城市轨道交通电工电子（高职）全套教学课件

项目1城市轨道交通电工基础全套可编辑PPT课件项目1城市轨道交通电工基础.pptx项目2直流电路.pptx项目3正弦交流电路.pptx项目4磁路与变压器.pptx项目5牵引电动机.pptx项目6低压电器与控制电路.pptx项目7常用半导体器件.pptx项目8直流稳压电源.pptx项目9放大电路.pptx项目10数字电路.pptxCONTENTS1城市轨道交通电工技术的应用2安全用电项目导读城市轨道交通系统是以电能为动力的城市客运交通系统，电工技术在城市轨道交通系统中的应用涉及城市电网的电力供应、列车的电力牵引、车站的电力照明以及其他各种用电设备的运行、维护与检修等众多方面。本项目将以地铁为例，介绍电工技术在城市轨道交通系统中的具体应用，以便学生对电工技术的学习范围和应用情景有一个整体的认知。此外，本项目还会介绍电气安全防护知识，为以后的安全生产作业奠定基础。知识目标020103了解电工技术在城市轨道交通系统中的应用情况。掌握电流对人体的作用。掌握触电急救常识。能力目标0201能够做好电气安全防护。能够进行触电急救。思政目标020103养成执着专注、科学严谨的工匠精神。养成恪尽职守、开拓进取的工作作风。树立安全生产意识和集体责任感。城市轨道交通电工技术的应用任务1.1任务引入小李是一家工厂里的电工，拥有多年的电工工作经验，技术十分扎实。近日他留意到某地铁公司正在招聘电工，待遇不错。小李跃跃欲试，但不知道电工技术在地铁中有哪些应用，不清楚地铁公司的电工需要负责哪些工作，自己到底能不能胜任。你能为小李介绍下电工技术在地铁中的应用情况吗？图1-1供电系统的组成1.1.1供电系统供电系统主要由外部供电系统、牵引供电系统、动力照明供电系统和电力监控系统组成，如图1-1所示。01外部供电系统外部供电系统主要负责将电能由城市电网引入城市轨道交通系统中，为其他子系统供电，如图1-2所示。图1-2外部供电系统构成示意图1.1.1供电系统02牵引供电系统图1-3牵引供电系统构成示意图1.1.1

供电系统

牵引供电系统将来自外部供电系统的电能分配给牵引变电站，经牵引变电站降压整流后，通过接触网为列车供电，如图1-3所示。03动力照明供电系统图1-4动力照明供电系统构成示意图1.1.1供电系统动力照明供电系统将来自主变电站的电能分配给降压变电站。电能经降压变电站降压后，通过低压配电系统为动力照明设备供电，如图1-4所示。04电力监控系统电力监控系统可以对城市轨道交通系统各变电站、接触网等进行实时远程数据采集和动态监控，还可以对主要电气设备进行遥控，从而实现对整个供电系统的运营调度和管理。1.1.1供电系统受流供电设备将高压电源接入列车，目前常用的受流器件有受电弓、第三轨受流器两种。电力牵引系统1324

电力牵引系统作为列车的驱动系统，可以将电能转化为机械能，从而驱动电力机车或电动车组运行。

电力牵引系统主要由受流供电设备、高压电器、高压负载、接地回流四部分组成。高压电器可以理解成电力牵引系统的前端电路，能够对电力牵引系统起保护和检测作用，对应的实物是高压电器箱。

高压负载是整个电力牵引系统的核心，由牵引逆变器和辅助电源箱组成。接地回流是整个电力牵引系统的末端电路，能够为电力牵引系统提供接地保护。1.1.2电力牵引系统1．低压配电系统低压配电系统为车站的照明设备，消防设备，售票、检票设备，电梯、扶梯，通风、供暖设备，通信与信号设备等所有低压用电设备分配电能。2．照明系统照明系统根据使用性质的不同分为普通照明（工作照明、节电照明）、应急照明（备用照明、疏散照明、安全照明）、商业广告照明等照明子系统。照明系统是城市轨道交通系统正常运营的保证，照明系统常用的照明灯具有白炽灯、荧光灯、卤钨灯、LED灯等。1.1.3低压配电及照明系统通信系统主要包括电话系统、无线通信系统、闭路电视监控系统、广播系统、乘客信息显示系统，以及为满足控制中心与电力监控系统、防灾系统、环境与设备监控系统、自动售票检票系统等的通信要求而建立的传输系统。信号系统是一个完整的指挥系统，可以有效地利用智能化设备完成行车指挥、自动驾驶、超速防护及列车运行的控制和调整，从而实现列车运行的自动化、科技化，在保证列车运行安全的前提下，提高列车的运输能力和运行效率。1．通信系统2．信号系统1.1.4通信与信号系统辅助电源系统能够为除电力牵引系统之外的所有车载用电设备供电，主要由辅助逆变器、蓄电池充电器、蓄电池三部分组成。空调系统一般采用微机控制方式控制，该控制方式既可以根据外界环境温度进行客室内温度控制，也可以根据温控器进行客室内温度调节，同时还具有自诊断功能、故障记录功能和保护功能。01辅助电源系统车门系统可以控制列车左/右侧车门的开启和关闭，司机室车门两侧和司机室操作台上均设有左/右侧车门的选择开关，以供司机选择开启或关闭左/右侧车门。02空调系统03车门系统1.1.5辅助系统任务实施----“电工技术应用”知识竞赛任务准备（1）老师制作一个转盘，转盘上分别设置供电系统、电力牵引系统、低压配电及照明系统、通信与信号系统、辅助系统五个区域，作为提出问题的范围选项。（2）老师将全班学生分为6组，每组选出1名小组负责人，小组负责人带领组员温习本任务所学内容。图1-5各小组提问的顺序实施步骤

每个小组负责人通过转动转盘的方式选择提问的范围，然后在该范围内向下一个小组提出一个问题，下一个小组负责人组织组员回答问题。各小组提问的顺序如图1-5所示，即第1小组通过转动转盘的方式选择提问范围，并向第2小组提问；第2小组通过转动转盘的方式选择提问范围，并向第3小组提问；依此类推，不允许提出重复问题。老师按照表1-1所示标准为各小组进行评分，统计各小组总得分，将各小组按照最终得分的高低进行排名，并根据情况设置活动奖励。表1-1“电工技术应用”知识竞赛评分表任务评价项目要求分值得分提问范围合理，问题明确30分答题逻辑清晰、内容全面50分协作分工明确、配合默契20分总分安全用电任务1.2任务引入小李是某轨道交通集团有限公司的实习电工，虽然在学校学习过相关技术，但他仍然缺少电工从业的相关经验。虽然电能够为城市轨道交通系统提供动力，但电的使用往往伴随着一定的危险性。对于小李这样的实习电工来说，安全用电是上岗前必须掌握的内容。那么，小李应具体学习哪些安全用电知识和技能呢？人体的触电事故主要是由电流通过人体引起的。触电时，电流因其大小、频率、通过人体的时间、流通途径的不同而对人体产生不同的作用。01电流对人体的作用1电流大小电流大小是触电时影响人体受到伤害程度的主要因素之一。2电流频率（1）20～300Hz的交流电对人体的危害最大。（2）人体对直流电的忍受量是其对工频交流电忍受量的两倍左右。（3）频率大于1kHz的高频交流电对人体细胞机能的破坏作用较小。1.2.1电流对人体的作用及安全电压3电流通过人体的时间触电时，电流通过人体的时间越长，对人体各部位的伤害越大，而且随着触电时间的延长，人体电阻的阻值会下降。4电流流通途径触电时，若电流流过人体的心脏、中枢神经系统、呼吸系统等处，则会对人体造成很大的伤害。尤其是电流流过心脏时，触电者会出现精神失常、心跳停止、血液循环中断等症状，会有生命危险。1.2.1电流对人体的作用及安全电压02安全电压安全电压是指不直接致人死亡或残疾的电压。安全电压限值可根据安全电流限值和人体电阻计算得出。根据我国相关规定，工频安全电压有效值的限值为50V，直流安全电压的限值为120V。工频安全电压有效值的额定值有42V、36V、24V、12V、6V五种。1.2.1电流对人体的作用及安全电压触电方式主要有单相触电、双相触电、跨步电压触电和接触电压触电四种。01触电方式1单相触电图1-6中性点接地的单相触电图1-7中性点不接地的单相触电1.2.2触电

单相触电是指人体与大地互不绝缘，且人体直接接触带电设备中的一相导线，从而导致电流通过人体流入大地，并对人体造成伤害的触电方式。单相触电有中性点接地（见图1-6）和中性点不接地（见图1-7）两种情况。3跨步电压触电

2双相触电图1-8双相触电4接触电压触电1.2.2触电双相触电是指在人体与大地绝缘的情况下，人体同时接触到两条不同的相线或两个电气设备不同相的带电部位，从而导致电流由一条相线通过人体流到另一条相线，并对人体造成伤害的触电方式，如图1-8所示。当架空线路的一条带电导线掉落在地上时，接地电流会从落地点流入大地，并向四周分散，若有人在接地点周围行走，其两脚之间就会形成跨步电压。接触电压触电便是在人体接触到此类电气设备外壳时发生的触电。02触电急救1脱离电源拉挑开带电导线拖拽触电者的衣服将干燥木板等绝缘物垫在触电者身下，使其与地面隔离，以隔断电流拉下开关、关闭电闸或拔下插座。挑开带电导线，使带电导线与触电者的身体脱离。挑垫切拽1.2.2触电3现场救治2判断触电者的受伤程度1.2.2触电（1）判断触电者的呼吸是否停止。（2）判断触电者的脉搏是否跳动。（3）判断触电者的瞳孔是否放大。（1）如果触电者只是头昏、心悸、出冷汗、恶心、呕吐，但并未失去知觉，可使其在空气流通、温度适宜的地方安静平躺，为其松开身上的紧身衣服，摩擦全身，使之发热。（2）如果触电者已经昏迷，但呼吸心跳尚存，应立即通知医生，同时将其平放在通风、凉爽的地方，为其松开身上的紧身衣服，摩擦全身，使之发热。（3）如果触电者出现假死现象，应根据触电者的不同情况对症处理。01绝缘防护1绝缘击穿2绝缘老化1.2.3电气安全防护绝缘材料是指体积电阻率在

以上的材料，使用绝缘材料把带电体封闭起来，就可以达到绝缘的效果，为电气设备和线路的正常运行提供必要条件。当施加于绝缘材料上的电能（电场强度）大于其临界值时，绝缘材料会完全失去绝缘性能而导电，这种现象就是绝缘击穿。

绝缘老化是指绝缘材料在使用过程中，受到热、光、氧气、机械力等因素的长期作用而发生的不可逆的变化，这会导致其绝缘性能降低。02接地保护03漏电保护接地装置是埋在地下的接地体和接地体到设备之间的连接导线的总称。1.2.3电气安全防护漏电保护装置可以在电网漏电超过某一设定值时，自动切断电源，从而起到保护的作用。漏电保护装置可用于直接接触触电和间接接触触电的防护，根据工作原理的不同，可分为电压型和电流型两种。04过电压防护

过电压是指工频下交流电压均方根值持续超过额定值10%的长时间电压变动，其持续时间一般大于1min。过电压根据其产生原因的不同，可分为外部过电压和内部过电压两类。外部过电压是由大气中的雷云对地面放电而引起的；内部过电压是由电力系统内部运行方式发生改变而引起的1.2.3电气安全防护05静电防护（1）设备接地（2）搭接（或跨接）（3）屏蔽（4）增大电导率（5）提高环境湿度静电最常见的产生方式是接触-分离起电。静电防护就是为防止静电积累所引起的人身电击、火灾、爆炸，电子器件失效、损坏，以及对生产的不良影响而采取的防范措施，其防范的主要原则是抑制静电产生、加速静电泄漏、进行静电中和等，具体措施有以下五种。1.2.3电气安全防护1）绝缘手套06个人安全防护2）绝缘帽常用的个人防护用具有绝缘手套、绝缘帽、绝缘鞋、绝缘服、防护眼镜等。1.2.3电气安全防护绝缘手套具有防油、防电、耐酸碱等功能，如图1-11所示。绝缘帽如图1-12所示。绝缘帽佩戴前要先检查其有无裂缝，有无变形，下颚带是否完好、牢固；佩戴时必须按照头围的大小调整并系好下颚带。3）绝缘鞋4）绝缘服5）防护眼镜绝缘鞋如图1-13所示，其作用是在高压操作时使人与地面绝缘，防止电流通过人体与大地之间构成通路，对人体造成电击伤害。1.2.3电气安全防护相关从业人员在进行带电作业时，需要穿绝缘服进行防护，如图1-14所示。绝缘服具备阻燃、绝缘性能，适用于工频电压7kV以下的作业环境。

防护眼镜主要用于防止电器拉弧产生的电火花对眼睛造成损伤，如图1-15所示。任务实施----触电急救情景模拟任务准备（1）老师制作一个转盘，转盘上分别设置单相触电、双相触电、跨步电压触电、接触电压触电四个区域，作为触电情景选项。（2）老师将全班学生平均分成若干组，每组选出1名小组负责人，小组负责人带领组员温习触电急救的相关知识和技能。

实施步骤12各小组负责人通过转动转盘的方式确定下一小组要模拟的触电情景。第1小组通过转动转盘为第2小组选择要模拟的触电情景；第2小组通过转动转盘为第3小组选择要模拟的触电情景；依此类推，允许出现重复情景。各小组成员在小组负责人的带领下，共同模拟相应的触电情景，合理选择施救方法并展开施救。表1-2“触电急救”情景模拟评分表任务评价项目要求分值得分情景设置情景明确、符合条件30分施救内容方法正确、步骤合理50分团队协作分工明确、配合默契20分总分老师按照表1-2所示标准为各小组进行评分，统计各小组总得分，将各小组按照最终得分的高低进行排名，并根据情况设置活动奖励。thankyou感谢观看项目2直流电路CONTENTS1电路基本物理量2电路的基本元件3直流电路项目导读

电路是电工技术和电子技术的基础，根据通过电流性质的不同，可分为直流电路和交流电路。由于在辅以适当的数学工具后，直流电路中的物理定律及分析方法也适用于正弦交流电路及其他线性电路，因此，直流电路是电路分析研究的基础。

本项目将借助各种电工仪器和仪表，对电路的基本物理量和基本元件进行测量，并通过直流电路中的物理定律对直流电路进行分析和研究。知识目标020103掌握电路基本物理量的测量、分析关系。掌握电路基本元件的测试方法。掌握直流电路常用的分析方法。能力目标0201能够测量电路基本物理量。能够测量电路基本元件的伏安特性曲线。03能够应用常用的物理定律分析直流电路。思政目标020103养成勇于探索、知难而进的创新精神。养成坚持不懈、刻苦钻研的工作作风。树立科技成才、技能报国的人生理想。电路基本物理量任务2.1任务引入

为减轻乘客出行压力，地铁站通常会配有电动扶梯。在空载情况下，电动扶梯通常会以较低的速率运行；而在有乘客乘坐时，电动扶梯会提高运行速率，以便更快地将乘客送往目标楼层。

电动扶梯之所以用不同的速率运行，是为了在向乘客提供正常服务的基础上，尽可能地减少对功率的消耗。

那么究竟什么是功率呢？与功率有关的物理量又有哪些呢？01电路的组成电路是由电源、负载、中间环节等组成的闭合回路。2.1.1电路（1）电源：将其他形式的能量转换成电能的装置。常见的电源有发电机、信号源、电池等。（2）负载：将电能转变成其他形式能量的装置，如电灯、空调、电动机等。（3）中间环节：连接电源和负载的导线、控制电路通断的开关、检测和保护电路的控制设备及仪器仪表等，统称为中间环节。02电路的模型（a）实际电路（b）电路模型图2-1手电筒的实际电路与电路模型2.1.1电路电路是由各类电磁特性复杂的元件组成的，为了便于分析，可将实际电路中的元件理想化（模型化），突出元件的主要电磁性质，忽略其次要性质，将其近似看作理想电路元件。例如，电阻、电感和电容等都是理想电路元件。由理想电路元件组成的电路称为实际电路的电路模型。03电路的工作状态2.1.1电路（1）开路：电源与负载之间未接成闭合回路，又称断路。（2）短路：电源未经过任何负载而直接由导线连接形成闭合回路。（3）有载工作：电源与负载连成通路，电路中有电流存在。2.1.2电路的基本物理量1电流图2-2电流的方向2.1.2电路的基本物理量2.1.2电路的基本物理量2电位与电压

在电路中任选一点作为参考点（零电位点），则电场力把单位正电荷从某点移动到参考点所做的功称为该点的电位，用V（单位为V）表示。2.1.2电路的基本物理量2.1.2电路的基本物理量3电动势图2-5电动势2.1.2电路的基本物理量4电能与功率1）电能2.1.2电路的基本物理量4电能与功率

2）功率1．电压表电压表是测量电压的仪器，有直流和交流之分，分别用于测量直流电压和交流电压，需并联在被测电路两端使用。如图2-6所示为直流电压表接线电路图。测量直流电路时，需确保直流电压表“

+”接线柱接被测电路的高电位端，“-”接线柱接被测电路的低电位端，否则直流电压表会因指针反向偏转而损坏2.1.3常用测量仪器图2-6直流电压表接线电路图2．电流表电流表是测量电流的仪器，有直流和交流之分，可分别用于测量直流电流和交流电流，需串联在被测电路中使用，如图2-7所示。测量直流电路时，需确保电流从直流电流表“+”接线柱流入，“-”接线柱流出，否则直流电流表会因指针反向偏转而损坏。2.1.3常用测量仪器图2-7直流电流表接线电路图3．兆欧表兆欧表是用来测量被测设备的绝缘电阻和高值电阻的仪器，根据操作方式的不同可分为手摇式和电动式等类型，根据显示方式的不同可分为数字式和指针式两大类。如图2-8所示为ZC25型手摇式兆欧表，它由一个手摇发电机、表头和三个接线柱组成（线路端L、接地端E、屏蔽端G）。2.1.3常用测量仪器图2-8ZC25型手摇式兆欧表4．万用表万用表是一种多用途的便携式电工仪表，可用于测量交直流电压、交直流电流、电阻等多种物理量；亦可用于测量电容、电感及晶体管的某些特性；同时，还可用于检测多种电子器件的好坏以及调试各种电子设备。根据显示方式的不同，万用表可分为指针式（模拟式）和数字式两大类，如图2-9所示。2.1.3常用测量仪器（a）MF-47指针式万用表（b）KJ9205数字式万用表图2-9万用表2.1.3常用测量仪器编号图形示意编号图形示意1已启动相对测量9已选中占空比2高压提示10已选中电阻或频率3已选中通断性11电容单位皮法、微法或法拉4已启用“显示保持”12电压单位毫伏或伏特5已启用最小值或最大值模式13直流电模式或交流电模式6已启用LED测试14电流单位微安、毫安或安培7已选中华氏温标或摄氏温标15已启用自动量程或手动量程8已选中二极管测试16电池电量不足，应立即更换表2-1数字式万用表图形符号的功能说明任务实施Ⅰ----测量白炽灯的电压和电流任务准备实验器材准备：电压表、电流表各1块，直流电源1台，白炽灯（12V、0.1A）1盏，开关1个，导线若干。实施步骤（1）根据图2-1所示电路，将直流电源、开关、白炽灯连接起来，并保持开关断开。（2）将电压表按照图2-6所示的连接方式，与白炽灯并联。（3）将电流表按照图2-7所示的连接方式，与白炽灯串联。（4）闭合开关，读取电压表和电流表的示数，并将测量结果填入表2-2中。（5）重复完成以上电压、电流测量三次，以三次测量结果的平均值为最终结果，填入表中。实施步骤测量项目电压电流测量次数123123测量结果

最终结果

表2-2电压、电流测量结果老师根据学生的实际表现情况进行评分，并将评分结果填入表2-3中。表2-3白炽灯的测量评分表任务评价序号内容评分标准分值得分1总体表现遵守课堂纪律和实训规定，服从老师管理，主动思考并积极参与讨论，否则酌情扣分20分

2实际操作正确连接电路，正确使用仪器、仪表，否则每错1处扣10分50分

3实施结果测量结果正确，否则每错1处扣10分20分

4安全文明作业严格执行安全操作规程，否则每错1处扣5分；不得损坏仪器、仪表，否则扣10分10分

总分

任务实施Ⅱ----使用万用表测量电压、电流任务准备实验器材准备：数字万用表1块，直流电源1台，白炽灯（12V、0.1A）1盏，开关1个，导线若干。实施步骤（1）根据图2-1所示电路，将直流电源、开关、白炽灯连接起来，并保持开关断开。（2）测量直流电路电压。（3）测量直流电路电流。测量项目电压电流测量次数123123测量结果

最终结果

表2-4电压、电流测量结果老师根据学生的实际表现情况进行评分，并将评分结果填入表2-3中。表2-3白炽灯的测量评分表任务评价序号内容评分标准分值得分1总体表现遵守课堂纪律和实训规定，服从老师管理，主动思考并积极参与讨论，否则酌情扣分20分

2实际操作正确连接电路，正确使用仪器、仪表，否则每错1处扣10分50分

3实施结果测量结果正确，否则每错1处扣10分20分

4安全文明作业严格执行安全操作规程，否则每错1处扣5分；不得损坏仪器、仪表，否则扣10分10分

总分

电路的基本元件任务2.2任务引入在城市轨道交通系统的运输过程中，为提高乘客舒适度，列车经常会在气温较低时打开座位加热器，升高座椅温度，从而在寒冷的冬季为乘客带来温暖。在座位加热器工作过程中，使温度升高的主要元件是电阻，它可以在消耗电能的同时产生热量，是生活中常见的电路基本元件。除电阻外，生活中还有哪些电路基本元件呢？它们又有哪些作用呢？伏安特性是指元件两端的电压与其通过电流之间的关系。根据伏安特性的不同，可将电阻分为线性电阻和非线性电阻两种。01电阻的伏安特性2.2.1电阻2.2.1电阻图2-12线性电阻图2-13非线性电阻02电阻的串联、并联和混联2.2.1电阻1）电阻的串联串联是指将电路中的元件逐个顺次首尾相连的连接方式。如图2-14所示。图2-14电阻的串联电路2.2.1电阻2）电阻的并联并联是指将电路中的元件始端与始端、末端与末端并接在一起的连接方式。如图2-15所示为电阻的并联电路。图2-15电阻的并联电路2.2.1电阻3）电阻的混联混联是指电路中既有元件的串联，又有元件的并联。如图2-16所示为两种常见的混联电路。（a）支路串联，整体并联（b）支路并联，整体串联图2-16常见的混联电路等效电路图法为电阻混联电路的常用分析方法，具体步骤详见教材2.2.1电阻【例2-1】现有一电阻混联电路如图2-17所示，各电阻的阻值均为1Ω，试求A、B两点之间的等效电阻。图2-17电阻混联电路例题2.2.1电阻图2-18标字母解（1）从A点至B点依次为各连接点标上字母，如图2-18所示。中间无电阻的连接点必须用同一字母表示。（2）将A、C、B三点沿一条直线依次排开，如图2-19所示。（3）将原电路图中的电阻填入相应的连接点之间，如位于A、C两点之间，位于A、B两点之间，如图2-20所示。图2-18标字母图2-18标字母2.2.1电阻电容能够将电能转换为电场能储存起来，是一种储存电场能的元件，一般由两块金属板间隔以不同的绝缘材料制成。电容在电路图中的符号如图2-21所示。图2-21电容在电路图中的符号2.2.2电容01电容的伏安特性2.2.2电容2.2.2电容02电容储存的电场能03电容的串联与并联2.2.2电容1电容的串联将电容依次首尾相连，且中间无任何分支的连接方式即为电容的串联，如图2-22所示为电容的串联电路。图2-22电容的串联电路2.2.2电容2电容的并联将电容的相同电极分别相连，接在两个共同端点之间的连接方式称为电容的并联，如图2-23所示为电容的并联电路。2.2.2电容图2-23电容的并联电路电感能够将电能转换为磁场能储存起来，是一种储存磁场能的元件，一般由导线绕制而成，如图2-24（a）所示。电感在电路图中的符号如图2-24（b）所示。图2-24电感2.2.3电感01电感的伏安特性设电感有N匝线圈，当线圈通过电流i时，线圈内部将产生磁通Φ。磁通与线圈匝数的乘积为磁通链，用Ψ表示，即。

在国际单位制中，磁通Φ与磁通链Ψ的单位都为韦伯（Wb）。2.2.3电感2.2.3电感02电感储存的磁场能03电感的连接与耦合2.2.3电感1电感的串联与并联2.2.3电感2电感的耦合（a）顺接串联

（b）反接串联图2-25耦合电感的串联示意图2.2.3电感

（a）同侧并联

（b）异侧并联

图2-26耦合电感的并联示意图01电压源电压源是指为电路提供一定电压的电源。

如果电压源内阻为零，电压源将提供一个恒定不变的电压，其电流I由负载电阻R及输出电压U来确定，这样的电压源称为理想电压源（或恒压源），其符号如图2-27所示。2.2.4电源图2-27理想电压源的符号2.2.4电源图2-28电压源电路图2-29实际电压源和理想电压源的外特性曲线02电流源电流源是指为电路提供一定电流的电源。如果电流源内阻为无穷大，电流源将提供一个恒定、不随外电路改变的电流，其电压U由负载电阻R及输出电流I来确定，这样的电流源称为理想电流源（或恒流源），其符号如图2-30所示。实际上，电源内阻不可能为无穷大，为了方便对电路进行分析和计算，可以认为实际电流源是由理想电流源与内阻并联构成的组合，如图2-31所示。2.2.4电源图2-30理想电流源的符号图2-31电流源电路2.2.4电源图2-32实际电流源和理想电流源的外特性曲线03电压源和电流源的等效变换电压源以输出电压的形式向外电路供电，电流源以输出电流的形式向外电路供电。对外电路而言，电压源和电流源可以进行等效变换，如图2-33所示。2.2.4电源图2-33电压源和电流源的等效变换2.2.4电源图2-34电源的电路模型例题2.2.4电源解任务实施----测试线性电阻的伏安特性任务准备实验器材准备：直流电压表、直流毫安表各1块，直流电源1台，线性电阻（1kΩ）1个，导线若干。实施步骤（1）根据图2-35所示电路，将电源、电阻及各类电表连接起来。（2）调节电源电压，使电压表示数Ur为0V。（3）在电压表示数分别为0V、2V、4V、6V、8V、10V时，将电流表示数I填入表2-6中。图2-35线性电阻的伏安特性测试电路（4）根据测试结果，在方格纸上绘制出线性电阻的伏安特性曲线。Ur/V0246810I/mA

表2-6线性电阻的伏安特性测试结果老师根据学生的实际表现情况进行评分，并将评分结果填入表2-7中。表2-7线性电阻伏安特性的测试评分表任务评价序号内容评分标准分值得分1总体表现遵守课堂纪律和实训规定，服从老师管理，主动思考并积极参与讨论，否则酌情扣分20分

2实际操作正确连接电路，正确使用仪器、仪表，否则每错1处扣10分25分

3实施结果表2-6中的测量结果正确，否则每错1处扣5分；伏安特性曲线绘制正确，否则根据错误情况扣5～15分45分

4安全文明作业严格执行安全操作规程，否则每错1处扣5分；不得损坏仪器、仪表，否则扣10分10分

总分

直流电路任务2.3任务引入对于简单的直流电路，可通过等效变换来化简，然后使用欧姆定律和必要的测量手段即可对其进行分析；而对于那些不能通过等效变换化简的复杂电路，这些分析方法是远远不够的。在分析复杂电路，尤其是多条支路、多个电源组成的电路时，应采取什么样的方法呢？这些方法分别能解决什么样的问题呢？2.3.1基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路理论中最重要的定律之一，包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。支路一个或几个二端元件首尾相接，中间没有分岔的电路称为支路。节点三条或三条以上支路的连接点称为节点。回路电路中的任意闭合路径称为回路。网孔内部不包含其他支路的回路称为网孔。图2-36电路举例1基本概念2基尔霍夫电流定律2.3.1基尔霍夫定律3基尔霍夫电压定律2.3.1基尔霍夫定律2.3.1基尔霍夫定律图2-40直流电路例题2.3.1基尔霍夫定律解1设定各支路电流的参考方向及回路绕行方向。2应用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程。2.3.2支路电流法支路电流法是指根据基尔霍夫定律，分别对节点和回路列出相关方程并进行求解，从而解出支路电流的电路分析方法。其具体求解步骤如下。3应用基尔霍夫电压定律列出回路电压方程，应优先选择独立回路。4将已知数代入方程，求解各支路电流。5确定各支路电流的方向。2.3.2支路电流法图2-41复杂直流电路例题2.3.2支路电流法解应用叠加定理求解电路的具体步骤如下：（1）在原电路中设定各支路电流的参考方向、各回路的绕行方向。2.3.3叠加定理叠加定理认为：在多个电源作用下的线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各电源单独作用时，该支路上的电流（或电压）的代数和。（2）将原电路分解为各电源单独作用的分电路。（3）计算每个分电路中相应支路电流及电压的分量。（4）将各电流及电压的分量分别进行叠加，求出原电路中各支路的电流及电压。2.3.3叠加定理（a）

（b）

（c）图2-43线性电路例题2.3.3叠加定理解应用戴维南定理求解电路的步骤详见教材p542.3.4戴维南定理戴维南定理认为：对外电路而言，线性有源二端网络都可以用一个理想电压源与内阻串联的电压源来等效代替，如图2-44所示。图2-44有源二端网络2.3.4戴维南定理（a）

（b）

（c）

（d）图2-46复杂线性电路例题2.3.4戴维南定理解任务实施Ⅰ----验证基尔霍夫定律和叠加原理任务准备实验器材准备：直流电压表、直流毫安表各1块，DG05试验挂箱（或其他同类型试验挂箱）1个，直流电源1台，导线若干。

实施步骤根据图2-47所示电路，将各类实验器材连接起来。图2-47基尔霍夫定律和叠加原理的验证电路详细步骤见教材p57表2-11基尔霍夫定律和叠加定理的验证评分表任务评价老师根据学生的实际表现情况进行评分，并将评分结果填入表2-11中。序号内容评分标准分值得分1总体表现遵守课堂纪律和实训规定，服从老师管理，主动思考并积极参与讨论，否则酌情扣分20分

2实际操作正确连接电路，正确使用仪器、仪表，否则每错1处扣10分20分

3实施结果表2-8中计算结果和测量结果正确（相对误差在

以内），表2-9、表2-10中测量结果正确，否则每错1处扣5分；表2-10中分析内容正确，否则扣5～10分。50分

4安全文明作业严格执行安全操作规程，否则每错1处扣5分；不得损坏仪器、仪表，否则扣10分10分

总分

任务实施Ⅱ----验证戴维南定理任务准备实验器材准备：直流电压表、直流毫安表各1块，直流电源1台，可变电阻箱1台，滑线电阻器1个，线性电阻3个，开关1个，导线若干。

实施步骤（1）根据图2-49所示电路，将电源、电阻及各类电表连接起来。（2）接通直流稳压电源，断开开关K，用直流电压表测量有源二端网络的开路电压

，并将测量结果填入表2-12中。图2-49有源二端网络实验电路表2-12有源二端网络的测量结果

实施步骤（3）闭合开关K，通过调节可变电阻测量有源二端网络的内阻

。（4）测量有源二端网络的输出电压和电流。（5）完成以上测量后，根据图2-50所示电路，将电源、电阻及各类电表重新连接。（6）测量电路的电压和电流。图2-50有源二端网络等效电路表2-13戴维南定理的验证评分表任务评价老师根据学生的实际表现情况进行评分，并将评分结果填入表2-13中。序号内容评分标准分值得分1总体表现遵守课堂纪律和实训规定，服从老师管理，主动思考并积极参与讨论，否则酌情扣分20分

2实际操作正确连接电路，正确使用仪器、仪表，否则每错1处扣10分20分

3实施结果表2-12中的测量结果正确，否则每错1处扣5分50分

4安全文明作业严格执行安全操作规程，否则每错1处扣5分；不得损坏仪器、仪表，否则扣10分10分

总分

thankyou感谢观看项目3正弦交流电路项目导读正弦交流电路在城市轨道交通系统中有着非常广泛的应用。这是因为与直流电相比，正弦交流电具有电压可变，便于输送、分配和使用等优点；同时，与直流电气设备相比，交流电气设备具有结构简单、经济性好且维修方便等优点。

因此，城市轨道交通系统大量使用了正弦交流电气设备，以便更好地实现其运输功能。本项目将针对正弦交流电路的特点，对其具体的应用和分析方法展开介绍。知识目标020103掌握正弦交流电的三要素及其相量表示。掌握RLC串联电路中电压与电流的关系及功率的计算。掌握电路中发生串联谐振和并联谐振时的条件及特征。0405掌握提高功率因数的意义及方法。掌握三相交流电的产生原理及功率计算方法。能力目标0201能够使用示波器测量和分析正弦交流信号。能够正确连接三相正弦交流电源和三相负载。03能够测量单相、三相正弦交流电路的功率。思政目标020103养成执着专注、科学严谨的工匠精神。养成脚踏实地、求真务实的工作作风。坚定实现中华民族伟大复兴的中国梦的理想信念。CONTENTS1正弦交流电2单相正弦交流电路3三相正弦交流电路正弦交流电任务3.1任务引入城市电网可通过变电站向城市轨道交通系统提供正弦交流电，从而使城市轨道交通系统能够正常运行。一般情况下，城市轨道交通系统用电设备的额定频率为50Hz，其额定电压因设备实际工作情况的不同而不同。以上所介绍的频率、电压等都是衡量正弦交流电的重要因素。那么，正弦交流电是如何产生的？衡量正弦交流电的因素又有哪些呢？3.1.1正弦交流电的产生图3-1单相交流发电机的原理模型图3-2正弦交流电动势的波形3.1.2正弦交流电的三要素3.1.2正弦交流电的三要素周期、频率、角频率均为衡量正弦交流电变化快慢的物理量。周期为正弦交流电完成一次循环变化所用的时间，一般用字母T来表示，单位为秒（s）。频率为正弦交流电在单位时间内做周期性循环变化的次数，一般用字母f表示，单位为赫兹（Hz）。根据定义，周期与频率互为倒数。频率为正弦交流电在单位时间内做周期性循环变化的次数，一般用字母f表示，单位为赫兹（Hz）。01周期、频率、角频率02振幅、有效值图3-3有效值示意图3.1.2正弦交流电的三要素正弦交流电在一个周期内能够达到的最大值即为振幅，一般用标有下标m的大写字母表示。振幅反映了正弦交流电变化的幅度。有效值是衡量交流电做功能力的物理量。3.1.2正弦交流电的三要素03初相位与相位差3.1.2正弦交流电的三要素3.1.2正弦交流电的三要素图3-4相位差的四种情况3.1.2正弦交流电的三要素例题解3.1.3正弦交流电的表示方法01解析法解析法就是利用解析式表示正弦交流电的方法。02图像法图像法是指在平面直角坐标系中，用纵坐标表示瞬时值、横坐标表示电角度，从而得到正弦交流电对应图像的方法。图像可以直观地表示瞬时值随电角度变化的函数关系，从而形象地表达物理规律。03相量法3.1.3正弦交流电的表示方法相量法是指将正弦交流电的振幅作为相量长度，初相位作为相量的幅角（向量与实轴正方向所成的角），从而得到正弦交流电对应相量的表示方法。例如任务实施----测量正弦交流电任务准备实验器材准备：双踪示波器、信号发生器、频率计各1台，交流毫伏表1块，双踪示波器专用同轴电缆若干，导线若干。实施步骤1．双踪示波器的自检图3-7双踪示波器的控制面板双踪示波器的控制面板如图3-7所示，请根据以下步骤对双踪示波器进行自检。实施步骤2．正弦交流信号的测量表3-1正弦交流信号的测量数据（一）表3-2正弦交流信号的测量数据（二）老师根据学生的实际表现情况进行评分，并将评分结果填入表3-3中。表3-3正弦交流信号的测量评分表任务评价序号内容评分标准分值得分1总体表现遵守课堂纪律和实训规定，服从老师管理，主动思考并积极参与讨论，否则酌情扣分20分

2实际操作正确接线，正确使用仪器、仪表，否则每错1处扣10分20分

3实施结果表3-1、表3-2中测量值和计算值正确，否则每错1处扣5分50分

4安全文明作业严格执行安全操作规程，否则每错1处扣5分；不得损坏仪器、仪表，否则扣10分10分

总分

单相正弦交流电路任务3.2任务引入单相正弦交流电路的电压、电流随时间呈周期性变化，因而电阻、电感、电容等元件在单相正弦交流电路中起到的作用与在直流电路中不完全相同。例如，电容在直流电路中起到开路作用，而在单相正弦交流电路中则会起到“通高频阻低频”的作用。那么，除电容外，电阻、电感等元件在单相正弦交流电路中起到什么作用？在电阻、电感、电容等元件串/并联的正弦交流电路中，电流、电压又有哪些变化规律呢？1．纯电阻电路纯电阻电路是只有电阻负载的正弦交流电路，也是日常生活中最常见的电路。例如，白炽灯、电热器、电饭锅等都可看成是电阻，它们工作时与正弦交流电源相连，组成纯电阻电路，如图3-8所示。3.2.1单一参数的正弦交流电路图3-8纯电阻电路2．纯电感电路纯电感电路是只有电感负载的正弦交流电路，是一种理想电路，如图3-9所示。日常生活中常见的电感线圈有变压器和电机的线圈、日光灯的镇流器等。3.2.1单一参数的正弦交流电路图3-9纯电感电路3．纯电容电路纯电容电路是只有电容负载的正弦交流电路，如图3-10所示。工程上常用的电容常以空气、云母、绝缘纸、陶瓷等材料作为极板间的绝缘介质，当忽略其漏电电阻和引线电感时，可将其看作是纯电容元件。3.2.1单一参数的正弦交流电路图3-10纯电容电路3.2.1单一参数的正弦交流电路单一参数正弦交流电路特性的比较如表3-4所示。表3-4单一参数正弦交流电路特性的比较3.2.2RLC串联电路图3-11RLC串联电路RLC串联电路是指电阻、电感、电容串联组成的正弦交流电路，如图3-11所示。1．电压与电流的关系3.2.2RLC串联电路2．串联谐振现象3.2.2RLC串联电路3.2.2RLC串联电路RLC并联电路是指电阻、电感、电容并联组成的正弦交流电路，如图3-16所示。3.2.3RLC并联电路图3-16

RLC并联电路3.2.3RLC并联电路1．电压与电流的关系3.2.3RLC并联电路2．并联谐振现象表3-5RLC串联/并联电路特性的比较3.2.4正弦交流电路的功率1．瞬时功率图3-18电压、电流及瞬时功率随时间变化的曲线3.2.4正弦交流电路的功率2．有功功率（平均功率）和功率因数3.2.4正弦交流电路的功率3．无功功率3.2.4正弦交流电路的功率4．视在功率3.2.4正弦交流电路的功率4．视在功率3.2.4正弦交流电路的功率图3-20RLC串联电路例题3.2.4正弦交流电路的功率解3.2.4正弦交流电路的功率解01提高功率因数的意义3.2.5提高功率因数在城市轨道交通电力系统中，电路多为感性电路，且功率因数较低，一般会遇到以下两个问题：02提高功率因数的方法3.2.5提高功率因数当电路的功率因数过低时，可通过在感性（或容性）负载两端并联电容（或电感）的方法来提高功率因数，如图3-21所示。图3-21感性负载并联电容时的电路图3-22感性负载并联电容时的电流相量图任务实施----提高单相正弦交流电路的功率因数任务准备实验器材准备：功率表、交流毫伏表、交流电流表、交流电压表、功率因数表各1块，功率因数提高实验电路板1块，220V单相正弦交流电源1台，自耦调压器、镇流器、启辉器、日光灯各1个，1μF、2.2μF、4.7μF电容器各1个，导线若干。实施步骤（1）根据图3-23所示日光灯电路，将各类实验器材连接起来。图3-23日光灯电路实施步骤（2）将S1、S2、S3断开，接通220V单相正弦交流电源。将所有测量结果填入表3-6中。表3-6日光灯电路的测量与计算结果（一）表3-7日光灯电路的测量与计算结果（二）（3）操作开关，使电路分别并联电容。并将测量结果填入表3-7中。老师根据学生的实际表现情况进行评分，并将评分结果填入表3-8中。表3-8提高电路功率因数实验评分表任务评价序号内容评分标准分值得分1总体表现遵守课堂纪律和实训规定，服从老师管理，主动思考并积极参与讨论，否则酌情扣分20分

2实际操作正确连接电路，正确使用仪器、仪表，否则每错1处扣5分；正确操作开关，使电路并联的电容连接正确，否则每错1处扣10分30分

3实施结果表3-6、表3-7中测量与计算的结果正确，否则每错1处扣5分40分

4安全文明作业严格执行安全操作规程，否则每错1处扣5分；不得损坏仪器、仪表，否则扣10分10分

总分

三相正弦交流电路任务3.3任务引入目前，外部电源主要通过三相正弦交流电路向城市轨道交通系统供电。与单相正弦交流电路相比，三相正弦交流电路具有更多的优点。例如，在相同功率条件下，三相交流发电机比单相交流发电机性能好、尺寸小、成本低；在电机尺寸相同的条件下，三相交流发电机的输出功率比单相交流发电机高；在输电距离、输送功率等相同的条件下，三相输电比单相输电更能节约材料等。因此，三相正弦交流电路具有更高的实际应用价值。那么，三相正弦交流电是如何产生的？三相正弦交流电路有哪些连接方式？其负载又有哪些特点呢？1三相正弦交流电源的产生3.3.1三相正弦交流电源图3-24三相交流发电机的组成图3-25定子绕组的结构1三相正弦交流电源的表示方法3.3.1三相正弦交流电源将三相正弦交流电压用波形图和相量图表示，如图3-26所示。3.3.1三相正弦交流电源（a）波形图（b）相量图图3-26三相正弦交流电压的波形图和相量图3三相正弦交流电源的星形连接3.3.1三相正弦交流电源3.3.1三相正弦交流电源图3-27三相正弦交流电源的星形连接4三相正弦交流电源的三角形连接3.3.1三相正弦交流电源

三相正弦交流电源的三角形（△）连接是指将一相绕组的始端与另一相绕组的末端依次连接，再从三个接点处分别引出三条相线的连接方式，如图3-29所示。图3-29三相正弦交流电源的三角形连接3.3.2三相负载的连接1三相负载的星形连接3.3.2三相负载的连接将三相负载的末端与三相正弦交流电源的中性线相连，并把三相负载的三个首端分别接到三相正弦交流电源的三条相线上，这种连接方式称为三相负载的星形连接，如图3-30所示。图3-30负载做星形连接的三相四线制电路不论哪种连接方式，负载在同一相始末两端之间的电压都称为负载的相电压，在两相始端之间的电压都称为负载的线电压；流过负载的电流都称为相电流，有效值用表示；流过相线的电流都称为线电流。3.3.2三相负载的连接2三相负载的三角形连接3.3.2三相负载的连接将三相负载分别连接到三相正弦交流电源的两条相线之间，这种连接方式称为三相负载的三角形连接，如图3-32所示。图3-32负载做三角形连接的三相正弦交流电路3.3.2三相负载的连接1．有功功率3.3.3三相正弦交流电路的功率与单相正弦交流电路相同，三相正弦交流电路的功率除包括瞬时功率外，还包括有功功率、无功功率和视在功率。2．无功功率3.3.3三相正弦交流电路的功率3．视在功率3.3.3三相正弦交流电路的功率例题3.3.3三相正弦交流电路的功率解3.3.3三相正弦交流电路的功率解1）三相四线制电路的功率测量3.3.3三相正弦交流电路的功率（1）对称的三相四线制电路中各相的功率相同。具体方法为：将功率表的电流线圈串联在相线上，电压线圈的电源端与电流线圈的电源端相连，另一端连接在中性线上。这种测量方法称为一表法，电路的总功率等于该测量值的三倍。（2）非对称的三相四线制电路中各相的功率不同。具体方法为：将三个功率表分别连接在三条相线上，连接方式与一表法相同。这种测量方法称为三表法，电路的总功率等于三个测量值之和。4．功率的测量3.3.3三相正弦交流电路的功率图3-33三相三线制电路的功率测量2）三相三线制电路的功率测量如图3-33所示，对于三相三线制电路，可将两个功率表的电流线圈分别串联在任意两条相线上；电压线圈的电源端与电流线圈的电源端相连，另一端连接在未串联电流线圈的第三条相线上。这种测量方法称为两表法，电路的总功率等于所有测量值之和。任务实施----测量三相正弦交流电路的功率任务准备实验器材准备：功率表2块、三相调压器1个、三相灯组负载1组（6盏220V、15W的白炽灯）、三相闸刀开关（含熔断器）1个、单相控制开关2个、导线若干。

实施步骤1．测量星形连接负载的功率图3-34星形连接负载的三相四线制电路详细步骤见教材p98

实施步骤2．测量三角形连接负载的功率图3-35三角形连接负载的三相三线制电路详细步骤见教材p99表3-10测量三相正弦交流电路评分表任务评价老师根据学生的实际表现情况进行评分，并将评分结果填入表3-10中。序号内容评分标准分值得分1总体表现遵守课堂纪律和实训规定，服从老师管理，主动思考并积极参与讨论，否则酌情扣分20分

2实际操作正确连接电路，正确使用仪器、仪表，否则每错1处扣10分20分

3实施结果表3-9中测量结果正确，否则每错1处扣5分40分

4实验分析负载总功率计算正确得10分10分

5安全文明作业严格执行安全操作规程，否则每错1处扣5分；不得损坏仪器、仪表，否则扣10分10分

总分thankyou感谢观看项目4磁路与变压器项目导读在城市轨道交通系统运行过程中，各类电气设备因其额定工作条件不同，会有不同的变电需求，而变压器则是用于满足这些变电需求的主要电气设备。变压器主要由铁芯和线圈组成，是利用电磁感应原理来实现变电功能的。其中，线圈通电属于电路问题；电流产生的感应磁场在铁芯内部形成磁路，属于磁路问题。只有同时掌握电路和磁路的基本理论，才能更好地理解变压器的工作原理。因此，本项目将介绍磁路和铁芯线圈电路的基本知识，并对变压器进行全面分析。知识目标213掌握磁路的基本物理量。掌握铁磁性材料的性质。掌握磁路的安培环路定律和欧姆定律。645掌握交流铁芯线圈电路的电磁关系、电压电流关系及功率损耗。掌握变压器的基本结构、铭牌数据、工作原理及绕组正方向的判断方法。掌握变压器的运行特性。了解几种常用变压器。7能力目标能够对单相变压器的特征和参数进行测试思政目标020103养成追求突破、追求革新的创新精神。养成恪尽职守、开拓进取的工作作风。树立历史使命感和社会责任感。CONTENTS1磁路的基本概念2变压器磁路的基本概念任务4.1任务引入通电线圈的周围会产生感应磁场，但是这些感应磁场一般较弱。因此，工程上会将铁磁性材料做成一定形状的铁芯，并将线圈绕在铁芯上，使感应磁场的磁通主要集中在由铁芯构成的磁路内，以获得磁感应强度更大的感应磁场。那么什么是磁路？什么是铁磁性材料？交流铁芯线圈电路又符合什么规律呢？

磁感应强度是用于描述磁场的方向和强弱的物理量，一般用大写字母B来表示，单位为特斯拉（T）。4.1.1磁路的基本物理量磁路是指人为地使磁通集中通过的路径，其特性可以用磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度等物理量来表示。1．磁感应强度4.1.1磁路的基本物理量2．磁通4.1.1磁路的基本物理量3．磁导率4.1.1磁路的基本物理量4．磁场强度4.1.2铁磁性材料的性质1.铁磁性材料的磁化根据导磁性能的不同，可将自然界中的材料分为铁磁性材料（磁性材料）和非磁性材料两种。铁磁性材料是指相对磁导率能够达到几千、几万，甚至几十万的强导磁材料，主要包括铁、钴、镍及其合金等；非磁性材料是指相对磁导率接近于1的弱导磁材料，主要包括自然界的大部分物质，如铜、铝、空气等。磁化是指本不具磁性的物质，因受到磁场作用而具有磁性的现象。为什么铁磁性材料能够被磁化呢？这是因为铁磁性材料的内部存在许多自发磁化的小区域，称为磁畴。（a）未磁化

（b）磁化4.1.2铁磁性材料的性质2．磁化曲线铁磁性材料的磁感应强度B随磁场强度H变化的曲线称为磁化曲线，如图4-2所示。图4-2B、μ与H的关系由图可知，铁磁性材料的磁感应强度随磁场强度的增大而增大，但当磁场强度增大到一定数值后，铁磁性材料的磁感应强度将达到饱和，而不会无限增大下去。4.1.2铁磁性材料的性质3．磁滞回线（a）软磁材料图4-3各类铁磁性材料的磁滞回线4.1.2铁磁性材料的性质4．磁性分类根据磁滞回线形状的不同，可将铁磁性材料分为软磁材料、硬磁（永磁）材料和矩磁材料三类，如图4-3所示。（a）软磁材料（b）硬磁材料

（c）矩磁材料图4-3各类铁磁性材料的磁滞回线软磁材料的磁滞性不明显，剩磁和矫顽力较小，磁滞回线较窄，常用于制造变压器、电机或其他电器的铁芯。常见的软磁材料有铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体等。磁性分类132硬磁材料的磁滞性明显，剩磁和矫顽力较大，磁滞回线较宽，主要用作永久磁铁。

常见的硬磁材料有碳钢、钨钢及铝镍钴合金等。矩磁材料具有较大的剩磁和较小的矫顽力，磁滞回线接近矩形，稳定性良好，常用于制造计算机或控制系统中的记忆元件。

常见的矩磁材料有镁锰铁氧体及铁镍合金等。4.1.2铁磁性材料的性质4.1.2铁磁性材料的性质5．涡流（a）（b）图4-4涡流当线圈中通有正弦交流电时，铁芯内会有感应电流产生，该电流与磁通方向垂直，且在垂直于磁通的平面内呈旋涡状，称为涡流，如图4-4（a）所示。涡流会使铁芯发热，造成功率损耗，即涡流损耗。

如图4-4（b）所示，在顺磁场方向叠加彼此绝缘的薄钢片，以增大铁芯内阻，使涡流局限在较小的空间内，有效地减小涡流，降低涡流损耗。1．安培环路定律4.1.3磁路定律图4-5磁路2．磁路欧姆定律4.1.3磁路定律4.1.3磁路定律表4-1磁路和电路比较铁芯线圈可分为直流铁芯线圈和交流铁芯线圈两种。直流铁芯线圈用直流电来励磁，它所产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会产生感应电动势，线圈中的电流由外加电压和线圈本身的电阻决定，其功率损耗也只有线圈电阻上的损耗。交流铁芯线圈用交流电来励磁，它所产生的磁通是交变的，因此其电磁关系、电压电流关系和功率损耗等都有特殊规律。4.1.4交流铁芯线圈电路1．电磁关系4.1.4交流铁芯线圈电路图4-6交流铁芯线圈电路2．电压电流关系4.1.4交流铁芯线圈电路4.1.4交流铁芯线圈电路3．功率损耗4.1.4交流铁芯线圈电路任务实施----

“电与磁”知识竞赛任务准备老师根据本任务所学内容准备竞赛题目（判断题、选择题、简答题等），学生准备空白答题卡、签字笔等工具。实施步骤1.第一轮竞赛（1）全班学生平均分成4支队伍，每支队伍选出1名负责人，负责人带领队员温习本任务所学内容。（2）老师将4支队伍分成两组进行第一轮竞赛，要求每位学生至少回答1道简答题。老师负责为各队打分（判断题、选择题每题1分，简答题每答对1个得分点得1分），各组中总分多的队伍获胜，称为胜利队伍。实施步骤1.第二轮竞赛两支胜利队伍进行第二轮竞赛，老师提问，学生举手抢答，回答错误不扣分，由其他队继续抢答。老师负责为各队打分，总分多的队伍获胜，老师可根据实际情况给予一定的奖励。学生根据自己的答题情况进行自我评价和错题记录，并将相应内容填入表4-2中。表4-2“电与磁”知识竞赛评价表任务评价正确答题数得分备注

学生自我评价：

错题记录（不会或答错的题目及其答案）：

变压器任务4.2任务引入为减少电能损失，城市电网与城市轨道交通系统之间通常采用110kV高压输电，而车站的照明设备、供暖设备等的工作电压一般在400V左右。因此，城市轨道交通系统需要将110kV高压电通过主变电站降至35kV后，经由中压环网电缆运送至车站的降压变电站，并通过降压变电站降至400V以供相应的低压用电设备使用。主变电站和降压变电站都是由变压器完成降压的，那么，变压器的工作原理是什么呢？变压器是一种静止的电气设备，它通过电磁感应原理来实现电能的传递、分配和控制，具有变换电压、电流和阻抗的作用。24.2.1变压器概述1．变压器的分类按用途分类：分为电力变压器和特殊变压器两类。（1）电力变压器一般应用于电力系统输配电，常用的有升压变压器、降压变压器、配电变压器等。（2）特殊变压器是针对特殊需要而制造的变压器，常见的有自耦变压器、整流变压器、工频试验变压器、矿用变压器、冲击变压器、电焊变压器及仪用互感器等。1按电源的相数分类分为单相变压器、三相变压器和多相变压器三类。14.2.1变压器概述铁芯：铁芯是变压器的磁路通道，由铁芯柱和铁轭两部分组成。2．变压器的基本结构变压器主要由铁芯和绕组两部分组成。根据铁芯和绕组组合结构的不同，变压器可分为芯式变压器和壳变压器式两种。

芯式变压器的铁芯呈口字型，绕组套在铁芯上，结构较简单，绕组的装配和绝缘都较方便，因此多用作容量较大的变压器，如图4-7（a）所示。

壳式变压器的铁芯呈日字型，绕组被铁芯包围，其制造工艺复杂，仅用作小容量的变压器，如图4-7（b）所示。（a）芯式变压器（b）壳式变压器图4-7变压器2绕组绕组是变压器的电路部分，一般由具有良好绝缘的漆包线、纱包线等绕制而成。工作时，与电源相连的绕组称为一次绕组（又称初级绕组、原边绕组），与负载相连的绕组称为二次绕组（又称次级绕组、副边绕组）。4.2.1变压器概述1额定电压4.2.1变压器概述3．变压器的铭牌数据2额定电流4.2.1变压器概述3额定容量4额定频率额定频率是指变压器在额定状态下运行时加在一次绕组上的交流电频率。我国规定的额定频率为50Hz。4.2.2变压器的工作原理（a）结构示意图（b）电气符号图4-8变压器的结构示意图和电气符号01电压变换4.2.2变压器的工作原理02电流变换4.2.2变压器的工作原理03阻抗变换4.2.2变压器的工作原理（a）

（b）图4-9负载阻抗模的等效变换例题4.2.2变压器的工作原理4.2.2变压器的工作原理解4.2.3变压器绕组的极性在使用变压器时，有时需要将变压器的绕组串联以提高电压或并联以增大电流。当电流流入（或流出）两个绕组时，若产生的磁通方向相同，两个线圈中的感应电动势方向也相同，则这两个绕组的流入端（或流出端）称为同极性端（又称同名端），用符号“*”或“•”表示，如图4-10所示。

常用的测定方法有直流法和交流法两种。（a）正接（b）反接图4-10同极性端的标注1直流法图4-11直流法2交流法4.2.3变压器绕组的极性根据图4-11所示电路，将线圈1-2、线圈3-4、直流电源和直流毫安表连接起来。根据图4-12所示电路，将线圈1-2和线圈3-4各取一个接线端连在一起（图中为接线端2和接线端4），并在其中一个线圈（图中为1-2线圈）的两端加一个比较低的便于测量的交流电压。图4-12交流法4.2.4变压器的运行特性图4-13变压器的外特性曲线电压变化率是变压器的主要性能指标之一，它反映了变压器供电电压的质量，即电压的稳定性。变压器的绕组内阻和漏磁通一般很小，其电压变化率约为5%。1.变压器的外特性1变压器的功率4.2.4变压器的运行特性2．变压器的功率、损耗与效率2变压器的损耗与效率4.2.4变压器的运行特性01三相变压器4.2.5变压器在城市轨道