表分为直流电流表和交流电流表两种。表两种。n电流表在使用时注意选择正确的量电流表在使用时注意选择正确的量程，应串联在被测量的实际电路中。程，应串联在被测量的实际电路中。电流表的电流从表的电流表

40、的电流从表的“+”+”极性端极性端流入，流入，“一一”极性端流出。极性端流出。 n接线时，应在断电下进行。不允许接线时，应在断电下进行。不允许将直流电流表使用在交流电路上。将直流电流表使用在交流电路上。 n2 2、电压表、电压表n电压表分为直流电压表和交流电电压表分为直流电压表和交流电压表两种。压表两种。n电压表在使用时注意选择正确的电压表在使用时注意选择正确的量程，应并联在被测量的线路两量程，应并联在被测量的线路两端，按电压表端纽上的端，按电压表端纽上的“+”“+”“一一”极性标记进行接线。极性标记进行接线。n接线时，应在断电下进行。不允接线时，应在断电下进行。不允许将电压表串联在被测量的电

41、路许将电压表串联在被测量的电路中使用。中使用。 n 3 3、万用表、万用表n万用表又称多用表，一般的万用表万用表又称多用表，一般的万用表可以用来测量直流电流、交流电流、可以用来测量直流电流、交流电流、直流电压、交流电压、电阻、电容、直流电压、交流电压、电阻、电容、晶体管参数和音频电平等量。晶体管参数和音频电平等量。n有数字式和机械式有数字式和机械式( (或称电子式或称电子式) )万万用表两种之分。每次测量前注意校用表两种之分。每次测量前注意校零。零。n使用时，特别注意换档以及所测量使用时，特别注意换档以及所测量的量程。的量程。 n 4、电能表、电能表(俗称电度表俗称电度表)n电能表主要测量一定

42、时间所用的电能表主要测量一定时间所用的电能，常用的有有功电能表和无电能，常用的有有功电能表和无功电能表两种。功电能表两种。n有功电能表又可分为单相电能表有功电能表又可分为单相电能表和三相电能表。使用时，特别注和三相电能表。使用时，特别注意选用与所测电路额定电压、额意选用与所测电路额定电压、额定电流相对应的规格的电能表。定电流相对应的规格的电能表。同时注意按照电能表上铭牌进行同时注意按照电能表上铭牌进行正确接线。正确接线。符符 号号意意 义义3 或或 2 kV 或或 或或 直直 流流交交 流流交直流交直流三相交流三相交流仪表绝缘试验电压仪表绝缘试验电压2000V仪表直立放置仪表直立放置仪表水平放

43、置仪表水平放置仪表倾斜仪表倾斜60度放置度放置 60 第二节第二节 三相电路分析三相电路分析n一、交流电路一、交流电路nit i tIi sinmI Im mit 0最大值最大值,也称幅值：如也称幅值：如Im、Um、Em分别表示正弦分别表示正弦电流、正弦电压、正弦电动势的最大值。电流、正弦电压、正弦电动势的最大值。fT22Tf1t O 。 :3. 3. 相位差相位差t it )sin(mtIiO0t)t()sin(1mtUu如：如：)()(21 tt21 若若021 uiu i tO)sin(2tIim 9021 90021 02118021uitui Ouitui90OuituiOtuiui

44、O 不同频率的正弦量比较无意义。不同频率的正弦量比较无意义。 两同频率的正弦量之间的相位差为常数，两同频率的正弦量之间的相位差为常数， 与计时的选择起点无关。与计时的选择起点无关。 ti2i1iO有效值：有效值：与交流热效应相等的直流定义为交流电的有与交流热效应相等的直流定义为交流电的有效值。效值。则有则有 TtiTI02d1dtRiT20RTI2同理：同理：2mUU 2mEE 2mI 4.4.有效值有效值幅值：幅值：Im、Um、Em TttIT1022mdsin交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值设设tUusinm大小关系：大小关系：RUI 相位关系相

45、位关系 ：u、i 相位相同相位相同根据欧姆定律根据欧姆定律:iRu tRURtURuisin2sinm tItIsinsinm2 频率相同频率相同0 iu 相位差相位差 ： IU相量图相量图Riu+_相量式：相量式：0II 0UU IRU 电压、电流、功率的波形uu2OOpPtt_uCIUiiipTTtiuTtpTP00d1d1UIttUITT0)dcos2(11ttIUTTd)2cos(12110mmIUP 单位单位:瓦（瓦（W） 2RI P RU2Riu+_pptO 1）电感元件：）电感元件：Liu+-eL+- u = -eLtiLdd 电感元件两端的电压，与电流电感元件两端的电压，与电流

46、的变化率成正比。电流变化越快，的变化率成正比。电流变化越快，u 和和 eL也越大。也越大。在直流电路中，因在直流电路中，因 di/dt = 0, eL= 0;u= 0,电感元件相当于短路。电感元件相当于短路。单位：单位：H、mH、H221LiW tiLeuLdd 根据基尔霍夫定律可得：根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上将上式两边同乘上 i ，并积分，则得：，并积分，则得：20021ddLiiLituiti即即电感将电感将电能电能转换为磁场能转换为磁场能储存储存在线圈中，当在线圈中，当电流增大电流增大时，时，磁场能增大，电感元件从电源磁场能增大，电感元件从电源取用电能取用电能；当；当电流减小

47、电流减小时，时，磁场能减小，电感元件向电源磁场能减小，电感元件向电源放还能量放还能量。故。故)90(sin2 tLI 基本基本关系式：关系式： 频率相同频率相同 U =I L 电压超前电流电压超前电流90 90iu相位差相位差90tiLeuLdd设：设：tIisin2iu+-eL+-LttILud)sind(m)90(sin2tUutu iiO0d)(2sind1oo ttUIT1tpTPTT)90(sinsinmmttIUuiptUI2sintIUttIU2sin2cossinmmmm uiC+_当电压当电压u变化时，在变化时，在电路中产生电流电路中产生电流: 电容器极板上储存的电量电容器极

48、板上储存的电量q，与外加电压，与外加电压u成正比。成正比。tutqddCddi即：即： q = Cu电容元件通过的电流电容元件通过的电流与电压的变化率成正与电压的变化率成正比。电压变化越快比。电压变化越快,i 也越大。也越大。在直流电路中在直流电路中,i=0,电电容元件相当于容元件相当于开路开路。电容元件储能电容元件储能221CuW 将上式两边同乘上将上式两边同乘上 u，并积分，则得：，并积分，则得：20021ddCuuCutuitu即即电容将电容将电能电能转换为电场能转换为电场能储存储存在电容中，当在电容中，当电压增大电压增大时，时，电场能增大，电容元件从电源电场能增大，电容元件从电源取用电

49、能取用电能；当；当电压减小电压减小时，时，电场能减小，电容元件向电源电场能减小，电容元件向电源放还能量。放还能量。故故根据：根据：tuCidd电流与电压电流与电压的变化率成的变化率成正比。正比。tuCidd 频率相同频率相同 I =U C 电流超前电压电流超前电压90 90iu相位差相位差则：则：)90sin(2tCUtUCtuCicos2dduiC+_设：设：tUusin2itu i90uuiC+_0d)(2sind10ttUIT1tpTPT0T)90(sinsinmmttIUuiptUI2sintIU2sin2mm 特征特征电阻元件电阻元件电感元件电感元件电容元件电容元件参数定义参数定义电

50、压电流关系电压电流关系能量能量iRu iuR iNL uqC tiLuddtuCiddtdtRi02221Li221Cu元件元件总结总结 在在直流电路直流电路中（稳态），中（稳态），电感元件电感元件可视为短路，可视为短路，电容元件电容元件（稳态）可视为开路。（稳态）可视为开路。 在在交流电路交流电路中，中，电感元件电感元件和和电容元件电容元件中的电流均中的电流均不为零。不为零。电阻元件：电阻元件：消耗电能，转换为热能（电阻性）消耗电能，转换为热能（电阻性）电感元件电感元件：产生磁场，存储磁场能（电感性）：产生磁场，存储磁场能（电感性）电容元件电容元件：产生电场，存储电场能（电容性）：产生电场，

51、存储电场能（电容性）电阻、电感与电容元件串联的交流电路电阻、电感与电容元件串联的交流电路_u_LRC_uRuLuC+iidtCtiLRiuuuuCLR1dd设串联电路电流tIimsintUtRIuRmmRsinsin 9090tUtLIuLmmLsinsin 9090tUtCIuCmmCsinsin 22221CLRXXRZCL平均功率平均功率（有功功率）（有功功率）RIUURcos于是于是有功功率有功功率为为 ：cosUIRIIUPR2功率因数功率因数 cos无功功率 sin)( )(UIXXIIUUIUIUQCLCLCL2 视在功率视在功率: S=UInP=SP=S* *coscos; ;

52、nQ=SQ=S* *sinsinn注意：注意：若电网上有多个负载，其有功功率、若电网上有多个负载，其有功功率、无功功率可以直接相加，视在功率不可直无功功率可以直接相加，视在功率不可直接相加！接相加！ 22QPS有功功率、无功功率和视在功率的关系：有功功率、无功功率和视在功率的关系：n例：已知某用电设备铭牌上的数据为例：已知某用电设备铭牌上的数据为 额定电压额定电压220伏，额定功率伏，额定功率40瓦，视在功率瓦，视在功率50乏。乏。n计算设备的功率因数、额定电流及无功功率。计算设备的功率因数、额定电流及无功功率。n解：解： 据据P=SP=S* *coscos， coscos= =P/S=40/

53、50=0.8P/S=40/50=0.8；n据据S=UI,I=S/U=50/220=0.227(A)S=UI,I=S/U=50/220=0.227(A)n据据 ,22QPS3016025022PSQ+_eeU1U2定子定子铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组: 直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构W2U1U2V2NSW1-+V1转子转子tEesinm1)t(Ee120sinm2)t(Ee120sinm3波形图波形图ee1e2e3tO对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 00321eee即：0321EEE或三个正弦交流电动势满

54、足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征+e1e2e3U2U1V1V2W1W2+ 电动势参考方向：电动势参考方向：绕组尾端绕组尾端首端首端对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 00321eee即：0321EEE或三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征+e1e2e3U2U1V1V2W1W2+ 电动势参考方向：电动势参考方向：绕组尾端绕组尾端首端首端(1) 联接方式联接方式中性点中性点321UUU、312312UUU、Up3U+2U+1U、UlNL2L3L1e1+e3+e2+12U+23U+31U p 相电压相电压线电压线电压 时时结结结论：电源结论：电源

55、形联形联UUl 且超且超线电压线电压形联结时形联结时结论：电源结论：电源,3,Y PUUl 。三三相相线线电电压压也也是是对对称称的的前前相相应应的的相相电电压压 ,30+L2L1L312U31UBCU23U303223UU303331UU321321XXXRRR 321321 ZZZ2I3I321III、NI321III、1I+Z2Z3Z11U2U3U+1I2I3IN 电源中性点电源中性点N 负载中性点负载中性点NIPL3UUPLII Y 联结时：联结时：321IIIIN333222111 ZUIZUIZUI1I2I3INI1I+Z2Z3Z11U2U3U+负载对称时负载对称时,中性线无电流中

56、性线无电流,可省掉中性线。可省掉中性线。0321 IIIIN中线电流CBAZZZ 因因为为三三相相电电压压对对称称，且且所以负载对称时，所以负载对称时，三相电流也对称。三相电流也对称。P3LUU 负负载载对对称称无无中中性性线线时时 负载对称时，负载对称时，只需计算一相电只需计算一相电流，其它两相电流，其它两相电流可根据对称性流可根据对称性直接写出。直接写出。AIAIAI1501090103010321 可知：如：1I2I3INI1I+Z2Z3Z11U2U3U+例例1 1：N+2I3I1INI1U2U3UN R1R2R3L1L3L2若若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电，求线电流

57、及中性线电 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。 负载为负载为)Vsin(12303142380tu电灯组，电灯组，流流 IN。 中性线电流中性线电流0321NIIII解：解： 已知：已知：V1230380UV10220U A044A50220111 RUI(1) 线电流线电流 三相对称三相对称A120442IA120443IN+2I3I1INI1U2U3UN R1R2R3L1L3L2解解: (1) 中性线未断中性线未断 3 此时负载中性点此时负载中性点VV3313221213803800U,UUU,UU,U 3+1U2U3U L

58、2、L3相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压, 正常工作。正常工作。A20103803223712.RRUIV3212710712.IR UV3325420712.IR UIL2L3+ 3L3三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载负载的额定电压负载的额定电压 = 电源的线电压电源的线电压应作应作 联结联结负载的额定电压负载的额定电压 = 电源线电压电源线电压31应作应作 Y 联结联结 三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角

59、形，而照明负载一般都联结成星形（具有成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。中性线）。lI11I12IPU+n据据 S=UI, P=SS=UI, P=Scoscos, ,nS=P/cosS=P/cos ,I=S/U=P/Ucos ,I=S/U=P/UcosA1260502204070.IA560425.A633312111546.IIIA11012206030IA0188.VU1 .设设 =220 01I11I12IPU+另解另解: (2) 605 . 0arccos1 01arccos2 02 Qvar1454906tg21040tg111 PQW1380090602104021

60、 PPPvar1454921 QQQAV2005314549138002222 QPSA4 .303803/200533/ llUSI故故 某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因是什么原因？P 三三层层二层二层CU+一层一层 (2) 当当P处断开时，二、三层楼的灯串联接处