建筑电工学上课1

绪论一、建筑电工学课程简介二、建筑电工电子技术的应用三、教学安排四、基本要求绪论一、建筑电工学课程简介1、课程性质2、主要内容和任务技术基础课。研究电磁理论及其在工程技术方面的应用。内容包括：电工技术（电路、磁路与变压器、电机与控制）、电子技术（模拟电子技术、数字电子技术）为学习后续课程，从事相关专业的研究提供必要的基础理论和实验技能。10kV330kV10kV400V电工电子技术应用举例1、电力工业（能源、电力、电工制造）

电工学科是电力工业主要依靠的技术学科二、电工电子技术的应用电工电子技术应用举例必不可少的支持技术电工学科是基础工业2、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械等）电工电子技术应用举例

3、高新技术电工电子技术是高新技术必不可少的组成部分（生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）4、日常生活（建筑工地）

在我们日常的生活中，电能就更是不能缺少的了。例如：我们生活中的最基本的要求就是照明。此外，为了提高物质生活水平，有空调、冰箱、洗衣机、微波炉、电饭煲等。丰富精神生活的电视机、音响、家用PC等。电工电子技术应用举例三、教学安排1、学时3、考试方式及成绩评定理论授课64学时闭卷+综合评定期末考试成绩(70%）+作业（30％）多媒体授课，紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，注意解题方法和技巧。2.习题独立完成作业，按时交作业。四、基本要求1、认真听课积极参与课堂讨论2、按时交作业3、注意学习方法预习——听课——笔记——作业第一章直流电路本章主要介绍电路的基本物理量、电路基本定律、电路的组成及工作状态以及电压、电流、电动势的正方向。1.1电路的组成及电路模型1.1.1电路的基本组成电路即是电流的通路，是由各种电路元件按一定顺序用连接导线依次连接而成的。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学出版社科技分社

1直流电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1.实际电路的作用可分为两大类：一种是以电力系统为典型代表的电力电路，用于实现电能的传输和转换导线发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线放大器扬声器话筒另一种是以收音机电路为典型代表的信号电路，用于传递和处理信号。电源:

提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线电路的组成部分导线电路=电源+中间环节+负载2、电路模型实际电路都是根据人们的需要将实际的电路元件或器件搭接起来，以完成人们的预想要求。如发电机、变压器、电动机、电阻器及电容器等，但是实际元器件的电磁特性十分复杂。为便于对电路的分析和数学描述，常将实际元器件理想化（即模型化）由理想电路元件组成的电路就是电路的电路模型。实际电路：电路模型：导线开关电池灯泡+R0R开关E干电池电珠S导线开关电池+R0R开关E干电池电珠SI3.电路与电路模型今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路，称为实际电路。电阻器电容器线圈电池运算放大器晶体管

计算机电路。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）断路(开路）2）通路3）短路图1.1电路的表示方法E—电压源；S—开关；EL—负载1.1.2电路的运行状态开路工作状态如图电路：当开关断开时，电路则处于开路(空载)状态。R0EU=U0abRI=0开路时，外电路的电阻为无穷大，电路中的电流I为零。电源的端电压(称为开路电压或空载电压U0)等于电源的电动势，电源不输出电能。电路开路时的特征为I=0U=U0=EP=0短路工作状态当电源两端由于某种原因而联在一起时，称电源被短路。R0EabRIScd短路时，可将电源外电阻视为零，电流有捷径流过而不通过负载。由于R0很小，所以此时电流很大，称之为短路电流Is。U=0I=Is=E/R0P=P=I2R0电路短路时的特征为建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1.1.4线性电阻、线性电容和电感图1.2理想元件及其性能1.1.3理想元件和电路模型伏-安特性iuRiuui线性电阻非线性电阻1.电阻R（常用单位：、k、M）2.电感Lui（单位：H,mH,H）——单位电流产生的磁链线圈匝数磁通•电感中电流、电压的关系uei当(直流)时,所以，在直流电路中电感相当于短路。线圈面积线圈长度导磁率•电感和结构参数的关系线性电感:L=Const(如:空心电感不变)非线性电感:L=Const(如:铁心电感不为常数)uei电感是一种储能元件,储存的磁场能量为：•电感的储能3.电容C——单位电压下存储的电荷。（单位：F,F,pF）++++----+q-qui电容符号有极性无极性+_•电容上电流、电压的关系当(直流)时,所以，在直流电路中电容相当于断路。uiC极板面积板间距离介电常数•电容和结构参数的关系线性电容:C=Const(不变)非线性电容:C=Const(不为常数)uiC•电容的储能电容是一种储能元件,储存的电场能量为：1、电流概念:电荷有规则的定向运动大小:单位时间通过导体横截面的电荷量方向:正电荷移动的方向单位:安培(A)毫安(mA)微安(A)abSIab

i=dq/dt

I=q/t(直流)1.2电路中的基本物理量1.2.1电流、电压和电动势概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到力的作用。如果这个力源是电场，则电荷运动就要消耗电场能量，或者说电场力对电荷作了功。为衡量电场力对电荷作功的能力，引入一新的物理量——电压大小：a、b两点间电压Uab在数值上等于电场力把单位正电荷从a点移到b点所作的功。也就是单位正电荷在移动过程中所失去的电能。2、电压如图为关联方向定义的电压和电流关联方向

当a、b两点间所选择的电压参考方向由a指向b时，也选择电流的参考方向经电路由由a指向b，这种参考方向的定义方式成为关联方向。电路的基本物理量abIUabIU方向：正电荷在电场的作用下，从高电位向低电位移动。规定这时正电荷的的移动方向为电压的正方向。在分析电路之前，可以任意选择某一方向为电压的参考方向。当实际电压方向与参考方向一致时，电压值为正，反之为负。单位：伏特(V)

千伏(kV)毫伏(mV)电路的基本物理量正电荷从高电位a向低电位b移动，a端的正电荷逐渐减少会使其电位逐渐降低。

为维持导体中的电流能够连续不断地流过，且应使得导体a、b两端的电压不致丧失，就要将b端的正电荷移至a端。但电场力的作用方向恰好与此相反，因此就必须要有另一种力去克服电场力而使b端的正电荷移至a端。电源中必须具有这种力——电源力(非静电力)。电路的基本物理量IEabUab+_ab电源力3、电动势大小：电源电动势Eab的数值等于电源力把单位正电荷从电源的低电位b端经电源内部移到电源高电位b端所作的功，也就是单位正电荷从电源低电位端移到高电位端多获得得能量。方向：电动势的实际方向是由电源低电位端指向电源高电位端。在分析问题时可设参考方向。单位：电动势与电压的单位相同。为伏特(V)标量性：电动势与电压和电流都是标量。电路的基本物理量例题电路的基本物理量+R0U=2.8VU=-2.8VI=0.28AI=-0.28A如图所示E=3V电动势为E=3V方向由负极指向正极电压为U=2.8V由指向电流为I=0.28A由流向其参考方向为关联方向。U与I的参考方向选择亦为关联方向的定义方式。而电压U与电流I的参考方向为非关联方向。电压和电动势的区别aIRUb2.电功率的概念：设电路任意两点间的电压为

U,流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:功率有无正负？如果UI方向不一致结果如何？1.2.3电能、电功率和效率1.电能开关闭合,接通电源与负载。负载端电压U=IR特征:①

电流的大小由负载决定。②在电源有内阻时，IU。或U=E–IRoUI=EI–I²RoP=PE

–P负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率③电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念:

负载增加指负载取用的电流和功率增加(电压一定)。IR0R+

-EU+

-I在U、I正方向选择一致的前提下，

IRUab或IRUab“吸收功率”（负载）“发出功率”（电源）若P=UI0若P=UI0IUab+-根据能量守衡关系P（吸收）=P（发出）解(1)电源

U＝E1－U1＝E1－R01IE1＝U＋R01I＝220＋0.6×5=223V

负载U＝E2＋U2＝E2＋R02IE2＝U－R02I＝220－0.6×5＝217V如图，U＝220V，I＝5A，内阻R01＝R02＝0.6(1)求电源的电动势E1和负载的反电动势E2；(2)试说明功率的平衡。例题电源负载E1-U1+U2E2+_R01R02+_+U_I-+（2）由（1）中两式得E1＝E2＋R01I＋R02I等号两边同乘以I得E1I＝E2I＋R01I2＋R02I2223×5＝217×5＋0.6×52＋0.6×521115W=1085W＋15W＋15WE2I＝1085WR01I2＝15WR02I2＝15W负载取用功率电源产生的功率负载内阻损耗功率电源内阻损耗功率当计算的P>0

时,则说明U、I

的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。

所以，从P的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。结论在进行功率计算时，如果假设U、I正方向一致。当计算的P<0

时,则说明U、I

的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。伏安特性电压源模型IUEUIRO+-ERo越大特性越平1.3电压源和电流源1.3.1电压源和电流源1）电压源将任何一个电源，看成是由内阻R0和电动势E串联的电路，即为电压源模型，简称电压源。实际电压源理想电压源（恒压源）:

RO=0时的电压源.特点：(1）输出电压不变，其值恒等于电动势。即Uab

E；（3）电源中的电流由外电路决定。IE+_abUab伏安特性IUabE（2）内阻RO=0恒压源中的电流由外电路决定设:

E=10VIE+_abUab2R1当R1

R2

同时接入时：I=10AR22例当R1接入时：I=5A则：对于电压源U=E-IR0当各项除以R0后，二、电流源电源等效变换得或I=IS–I′其中：IS=E/R0,I′=U/R0

根据电流关系得到新的等效电路—电流源模型定值电流IS与内阻R0的并联E+R0URIR0URIISI′电流源是由电流IS和内阻R0并联的电源的电路模型。ISROabUabIIsUabI外特性

电流源模型RORO越大特性越陡实际电流源理想电流源（恒流源):

RO=时的电流源.特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2）输出电压由外电路决定。恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1AR=10

时，U=10

V。R=1时，U=1

V。则:例由图a：

U=E－IR0由图b：U=ISR0–IR0IRLR0+–EU+–电压源等效变换条件:E=ISR0RLR0UR0UISI+–电流源3.两种电源的等效互换②等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。③理想电压源与理想电流源之间无等效关系。①电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。

注意事项：例：当RL=时，电压源的内阻R0中不损耗功率，而电流源的内阻R0中则损耗功率。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IS和这个电阻并联的电路。R0+–EabISR0abR0–+EabISR0ab(3)恒压源和恒流源不能等效互换。abI'Uab'IsaE+-bI（不存在）例1:求下列各电路的等效电源解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+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。解:–8V+–22V+2I(d)2由图(d)可得6V3+–+–12V2A6112I(a)2A3122V+–I2A61(b)4A2222V+–I(c)例3：解：统一电源形式试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中1电阻中的电流。2+-+-6V4VI2A

3

4

612A362AI4211AI4211A24A解：I4211A24A1I421A28V+-I411A42AI213A例4:电路如图。U1＝10V，IS＝2A，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，R＝1Ω。(1)求电阻R中的电流I；(2)计算理想电压源U1中的电流IU1和理想电流源IS两端的电压UIS；(3)分析功率平衡。解：(1)由电源的性质及电源的等效变换可得：aIRISbI1R1(c)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)?并联(2)由图(a)可得：理想电压源中的电流理想电流源两端的电压IR3IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)各个电阻所消耗的功率分别是：两者平衡：(60+20)W=(36+16+8+20)W80W=80W(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源都是电源，发出的功率分别是：10V+-2A2I讨论题哪个答案对???+-10V+-4V2建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1.3基尔霍夫定律1.3.1基本概念（1）节点（2）支路（3）回路图1.11电路举例支路：电路中的每一个分支。

支路电流:

一条支路流过一个电流，节点：支路与支路的联接点。回路：由支路组成的闭合路径。例1：支路：ab、bc、ca、…（共6条）回路：abda、abca、adbca…

（共7个）节点：a、b、c、d

(共4个）adbcE–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I1.4.2基尔霍夫电流定律(KCL定律)1．定律即:Ｉ入=

Ｉ出

在任一瞬间，流入任一结点的电流等于流出该结点的电流。实质:电流连续性的体现。或:Ｉ=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1对结点a：I1+I2=I3或I1+I2–I3=0基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。2．推广I=?例:广义结点I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V解I1I2I3I4由基尔霍夫电流定律可列出I1－I2＋I3－I4＝0可得I4＝3A已知：如图所示，I1＝2A，I2＝－3A，I3＝－2A，试求I4。例题1.4.12－（－3）＋（－2）－I4＝0在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。1.4.3基尔霍夫电压定律（KVL定律)1．定律即：U=0在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路1：对回路2：

E1=I1R1+I3R3I2R2+I3R3=E2或I1R1+I3R3–E1=0或I2R2+I3R3–E2=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E112基尔霍夫电压定律（KVL）反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。1．列方程前标注回路循行方向；2．应用

U=0列方程时，项前符号的确定：

如规定电位降取正号，则电位升就取负号。

注意：基尔霍夫电压定律的推广：可应用于回路的部分电路U＝UA－UB－UAB=0或UAB＝UA－UBE－RI－U

＝0或U＝E－RI注列方程时，要先在电路图上标出电流、电压或电动势的参考方向。例：对网孔abda：对网孔acba：对网孔bcdb：R6I6R6–I3R3+I1R1=0I2R2–

I4R4–I6R6=0I4R4–E

+

I3R3=0对回路adbca，沿逆时针方向循行：–I1R1+I3R3+I4R4–I2R2=0应用U=0列方程对回路cadc，沿逆时针方向循行：–I2R2–I1R1+E

=0adbcE–+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I解由基尔霍夫电压定律可得（1）UAB＋UBC＋UCD＋UDA＝0即UCD＝2V（2）UAB＋UBC＋UCA＝0即UCA＝－1V已知：下图为一闭合电路，各支路的元件是任意的，但知UAB＝5V，UBC＝－4V，UDA＝－3V试求：（1）UCD：（2）UCA。例题1.4.2解对右回路应用基尔霍夫电压定律列出EB－UBE

－RBI2＝0得I2＝0.315mA对左回路EB＋US

－R1I1

－RBI2＝0得I1＝0.57mA应用基尔霍夫电流定律列出I2－I1－IB＝0得IB＝－0.255mA如图：RB＝20K，R1＝10K，EB＝6V，US＝6V，UBE＝－0.3V；试求电流IB，I2及I1。，例题1.4.3返回1.5.1电阻的串联特点:1)各电阻一个接一个地顺序相联；两电阻串联时的分压公式：R=R1+R23)等效电阻等于各电阻之和；4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。R1U1UR2U2I+–++––RUI+–2)各电阻中通过同一电流；应用：降压、限流、调节电压等。1.5电阻串并联联接的等效变换1.5.2电阻的并联两电阻并联时的分流公式：(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。特点:(1)各电阻联接在两个公共的结点之间；RUI+–I1I2R1UR2I+–(2)各电阻两端的电压相同；应用：分流、调节电流等。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学本章主要介绍正弦交流电路的基本概念、基本理论及基本分析方法。1.4.1单相正弦交流电的产生1交流电的定义大小和方向都随时间变动，在一个周期内的平均值等于零的周期电流称为交变电流，简称交流。2.单相正弦交流电的产生1.4正弦交流电路0et+_12300123若线圈从中性面开始转动若转动角速度为则e若线圈从与中性面成一夹角开始转动其波形图可用正弦曲线来表示：0i,ut若外接负载，则有：设正弦交流电流：角频率：决定正弦量变化快慢幅值：决定正弦量的大小幅值、角频率、初相位成为正弦量的三要素。初相位：决定正弦量起始位置Im2TiO1.4.2正弦交流电的三要素瞬时值和幅值瞬时值：正弦量任意瞬间的值。幅值（最大值）：瞬时值中的最大值。有效值

有效值是从电流的热效应来规定的。1幅值与有效值设一交流电流和一直流电流流过相同的电阻R，如果在交流电的一个周期内交流电和直流电产生的热量相等，则交流电流的有效值就等于这个直流电电流I。用小写字母表示，如i、u、e等。如Im、Um、Em等。则交流直流根据热效应相等有：同理，电压和电动势的有效值为：当可得：有效值必须大写

注意：交流电压、电流表测量数据为有效值交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值2频率与周期周期T：正弦量变化一次所需的时间（s）角频率：正弦量每秒钟变化的弧度数（rad/s）频率f：每秒内变化的次数（Hz）T*电网频率：我国50Hz，美国

、日本60HziO例：已知f=50Hz,求T和ω。小常识：[解]T=1/f=1/50=0.02(s)ω=2πf=2×3.14×50＝314(rad/s)相位表示正弦量的变化进程，也称相位角相位：相位：初相位

当t=0时的相位初相位：0初相位：

初相位给出了观察正弦波的起点或参考点，常用于描述多个正弦波相互间的关系。说明3初相位与相位差相位差两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差。正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的，但初相位不一定相同，设电路中电压和电流为：则u和i的相位差为：当ψ１>ψ2时，u比i超前角，i比u滞后角。电流超前电压电压与电流同相

电流超前电压

电压与电流反相uiωtuiOuiωtui90°OuiωtuiOωtuiuiO②不同频率的正弦量比较无意义。

①两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。注意:tO1.正弦量的三种表示方法：三角函数式：★★波形图：★相量法：用复数的方法表示正弦量1.5正弦量的相量表示法iO前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。+j+1Abar01.5.1正弦量的相量表示复数表示形式设A为复数:(1)代数式A=a+jb复数的模复数的辐角实质：用复数表示正弦量式中:(2)三角式由欧拉公式:(3)指数式

可得:

设正弦量:相量:表示正弦量的复数称相量电压的有效值相量(4)极坐标式相量表示:相量的模=正弦量的有效值

相量辐角=正弦量的初相位电压的幅值相量①相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。注意:？=②只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。③只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。相量的模=正弦量的最大值

相量辐角=正弦量的初相位或：⑤相量的书写方式

模用最大值表示，则用符号：④相量的两种表示形式

相量图:

把相量表示在复平面的图形实际应用中，模多采用有效值，符号：可不画坐标轴如：已知则或相量式:把表示同频率的各个正弦量的有向线段画在一起，它可以形象地表示出各正弦量的大小和相位关系。？正误判断1.已知：？有效值？3.已知：复数瞬时值j45•？最大值？？负号2.已知：4.已知：

落后于超前落后？解:(1)相量式(2)相量图例1:

将u1、u2

用相量表示+1+j例2:已知有效值I=16.8A求：例3:图示电路是三相四线制电源，已知三个电源的电压分别为：试求uAB，并画出相量图。NCANB+–++-+–––解:(1)用相量法计算：

(2)相量图由KVL定律可知1.5.2正弦量用旋转有向线段表示ω设正弦量:若:有向线段长度=ω有向线段以速度

按逆时针方向旋转则:该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相应时刻正弦量的瞬时值。有向线段与横轴夹角=初相位u0xyOO建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.3单一参数的交流电路2.3.1电阻电路1）电流、电压的关系图2.8用相量表示的电阻电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）瞬时功率、平均功率建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.3.2电感电路1）自感现象2）电感电路中电流、电压瞬时值的关系图2.9电感线圈建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图2.10电感中正弦电流及电压的波形

3）电流和电压有效值的关系、感抗建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4）瞬时功率和感性无功功率5）相量表达式建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图2.11用相量表示的电感电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学6）结论2.3.3电容电路1）电容器2）电容器上电流、电压瞬时值的关系3)电流和电压有效值的关系、容抗图2.12电容电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4）瞬时功率和容性无功功率建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5）相量表达式图2.13电容电压、电流及功率波形图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学6）结论2.4RLC串联电路图2.14用相量表示的电容电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.4.1RLC串联电路中电压与电流的关系图2.15RLC串联电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.4.2阻抗三角形与电压三角形图2.16阻抗三角形和电压三角形建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.4.3电路的功率2.4.4串联谐振1）串联谐振的条件2）串联谐振的特征建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）串联谐振的应用图2.19谐振的应用建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.5阻抗的串并联电路、并联谐振2.5.1阻抗的串联电路图2.20串联电路的等效阻抗图2.21并联电路的等效阻抗建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.5.3并联谐振1）并联谐振的条件图2.22电感线圈与电容器并联电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）并联谐振的特征3）并联谐振的应用2.6功率因数及功率补偿2.6.1功率因数的定义建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.6.2电力系统中功率因数低的原因及影响1）原因2）影响①增加变配电设备的容量。②增加供配电系统的损耗。③增加电压损失。④降低发电机的效率。2.6.3提高功率因数的方法建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学(1）选择自然功率因数高的用电设备，减少设备轻载运行几率。（2）进行功率因数补偿2.6.4补偿电容的计算图2.23补偿电容的计算建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学本章主要介绍对称三相电动势的产生、三相电路的星形连接和三角形连接、对称三相电路和不对称三相电路的概念、对称三相电路的计算、不对称三相电路的概念、三相电路的功率及计算方法。3.1对称三相电势的产生、三相交流电路三相电路在生产上应用最为广泛，发电、输配电和主要电力负载一般都采用三相制。3三相交流电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3.1.1单相电动势的产生——交流发电机原理设单相交流发电机模型为单匝绕组线圈（AX），嵌在定子线槽中，磁极为旋转磁极（NS），如图3.1所示。图3.1单相交流发电机模型建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3.1.2三相电动势的产生及表示方法1）三相交流发电机模型2）三相电动势的产生图3.2三相交流发电机模型建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）三相电动势的波形图和相量图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3.1.3三相交流电的应用在发电机尺寸相同时，三相发电机比单相发电机输出功率高；三相电动机比单相电动机运行平稳可靠且节能；输送电能时，图3.3三相电动势图3.4对称三相电动势的图形建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学采用三相制可比单相制节约有色金属25%～50%。3.1.4三相电源的星形接法1）三相对称电源2）三相电源的连接方式图3.5三相电源的连接建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）参考方向的规定3.1.5三相电源的星形接法1）星形接法2）线电压、相电压的参考方向（见图3.7a）3）线电压与相电压的关系3.1.6三相电源的三角形接法1）三角形接法2)线电压与相电压的关系建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图3.6电压、电动势参考方向的规定图3.7三相电源的星形接法与三角形接法建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3.2三相负载3.2.1基本概念三相负载——需要三相电源才能工作的负载，如三相交流异步电动机，三相电炉等。三相负载使用三相电源（通常为380V）。图3.8三相电源的错误接法建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学单相负载——需要单相电源的负载，如各类照明灯具、电风扇、洗衣机、电冰箱、电磁炉等大多数家用电器等。1）三相负载的星形接法2）Y形接法时，相电流、线电流及其相互关系3）中性线电流3.2.2负载的三角形接法建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图3.9三相负载的Y形接法及接入电源方式图3.10负载的三角形接法建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）三角形接法的特点2）三角形接法时相电流与线电流的关系3.3三相电路的计算3.3.1对称三相电路的计算图3.11电流相量图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）基本概念2）对称三相电路的特点3）对称三相电路的计算3.3.2不对称三相电路的计算1）不对称三相电路的概念（1）无中性线时的不对称电路（2）有中性线时的不对称电路2）不对称三相电路的计算（1）三相四线制系统（有中性线系统）建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图3.12不对称三相电路图3.13有中性线的不对称三相电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）三相三线制系统（无中性线系统）3.3.3三相电路的功率图3.14无中性线的不对称三相电路图3.15例3.4电路图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）不对称三相电路的功率建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图3.16例3.6电路图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学本章主要介绍磁路的基本物理量、磁性材料的磁性能、变压器的运行原理分析、变压器的变比。4.1磁路及交流铁芯线圈4.1.1磁路的基本物理量1）磁感应强度（磁通密度）4变压器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）磁通3）磁导率4）磁场强度图4.1磁路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.1.2磁性材料的磁性能4.1.3铁磁材料的分类和用途根据磁性能，磁性材料又可分为软磁材料、永磁材料、矩磁材料3种。图4.2磁性材料的磁性能建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.1.4铁芯损耗1）磁滞损耗2）涡流和涡流损耗4.1.5交流铁芯线圈中的电磁关系如图4.4所示的交流铁芯线圈电路，电流通过N匝线圈产生的磁动势F=NI，F在铁芯中激发按正弦规律变化、沿铁芯闭合的工作磁通Φ（又称主磁通）和少量经空气闭合的漏磁通Φσ。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.1.6交流铁芯线圈的功率损耗和等效电路图4.3涡流图4.4交流铁芯线圈电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）功率损耗2）等效电路图4.5铁芯线圈的等效电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.2变压器概述4.2.1用途及原理1）用途2）原理通过磁路耦合作用把交流电从原绕组输送到副绕组，利用绕制在同一铁芯上的原副绕组的匝数不同，把原绕组的电压、电流从某个数量级改变到副绕组的另一个数量级。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.2.2分类1）按用途分类

图4.6变压器的用途建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）按结构分类4.2.3结构图4.7双绕组变压器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.2.4型号与额定数据1）型号含义及表示方法2）额定数据4.3变压器的工作原理4.3.1空载运行1）基本概念建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学主磁通：同时与原副绕组交链的磁通，传递能量，用Φ表示。漏磁通：仅与原绕组或副绕组交链的磁通，只产生损耗，不传递能量，用Φσ表示。2）空载运行时的物理情况3）空载运行时的电压方程及电压变换建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4）励磁电流图4.8变压器的空载运行建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学励磁电流由有功分量和无功分量两部分组成。4.3.2变压器的负载运行1）物理情况图4.9变压器的负载运行建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）负载运行时原副绕组中的电流关系3）负载运行时的基本方程式（1）磁势平衡方程式图4.10变压器负载运行分析建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）电势平衡方程式（3）变比公式（4）定义式4）阻抗变换4.4变压器的运行特性4.4.1外特性建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图4.11变压器负载运行时的等效电路图4.12阻抗变换建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.4.2效率特性图4.14变压器的外特性建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）损耗（1）有功损耗(2)无功损耗2）变压器的效率建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.5三相变压器4.5.1变压器绕组的极性与连接1）变压器绕组的极性（1）同名端与异名端图4.15变压器的效率特性建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学(2)同名端的测定2）变压器绕组的串联和并联（1）绕组的串联图4.16同名端与异名端图4.17绕组同名端建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图4.19绕组的串联图4.20绕组的并联（实际虚线）建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）绕组的并联图4.20绕组的并联（实际虚线）图4.21绕组的并联建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.5.2三相变压器的连接与变比1）三相变压器的连接方式2）三相变压器的变比4.5.3变压器的连接组别图4.22三相绕组的连接方式建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）单相变压器的标志方式2）时钟法4.5.4三相变压器的连接组别与并联运行1）变压器并联运行的基本概念2）变压器并联运行的优点图4.23单相变压器高、低压绕组电动势的相位关系建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图4.24变压器并联运行建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）三相变压器的连接组别4）确定变压器连接组别的方法5）三相变压器并联运行条件（1）并联运行的理想情况（2）并联运行条件4.6自耦变压器和仪用互感器4.6.1自耦变压器1）结构特点2）用途建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图4.25三相变压器的Y，yn0连接方式建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图4.26三相变压器的D,yn11连接方式建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4.6.2仪用互感器仪用互感器是一种测量用的变压器，分为电压互感器和电流互感器两种。1）电压互感器（1）用途图4.27自耦变压器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）使用（3）注意事项2）电流互感器图4.28电压互感器图4.29电流互感器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（1）用途（2）使用（3）注意事项建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学电机是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，广泛应用于工农业、国防、交通运输及民用家电等领域。5.1异步电动机的结构及额定数据5.1.1异步电动机的用途和分类交流电动机分为同步电动机和异步电动机两类，前者的转速与电源频率存在严格5异步电动机建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学不变的关系，因而谓之同步电动机；后者的转速与同步转速相异，故称为异步电动机。1）用途2）分类5.1.2结构1）定子2）气隙3）转子图5.1异步电动机的基本结构建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5.1.3铭牌数据1）型号（略）图5.2定子接线板连接方法及对应绕组连接建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）额定值3）铭牌数据示例5.2异步电动机的工作原理5.2.1异步电动机的工作原理分析（物理模型分析）图5.3转子绕组建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图5.4异步电动机的功率因数曲线建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5.2.2三相异步电动机的工作原理1）旋转磁场的产生（1）图解分析图5.5异步电动机物理模型分析建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图5.6建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）方向（3）速度图5.7三相旋转磁场的产生（图解）建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（4）转差率2）工作原理5.3异步电动机的电磁转矩与机械特性5.3.1电磁转矩1）实用表达式建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）物理表达式3）应用5.3.2机械特性1）机械特性的参数表达式建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）机械特性曲线3）机械特性上反映电动机工作的特殊工作点图5.8异步电动机的机械特性建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（1）额定电磁转矩TN（2）最大电磁转矩Tm图5.9机械特性的特殊工作点建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（3）启动转矩Tst（4）理想空载点（同步速点）（5）电动机的稳定运行分析4）人为机械特性（1）降低电源电压建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）转子电路中串接对称电阻5.4异步电动机的启动、调速、反转和制动图5.10不同r2时的n=f(T)曲线图5.11电动机的稳定运行分析建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5.4异步电动机的启动、调速、反转和制动图5.12降低电源电压的人为机械特性图5.13绕线式异步电动机转子串电阻人为机械特性（RΩ1<RΩ2<RΩ3<RΩ4，sm<sm1<sm2<sm3，Ts<Ts1<Ts2<Ts3）建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5.4.1三相异步电动机的直接启动（1）优点（2）缺点（3）适用范围5.4.2三相鼠笼式异步电动机降压启动1）降压启动分析2）降低电源电压的启动方法（1）Y-△启动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）自耦变压器降压启动3）定子绕组串电抗或电阻启动4）定子绕组串软启动器（1）交流电动机软启动器的功能特点（2）软启动器具有的保护功能5.4.3绕线式异步电动机的启动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图5.14Y-△启动图5.15自耦变压器降压启动图5.16转子绕组串入电阻启动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）串附加转子电阻启动2）串接频敏变阻器启动5.4.4异步电动机的反转和制动1）异步电动机的正反转2）异步电动机的制动停车异步电动机的制动停车可分为能耗制动和反接制动两种。（1）能耗制动（2）反接制动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5.5异步电动机的选择5.5.1类型的选择（1）鼠笼式异步电动机（2）绕线式异步电动机图5.17能耗制动示意图图5.18反接制动示意图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（3）结构及防护等级电动机（4）电动机类型的选择5.5.2转速的选择5.5.3额定功率的选择5.6单相异步电动机5.6.1单相异步电动机的工作原理与特性1）结构2）工作原理5.6.2单相异步电动机的启动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图5.19脉动磁场的产生图5.20脉动磁场的分解建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）电容分相法图5.21单相异步电动机的机械特性图5.22电容分相法建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）罩极法5.6.3三相异步电动机的单相（缺相）运行三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。图5.23正交电源产生旋转磁场图解建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图5.24罩极式电动机建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学工业及民用建筑中，大多数生产机械的各种运动形式都是通过电动机拖动实现的。6.1常用电磁式低压电器6.1.1电器的分类电器是一种控制电能的工具。低压电器按用途分类可分为：①低压配电电器：6常用低压电器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学②低压控制电器：6.1.2常用低压电器的作用及其用途图6.1低压电器的分类建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（1）控制（2）切换（3）保护（4）检测（5）调节图6.2电磁式控制电器的结构及其在电路中的作用示例图6.3电磁机构接入电路的方式建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学6.1.3电磁式低压电器基础知识1）基本组成（1）电磁机构（2）触点系统（3）反力弹簧2）工作原理3）串联电磁机构和并联电磁机构串联电磁机构的电磁线圈串联接入电路，如图6.3（a）所示。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学6.1.4接触器1）作用和分类2）结构及工作原理（1）结构特点①接触器触点系统由主触点和辅助触点组成。②接触器释放弹簧和触点弹簧的松紧不可调。③20A及以上的接触器具有灭弧装置。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）工作原理3）符号4）接触器的主要技术数据①额定电压、额定电流：②接通和分断能力：图6.4接触器的图形及文字符号建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学③操作频率：5）接触器的选用（1）根据负载的性质选用（2）根据负载功率和操作情况选用（3）吸引线圈6.1.5电磁式继电器继电器一般由感测元件、中间机构和执行元件3部分组成。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）电磁式继电器结构、作用与分类（1）结构图6.5继电器的分类建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学①用途不同。②结构不同。（2）作用（3）分类2）特性及主要参数（1）继电特性（2）电磁式继电器主要技术参数3）电压继电器（1）欠电压继电器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）零电压继电器（3）过电压继电器图6.6继电器的输入输出特性xf—释放值；y1—输出量；xx—吸合值

建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.7电压继电器的图形、文字符号及在线路中的接法1—主开关；2—电压继电器线圈；3′—接触器主触点；4—三相鼠笼式异步电动机；5—控制开关；2′—电压继电器常开触点；3—接触器线圈建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4）电流继电器（1）过电流继电器（2）欠电流继电器5）中间继电器（KA）①扩大触点容量。②扩大触点数量。③信号转换。6）时间继电器（1）图形及文字符号图6.8过电压继电器在线路中的接法1—主开关；2—过电压继电器线圈；3—接触器线圈；4—三相鼠笼式异步电动机；5—控制开关；2′—过电压继电器常闭触点；3′—接触器主触点建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.9过电流继电器在线路中的接法1—主开关；2—电流继电器线圈；3—接触器线圈；4—三相鼠笼式异步电动机；5—控制开关；2′—电流继电器常闭触点；3′—接触器主触点建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.10中间继电器在控制电路中的应用图6.11时间继电器的图形及文字符号建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）类型①空气阻尼式时间继电器。②电动机式时间继电器。③半导体式时间继电器。④数字式时间继电器。（3）时间继电器的选用6.2其他常用低压电器电磁式继电器与非电磁式继电器的根本区别是：前者的感测元件接受电压、电流等建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.12空气阻尼式时间继电器（通电延时型）结构原理图1，2—（瞬动）常闭触点；3，4—（瞬动）常开触点；5，6—常闭延开触点；7，8—常开延闭触点；9，10，11—线圈；12—静铁芯；13—衔铁（动铁芯）；14，17，20—反力弹簧；15，16—支杆；19—橡皮膜；18—活塞杆；21—活塞；22—进气（或排气）孔；23—调节螺钉建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学电量信号，而后者的感测元件接受非电量信号（如温度、转速、水位、压力、位移及机械力等）。图6.13时间继电器进行多回路控制图6.14热继电器的图形及文字符号建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学6.2.1热继电器（FR或KH）1）热继电器的作用及图形文字符号2）热继电器的结构和工作原理（1）结构（2）工作3）电动机的过载特性与热继电器的保护特性4）热继电器接入电动机定子电路的方式5）热元件的型号、规格建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（1）作用与分类（2）保护特性和工作原理6）热继电器的选择图6.15热继电器的结构原理图1—双金属片；2—电阻丝；3—导板建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.16热继电器在线路中的接法1—主开关；2—热继电器热元件；3′—接触器主触点；4—三相鼠笼式异步电动机；5—控制开关；2′—热继电器常闭触点；3—接触器线圈图6.17电动机的过载特性与热继电器的保护特性的配合①长期稳定工作的电动机。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学②考虑电动机的绝缘等级及结构的影响。③考虑电动机的启动电流和启动时间的影响。图6.18热继电器在电路中的接法建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学④考虑负载的具体工作情况。⑤选择热元件型号时，应注意上下留有余地，以便调整。⑥过载保护。⑦热继电器有手动复位和自动复位两种方式，对于重要设备，宜采用手动复位方式;6.2.2熔断器1）熔断器的结构及工作原理（1）熔断器的结构建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）熔断器的工作原理（3）熔断器的安秒特性2）熔断器的主要参数图6.19熔断器的安秒特性Ire—熔断器的额定电流；Ir—熔断器的最小熔化电流建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（1）额定电压（2）额定电流（3）熔体额定电流（4）极限分断能力3）选择（1）满足正常工作条件要求①满足工作电压：②满足工作电流。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学③用于保护有电动机负荷的线路。④满足工作环境要求。（2）满足开关电器分断能力的要求建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（3）熔断器的级间配合（4）熔体额定电流的工程选择方法6.2.3水位控制器和永磁感应继电器1）干簧继电器图6.20干簧继电器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）水位控制器常用的水位控制器可分为干簧水位控制器和浮球磁性液位控制器两类。（1）干簧管水位信号控制器图6.21干簧继电器结构示意图1—干簧片；2—线圈；3—玻璃管；4—骨架；①，②—常闭触点；②，③—常开触点建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）浮球水位信号控制器（3）压力式水位控制器图6.22集水井内干簧水位控制器中安装示意图图6.23高位水箱内干簧水位控制器中安装示意图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.24浮球液位控制器结构示意图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）永磁感应继电器6.2.4主令电器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.25浮球液位控制器工作过程示意图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.26压力式水位继电器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学主令电器是一种手动操作的控制电器。1）控制按钮（1）用途及分类图6.27永磁感应继电器示意图1—常闭触点；2—转换接点；3—常开触点；4—干簧管；5—桥板（封闭磁路板）；6—永久磁铁建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.28控制按钮的图形及文字符号图6.29复合控制按钮结构示意图1—按钮帽；2—复位弹簧；3—动触点；4—静触点建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）结构2）行程开关（1）作用（2）分类行程（3）工作原理图6.30直动式行程开关结构原理图建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）电子式接近开关及光电开关图6.31滚轮式行程开关1—触点推杆；2—滚轮；3，5—复位弹簧；4—凸轮；6—动断静触点；7—触点弹簧；8—动触点；9—动合静触点建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（1）电子式接近开关（2）光电开关①用途②结构与工作原理③分类图6.32接近开关的图形及文字符号图6.33光电开关的检测形式建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4）万能转换开关（1）分类（2）表示方法图6.34万能转换开关的符号及触点闭合表建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5）主令控制器6.2.5低压断路器1）用途和分类（1）用途（2）分类2）结构及工作原理（1）主触点，执行元件（2）脱扣器，感测元件3）图形及文字符号建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.35低压断路器结构原理图1—主触点；2—锁键；3—搭勾；4—转轴；5—杠杆；6—分励脱扣器；7，9，13—衔铁；8，15—弹簧；10—欠电压脱扣器；11—热元件；12—双金属片；14—过电流脱扣器建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图6.36断路器的图形文字符号图6.37断路器的保护特性建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学4）主要参数及保护特性5）典型产品6）选择6.2.6刀开关刀开关又称闸刀开关，是低压手动电器中结构最简单的一种电器，主要用作电源隔离开关，也可用于非频繁手动接通和分断容量较小的低压配电电路及直接启动小容量电动机等。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）刀开关的图形文字符号2）常用的刀开关（1）刀熔开关（2）熔断器式刀开关6.2.7隔离开关图6.38刀开关的图形文字符号建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学主要用于隔离电源，并造成明显断点，以保证其他电气设备能够可靠检修。6.2.8负荷开关图6.39负荷开关的图形及文字符号建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学电气控制线路必须首先满足生产工艺和拖动装置的控制要求，由于生产机械和工作设备种类繁多，实际控制线路是多种多样的。7.1电气控制的基本规律7.1.1电气图形符号电气图是进行电气技术交流、表达设计思想、实现电气安装的主要媒介,电气7继电-接触器控制系统建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图形符号是电气技术领域必不可少的工程语言，是绘制各类电气图的依据。1）图形符号（1）一般符号（2）符号要素（3）限定符号2）文字符号(1)基本文字符号(2)辅助文字符号建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学(3)补充文字符号7.1.2电气控制线路的绘图原则1）基本概念①主电路：②控制电路：③电气原理图：④电气安装图：2）绘图原则①电气原理图中应示出电器控制系统中全部带电元件。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学②电路或元件应按功能布置，并尽可能按工作顺序布置。③电器元件设备的可动部分应以非激励状态或不工作位置绘制。④电气原理图中的所有图形及文字符号应采用现行国家标准绘制。⑤同类元件以相同文字符号加下标的形式区分，如KM1，KM2，KM3表示3个不同的接触器。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学7.1.3组成电器控制线路的基本规律Ⅰ——联锁控制规律1）自锁控制规律（1）控制电路图7.1异步电动机直接启动控制电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（２）线路的保护环节①短路保护②过载保护③欠压及失压保护（３）失压保护的作用2)互锁控制规律（１）互锁问题的提出(2)电气互锁与机械互锁①电气互锁建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学②机械互锁(3)电路工作原理分析①启动运行（以正向工作过程为例）图7.2异步电动机可逆运行控制电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学②正转停车，反向启动③停车3）顺序控制规律图7.3两台电动机的单向运行控制电路（草图）建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（１）线路分析①基本线路②顺序启动③顺序停车（２）顺序控制规律4）点动与长动联锁控制规律（１）线路分析（２）长动与点动的联锁控制规律点动时破坏自锁，长动时维持自锁。建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.4两台电动机的顺序启/停控制电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.5长动与点动的联锁控制图7.6三相异步电动机的多地控制电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5）多地控制7.1.4组成电器控制线路的基本规律Ⅱ——按控制过程变化参量进行控制为了满足生产实际需要，不断提高自动化程度及劳动生产率，除采用简单的联锁控制以外，还应根据生产工艺过程的特点，利用控制过程中的变化参量作为控制信号，构成控制电路。7.2常用的典型控制环节7.2.1鼠笼式异步电动机的降压启动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）降压启动方法2）降压启动的共性、原理及方法（1）降压启动的共性（2）原理、手段及控制思路①原理。②手段。③电气线路构成思路。3）Y-△降压启动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（１）控制思路（２）控制电路及工作原理分析（３）Y-△启动方法的局限性（４）绘图（５）绘制控制电路的要点（6）闭式切换电路4）自耦变压器降压启动线路①启动②停车建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.7鼠笼式异步电动机Y-△启动控制电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.8闭式切换的Y-△启动电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.9自耦变压器降压启动线路控制电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5）延边三角形降压启动控制(1)延边三角形接法与控制要求①定子绕组接法图7.10延边三角形接法电动机绕组及其连接方法建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学②控制要求(2)控制电路及工作分析图7.11定子绕组串软启动器控制线路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学①启动②停车6）异步电动机软启动控制(1)软启动器在线路中的接法如图7.12～7.14所示。(2)软启动器的选择7.2.2鼠笼式异步电动机的制动控制使电动机减速或停车的措施称为制动。1）基本控制思路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.12软启动器在线路中的接法图7.13延边三角形降压启动控制电路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.14异步电动机串软启动器实际线路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）能耗制动图7.15采用时间原则控制的能耗制动线路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.16采用速度原则控制的能耗制动线路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（1）采用时间原则控制时①启动②停车（2）采用速度原则控制时①启动②停车（3）按速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路①启动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.17速度原则控制的可逆能耗制动线路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学②停车3）反接制动（1）单向反接制动控制线路（2）可逆运行反接制动控制线路①启动②停车7.2.3绕线式异步电动机的启动控制1）转子回路串电阻启动2）转子回路串频敏变阻器启动建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.18单向运行的反接制动控制线路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.19可逆运行反接制动控制线路建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.20转子串电阻的人为机械特性曲线①—转子回路串电阻R1+R2+R3+R4；曲线②—转子回路串电阻R1+R2+R3；曲线③—转子回路串电阻R1+R2；曲线④—转子回路串电阻R1；曲线⑤—自然机械特性曲线，r2—转子固有电阻建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图7.21绕线式异步电动机转子串电阻启动线路建筑环境与设备