电工电子产品制作与调试 课件全套 项目1-7 新能源汽车信号灯电路的连接与调试- 多人表决器电路设计与制作

项目1新能源汽车信号灯电路的连接与调试项目描述近年来，新能源汽车的使用量逐渐增加，在行驶过程中汽车信号灯电路对于行驶安全起着至关重要的作用，一旦信号灯发生故障，极有可能造成严重交通事故。因此，需要对新能源汽车信号灯电路检查和排除低压元器件的常见故障，针对某品牌新能源汽车信号灯电路，电工班组接到任务单后，按要求完成相关工作。电工电子产品制作与调试任务1.1电路的认识与分析【任务引入】

随着电子技术在新能源汽车上的广泛应用，新能源汽车信号灯电路图已成为汽车维修人员必备的技术资料。目前，大部分新能源汽车都装备有较多的信号灯信号控制装置，其技术要求高，电路较为复杂，正确识读新能源汽车信号灯电路图、掌握新能源汽车信号灯电路的性能及特点，对电路连接和调试有很重要的作用。

电工电子产品制作与调试电工电子产品制作与调试1.1.1电路组成电路是电流的通路，是为实现某种功能而将若干电气设备或元器件按一定方式连接起来的整体。1.电路的概念2.电路的作用（1）电力系统中，实现电能的传输、分配和转换（2）电子技术中，实现电信号的传递、变换、处理和存储。3.电路的组成电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成电源:提供电能的设备。它把其它形态的能量转换为电能。负载：将电能转换成其它形态的能量。中间环节：传输和分配电能及信号的作用。实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、确切，可定量分析和计算。无源元件有源元件理想电路元件电阻元件只具耗能的电特性电感元件只具有储存磁能的电特性电容元件只具有储存电能的电特性理想电压源输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定理想电流源输出电流恒定，输出电压由它和负载共同决定1.1.2电路的基本物理量1.电流及其参考方向

带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成电流。正电荷移动的方向为电流方向。单位时间内流过导体截面的电荷量定义为电流强度。电流的单位A（安培）、mA(毫安）、μA（微安)（1）电流1.电流及其参考方向参考方向

在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。电流值为正值，表明电流的实际方向与参考方向一致；电流值为负值，表明电流的实际方向与参考方向相反。若I=5A，则实际电流从a流向b；若I=-5A，则实际电流从b流向a；例：abRI（2）电流参考方向2.电压及其参考方向（1）电压

V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）电压的单位（2）电压参考方向电压的方向可用箭头表示,也可用字母顺序表示()，也可用+，-

号表示

（a）极性法

（b）箭头法

（c）下标法电压值为正值，表明电流的实际方向与参考方向一致；电压值为负值，表明电流的实际方向与参考方向相反。

在分析与计算电路时，对电压任意假定的方向。参考方向：注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。例：abRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。

对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称关联方向;如不一致，称非关联方向。aIRUb关联参考方向下：U=IRaIRUb非关联参考方向下：U=－IR（3）关联参考方向把电路中任选一点作为参考点，电路中其它各点到参考点的电压即为各点的电位，用符号“V”表示，单位为伏特（V）。

（电路中电位参考点：Vo=0，接地点）参考点的电位为零可用符号“”或“”表示。3.电位及电动势（1）电位电位与电压的有什么区别？两者又有什么联系？想一想电压：任意两点之间，绝对值，不随参考点的改变而改变联系电路中任意两点间的电压等于这两点的电位差。区别电位：某一点和参考点之间，相对值，随参考点的改变而变化电压的实际方向即由高电位指向低电位，因此电压又称作电压降。(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。借助电位的概念可以简化电路作图bca20

4A6

10AE290V

E1140V5

6A

d+90V20

5

+140V6

cd例:图示电路，计算开关S断开和闭合时A点的电位VA解:(1)当开关S断开时，电路如图（a）(2)当开关闭合时,电路如图（b）电流I2=0，I1≠0电位VA=0V

。电流I1=I2=0，电位VA=6V

。电流在闭合路径中流通2K

A+I12k

I2–6V(b)2k

+6VA2k

SI2I1(a)反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量，在电源内部，非电场力把单位正电荷从“-”

极板经电源内部移到“+”

极板所做的功。用来表示电源电压单位：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）实际方向：由低电位端指向高电位端电动势的方向用+，-号表示，也可用箭头表示。U=E用字母e（E）表示R–

+IEU+-（2）电动势（1）电能4.电能及电功率在一定的时间内电路元件吸收或发出的电能量。日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：

1度=1KW•h=3.6×106J

电能用符号W来表示，其国际标准单位是焦耳（J）

电能表面板上计数器显示5个数字，最后一位是小数，其他几位从右到左分别是个位、十位、百位、千位。表面板上标有2500r/（KWh）:表示用电设备每消耗1KW

h电能时，电能表的转盘转过2500r.任务工单任务单相电度表的配线安装与调试知识目标1.单相电度表的结构、原理和使用；2.单相电度表配电线路安装方法；3.单相电度表配电线路工作原理。技能目标1.设计电路布线图；2.读懂单相电度表配电箱安装位置图，合理安装元器件；3.完成单相电度表配电箱安装布线；对单相电度表配电箱进行调试。素质目标1.在元器件检测时，养成认真细致的习惯、确保数据准确可靠；2.在电路安装时，严格规范操作，树立质量监控责任；3.在电路布线时，节约用线，养成节约资源意识；4.在小组合作安装布线中培养团队合作精神。5.在电路调试中，养成安全意识。任务实施单位时间内电流所作的功称为电功率，用“P”表示。它表示传送转换电能的速率。电功率的单位有：瓦、千瓦1W=10-3KW（2）电功率10W、20W的灯泡各一只接在电路中，对比电能表转动的快慢，请问哪个灯泡的电能表转动更快呢？为什么？元件吸收或发出功率的判断若

P>0，电路实际吸收功率，元件为负载若

P<0，电路实际发出功率，元件为电源UI小提示：当元件电流和电压的参考方向关联情况下，吸收/发出的电功率为：UI非关联关联1.1.3电路元件1.电阻与欧姆定律

电阻元件是反映材料或元器件对电流呈现阻力、消耗电能的一种理想元件。当有电流通过电阻时，会将电能不可逆地转化为其它形式能量（如热能、机械能、光能等），金属材料有电阻，其他材料也有电阻。用字母R表示。电阻的单位：

(欧姆)R（1）电阻的概述

（2）电阻参数的标注直标法、文字符号法、数码法和色标法四环常用电阻五环色环电阻（3）电阻伏安特性电阻元件两端的电压U与通过它的电流I的关系称为电阻元件的伏安特性电流和电压的大小成正比的电阻元件称为线性电阻元件。线性电阻元件的阻值是一个常数，其伏安特性曲线是一条通过原点的直线，满足欧姆定律线性电阻元件及其伏安特性电流和电压的大小不成正比的电阻元件称为非线性电阻元件。线性电阻元件的阻值不是一个常数，不满足欧姆定律非线性电阻元件及其伏安特性

串联电路并联电路电流I=I1=I2=I3=……=InI=I1+I2+I3+……+In电压U=U1+U2+U3+……+UnU=U1=U2=U3=……=Un电阻R=R1+R2+R3+……+Rn电流电压分配U1:U2:……:Un=R1:R2:……:RnI1:I2:……:In=功率分配P1:P2:……:Pn=R1:R2:……:RnP1:P2:…:Pn=2.电容器（1）电容器概述电容器由两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质构成，在电路图中用C表示。++++––––+q–q++++----电容C的单位：F(法)(法拉)在1V直流电压作用下，如果电容器存储的电荷为1C，电容量就被定为1F在实际应用中，电容器的电容量往往比1法拉小得多，常用较小的单位，如毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）正极板上的电荷q与其两端电压u的关系1F=1000mF；1mF=1000μF；1μF=1000nF；1nF=1000pF（2）理想电容元件的电压与电流关系Ciu+–+–

C一方面表示该元件为电容元件，另一方面也表示该元件的参数——电容量当u,i

取关联参考方向时

当电容一定时，电流与电容元件两端的电压变化率成正比当电容元件两端加恒定电压时i=0C相当于开路（3）理想电容元件的储能电容元件是储能元件

电压增大，电场能量增大，电容元件从电源吸收能量，将电能转换为电场能。电容充电电压减小，电场能量减小，电容元件放出能量，将电场能量转换为电能还给电源。电容放电3.电感器（1）电感器概述电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器又称为扼流器、电抗器、动态电阻器。Li+–u电感在电路中用L

表示，电感器的容量称为电感量，也称为自感系数L的单位：亨（利）符号：H1H=1000mH；1mH=1000μHL通直流电、阻交流电（2）理想电感元件的电压与电流关系uL+-eL+-i

当u,i

取关联参考方向时

当流过电感元件的电流恒定时u=0L相当于短路L一方面表示该元件为电感元件，另一方面也表示该元件的参数——电感量（3）理想电感元件的储能电感元件是储能元件

电流增大，磁场能量增大，电感元件从电源吸收电能转换为磁能电压减小，磁场能量减小，电感元件放出能量，磁能转换为电能还给电源1.1.4电压源与电流源1.电压源（1）理想电压源特点：(1)输出电压是一定值，恒等于电动势。对直流电压，有U=US。(2)恒压源中的电流的大小和方向都由外电路决定。(3)若恒压源的电压值等于0，则恒压源实际上就是短路。IUs+_U+_外特性曲线IUUSO例：设

US

=10V，接上RL

后，恒压源对外输出电流。

当RL=1

时，U=10V，I=10A

当RL=10

时，U=10V，I=1A电压恒定，电流随负载变化IUs+_U+_RL

实际电压源模型RLR0+-USU+–（2）实际电压源IU理想电压源O电压源

电压源视作理想电压源2.电流源（1）理想电流源IISU+_伏安特性曲线

IUISO1）理想电流源输出的电流始终保持恒定值IS，或为给定的时间函数iS，而与加在上面的电压无关。

2）理想电流源两端的电压取决于它所连接的外电路，电压的大小和方向都由外电路决定，根据电压的方向不同，电流源可以对外电路提供能量，也可以从外电路吸收能量。当RL=1

时，I=10A，U=10V当RL=10

时，I=10A，U=100V电流恒定，电压随负载变化。例：设

IS=10A，接上RL

后，恒流源对外输出电流。RLIISU+_

（2）实际电流源U=IR=E－IRoP=PE－∆PP=UI=I2RLPE=EI∆P=I2Ro电路中的电流负载端电压电源输出的功率电源产生的功率内阻消耗的功率功率平衡关系1.1.5电路的工作状态1.有载工作状态2.开路工作状态

开路也叫断路，是指电源与负载之间未接成闭合回路。因为电路中某一处因中断，没有导体连接，电流无法通过，导致电路中电流消失，一般对电路无损害。3.短路工作状态

短路是指电源未经过任何负载而直接由导线接通成闭合回路。短路时，电路中电流比正常工作时大很多，易造成电路损坏、电源瞬间损坏、如温度过高烧坏导线、电源等。所以应避免短路发生。短路火灾视频电工电子产品制作与调试1.1.6电路的分析方法1.基尔霍夫定律名称介绍R1E1E2R2R3ecdbaf常用名词有：支路、节点、回路、网孔。

1.支路：

电路中流过同一电流的每一分支称为支路。ac、db、ae、bf是支路吗？R1E1E2R2R3ecdbaf三条或三条以上支路的连接点叫做节点。c、d、e、f是节点吗？

2.节点：R1E1E2R2R3ecba电路中任一闭合路径称为回路。abc、abe、cbeac内部不含支路的回路称为网孔。abc、abe

4、网孔：注意：网孔一定是回路，回路不一定是网孔！

3.回路：节点共a、b2个支路共3条回路共3个#1#2#3回路几个？abI1I2I3U2+-R1R3R2+_U1+_几条支路？节点几个？网孔数？网孔共2个cdef假设支路数为b,节点数为n,网孔数为m，则b=(n-1)+m例1

:请问：下列电路有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔。5条支路3个节点6个回路R2R1R3E1abcdE2R4R53个网孔例2:支路：共？条回路：共？个节点：共？个6条4个网孔：？个7个I3US4US3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4_例3

:定义：在任一时刻，流出任一节点的支路电流之和等于流入该节点的支路电流之和。基尔霍夫电流定律（KCL）i1+i3=i2+i4–i1+i2–i3+i4=0i1i4i2i3•例

实质:电流连续性的体现。

基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一节点处各支路电流间相互制约的关系。I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1对节点a：I1+I2=I3或I1+I2–I3=0i1+i2–10–(–12)=0i2=1A

4–7–i1=0i1=–3A

例2••7A4Ai110A-12Ai2例1

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:广义节点I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2

+_+_I5

1

1

5

6V12V2、KCL的推广ABiABiiABi3i2i1两条支路电流大小相等，一个流入，一个流出。只有一条支路相连，则i=0。选定回路的绕行方向，电压参考方向与回路绕行方向一致时为正，相反时为负。基尔霍夫电压定律（KVL）

在任一瞬间，沿任一回路绕行方向，回路中各段电压降的代数和恒等于零。-U3–

U4+U1-U2=0U1U2U3U4U1-U3-U2+

U4=0Us1Us2+-R2+-R1U2IU1U4U31．列方程前标注回路循行方向；E2=UBE+I2R2U

=0I2R2–E2+

UBE

=02．应用

U=0列方程时，项前符号的确定：

电压参考方向与回路绕行方向一致，则取正号，否则取负号。3.开口电压可按回路处理.

注意：1对回路1：E1UBEE+B+–R1+–E2R2I2_–R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4顺时针方向绕行:-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4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可将该电路假想为一个回路列KVL方程：u=us+u1

电路中任意两点间的电压等于这两点间沿任意路径各段电压的代数和。KVL推广应用+-u+-us+-ROu1根据

U=0UAB=UA

UB

UA

UB

UAB=0ABCUA+_UAB+_UB+_

①例:对回路①列方程对回路

列方程UCCRCRE+–ICUCEIEIB对封闭面列方程Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R3R4I1I2I3以支路电流为待求量，应用KCL、KVL列写电路方程组，求解各支路电流的方法称为支路电流法。支路电流法是计算复杂电路最基本的方法。需要的方程个数与电路的支路数相等。Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R3I1I2I3电路支路数3

节点数2支路电流法Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R3支路电流法的解题步骤I1I2I3一、假定各支路电流的参考方向和回路绕行方向；

二、应用KCL对节点列方程；①②节点①对于有n个节点的电路，只能列出(n–1)个独立的KCL方程式三、应用KVL列写b–(n–1)个方程（一般选网孔）；四、联立求解得各支路电流。例：

如图电路R3Us2+-R2Us1+-R1I3I2I1用支路电流法求各支路电流。解：I1+I2+I3=0-2I1+8I3=-143I2-8I3=2I1=3A解得:I2=-2AI3=-1A想一想：如何校对计算结果？例：

用支路电流法求各支路电流。解：R1Us2+-R2Us1+-IsI2I1假定各支路电流的参考方向；利用KVL列方程时，如果回路中含有电流源，要考虑电流源两端的电压。联立求解得各支路电流。

注意+U-叠加定理在线性电路中，如果有多个电源共同作用，任一支路的电压（电流）等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的电压（电流）的代数和。概念:

当电压源不作用时应视其短路，而电流源不作用时则应视其开路。叠加原理+原电路U1单独作用R2BAI1I2I3R3U2+_R1U1+_R2I1′I2′I3′R3R1U1+_BAR2I1″I2″I3″R3R1U2+_BAU2单独作用当电压源不作用时应视其短路，而电流源不作用时则应视其开路。计算功率时不能应用叠加的方法。用叠加原理求下图所示电路中的I2。根据叠加原理:I2=I2´+I2=1+（－1）=0BAI23Ω7.2V+_2Ω12V+_6ΩI2′12V+_BA2Ω3Ω6Ω7.2V+_BA2Ω3Ω6Ω12V电源单独作用时：7.2V电源单独作用时：I2′'1.该定理只用于线性电路

2.功率不可叠加

3.不作用电源的处理方法电压源短路（Us=0）电流源开路（Is=0）4.叠加时，应注意电源单独作用时电路各处电压、电流的参考方向与各电源共同作用时的参考方向是否一致。二、叠加定理应用过程中注意问题戴维南定理无源二端网络：

二端网络中没有电源ABAB有源二端网络：

二端网络中含有电源对外引出两个端钮的网络，称为二端网络。NR?对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，可以等效为一理想电压源与电阻串联的电压源支路。理想电压源的电压US等于线性有源二端网络的开路电压UO，电阻元件的阻值R0等于线性有源二端网络除源后两个端子间的等效电阻Rab。这就是戴维南定理。概念:即：N+Uo–NI=0+Uo–+U–RiI+U–NoRiI开路电压电压源短路，电流源开路。一、Uo的求法1.

测量:将ab端开路，测量开路处的电压Uo2.

计算:去掉外电路，ab端开路，计算开路电压Uo二、Ro的求法1.2.利用串、并联关系直接计算。

3.

用伏安法计算或测量。戴维南定理应用用万用表测量。去掉电源（电压源短路，电流源开路），求Ri

+2V–R

+

8V–242AIabRi3、将待求支路接入等效电路2、求等效电阻例：求R分别为3

、8

、18

时R支路的电流。解：

+2V–R

+

8V–242AIababIR+10V-2

+2V–R

+

8V–242AIabR=3R=8R=18总结：解题步骤：1.断开待求支路2.计算开路电压Uoc3.计算等效电阻Ri4.接入待求支路求解例：求图a、b电路的等效电路。

恒压源与恒流源（或电阻）并联，可等效为恒压源任务1.2电工基本工具的使用常用电工工具验电器电工用钳螺钉旋具（1）验电器常用的低压验电器是验电笔，主要用来检验导线、电气设备是否带电。测试范围是50-500V，使用时以一个手指触及金属盖或中心落定，使氖管发光小窗朝向自己，金属笔尖与被检带电部分接触，若氖管发亮说明设备带电。氖管月亮，表明电压越高；正常情况下，氖管发光的是相线，不发光的是零线；氖管两极同时发光是交流电，氖管只有一极发光是直流电，且发光的是直流电的负极。（2）螺钉旋具注意螺丝刀，分为一字型和十字形。

使用时注意手不能触及螺丝刀金属杆，以免发生触电事故。（3）电工用钳剥线钳钢丝斜口钳尖嘴钳电工刀万用表的使用万用表直流电流直流电压交流电流交流电压电阻指针式万用表数字式万用表指针式万用表以大家最常见的MF-47型万用表为例，如图所示。（1）指针式万用表MF-47万用表

测量时正确选择量程，尽量使指针偏转到满刻度的2/3左右。注意：读数为交流电压的有效值。1）交流电压测量2）直流电压测量

测量直流电压时，把转换开关拨到直流电压档位，选择合适的量程。把万用表并接到被测电路上，红表笔接被测电路“+”极，黑表笔接被测电路“-”极，即让电流从红表笔流入，从黑表笔流出。测量电阻时，首先选择合适的倍率档位，应使指针指在刻度尺的1/3-2/3位置。将两只表笔短接，然后调节“欧姆调零旋钮”，使指针刚好指在欧姆刻度线右边的零位。3）电阻测量欧姆调零欧姆调零及测量电阻4）交流电流测量测量交流电流时，把转换开关拨到交流档位，选择合适的量程，将万用表两个表笔并接在被测电路的两端，不区分正负极。注意：读数为交流电流的有效值。万用表的使用5）直流电流测量将万用表的转换开关置于直流电流档位的合适量程，必须先断开电路，然后按照电流从“+”到“-”的方向，将万用表串联到被测电路中，即电流从红笔流入，从黑笔流出。万用表测量直流电流数字万用表1）直流（交流）电压测量

将红表笔插入VΩ插孔，黑表笔插入COM插孔，正确选择量程，将功能开关置于直流或交流电压量程档位。直流/交流电压的测量将红表笔插入VΩ插孔，黑表笔插入COM插孔。将功能开关置于Ω量程，表笔并接到待测电阻上。注意：测在线电阻时，必须确认被测电路已关掉电源，同时电容已完全放电。2）电阻测量测量20mA以下电流时，将红表笔插入mA

插孔；测量200mA以上电流时，插入10~20A插孔，黑表笔插入COM插孔。将功能开关置于A（安培）量程，并将测试笔串联接入到待测负载回路里。3）直流（交流）电流测量项目2工业用电热管的接线与调试项目描述电热管是将电能转化为热能的电器元件,由于其使用方便,无污染,被广泛使用在各种加热场合。小型电热管主要用于电水壶、电饭锅、电热水器、电热水龙头等；工业用大功率电热管主要用于隧道加热、农场烘干，风道加热等，接线正确与否将直接影响电热管的正常使用，若错误，将可能导致设备故障，甚至烧坏加热设备。本项目就是完成工业用电热管的接线与调试。任务2.1正弦交流电路的认识与分析【任务引入】

在前面的学习过程中，电动势、电压及电流的大小和方向不随时间变化而变化的称之为直流电。而交流电是指电动势、电压及电流的大小和方向不随时间变化而变化的。在实际生产和日常生活中广泛使用的都是交流电。

直流电：大小和方向不随时间的变化而变化。交流电：大小和方向随时间作周期性变化，并且在一个周期内的平均值为零的电压、电流和电动势统称为交流电（u，i，e）。TutTututT

随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦交流电。表达式为：

正弦交流电路：是指含有正弦电源（激励）而且电路中各部分所产生的电压和电流（响应）均按正弦规律变化的电路。

正弦电压、电流是在通讯、无线电技术以及电力系统中最基本、最常见的激励信号。＋－参考方向与正半周一致Tu,it0tIm正弦量三要素振幅角频率初相角正弦量的三要素周期、频率、角频率------描述正弦量变化快慢的参数：

周期(T):变化一个循环所需要的时间，单位(s)。频率(f):单位时间内(即每秒内)完成的周期数，单位(Hz)。角频率(ω):每秒钟变化的弧度数，单位(rad/s)。三者间的关系示为：=2

/T=2

fω

f=1/TT

t2

t

i0ＴT/2*电网频率：中国50Hz

美国、日本60Hz小常识*有线通讯频率300～5000Hz*无线通讯频率30KHz～30000MHz1、50Hz的交流电，其周期和角频率各等于多少？2、某正弦交流电流在0.05秒内变化了10周，求它的周期和频率。练习瞬时值:正弦量任意瞬间的值称为瞬时值，用小写字母表示:i、u、e最大值:正弦量在一个周期内的最大值，用带有下标m的大写字母表示:Im、Um、Em

有效值：有效值是从交流量做功和直流量做功等效的概念来定义的。用大写字母表示：I、U、E

瞬时值、最大值、有效值描述正弦量数值大小的参数：

t

i0Ｔ最大值

Im同一时间T内产生的热量相当==消耗能量相同=即：则有：

有效值与最大值的关系推导如下：以电流为例：设同一个负载电阻R，分别通入周期电流i和直流电流I。RiRI熟记：对正弦电量电压、电流有效值与幅值的关系：最大值=有效值2、让10A的直流电流和最大值为10A的交流电流分别通过阻值相同的电阻，在同一时间内，哪个电阻的发热量大？1、常用的测量交流电压和交流电流的各种仪表，所指示的读数是最大值还是有效值？电机和各种电器铭牌上标的值是最大值还是有效值？思考3、生活中常说的220V是指的有效值，那对应的最大值为多少？i

t0相位：相位、初相、相位差正弦量

称为正弦量的相位角或相位。它表明了正弦量的进程。初相：t=0时的相位角称为初相角或初相位。（用的角度表示）相位差：同频率正弦量的相位角之差或是初相角之差，称为相位差，用

表示。若所取计时时刻（时间零点的选择）不同，则正弦量初相位不同。0

tiuiu

设正弦量：i和u的相位差为：如果：称I超前u

角。如果：称i滞后u

角(如图示）。相位差等于i和u的初相之差，与时间t无关。①同频率的正弦量才能比较相位；②相位差和初相都规定不得超过180º。注意0

tiuiu如果:其特点是：当一正弦量的值达到最大时，另一正弦量的值刚好是零。0

tiuiu称i与u同相位,简称同相。如果:称i与u正交。0

tiuiu如果:称i与u反相。同相正交反相

当两个同频率的正弦量计时起点改变时，它们的初相位角改变，但相位差不变。注意已知的交流电，求它的周期和角频率。已知,试求电压有效值。解：解：例：例：已知工频电压有效值U=220V，初相；工频电流有效值I=22A，初相，求其瞬时值表达式以及它们的相位关系。工频电的角频率：电压瞬时值表达式为：电流瞬时值表达式为：相位差为：所以电压超前电流，二者相位关系为正交。例：解：（rad/s）在某电路中，（1）试指出它的频率、周期、角频率、幅值、有效值及初相位各为多少？（2）画出波形图。解：练习与思考正弦量的相量表示法1、正弦量的表示方法一、三角函数式表示法二、波形图表示法iut例：已知某正弦交流电电压的有效值为220V，频率为50HZ，设初相位为45°，写出它的瞬时值表达式，并求t=0.1s时对应的电压瞬时值的大小。t=0.1s时

【例】已知两正弦交流电动势分别如下，试画出它们的波形图。【小技巧】“图像平移，左加右减”三、正弦量的相量表示法？为何使用相量表示法在分析交流电路时，可能会遇到一系列同频率的正弦量之间进行运算例：已知

求总电压uu=u1+u2+u3

为了简化交流电路的计算，一般用相量来表示正弦量。1、复数及其表示设A为复数则：A=a+jb（代数式）其中：a称为复数A的实部，

b称为复数A的虚部。为虚数单位在复平面上可以用一向量表示复数A，如右图：aAb0+1+j模幅角复数的几种形式：（指数式）（三角式）（极坐标式）2、复数运算（熟记公式加减运算：设则乘法运算：设则除法运算：A=a+jb（代数式）则3.正弦量的相量表示法复数由模和幅角两个特征量来确定正弦量由幅值、频率和初相位三要素来确定对于同一个电路，可以把频率作为已知量处理对比正弦量和复数，则可以用复数表示正弦量：复数的模正弦量的有效值复数的幅角正弦量的初相位相量：表示正弦量的复数。相量：用复数的极坐标形式来表示正弦交流电正弦量相量相量可以在复平面上用一段有向线段来表示:有向线段的长度表示正弦量的有效值，有向线段与实轴的夹角表示正弦量的初相位。相量图：在复平面上画出的相量的图（有向线段）例：相量式为：相量图为：30

大写字母上方打点注意：1.只有对同频率的正弦周期量，才能应用对应的相量来进行代数运算。2.只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。3.正弦量与相量是对应关系，而不是相等关系（正弦交流电是时间的函数）。4.可推广到多个同频率的正弦量运算。基尔霍夫定律的相量形式判断下列各式是否正确？

例求：已知相量，求瞬时值。已知两个频率都为1000Hz的正弦电流其相量形式为：

I1=－60°100A

I2=1030°A解：例：任务2.2单相交流电路的认识与分析电阻电路1.电压、电流关系设：则或

设在电阻元件的交流电路中，电压、电流参考方向如图示。电阻的电压与电流瞬时值、有效值、最大值都满足欧姆定律。瞬时值最大值、有效值2.电压电流的相位关系u、i同相uiu

t0i3.电压电流的相量关系–

+uRi–

+R相量图瞬时功率在一个周期内的平均值。是元件自身消耗的功率大写(2)平均功率(有功功率)P单位:瓦（W）PRu+_ppωtO注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。纯电阻电路特点总结纯电阻两端电压、电流的瞬时值、最大值、有效值、相量均满足欧姆定律。电压电流同频同相。瞬时功率电阻始终是耗能元件；【例】设加于1KW电炉上的电压为求电炉丝的电阻和通过电炉丝的电流的瞬时值表达式。

2.3.2

电感电路设：则设在电感元件的交流电路中，电压、电流参考方向如图示。电感的电压与电流有效值、最大值满足欧姆定律形式。瞬时值最大值、有效值1.电压、电流关系–

+uiL

感抗()当L一定时,线圈的感抗与频率f成正比。频率越高，感抗越大，在直流电路中感抗为零，可视为短路。电感线圈具有通低频电流阻高频电流的作用f=0，则XL=0，电感线圈对直流视作短路；

f↑，则XL↑，电感线圈对高频电流的阻碍作用大。

感抗：

单位：欧姆(Ω)OfXLI当U和L一定时，XL和I同f的关系如右图所示。2.电压电流的相位关系u超前i0

tiuiu–

+uiLU

•I•相量图3.电压电流的相量关系功率关系(1)瞬时功率(2)平均功率

L是非耗能元件用以衡量电感电路中能量交换的规模。用瞬时功率达到的最大值表征，即单位：var(3)

无功功率Q瞬时功率

：例1:把一个0.1H的电感接到f=50Hz,U=10V的正弦电源上，求I，如保持U不变，而电源

f=5000Hz,这时I为多少？解：(1)当f=50Hz时（2）当f=5000Hz时所以电感元件具有通低频阻高频的特性练习题：1.一只L=20mH的电感线圈，通以的电流求(1)感抗XL;(2)线圈两端的电压u;(3)有功功率和无功功率。电容电路设：则设在电容元件的交流电路中，电压、电流参考方向如图示。电容的电压与电流有效值、最大值满足欧姆定律形式。瞬时值最大值、有效值1.电压、电流关系当C一定时,电容的容抗与频率f成反比。频率越高，感抗越小，在直流电路中容抗为无限大，可视为开路。iC

u

容抗()+-电容具有通高频电流阻低频电流的作用(隔直通交)f=0，则XC=∞，电容对直流视作开路；

f↑，则XC↓，电容对高频电流的阻碍作用小。

容抗：

单位：欧姆(Ω)OfXCI当U和C一定时，XC和I同f的关系如右图所示。2.电压电流的相位关系i超前uU

•I•相量图3.电压电流的相量关系iC

u0

tiuiuC

功率关系(1)瞬时功率uiC+_

(2)平均功率Ｐ由C是非耗能元件ui+-ui+-ui+-ui+-+p>0充电p<0放电+p>0充电p<0放电po所以电容C是储能元件。结论：纯电容不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐)。瞬时功率

：uiou,i同理，无功功率等于瞬时功率达到的最大值。(3)无功功率Q单位：var为了同电感电路的无功功率相比较，这里也设则：电容性无功功率取负值电感性无功功率取正值例：把一个25μF的电容元件接到频率为50Hz，电压有效值为10V的正弦电源上，问电流是多少？如保持电压值不变，而电源频率改为5000Hz，这时电流将为多少？解：当f=5000Hz时当f=50Hz时单一参数电路中的基本关系小结参数LCR基本关系阻抗相量式相量图电阻、电感和电容元件伏安关系的相量形式及功率电阻电感电容备注瞬时值关系1.感抗是电感的阻值2.容抗是电容的阻值3.有功功率的单位是瓦（W）4无功功率的单位是乏（var）有效值关系相位关系同相

u超前i

90°u滞后i

90°相量关系瞬时功率平均功率（有功功率）无功功率电压三角形电压电流参考方向如图所示。–

+L–

+uCRiuLuCuR–

+–

+1.瞬时值设：则：根据KVL可列出相量模型2.相量–

+–

+–

+–

+–jXCRjXLI

•U•UR•

UL•Uc•相量图3.有效值UL--Uc

UUR电压三角形阻抗三角形–

+–

+–

+–

+–jXCRjXL

电路的阻抗()欧姆定律的相量形式其中：模：阻抗角：

阻抗三角形

：电压与电流之间的相位差角，由电路参数R、L、C

确定。电流与电压同相，电路呈阻性。电压超前电流，电路呈电感性；电流超前电压，电路呈电容性；

阻抗三角形阻抗角：I

•U•UR•

UL•Uc•相量图

大于零时的相量图–

+–

+–

+–

+–jXCRjXL例:R、L、C串联交流电路如图所示。已知R=30

、L=254mH、C=80F，求：电流及各元件上的电压瞬时值表达式。解:–

+L–

+uCRiuLuCuR–

+–

+注意：各元件上的电压为瞬时值表达式为–

+L–

+uCRiuLuCuR–

+–

+有功，无功，视在功率的关系：有功功率:P=UIcosj单位：W无功功率:P=UIsinj单位：var视在功率:S=UI

单位：VAjSPQjZRXjUURUXRX+_+_ºº+_功率三角形阻抗三角形电压三角形3.视在功率(表观功率)反映电气设备的容量。2.无功功率Q表示交换功率的最大值var(乏)1.有功功率PP=UIcosj(W)表示电路真正消耗的功率2.4.3功率三角形如果把电压三角形各条边同乘以电流相量，可得到一个功率三角形如图示：SQ=QL－QCP

功率三角形和阻抗三角形一样，都不是相量图，但它们给出了各功率、各阻抗之间的数量关系。在R、L、C串联电路中，只有耗能元件R上产生有功功率P；储能元件L、C

不消耗能量，但存在能量吞吐，吞吐的规模用无功功率Q来表征；电路提供的总功率常称作视在功率S，三者之间的数量关系遵循功率三角形中所示。返回电压相量图电压三角形阻抗三角形功率三角形各边同除以I各边同乘以I[例2-7]在RLC串联电路中，设电源电压u的频率为50Hz，电流I=10A，初相为零，UR=80V，UL=180V，UC=120V。求：（1）电源电压U；（2）电压与电流的相位差

和u；

（3）计算电路中有功功率P、无功功率Q和视在功率S，电路的功率因数cos

。解（1）（2）u=141.4sin（314t＋36.9o）V（3）P=URI=80×10=800wQ=（UL－UC）I=（180－120)×10=600var负载消耗多少有功功率由负载的阻抗角决定。P=Scosjcosj=1,P=Scosj=0.7,P=0.7S一般用户为感性负载异步电动机、日光灯

(1)电源的利用率降低。电流到了额定值，但功率容量还有(2)线路压降损耗和能量损耗增大。I=P/(Ucosj

)负载电源客观事实功率因数低带来的问题j12.5功率因数的提高在负载两端并联电容，提高功率因数分析:j1j2

并联电容后,原感性负载取用的电流不变,吸收的有功无功都不变，即负载工作状态没有发生任何变化。由于并联电容的电流领先总电流，从相量图上看,UI的夹角减小了,从而提高了电源端的功率因数cosφ解决办法LRC+_原负载新负载并联电容后，原负载的任何参数都没有改变！补偿容量的确定j1j2代入补偿容量不同全——不要求(电容设备投资增加,经济效果不明显)欠过——使功率因数又由高变低(性质不同)综合考虑，提高到适当值为宜(0.9左右)。LRC+_补偿后电流？补偿后功率因数？补偿容量也可以用功率三角形确定：j1j2PQCQLQ思考：能否用串联电容提高cosj?单纯从提高cosj看是可以，但是负载上电压改变了。在电网与电网连接上有用这种方法的，一般用户采用并联电容。功率因数提高后，线路上电流减少，就可以带更多的负载，充分利用设备的能力。再从功率这个角度来看:并联C后，电源向负载输送的有功UILcosj1=UIcosj2不变，但是电源向负载输送的无功UIsinj2<UILsinj1减少了，减少的这部分无功就由电容“产生”来补偿，使感性负载吸收的无功不变，而功率因数得到改善。已知：f=50Hz,U=380V,P=20kW,cosj1=0.6(滞后)。要使功率因数提高到0.9,求并联电容C。例.P=20kWcosj1=0.6+_CLRC+_解：j1j2任务2.3三相交流电路的认识与使用

目前电力工程上普遍采用三相制供电，由三个幅值相等、频率相同（我国电网频率为50HZ），彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电相系统。三相制供电比单相制供电优越

在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。

在输电方面：如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。三相交流发电机主要组成部分：三相绕组单相绕组（是转动的，亦称转子）三相绕组的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120°。电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。n+++–+SN铁心绕组–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN定义：三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相对称正弦电压。Um–Um

t02

u1u3u2

三相交流电压出现正幅值（或相应零值）的顺序称为相序。在此相序为1-2-3-1称为顺相序。

在电力系统中一般用黄、绿、红区别1、2、3三相。也可用相量表示：120°U1•U3•U2•120°120°三相电压相量图对称正弦量特点为：

频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电压称为对称正弦电压。3.1.2三相电源星形连接N中点或零点N

把发电机三相绕组的末端联接成一点。而把始端作为与外电路相联接的端点。这种联接方式称为电源的星形联接。火线中线(零线)火线火线线电压相电压目前，我国供电系统线电压380V，相电压220V。

三相四线制NN线、相电压关系式相量图U1•U3•U2•30o30o30o

线电压的有效值用表示,相电压的有效值用Up表示。由相量图可知它们的关系为:交流电路中的用电设备，大体可分为两类：一类是需要接在三相电源上才能正常工作的叫做三相负载,如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则为对称负载，如三相电动机。另一类是只需接单相电源的负载，它们可以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对称负载。如照明灯。3.2三相交流电路分析负载的Y形连接iBiCiNiAN

N线电流：流过端线的电流相电流：流过每相负载的电流结论：负载Y连接时，线电流等于相电流。

Ni2i3iNi1N

每相负载中的电流为:中性线中的电流为:若负载对称，即U1•U3•U2•I3•I1•I2•

对称负载相量图对称负载可以去掉中线。1)负载端的线电压＝电源线电压；负载的相电压＝电源相电压。故有2)线电流＝相电流Y形接法特点：3)中线电流负载Y连接带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算如果三相负载对称,中线中无电流,故可将中线除去,而成为三相三线制系统。

如果三相负载不对称,中线上就有电流IN通过,此时中线是不能被除去的,而且不能安装熔断器等自动保护设备。否则电气设备不能正常工作。解:相电压选为参考相量,则:i2i3iNi1N

N例:

在如图（a）所示的三相四线制电路中,线电压U=380V,试求各相负载电流及中线电流。·中线电流为例:

图中电源电压对称，线电压U=380V，负载为电灯组，每相电灯（额定电压220V）负载的电阻400

。试计算：求负载相电压、相电流；(2)如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流；(3)如果1短路时，其他两相负载相电压、相电流；(4)如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。i2i3i1N

N解：（1）负载对称时，可以不接中线，负载的相电压与电源的相电压相等（在额定电压下工作）。(2)如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流；i2i3i1N

(3)如果1短路时，其他两相负载相电压、相电流；超过了的额定电压，灯将被损坏。(4)如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。但1相短路电流很大将熔断器熔断。中线的作用是什么？

中线的作用：使星形连接的不对称负载的两端电压对称。中线上不能接入熔断器或闸刀开关1.连接形式线电流:

流过端线的电流相电流:

流过每相负载的电流

、、ZABZBCZCAACB+++–––线电流不等于相电流(2)相电流(1)负载相电压=电源线电压即:UP

=UL

一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即ZABZBCZCAACB+++–––相电流：线电流：UAB=UBC=UCA=Ul=UP相量图BCABCABCABCA30°负载对称时,相电流对称，即BC(3)线电流由相量图可求得为此线电流也对称，即。

线电流比相应的相电流滞后30

。1)负载端的线电压＝电源线电压；负载的相电压＝电源相电压。故有2)线电流＝相电流△形接法特点：练习三相对称负载，每相负载的大小都为10Ω，三相电压的线电压为380V。试问：①Y形接法时，求②△接法时，求三相负载的连接原则负载的额定电压=电源的线电压应作

联结负载的额定电压=

电源线电压应作Y联结应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。例:

如图所示的三相三线制电路中,各相负载的复阻抗Z=(6+j8)Ω,外加线电压380V,试求正常工作时负载的相电流和线电流。i2i3i1式中,每相阻抗为：则线电流为：解：由于是对称电路,所以每相相电流为：三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接；当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接。注意一、有功功率三相总的有功功率等于各相功率之和。当负载对称时，三相总功率为当对称负载是星形连接时，当对称负载是三角形连接时，

是相电压与相电流的相位差角对称不论负载是何种联接方式总功率为：

是相电压与相电流的相位差角3.3三相电路的功率二、无功功率

三相总的无功功率等于各相功率之和。当负载对称时，三相总功率为:三、视在功率当负载对称时，三相总功率为:三相总的视在功率

例:三相对称负载Ｚ＝(６＋ｊ８)Ω,接在３８０Ｖ线电压上,试求负载为星形（Ｙ）接法和三角形（△）接法时,三相电路的总有功功率。

i2i3N

i1N解：则三相总功率为：（1）Ｙ接（2）△接i2i3i1注意：在电源电压不变时,同一负载由星形改接为三角形联接时,功率增加到原来的3倍。1.当三相对称交流电源接成星形时，若线电压为380V，则相电压为（）。A、311V

B、380VC、300V

D、220V2．人体安全电压为（）。A、36VB、12VC、72VD、220V3、在三相电源不变的情况下，三相对称负载由Y形转换为三角形，功率为原来的（）。A、B、3C、1/3D、1/4、在三相四线制供电系统中，线电压指的是相线与相线之间的电压。（）5、三相四线制的对称电路，若中线断开，三相负载仍可正常工作，为此在中性线上可装设熔断器。（）项目3风机控制柜的装配与调试项目描述某地下停车场需要装配一个可以控制停车场内风机（0.75KW）的配电柜，要求装配好的风机控制柜机械和电气操作试验合格，可以带动排风机等用电设备工作，并能检查和排除低压电器的常见故障。电工班接到任务单后，按要求完成相关工作。电工电子产品制作与调试任务3.1常用低压电器的识别与检测【任务引入】低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。低压电器的发展，取决于国民经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料研究与应用，目前正朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化和零部件通用化的方向发展。

凡是能自动或手动接通和断开电路，以及对电路或非电路现象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件，统称为电器。高压电器低压电器额定电压为3KV及以上的电器交流电压为1KV或直流电压为1.5KV以下的电器低压断路器低压断路器作为电源开关，为什么会被广泛使用？它有什么优势？常用低压电器的识别与检测QF一、低压断路器1.断路器的识别低压断路器又称为自动空气开关，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，主要由触头系统、灭弧装置、操作机构以及各种脱扣机构组成。常用低压电器的识别与检测一、低压断路器

2.低压断路器的选择7—塑壳式断路器8—低压断路器+常用低压电器的识别与检测一、低压断路器3.低压断路器的安装常用低压电器--交流接触器问题引入：交流接触器在电气控制电路中的作用是什么？交流接触器频繁接通和断开交、直流主电路及大容量控制电路具有低压释放保护功能实现远距离控制二、交流接触器1.交流接触器的识别线圈主触头辅助常闭触头辅助常开触头KMKM交流接触器主要有电磁机构、触点系统、灭弧装置三部分组成。二、交流接触器

2.交流接触器的选择PART01PART02PART03交流接触器的触点数量应满足控制支路数的要求，触点类型应满足控制线路的功能要求。接触器主触点额定电流、电压大于或等于负载回路额定电流、电压。接触器的线圈应根据电磁线圈的额定电压选择。常用低压电器—热继电器问题引入：热继电器在电气控制电路中的作用是什么呢？四、热继电器1.热继电器的识别复位按钮整定电流装置热继电器电动机电流变大绕组温升加剧绕组老化烧毁电动机四、热继电器1.热继电器的识别发热元件常闭触点常开触点四、热继电器2.热继电器的选择额定电流的1～1.5倍选择电动机或用电设备额定电流10%～50%额定电流整定电流四、热继电器3.热继电器的安装直径2.5mm的单股铜芯塑料导线额定电流10A四、热继电器

3.热继电器的安装复位按钮整定电流装置常用低压电器—熔断器五、熔断器

1.熔断器的结构保护电器—熔断器一种最简单有效的保护电器，主要起短路保护作用。五、熔断器

1.熔断器的结构底座下接线上接线熔管瓷帽静触点熔管五、熔断器

1.熔断器的结构FU五、熔断器

2.熔断器的选用额定电压电阻性负载或照明电路电动机等感性负载额定电流熔体额定电流问题：熔断器与热继电器能否相互代替？热继电器熔断器过载保护短路保护常用低压电器—组合开关六、组合开关

1.组合开关的识别作为电源的引入开关也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载可用于控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等组合开关又称为转换开关双极三极外形图内部结构六、组合开关

2.组合开关的使用六、组合开关2.组合开关的使用HZ10/组合开关设计序号额定电流用途型式代号极数六、组合开关

3.组合开关的选用与安装应根据电源种类、电压等级、所需触点数及电动机的容量选用额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2倍。额定电流应大于或等于被控电路的负荷电流总和。额定电流应大于或等于被控电路的负荷电流总和。控制电动机照明、电热电路设备电源引入电动机额定电流为20A，组合开关的额定电流应选择在30～50A六、组合开关

3.组合开关的选用与安装PART02PART01组合开关最好装在箱内右上方，而且在其上方不宜安装其他电器，否则应采取隔离