建筑电气幻灯片

普通高等教育“十一五”国家级规划教材,书名：建筑电气 ISBN： 978-7-111- 14702-2 作者：汪永华 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,建筑电气 高职高专 ppt 课件,第2章 建筑电气基础知识,主要内容,2.1 电路的基本概念 2.2 电路的基本定律 2.3 单相交流电路 2.4 三相交流电路 2.5 磁路与变压器 2.6 三相异步电动机,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,建筑电气 高职高专 ppt 课件,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.1电路的基本概念,1.电路：电路是由电工设备和元器件按一定方式联接起来的总体，为电流流通提供了路径。如图为手电筒电路。,建筑电气 高职高专 ppt 课件,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.1电路的基本概念,2.电路的作用 一类是电力电路，它主要起着实现电能的传输和转换的作用，因此，在传输和转换过程中，要求尽量减少能量损耗以提高效率。 另一类是信号电路，其主要作用是传输和处理信号等（例如语言 、音乐、图像、 温度等）。在这种电路中，一般所关心的是信号传递的质量，如要求不失真、 准确 、灵敏、 快速等。,建筑电气 高职高专 ppt 课件,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.2电路的基本物理量,1.电流 （1）定义 电荷的定向移动形成电流. （2）表达方式 符号:直流为I, 交流为i. 大小:电荷随时间的变化率. 单位:安培(A)且：安培（A）库仑秒 （3）方向 事实上：带负电荷的电子在金属导体中的运动才产生电流 习惯上：约定正电荷运动方向为电流的正方向 分析上：采用人为随意设定的参考方向，并且当参考方向和电流正方向相一致时电流的值为正值；当参考方向和电流正方向相反时，电流值为负值 。,建筑电气 高职高专 ppt 课件,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.2电路的基本物理量,1.电流 （4）注意点 在进行电路分析时，必须先指定电流的参考方向，方能正确进行方程的编写和求解，题目中给出的电流方向是参考方向。 只有规定了参考方向，电流的正负值才有意义，离开参考方向谈电流的正负值无意义。 为描述和表征电荷与元件间交换能量的规模、大小，引入电压。,建筑电气 高职高专 ppt 课件,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.2电路的基本物理量,2.电压与电位 （1）定义：将单位正电荷从电路中的a点移动到b点所需要的能量称为a,b间的电压。 （2）电压表达方式 符号： 大小： 单位：伏特（v）且： 伏特焦耳库仑 （3）电压极性 实际极性：从高电位（“”端）指向低电位（“”端） 参考极性：分析中人为随意设定的 （其中实际方向关系与电流规定相同）,建筑电气 高职高专 ppt 课件,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.2电路的基本物理量,2.电压与电位 （4）关联参考方向 在求解电路时，对一个二端元件而言，既要标注电流的参考方向，又要标注电压的参考方向，常显得较为繁琐，为方便起见，我们常常采用-关联的参考方向。即沿着电流的参考方向就是电压从正到负的方向。这样在电路上就只需标出电流的参考方向或电压的参考极性。与关联参考方向相反的是非关联参考方向。 对独立电源，我们常采用非关联的参考方向。,建筑电气 高职高专 ppt 课件,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.2电路的基本物理量,2.电压与电位 （5）电位 电路中某一点与参考点之间的电压称为该点的电位.电压也称电位差。 电位的相对性和单值性：不同参考点，电位不同，但任意两点间的电压始终不变。,建筑电气 高职高专 ppt 课件,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.2电路的基本物理量,3.电动势 在电源内部，非电场力克服电场力做了功。电源的做功能力用电动势度量。 电动势用E表示，它的单位与电压相同，也是伏特（V）。 电动势的实际方向规定为由低电位端指向高电位端。 在电路中电压源两端A、B间的电动势与其电压关系如下：,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.2电路的基本物理量,4.电功率与电能 电能表示电气设备在一段时间内所转换的能量。 对电源来说，其产生的电能是电源力作的功 。 负载所消耗的电能，就是电流通过用电器所做的功 。 电功率表示电气设备作功的能力，即电能量对时间的变化率。电功率又简称为功率，单位为W或kW。 对电源来说，单位时间内产生的电能即电源电功率，表示为,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.3电路的工作状态,根据电源与负载之间连接方式及工作要求的不同，电路有开路（断路）、短路、通路等不同的状态。 （1）开路（断路） 当开关S打开，电源没有与外 电路接通，如图所示，此时， 电源的输出电流为零，这就 称为电路处于开路状态。,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.3电路的工作状态,（2）短路 当电源两端的两根导线由于 某种事故而直接相连，如图 所示，这称为短路。,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.1.3电路的工作状态,（2）通路 将图中开关合上，使电源与负载 接通，电路处于通路状态。此时， 电路中有电流，有能量转换。,2.1 电路的基本概念,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,本节小结： 电路中基本的物理量，如：电压、电流、功率等。 电路的几种工作状态。,2.2 电路的基本定律,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.2.1欧姆定律,欧姆定律是表示电路中电压、电流和电阻这三个物理量之间关系的定律。 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻。 导体中的电流I与加在导体两端的电压U成正比，与导体两端的电阻R成反比，它可以用下式表示： 国际单位制中，电阻的单位是欧姆（），简称欧。,2.2 电路的基本定律,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.2.2基尔霍夫定律,(1)基尔霍夫电流定律 (KCL) 节点:就是三条或三条以上支路的汇合点. 定律内容：KCL又叫节点电流定律。它指出：电路中任一节点处，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。 如果规定流入节点的电流为正时，则流出节点的电流为负。则基尔霍夫电流定律表达为,2.2 电路的基本定律,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.2.2基尔霍夫定律,(1)基尔霍夫电流定律 (KCL) 特征： kcl反映了电流的连续性，它表明在任一节点上，电荷既不会产生和消失，也不会积聚。 该定律不仅适用于电路中的一个实际节点，而且可以推广到电路中所取的任意封闭面。,2.2 电路的基本定律,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.2.2基尔霍夫定律,(2)基尔霍夫电压定律 (KVL) 回路：由若干支路所组成的闭合路径。 定律内容：任一瞬时，作用于电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。 注意事项：用于电路的某一回路时，必须首先假定各支路电压的参考方向并指定回路的循环方向（顺时针或逆时针），当支路电压与回路方向一致时取“+”号，相反时取“”号。,2.2 电路的基本定律,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.2.2基尔霍夫定律,(2)基尔霍夫电压定律 (KVL) 特征： 基尔霍夫电压定律实质是能量守恒的体现。 表达形式二：在任意一个闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和。 基尔霍夫电压定律还可以推广到任一不闭合的电路上，但要将开口处的电压列入方程。,2.2 电路的基本定律,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,本节小结： 电路的欧姆定律。 电路的基尔霍夫定律。,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.1正弦交流电的概念,正弦电流及其三要素 随时间按正弦规律变化的电流称为正弦电流，同样也有正弦电压、正弦电动势、正弦磁通等。这些按正弦规律变化的物理量统称为正弦量 。如：,1、幅值-最大值 有效值-和交流电具有 同样热效应的直流电流值；,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.1正弦交流电的概念,正弦电流及其三要素,2、频率f（角频率） f-每秒转过的周数，则转速为60f(一对磁极) -每秒转过的角度 二者关系=2f 周期T=1/f,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.1正弦交流电的概念,正弦电流及其三要素,3、相位 t+：t时刻线圈平面与中性面的夹角-相位 t：t时间内转子的线圈平面转过的电角度； ：t=0时刻线圈平面与中性面的夹角-初相位 相位差：两个同频率的正弦量的相位之差。 超前、滞后、同相、反相。,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.2正弦交流电路的计算方法,正弦量可用三角函数式表示，亦可用波形图表示，虽然都能体现正弦量的三要素，但遇到正弦量的运算时就特别复杂，相量表示法给正弦量的运算提供了方便。,1、复数,(1) 复数的表示方法,代数式： A=a+jb 指数式： A=|A|ej 极坐标式：A=|A|,(2) 复数的运算,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.2正弦交流电路的计算方法,1、复数,(2) 复数的运算,复数的加减：利用代数式 复数的乘除：利用指数式或极坐标式,正弦量的复数表示方法,幅值（有效值） 模,初相位 复角,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.2正弦交流电路的计算方法,2、正弦量的相量表示,相量（与正弦量有一一对应关系的复数）,定义：振幅相量 有效值相量,有一一对应关系,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.2正弦交流电路的计算方法,2、正弦量的相量表示 注意事项: 只有正弦量才能用相量表示； 向量不能表示非正弦量； 同频率的正弦量才能画在一个相量图上。 结论：同频率的正弦量的叠加仍是同频率的正弦量。,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.2正弦交流电路的计算方法,3、电阻电路,（1）电压和电流的关系 一般关系：u与i按关联方向则有u=iR （2）大小关系：U=RI （3）位相关系：u-i=0 （4）相量关系,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.2正弦交流电路的计算方法,3、电阻电路,(5) 相量图,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.2正弦交流电路的计算方法,3、电阻电路,(6)功率关系 瞬时功率及意义：p=ui=UmImsin2t=UI(1-cos2t) 瞬时功率图(此略） 平均功率P=UI=I2R=U2/R,2.3 单相交流电路,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.3.2正弦交流电路的计算方法,4、电感元件,（1）电压和电流的关系 一般关系：u与i按关联方向则有 （2）大小关系： （3）位相关系：u=i+ （4）相量关系,2.3