电工技术前言 本书是编者在总结多年教学经验的基础上，根据高校学生的特点，组织机电工程系第一线任课的老师和昆钢企业相关技术人员，以校企合作的形式编写而成的。全书减少了不必要的论证及数学推导，加强针对性，突出实用，强化学生的实践意识，培养学生解决实际问题的能力。 教材在编写上力求突出特色，每一章都有学习目标，内容以应用为目的，把握适用性、科学性、先进性和应用性。正确处理理论知识与技能的关系，注重培养学生的自学能力、实践能力、应用能力和创新能力。各章附有丰富的思考题和习题，便于学生练习、掌握和巩固所学知识。该教材的价值在于兼顾学生学习理论知识和通过职业技能鉴定考试两种要求。 本教材共分为10章，根据电工技术课程的性质和地位，非机、非电类专业的需求和电工技术的发展精选内容，内容包括：电路的基本概念与基本定律，电路基本分析方法，单相正弦交流电，三相正弦电路分析，电路动态分析，磁路及变压器，交直流电动机，电动机的继电接触控制，工业企业供电与安全用电，电工测量。下一页返回目录第1章电路的基本概念与基本定律1.1电路的基本组成1.2电路的基本物理量1.3电路中电位的计算1.4欧姆定律1.5电路的基本元件1.6电路的工作状态及设备的额定值下一页返回目录第2章电路基本分析方法2.1基尔霍夫定律2.2电源模型的等效变换2.3支路电流法2.4节点分析法2.5网孔分析法上一页下一页返回目录2.6叠加定理2.7戴维南定理2.8电路基本分析法典型例题第3章单相正弦交流电3.1正弦量的基本概念3.2正弦量的相量表示法3.3基尔霍夫定律的相量形式3.4正弦电流电路中的电阻元件上一页下一页返回目录3.5正弦稳态电路中的电感元件3.6正弦稳态电路中的电容元件3.7复阻抗、复导纳及其等效变换3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高3.9谐振电路3.10一般正弦电流电路的计算上一页下一页返回目录第4章三相正弦电路分析4.1三相正弦交流电源4.2三相电路中负载的连接4.3三相对称负载电路计算4.4不对称三相电路的计算4.5三相电路的功率上一页下一页返回目录第5章动态电路分析5.1换路定律5.2一阶动态电路的分析方法5.3零输入响应和零状态响应5.4动态电路的全响应上一页下一页返回目录第6章磁路及变压器6.1磁路的基本知识6.2变压器第7章交直流电动机7.1三相异步电动机的结构和工作原理7.2三相异步电动机的启动、调速和制动7.3直流电动机上一页下一页返回目录第8章电动机的继电接触控制8.1常用控制电器8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路第9章工业企业供电与安全用电9.1发电、输电和配电9.2安全用电9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救上一页下一页返回目录第10章电工测量10.1常用的直读式电工测量仪表10.2万用表10.3钳形电流表10.4兆欧表10.5接地电阻测量仪10.6仪表的准确度与测量误差上一页返回第1章电路的基本概念与基本定律1.1电路的基本组成1.2电路的基本物理量1.3电路中电位的计算1.4欧姆定律1.5电路的基本元件1.6电路的工作状态及设备的额定值1.1电路的基本组成1.1.1电路及电路模型1.电路的基本概念 任何实际电路通常是由多种电气设备及元器件组成的，无论是简单电路还是复杂电路，电路中各元件所表征出的电磁现象和能量转换和特征一般都比较复杂。为了便于对电路进行分析和计算，常把实际的元器件加以近似化、理想化，在一定的条件下忽略其次要性质，如结构、材料、形状等，用足以表征其主要电磁特性的“模型”来表示，即用理想元件来表示。例如，我们用“电阻元件”这样一个理想电路元件来反映消耗电能的特征，因为当电流通过电阻元件时，在它内部进行着把电能转换成热能等不可逆的过程。这样，在电源频率不是很高的电路中，所有的电阻器、电炉、电灯、电烙铁等实际元器件，都可以用“电阻元件”这个模型来近似的表示。常见的电路元件有电阻元件、电容元件、电感元件、电压源、电流源。下一页返回1.1电路的基本组成 由理想元件组成的与实际电气元器件相对应的电路，并用统一规定的符号表示而构成的电路，就是实际电路的模型，称为“电路模型”，也叫实际电路的电路原理图，简称“电路图”。 综上所述，电路是由电源、负载和中间环节组成，其中电源是提供电能的设备，如发电机、信号源等；负载是指用电设备，如电灯、空调、冰箱等；中间环节是作电源和负载的连接件，如开关、导线等。上一页下一页返回1.1电路的基本组成2.电路的基本组成（1）电源（供能元件）：为电路提供电能的设备和器件（如电池、发电机等）。（2）负载（耗能元件）：使用（消耗）电能的设备和器件（如灯泡等用电器件）。（3）控制器件：控制电路工作状态的器件或设备（如开关等）。（4）连接导线：将电器设备和元器件按一定方式连接起来（如各种铜、铝电缆线等）。上一页下一页返回1.1电路的基本组成1.1.2电路的作用1.实现电能的传输、分配与转换2.实现信号的传递与处理上一页返回1.2电路的基本物理量1.2.1电流及电流的参考方向1.电流 电流是电路中一个具有大小和方向的基本物理量，其定义为在单位时间内通过导体截面的电通量或电荷量。当电流的量值和方向都不随时间变化时，称为直流电流，简称直流，直流电流常用英文大写字母I表示。当量值和方向随着时间按周期性变化的电流，称为交流电流，简称交流，常用英文小写字母i表示。 设在t=t2-t1时间内，通过导体横截面的电荷量为q=q2-q1，则在t时间内的电流强度可用数学公式表示为下一页返回1.2电路的基本物理量2.电流的单位 在国际单位制（SI）中，电流的单位为安培（简称安），用A表示。常用的单位有千安（kA）、毫安（mA）、微安（A）等。3.电流的实际方向 物理中对基本物理量的实际方向规定：电流是正电荷运动的方向。也就是说，在物理学中，规定电流的方向是正电荷运动的方向，即电流的真实方向。如图1-4所示。上一页下一页返回1.2电路的基本物理量4.电流的参考方向 设定电流的参考方向是任意假定的电流方向，是任意选定的。若电路分析中计算出的电流值为正值，则说明电流的参考方向与实际方向相同；若电路分析中计算出的电流值为负值，则说明电流的参考方向与实际方向相反。于是在指定的电流参考方向下，电流值的正和负，就可以反映出电流的实际方向。指定参考方向的用意在于把电流看成代数量。电流的参考方向可以任意指定，一般用箭头表示，也可以用双下标表示。上一页下一页返回1.2电路的基本物理量1.2.2电压及电压的参考方向1.电压 电压是电路中一个具有大小和方向（极性）的重要物理量，又称其为电压差或电压降，它与电路中的某两点（如a，b）有关。电压Uab的大小定义为：在电路中，单位正电荷经任意路径由节点a运动到节点b电场力所做的功。用公式表示为上一页下一页返回1.2电路的基本物理量2.电压的单位 在国际单位制（SI）中，电压的单位为伏特（简称伏），用V表示，常用单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）。3.电压的实际方向 物理中对基本物理量的实际方向规定：电压是高电位指向低电位的方向，即电位降低的方向；而电动势是低电位指向高电位，即电位升高的方向。 电压的方向又称为电压的极性，其定义为如该电场力做功的数值为正，则a，b两节点之间的电压为正，反之亦然。上一页下一页返回1.2电路的基本物理量4.电压的参考方向 电路中任意设定的电压极性称为电压参考极性。如在分析计算电路中得到Uab0，说明电压的真实极性与参考极性一致；反之则不一致。1.2.3电流和电压的关联参考方向 一个元件的电流或电压的参考方向可以独立地任意指定。如果指定流过元件的电流参考方向是从电压正极性的一端指向负极性的一端，即两者的参考方向一致，则把电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向，如图1-7所示，即沿电流参考方向为电压降低的参考方向；当两者不一致时，称为非关联参考方向。人们常常习惯采用关联参考方向。上一页下一页返回1.2电路的基本物理量关于电流和电压关联参考方向，需注意下面几点：（1）分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。电流、电压参考方向是任意选择的，但为了分析方便，一般采用电压电流的关联参考方向。（2）分析计算电路时，电路图上所标注的均为参考方向。参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注（包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。（3）参考方向设定的不同，其表达式的符号也就不同，但实际方向是不变的。上一页下一页返回1.2电路的基本物理量1.2.4电动势 衡量电源做功能力的物理量叫做电源的电动势。常用符号E或e(t)表示，E表示大小与方向都恒定的电动势（即直流电源的电动势），e(t)表示大小和方向随时间变化的电动势，也可简记为e。电动势的国际单位制为伏特，记做V。 电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所做的功。如设W为电源中非静电力（电源力）把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所做的功，则电动势大小为上一页下一页返回1.2电路的基本物理量1.2.5电功率与电能1.电功率 电功率（简称功率）所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。两端电压为U、通过电流为I的任意二端元件的功率大小为 P=UI 功率的国际单位制单位为瓦特（W），常用的单位还有毫瓦（mW）、千瓦（kW） 一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传送给负载，负载将电能转换成工作所需要的一定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件（供能元件）和吸收功率的器件（耗能元件）。上一页下一页返回1.2电路的基本物理量 电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，用符号W表示，其国际单位制为焦尔（J），电能的计算公式为 W=Pt=UIt 通常电能用千瓦小时（kWh）来表示大小，也叫做度（电），即 1度（电）=1 kWh=3.6106J 即功率为1 000 W的供能或耗能元件，在1小时的时间内所发出或消耗的电能量为1度。上一页返回1.3电路中电位的计算1.3.1电位 把任意一个节点选定为参考点，则其电位被指定为零电位。参考点是任意选取的，参考点电位为零。工程上选择大地、设备外壳或接地点为参考点。 在电路中的电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；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。也就是说，若同一电路中参考点选择不同，则同一点或的电位也会不同，但两点间的电位差Uab却保持不变。在直流电路中当电源的一个极接地时，可省略电源不画，而用没有接地极的电位代替电源。下一页返回1.3电路中电位的计算求取电路中电位的一般步骤：（1）选定电路中某点作为参考点，并规定参考点的电位值为零；（2）标出各电流参考方向并计算；（3）计算电路中各点与参考点间的电压即为各点的电位。1.3.2电位与电压的关系 电路中某点的电位其实就是该点与参考点之间的电压，即Ua=Ua0，两点间的电压等于两点间电位之差，即Uab=Ua-Ub上一页下一页返回1.3电路中电位的计算1.3.3等电位点 所谓等电位点是指电路中电位相同的点。 等电位点具有以下特点：（1）等电位点之间的电压（电位差）为零。（2）若用导线或电阻元件等无源元件将等电位点连接在一起，则导线或连接元件上没有电流流过，电路的工作状态不变。（3）若将两等电位点之间的无电流支路断开，则电路的工作状态也不变化。上一页返回1.4欧姆定律 欧姆定律是一条重要的电学定律，是贯穿整个电学的主线。全面正确地理解和透彻地掌握欧姆定律，是正确解答涉及电学问题的前提和基础。欧姆定律是初中电路计算的桥梁，初中电路的基本计算都是通过欧姆定律来过渡的。其中电流、电压、电阻的测定与求解是电路计算的三个基本物理量，而这三个基本物理量通过欧姆定律联系在一起。所谓部分欧姆定律（VCR）是指流过电路中电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比，与电阻的阻值成反比。用公式表示（通常取U、I参考方向为关联参考方向）为返回1.5电路的基本元件 电路中经常使用的元件一般有电压源、电流源、电阻、电感和电容等。表1-1所示为常用的几种电路元件及其图形符号。1.5.1电阻元件电阻元件是一个二端元件，电阻是电阻元件（电阻器）的简称。1.线性电阻 线性电阻元件是这样的理想元件：在电压和电流取关联参考方向时，在任何时刻其两端的电压和电流服从欧姆定律（VCR）U =RI。线性电阻元件的图形符号如图1-13（a）所示。下一页返回1.5电路的基本元件2.线性电阻的特性 线性电阻的特性是伏安特性曲线，为一条过原点的直线，满足U=RI的电阻称为线性电阻。线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。由于电压和电流的单位是伏和安，因此电阻元件的特性称为伏安特性。图1-13（b）画出了线性电阻元件的伏安特性曲线，它是通过原点的一条直线，直线的斜率与元件的电阻R有关。3.线性电阻元件吸收的功率电压、电流相关联参考方向，线性电阻元件吸收的功率为：上一页下一页返回1.5电路的基本元件1.5.2线性电容存储元件 电容是电容元件的简称，是一种能够贮存电场能量的元件，是实际电容器的理想化模型。电容器主要用于交流电路及脉冲电路中，在直流电路中仅起隔断直流电流的作用。只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。在直流电路中，电容上即使有电压，但i=0，相当于开路，即电容具有隔直作用。其电路符号及其伏安特性曲线如图1-14所示。上一页下一页返回1.5电路的基本元件1.5.3线性电感存储元件 电感元件是实际电感器的理想化模型，它具有储存磁场能量的功能。实际电感器是由导线绕制而成的线圈。电感元件常用于交流电路中。为表示载流回路中电流产生磁场的作用，引入电感元件。只有电感上的电流变化时，电感两端才有电压。在直流电路中，电感上即使有电流通过，但u=0，相当于短路。其电路符号及其伏安特性曲线如图1-15所示。上一页下一页返回1.5电路的基本元件1.5.4独立电压源1.电压源 电压源是一个理想元件，它能为外电路提供一定的能量，所以又叫有源元件。凡是端电压可以按照某给定规律变化而与其电流无关的电源，就称为理想电压源，简称为电压源。端电压为US，与流过电压源的电流无关，由电源本身确定，电流任意，由外电路确定。理想电压源的电路符号及伏安特性曲线如图1-16所示。2.实际电压源模型 实际电压源一般都包含有内阻，可看成理想电压源与其内阻的串联。其伏安特性还得考虑内阻的压降U=US-RSI。实际电压源的电路模型和伏安特性曲线如图1-18所示。上一页下一页返回1.5电路的基本元件3.电压源的功率 当电压源的端电压US与电流IS为关联方向时，电压源吸收的功率为P吸=USIS；电压源发出的功率为P发=USIS；当电压源的端电压US与电流IS为非关联方向时，电流源吸收的功率为P吸=-USIS；电流源发出的功率为P发=USIS。1.5.5独立电流源1.电流源 电源除了用电压源模型表示外，还可以用电流源模型来表示。理想电流源是另一种理想二端元件，即电流源输出电流的大小和方向与其端电压无关。理想电流源也是一个二端理想元件，简称为电流源。流过电流为iS，与电源两端电压无关，由电源本身确定，电压任意，由外电路确定。上一页下一页返回1.5电路的基本元件 理想电流源的电路符号及伏安特性曲线如图1-20所示。 在图1-21中，电压源的电压和通过电压源的电流的参考方向取为非关联参考方向，此时，电流源发出的功率为：2.实际电流源模型 实际电流源一般也包含有内阻，可看成理想电流源与其内阻的并联，其伏安特性还得考虑内阻的分流I=IS-GSU。实际电流源的电路模型和伏安特性曲线如图1-22所示。上一页下一页返回1.5电路的基本元件3.电流源的功率 当电流源的端电压US与电流IS为关联方向时，电流源吸收的功率为P=USIS；电流源发出的功率为P=USIS；当电流源的端电压US与电流IS为非关联方向时，电流源吸收的功率为P=-USIS；电流源发出的功率为P=USIS。上一页返回1.6电路的工作状态及设备的额定值1.6.1负载的开路（断路）与短路 对于一电阻R，当其电阻值为零，即R=0，电流i为任何有限值时，其电压值总是为零，即u=0，这时把它称为“短路”。当其电阻值为无限大，即R=（无穷大），电压为任何有限值时，其电流总是为零，即i=0，这时把它称为“开路”。理想导线的电阻值为零。1.6.2电源的开路与短路1.理想电压源的开路与短路电压源的开路与短路，如图1-24所示。2.理想电流源的短路与开路下一页返回1.6电路的工作状态及设备的额定值 当电流源外部端子被短接，电阻为零，电流为电流源电流，其电压等于零时，R=0，I=IS，U=0，电流源被视为短路。当电流源外部端子被断开，电阻呈无穷大，电流为电流源电流，电压也为无穷大，即R，I=IS，U，电流源被视为开路。若强迫断开电流源回路，电路模型为病态，理想电流源不允许开路。实际电流源也不允许开路。1.6.3电路的工作状态1.通路（闭路）状态 通路（闭路）：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换，如图1-25所示。上一页下一页返回1.6电路的工作状态及设备的额定值此状态为电路的正常工作状态，其工作电流为：其工作电压为：上一页下一页返回1.6电路的工作状态及设备的额定值2.开路（断路）状态 开路（断路）：电路中没有电流通过，又称为空载状态，如图1-26所示。 当电路处于开路（断路）状态时，其电流为I=0，电压为U=U0C=US，电源输出的功率为P=0。3.短路状态 短路（捷路）：如图1-27所示，电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。上一页下一页返回1.6电路的工作状态及设备的额定值1.6.4电气设备的额定值 额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值。额定值有额定电压UN与额定电流IN或额定功率PN。必须注意的是，电气设备或元件的电压、电流和功率的实际值不一定等于它们的额定值。为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，设备必须在额定电压、额定电流、额定功率等条件下工作。 额定电压电气设备或元器件在正常工作条件下允许施加的最大电压。 额定电流电气设备或元器件在正常工作条件下允许通过的最大电流。 额定功率在额定电压和额定电流下消耗的功率，即允许消耗的最大功率。上一页下一页返回1.6电路的工作状态及设备的额定值 额定工作状态电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。 轻载状态电气设备或元器件在低于额定功率下的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。 过载（超载）状态电气设备或元器件在高于额定功率下的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。 轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。上一页返回表1-1常用的几种电路元件及其图形符号返回图1-4电流的实际方向返回图1-7关联参考方向与非关联参考方向返回图1-13电阻元件及其伏安特性曲线返回图1-13电阻元件及其伏安特性曲线返回图1-14电容元件及其伏安特性曲线返回图1-15电感元件及其伏安特性曲线返回图1-16理想电压源的电路符号及伏安特性曲线返回图1-18实际电压源的电路模型和伏安特性曲线返回图1-20理想电流源的电路符号及伏安特性曲线返回图1-21电流源及其外接电路返回图1-22实际电流源的电路模型和伏安特性曲线返回图1-24电源的开路与短路返回图1-25电路的通路工作状态返回图1-26电路处于空载状态返回图1-27电路处于短路状态返回第2章电路基本分析方法2.1基尔霍夫定律2.2电源模型的等效变换2.3支路电流法2.4节点分析法2.5网孔分析法2.6叠加定理2.7戴维南定理2.1基尔霍夫定律2.1.1电路分析常用的几个专用名词1.支路 电路中流过同一电流的几个元件相互连接起来的分支称为一条支路。2.节点 若以电路中的每个分支作为支路，则三条或三条以上支路的连接点称为节点。3.路径 两节点间的一条通路为一条路径，路径是由支路构成的。4.回路 回路是由支路所组成的闭合路径。5.网孔 将电路画在平面上，内部不含支路的回路称为网孔。网孔一定是回路，但回路不一定是网孔。下一页返回2.1基尔霍夫定律2.1.2基尔霍夫电流定律（KCL） 基尔霍夫电流定律（KCL）指出：“在集总参数电路中，任何时刻对任一节点，所有流出节点的支路电流的代数和恒等于零”。基尔霍夫电流定律，简写为KCL，对任一节点用数学表达式表示为： 对任一节点，基尔霍夫电流定律（KCL）也可表示为：上一页下一页返回2.1基尔霍夫定律 即任何时刻，流出任一节点的支路电流等于流入该节点的支路电流。KCL通常用于节点，但对于包围几个节点的闭合面也是适用的。即通过一个闭合面的支路电流的代数和总等于零，对流入闭合面的电流为正，则流出闭合面的电流为负，这体现了电荷守恒。2.1.3基尔霍夫电压定律（KVL） 基尔霍夫电压定律（KVL）指出：“在集总参数电路中，任何时刻沿任一回路绕行一周，所有支路电压的代数和恒等于零”。基尔霍夫电压定律，简写为KVL，用数学表达式表示为：上一页下一页返回2.1基尔霍夫定律 电路中任意两点间的电压是与计算路径无关的，是单值的。所以，基尔霍夫电压定律实质是两点间电压与计算路径无关这一性质的具体表现。 基尔霍夫定律是关于电路中各个电流、电压间由电路的结构所决定的约束关系的定律，适用于任何集总电路。各种分析电路的方法，都依据它去建立所需的方程式，所以它们是电路的基本定律。KCL在支路电流之间施加线性约束关系；KVL则对支路电压施加线性约束关系。这两个定律均只与电路结构（元件的相互连接）有关，而与元件的伏安关系（元件的性质）无关。不论元件是线性的还是非线性的，时变的还是时不变的，KCL和KVL总是成立的。KCL和KVL是集总参数电路的两个重要定律。 对一个电路应用KCL和KVL时，应对各节点和支路编号，并指定有关回路的绕行方向，同时指定各支路电流和支路电压的参考方向，一般两者取关联参考方向。上一页返回2.2电源模型的等效变换2.2.1电压源、电流源的串联和并联 在电路中经常会遇到电源的串联或并联。当n个电压源串联时，可以用一个电压源来等效替代，如图2-4所示，其等效电压源的电压US为n个电压源电压值的代数和。 当n个电流源并联时，则可以用一个电流源来等效替代如图2-5所示，这个等效的电流源的电流IS为n个电流源电流值的代数和。下一页返回2.2电源模型的等效变换2.2.2电源模型的等效变换 实际电源有的适合用理想电压源与内阻串联的模型表示（如干电 池）；有的适合用理想电流源与内阻并联的模型表示（如光电池）。 对于外电路（负载）而言，没有必要先确定它是电压源还是电流源，只要它们对外电路等效，用哪种电源模型都可以。所以对外电路来说，一个实际的电源，既可以用电压源模型来表示，又可以用电流源模型来表示。上一页下一页返回2.2电源模型的等效变换 电源之间对外电路的等效变换，可以使我们在分析实际电路时更方便。所谓对外电路等效（又叫外部等效），就是要求当与外电路相连的端钮a、b之间具有相同的电压时，端钮上的电流必须大小相等，参考方向相同。如图2-6所示。 图2-6（a），电压源的外特性为 图2-6（b），电流源的外特性为上一页下一页返回2.2电源模型的等效变换根据等效的要求，只要满足 则图2-6所示两外电路的特性就完全相同，即它们对外电路是等效的，两者可以互相置换。 实际电源模型中，实际电压源模型可看作一理想电压源与一个电阻串联的模型；实际电流源模型可看作一理想电流源与一个电阻并联的模型。上一页下一页返回2.2电源模型的等效变换 电源模型的等效变换分析中应注意以下五个方面：（1）电压源和电流源的参考方向在变换前后保持对外电路等效，即对外电路而言，电压U和电流I方向在变换前后均保持一致。如图2-7所示。（2）电源的等效变换仅对外电路而言，对电源的内部是不等效的。如图2-8所示。（3）理想电压源与理想电流源之间是不能相互等效的。如图2-9所示。（4）在等效变换过程中，与理想电压源并联的任何元件不影响它的输出电压，可作开路处理；与理想电流源串联的任何元件不影响它的输出电流，可作短路处理。如图2-10所示。（5）电压源与电流源等效变换时，并不只限定r为电压源或电流源的内阻，只要是电压源与电阻相串联的电路就可以变换成一个电流源与电阻并联的电路。上一页返回2.3支路电流法 对于一个b条支路、n个节点构成的电路，共有2b个未知量。支路电流法是以支路电流为未知量，列写出根据KVL、KCL及VCR整理出的方程，求解未知量的方法。以支路电流为变量列写方程求解电路参数为原则。支路电流法的解题步骤：（1）在图中标出支路电流的参考方向；（2）列出（n-1）个独立节点的KCL方程；（3）列出（b-n-1）个独立回路的KVL方程（每选一回路均有新支路通常可选网孔）；（4）联立求解这b个方程得出支路电流进而由支路VCR求出各元件电压降功率等变量。返回2.4节点分析法2.4.1节点电压 在具有n个节点的连通电路（模型）中，可以选其中一个节点作为基准，其余（n-1）个节点相对基准节点的电压，称为节点电压。将基准节点作为电位参考点或零电位点，各节点电压就等于各节点电位。这些节点电压不能构成一个闭合路径，不能组成KVL方程，不受KVL约束，是一组独立的电压变量。由于任一支路电压是其两端节点电位之差或节点电压之差，由此可求得全部支路电压。下一页返回2.4节点分析法2.4.2节点方程 对于n个节点的电路，令第n个节点为参考点，其节点方程的一般形式为上一页下一页返回2.4节点分析法 节点方程的系数很有规律，可以用观察电路图的方法直接写出节点方程。节点分析法的计算步骤：（1）指定连通电路中任一节点为参考节点，用接地符号表示。标出各节点电压，其参考方向总是独立节点为”+”，参考节点为“-”。（2）据节点自电导及互电导列出（n-1）个节点方程。（3）求解节点方程，得到各节点电压。（4）选定支路电流和支路电压的参考方向，计算各支路电流和支路电压。上一页返回2.5网孔分析法 若将电压源和电阻串联作为一条支路时，该电路共有6条支路和4个节点。对节点写出KCL方程。支路电流i4、i5和i6可以用另外三个支路电流i1、i2和i3的线性组合来表示。电流i4、i5和i6是非独立电流，它们由独立电流i1、i2和i3的线性组合确定。这种线性组合的关系，可以设想为电流i1、i2和i3沿每个网孔边界闭合流动而形成，如图2-20中箭头所示。这种在网孔内闭合流动的电流，称为网孔电流。下一页返回2.5网孔分析法2.5.2网孔方程 各网孔电流在某网孔全部电阻上产生电压降的代数和，等于该网孔全部电压源电压升的代数和。具有m个网孔的平面电路，其网孔方程的一般形式为上一页下一页返回2.5网孔分析法网孔分析法的计算步骤：（1）在电路图上标明网孔电流及其参考方向。若全部网孔电流均选为顺时针（或反时针）方向，则网孔方程的全部互电阻项均取负号；（2）用观察电路图的方法直接列出各网孔方程；（3）求解网孔方程，得到各网孔电流；（4）假设支路电流的参考方向，根据支路电流与网孔电流的线性组合关系，求得各支路电流；（5）用VCR方程，求得各支路电压。上一页返回2.6叠加定理 当线性电路中有几个电源共同作用时，对于有唯一解的线性电路，任一支路电压或电流，可以看成是每一个独立电源分别单独作用时在该支路形成的电压或电流的代数和。即各支路的电流（或电压）等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和（叠加），这就是叠加定理。 使用叠加定理时要注意以下几点：（1）叠加定理适用于线性电路（包括线性的正弦稳态电路），不适用于非线性电路；（2）叠加的各分电路中，不作用的电源置零，电压源不作用时应视为短路，电流源不作用时应视为开路（保留其内阻），而电路中的所有线性元件（包括电阻、电感和电容）都不予更动；（3）叠加时正确选取各分电路的电压和电流的参考方向，一般取与原电路中的相同，取和时应该注意各分量前的“+”“-”号；下一页返回2.6叠加定理（4）原电路的功率不等于按各分电路计算所得功率的叠加。因为功率与电压或电流是平方关系，而不是线性关系。上一页返回2.7戴维南定理2.7.1戴维南定理 任一线性含独立电源的端口网络对外而言，总可以等效为一理想电压源与电阻串联构成的实际电源的电压源模型，如图2-26（a）所示。电压源的电压等于端口网络在负载开路时的电压u0c；电阻R0是端口网络内全部独立电源为零值（电压源短路，电流源开路）时所得端口网络N0的等效电阻。戴维南定理的图形描述如图2-26（b）所示。 当端口网络的端口电压和电流采用关联参考方向时，其端口电压电流关系方程可表示为：下一页返回2.7戴维南定理2.7.2等效电压源电压U0c求解方法（1）将外电路去掉，端口ab处开路，由N网络计算开路电压u0c。（2）试验测得，将ab端口开路，用电压表测得开路处的电压u0c。2.7.3等效电阻R0的求解方法（1）等效法。去掉N网络的独立电源，用串、并联简化等方法计算出a、b端口看去的等效电阻R0。（2）短路电流法。在计算出a、b端口开路电压u0c后，将ab端口短接，求短接处的短路电流Isc，从而得上一页下一页返回2.7戴维南定理（3）外加电压法。去掉N网络内部的独立电源，在ab端口处家电压源u，求端口处的电流I，则（4）外加电流法。去掉N网络内部的独立电源，在ab端口出加电流源I，求出端口电压u，则上一页下一页返回2.7戴维南定理2.7.4应用戴维南定理解题步骤（1）先断开待求的那条支路，移走负载使电路形成开路状态，并假定两个端钮的电压极性及端子字母，如a、b。（2）求形成开路状态电路的开路电压Uab=U0=E0。（3）将有源二端网络中的理想电压源用短接线代替，理想电流源用开路代替，求无源二端网络的等效电阻Rab=R0。（4）用U0和R0相串联组成戴维南等效电路，代替原来有源二端网络，把原负载接回a、b端。（5）应用全电路欧姆定律求取负载支路的电流或电压。上一页下一页返回2.7戴维南定理应用戴维南定理解题时，应注意的问题：（1）等效电压源电动势E0的方向与有源二端网络开路时的端电压极性一致。（2）等效电源只对外电路等效，对内电路不等效。上一页返回图2-4电压源的串联及等效电压源返回图2-5电流源的并联及等效电流源返回图2-6外电路等效返回图2-6外电路等效返回图2-7返回图2-8返回图2-9返回图2-10返回图2-20返回图2-26返回第3章单相正弦交流电3.1正弦量的基本概念3.2正弦量的相量表示法3.3基尔霍夫定律的相量形式3.4正弦电流电路中的电阻元件3.5正弦稳态电路中的电感元件3.6正弦稳态电路中的电容元件3.7复阻抗、复导纳及其等效变换下一页第3章单相正弦交流电3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高3.9谐振电路上一页3.1正弦量的基本概念3.1.1定义 随时间变化的电压和电流称为时变的电压和电流，如果时变的电压和电流每个值在经过相等的时间间隔后循环出现，那么，这种时变的电压和电流就称为周期电压和周期电流，统称为周期量。如果周期量正半周和负半周的波形面积相等，即一个循环内波形面积平均值为零，称为交流量。交流量中应用最广泛的是正弦交流量。大小和方向随时间按正弦规律周期性变化的电压和电流，称为正弦电压、正弦电流，统称为正弦交流量，简称正弦量。正弦量的特征表现在变化的大小、快慢和初始值三个方面。下一页返回3.1正弦量的基本概念3.1.2表示正弦交流电特征的物理量1.周期、频率和角频率描述正弦量变化“快慢”的量是周期、频率和角频率。（1）周期T。正弦量变化一周所需要的时间为一个周期，用T表示，单位为秒（s）。（2）频率f。正弦量在1 s内变化的周期数称为频率，用f表示，单位为赫兹（Hz）。频率的常用单位还有kHz和MHz（3）角频率。正弦交流电变化一个周期相当于正弦函数变化2弧度，所以正弦量变化的快慢也可用角频率表示，它指的是正弦量在1 s内经过的弧度数，故上一页下一页返回3.1正弦量的基本概念2.瞬时值、最大值和有效值描述正弦量“大小”的量有瞬时值、最大值和有效值。（1）瞬时值。如图3-1所示为正弦交流电压的波形图和正方向。可用正弦函数表达式表示为（2）最大值。交流电压瞬时值中的最大数值Um称为最大值，它表示在一周内，数值最大的瞬时值。（3）有效值。在研究交流电的功率时，最大值不适合表达交流电产生的效果，于是引入有效值的概念。交流电有效值定义为：如果让交流电和直流电分别通过同样阻值的电阻，两者在相同时间内消耗的电能相等，即产生的热量相等时，则此直流电的数值叫做交流电的有效值。上一页下一页返回3.1正弦量的基本概念 理论和实验均可证明，正弦交流电流、电压、电动势的有效值与最大值之间的关系为上一页下一页返回3.1正弦量的基本概念3.相位、初相和相位差（1）相位。函数表达式中（t+0）是正弦交流电随时间变化的（电）角度，称为该正弦交流电的相位角，简称相位。（2）初相。t=0时，t=0，此时正弦量相位角所对应的相位角0称为初相，（3）相位差。在分析正弦交流电路时，常常要对正弦量之间的相位角进行比较。我们把频率相同的同种函数形式的正弦量的相位之差称为相位差，用表示。相位差的取值范围是| 。上一页返回3.2正弦量的相量表示法3.2.1复数的几种形式1.代数形式 图3-3为复平面图，A为复数，横轴为实轴，单位是+1，a是A的实部，b是A的虚部，为A的模。 复数代数式表达形式为A=a+jb2.三角形式用三角形式表示时，将复数A写成上一页下一页返回3.2正弦量的相量表示法3.指数形式利用欧拉公式4.极坐标形式在电工中还常常把复数写成如下的极坐标形式，即上一页下一页返回3.2正弦量的相量表示法3.2.2复数运算1.复数的加减2.复数的乘除上一页下一页返回3.2正弦量的相量表示法3.2.3相量与复数 当频率给定时，一个正弦量可以用复数来描述，这个复数称为正弦量的相量；即一个正弦量对应一个相量（复数），用相量（复数）的模表示正弦量的有效值，辐角表示正弦量的初相。以交流电流为例，其相量图如图3-4所示。 从图3-3与图3-4的对比不难看出，交流电的相量与复数的对应关系为 交流电的相量 交流电的有效值I=上一页下一页返回3.2正弦量的相量表示法交流电的初相= 且相量常用的两种表示形式为代数式极坐标式上一页返回3.3基尔霍夫定律的相量形式3.3.1基尔霍夫电流定律的向量形式基尔霍夫电流定律对电路中的任一节点任一瞬时都是成立的，即 上式表明：流出（流入）任一节点的电流相量之和等于零。这就是基尔霍夫电流定律在正弦交流电路中的相量形式。它与直流电路中的基尔霍夫电流定律的形式I=0是相似的。下一页返回3.3基尔霍夫定律的相量形式3.3.2基尔霍夫电压定律的相量形式基尔霍夫电压定律对电路中的任一回路任一瞬时都是成立的，即 上式表明：电路中任一回路的电压相量之和等于零。这就是基尔霍夫电压定律在正弦交流电路中的相量形式。它与直流电路中的基尔霍夫电压定律的形式U=0是相似的。上一页返回3.4正弦电流电路中的电阻元件3.4.1电阻元件欧姆定律的向量形式 假定电阻元件是线性元件，则电阻的电压、电流在正弦稳态下是同频率的正弦量，相关的运算可以用向量进行。 关联参考方向下电阻元件的电压电流关系为u =Ri设电阻元件的正弦电流为则电阻元件的电压为即则有写成向量形式为下一页返回3.4正弦电流电路中的电阻元件由此可得出以下几点结论：（1）将瞬时值形式的欧姆定律中电压、电流换成相应的相量后，同样满足欧姆定律。（2）电阻元件电压的有效值等于电阻元件电流的有效值与电阻的乘积，即电压、电流的有效值也满足欧姆定律（3）电阻元件电压的相位等于电阻元件电流的相位， 波形图和向量图如图3-5所示。上一页下一页返回3.4正弦电流电路中的电阻元件3.4.2电阻元件的功率1.瞬时功率PR 在正弦稳态情况下（设电流的初相为零，即i=0），电阻元件的瞬时功率为上一页下一页返回3.4正弦电流电路中的电阻元件2.平均功率（有功功率）P 通常所说的正弦交流电路的功率是指一个周期内的平均功率，它反映元件实际消耗电能的情况，所以又称有功功率，用大写字母P来表示，单位为瓦（W）。如25 W白炽灯、100 W的电视机等都是平均功率或有功功率。 上式中第二项为零，所以上一页返回3.5正弦稳态电路中的电感元件3.5.1电感元件欧姆定律的相量形式 在正弦稳态的情况下，通过电感元件的电流为 在关联参考方向下，电感的端电压为设：则有：下一页返回3.5正弦稳态电路中的电感元件写成向量形式为用相量表示电感元件电压与电流的关系，则为上一页下一页返回3.5正弦稳态电路中的电感元件3.5.2电感元件的功率1.瞬时功率当电压、电流的参考方向相关联时，电感吸收的瞬时功率为2.平均功率（又称有功功率）PL在正弦稳态的情况下，电感元件的平均功率为：上一页下一页返回3.5正弦稳态电路中的电感元件3.无功功率QL 无功功率表示电感与电源之间进行能量交换规模的量。在正弦稳态的情况下，电感的无功功率为3.5.3电感元件中储存的磁场能量在电压与电流关联参考方向下，电感元件吸收的功率为上一页下一页返回3.5正弦稳态电路中的电感元件 在dt时间内，电感元件磁场中的能量增加量为 在dt时间内，电感元件磁场中的能量增加量为 电流为0时，磁场也为0，即无磁场能量。当电流由0增大到i时，电感元件储存的磁场能量为上一页返回3.6正弦稳态电路中的电容元件3.6.1电容元件欧姆定律的相量形式 在正弦稳态的情况下，假设通过电容元件的两端的电压为在正弦稳态的情况下，设通过电容元件的电压为 在关联参考方向下，电容的电流为下一页返回3.6正弦稳态电路中的电容元件设：则有：写成向量形式为：用相量表示电容元件电压与电流的关系，则为上一页下一页返回3.6正弦稳态电路中的电容元件3.6.2电容元件的功率1.瞬时功率Pc 当电压、电流的参考方向相关联时，电容C吸收的瞬时功率（设n=0)为 图3-8画出了瞬时功率随时间的变化规律。上一页下一页返回3.6正弦稳态电路中的电容元件2.平均功率（又称有功功率）PC在正弦稳态的情况下，电容元件的平均功率为3.无功功率QC 无功功率表示电感与电源之间进行能量交换规模的量。在正弦稳态的情况下，电容元件的无功功率为上一页下一页返回3.6正弦稳态电路中的电容元件3.6.3电容元件中储存的电场能量在电压与电流关联参考方向下，电感元件吸收的功率为在dt时间内，电容元件电场中的能量增加量为 电压为0时，电荷也为0，即无电场能量。当电压由0增大到u时，电容元件储存的电场能量为上一页返回3.7复阻抗、复导纳及其等效变换3.7.1复阻抗与复导纳1.复阻抗Z 如图3-9所示是一个含线性电阻、电感和电容元件，但不含独立电源的二端网络N0，当它在角频率为的正弦电压（或正弦电流）激励下处于稳定状态时，端口的电流（或电压）将是同频率的正弦量。因此定义端口电压相量 与电流相量 的比值为该端口的复数阻抗（简称复阻抗），用Z表示。 根据定义得：下一页返回3.7复阻抗、复导纳及其等效变换2.复导纳Y复导纳定义为同一端口上电流相量与电压相量之比，用Y表示。即3.7.2单个元件的复阻抗与复导纳（1）纯电阻、纯电感和纯电容元件的复阻抗分别是：上一页下一页返回3.7复阻抗、复导纳及其等效变换（2）纯电阻、纯电感和纯电容元件的复导纳分别是：3.7.3阻抗Z与导纳Y的等效变换（1）对于RLC串联电路，其等效阻抗为：上一页下一页返回3.7复阻抗、复导纳及其等效变换所以等效导纳为：（2）如果已知某二端网络等效电纳Y =G +jB，则等效阻抗为：上一页下一页返回3.7复阻抗、复导纳及其等效变换3.7.4复阻抗（复导纳）的串联与并联 正弦交流电路中的复数阻抗Z与直流电路中的电阻R是相对应的，因而直流电路中电阻的串并联公式同样可以扩展到交流电路中，用于复阻抗的串并联计算。1.复阻抗的串联由n个阻抗串联组成的电路，其等效阻抗为各个阻抗的电压分配与阻抗成正比，表达式为上一页下一页返回3.7复阻抗、复导纳及其等效变换2.复阻抗的并联对于由n个导纳并联组成的电路，其等效导纳为各个导纳的电流分配与导纳成正比，表达式为上一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高3.8.1正弦稳态电路的功率1.瞬时功率p 无源二端网络的端口电压和端口电流的关联参考方向如图3-11所示，设端口电压、电流的瞬时表达式分别为：下一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高 根据上式，则一端口网络吸收的瞬时功率为其波形如图3-12所示，图中同时画出了电压、电流的波形。上一页下一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高2.平均功率（又称有功功率）P 由于一端口网络中一般总有电阻，而电阻又要消耗功率，所以一端口网络吸收的瞬时功率虽然有正有负，但一端口网络吸收的平均功率一般恒大于零。平均功率是瞬时功率在一个周期内的平均值，又称为有功功率，即上一页下一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高3.无功功率Q 工程上我们引入无功功率的概念，用Q表示。其表达式为 它与瞬时功率中的无功分量有关，相对于有功功率而言，它不是实际做功的功率，而是反映了二端网络与外部能量交换的最大速率。上一页下一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：（1）降低发电机有功功率的输出。（2）降低输、变电设备的供电能力。（3）造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。（4）造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。4.视在功率S 电力设备的容量是由其额定电流与额度电压的乘积决定的，因此定义二端网络电流的有效值与电压有效值的乘积为该网络的视在功率，用S表示，即S =UI上一页下一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高5.功率三角形有功功率、无功功率和视在功率的关系为 可见，P、Q、S可以构成一个直角三角形，称之为功率三角形，如图3-13所示。上一页下一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高3.8.2最大功率传递原理 最大功率传输定理：含源线性电阻单口网络（R00）向可变电阻负载RL传输最大功率的条件是：负载电阻RL与单口网络的输出电阻R0相等。满足R 0 =RL条件时，称为最大功率匹配，此时负载电阻RL获得的最大功率为上一页下一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高3.8.3功率因数的提高1.提高功率因数的意义（1）提高电源设备的利用率。（2）降低线路损耗。（3）提高供电质量。（4）节约用铜。上一页下一页返回3.8正弦稳态电路中的功率与功率因数的提高2.提高功率因数的主要方法 如前所述，功率因数低的原因主要是感性负载的存在，就工业企业用电来说，工厂里大量使用异步电动机，电感量较大，占用的无功功率大。虽然无功功率没有消耗掉，但这部分功率无法供给其他用户使用，因此对无功功率的占用量应有一定的限制。也就是说提高功率因数是必须的。 另外，可以将感性负载并连接入电容器，用容性电流来补偿（或抵消）感性电流，以达到提高功率因数的目的。上一页返回3.9谐振电路3.9.1串联谐振的条件与特征1.串联谐振的条件2.串联谐振的谐振频率谐振条件为谐振频率为下一页返回3.9谐振电路3.串联谐振时电路的特点（1）在电源电压U不变的情况下，串联谐振对电路的阻抗最小，呈纯电阻性。（2）电路中电流将在谐振时达到最大值，且与电源电压同相（3）电感上的电压与电容上的电压大小相等，相位相反，相互抵消。电阻上电压在谐振时达到最大值，等于电源电压。（4）串联谐振时，电路的=0，所以：上一页下一页返回3.9谐振电路3.9.2并联谐振电路 在电子技术中为了提高谐振电路的选择性，常常需要谐振电路有较高的品质因数。在串联谐振电路中，由于信号源（电源）的内阻是与谐振电路相串联的。如果信号源的内阻较大时，电路的品质因数将会大大地降低，选择性变差，电感或电容上的电压也不会很高。因此对于高内阻的信号源，常采用并联谐振电路。1.并联谐振条件和谐振频率 如图3-18所示，RLC并联电路是典型的并联谐振电路。与串联谐振电路有相同的定义，即当端口电压与端口电流同相时的工作状态称为并联谐振状态。并联电路的分析用导纳法比较方便。端口总导纳为上一页下一页返回3.9谐振电路根据谐振定义，显然总导纳的虚部应为零，即所以，产生并联谐振的条件为由上式可以得出谐振的角频率为可以相应地求出并联谐振频率为上一页下一页返回3.9谐振电路2.并联谐振的特点（1） ，总电流将最小，且与电压同相。（2）由于电源电压与电路中电流同相，=0，电路具有纯电阻性。谐振时，可得电路的阻抗相当于一个纯电阻。（3）由以上分析可知，并联谐振电路的特点是发生谐振时总阻抗最大。由上式可知，电阻值越小，总阻抗越大，但电阻的最小值受线圈本身所具有的电阻限制。因此，工程上也引入品质因数来衡量谐振回路的品质。上一页返回图3-1返回图3-3复数返回图3-3复数返回图3-4相量返回图3-5纯电阻电路的波形图和向量图返回图3-8电容元件的瞬时功率返回图3-9无源二端网络返回图3-11返回图3-12电压、电流和功率的波形图返回图3-13功率三角形返回图3-18 RLC并联谐振电路返回第4章三相正弦电路分析4.1三相正弦交流电源4.2三相电路中负载的连接4.3三相对称负载电路计算4.4不对称三相电路的计算4.5三相电路的功率4.1三相正弦交流电源 下一页返回4.1.1三相交流电源的优点三相交流电源的优点 由由3个频率相同、振幅相同、相位互差个频率相同、振幅相同、相位互差120的正弦电压源所构成的正弦电压源所构成的电源称为三相电源。由三相电源供电的电路称为三相电路。三相的电源称为三相电源。由三相电源供电的电路称为三相电路。三相交流电与单相交流电比较具有如下优点。交流电与单相交流电比较具有如下优点。（1）交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量轻、成本低。）交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量轻、成本低。（2）输送时可节省材料，降低输电成本。）输送时可节省材料，降低输电成本。（3）常用的三相异步电动机，是以三相交流电作为电源，它与单相电动）常用的三相异步电动机，是以三相交流电作为电源，它与单相电动机或其他电动机相比，具有结构简单、价格低廉、性能良好和使用机或其他电动机相比，具有结构简单、价格低廉、性能良好和使用维护方便等优点，因此，在现代电力系统中，三相正弦交流电路获维护方便等优点，因此，在现代电力系统中，三相正弦交流电路获得了广泛应用。得了广泛应用。4.1三相正弦交流电源4.1.2三相交流电的产生 三相交流电是由三相交流发电机产生的。它是在单相交流发电机的基础上发展而来的。如图4-1所示为三相交流发电机的结构示意图。三相交流发电机由定子（固定不动的部分）和转子（磁极）构成。在发电机定子上嵌放了三相结构完全相同的线圈，分别称为AX、BY、CZ三相线圈绕组，A、B、C称为三相绕组的始端，X、Y、Z称为三相绕组的末端。这三相线圈绕组在空间位置上各相差120电角度，分别称为A相、B相和C相。当转子以均匀角频率旋转时，在3个线圈中将产生感应电动势。上一页下一页返回4.1三相正弦交流电源 如图4-2中画出了3个线圈在定子上的三相绕组（见图4-2）将依次切割磁力线，产生振幅相等、频率相同、在相位上彼此相差120的3个电动势，其对称三相电动势瞬时值的数学表达式为： 因此产生的三相电压分别为：上一页下一页返回4.1三相正弦交流电源其相量式为：其波形和相量图分别如图4-3和图4-4所示。上一页下一页返回4.1三相正弦交流电源4.1.3三相电源的连接1.星形连接 连接特点：将三相发电机三相绕组的末端连接在一点，始端分别与负载相连，这种连接方法称为星形（Y形）连接，3个末端连接在一起引出中线，由3个首端引出3条火线。如图4-5所示。2.三角形连接 如图4-7所示，将三相电源的一相绕组的末端与另一相绕组的首端依次相连（接成一个三角形），再从首端A、B、C分别引出端线向负载供电，这种连接方式称为三角形连接。 即：将三相绕组的首、末端依次相连，从3个点引出3条火线。上一页返回4.2三相电路中负载的连接4.2.1负载星形连接1.负载的星形（Y）连接方式 图4-8所示为三相负载的星形连接方式。它的接线原则与电源的星形连接相似，即将每相负载末端连成一点N（中性点N），首端A、B、C分别接到电源连接的出线端上，这种连接方式组成了两种供电系统，分别是三相四线制和三相三线制。下一页返回4.2三相电路中负载的连接2.星形连接时的电压之间、电流之间的关系（1）电压关系。三相负载的线电压就是电源的线电压，即为两根相线之间的电压，每相负载两端的电压称作负载的相电压。若忽略输电线上的压降，负载的相电压等于电源的相电压，则之前讨论的关系式仍然成立。即：上一页下一页返回4.2三相电路中负载的连接（2）电流关系。流过每根相线上的电流仍称为线电流，流过每相负载的电流仍称为相电流，在星形连接中，线电流（有效值）等于相电流（有效值），并且在对称负载下有： 根据基尔霍夫定律可知中性电流为：上一页下一页返回4.2三相电路中负载的连接 对于三相对称负载，即ZA=ZB=ZC=Z，则各相电流对称，各线电流也是对称的。那么三相电流的相量和等于0。 即中性线电流：上一页下一页返回4.2三相电路中负载的连接4.2.2负载的三角形（）连接1.负载的三角形（）连接方式 三相负载也可以采用三角形（）连接，即把各相负载依次接在两根相线之间并组成一个三角形，三角形的三个顶点分别与电源的3根相线连接，构成无中线的三相三线制，如图4-9所示。2.2角形（）连接时电压之间、电流之间关系（1）电压关系。由于三角形连接的各相负载接在两根相线之间，因此，负载的相电压就是线电压。若忽略线路压降，则有电源的线电压与负载的线电压相等，并且在负载对称的情况下各相负载的线电压与相电压相等。则 大小关系： 相量关系：上一页下一页返回4.2三相电路中负载的连接（2）电流关系。负载作三角形连接时，如果三相负载是对称的，由三相交流电源特点可知，3个相电流在相位上互差120，采用相量分析方法，由图4-10可知电流之间有如下关系：上一页返回4.3三相对称负载电路计算4.3.1三相星形负载 在三相电路中，每相负载中的电流应该一相一相地计算。因此各相电流为：下一页返回4.3三相对称负载电路计算中线电流为：4.3.2三相三角形负载 三相负载采用三角形连接时只能采用三相三线制电路，负载的相电压等于电源的线电压。三相负载采用三角形连接时各相电流的计算与星形相类似，先计算每相负载中的电流，不对称时应该一相一相地计算。因此各相电流为：上一页下一页返回4.3三相对称负载电路计算线电流分别为：当负载对称时，由于通过负载的相电流是对称的，线电流分别为：上一页返回4.4不对称三相电路的计算4.4.1星形连接不对称三相电路 当三相电路的电源电压、电源内阻抗不对称或负载阻抗不对称时，将引起三相电路中各相电压、电流的不对称，这种电路称为不对称三相电路。1.有中线的不对称三相电路 一般三相不对称均指电源对称而负载不对称的三相电路。当有中线时，每相的负载电压仍然等于电源的相电压，各相电流和中线电流的计算可由对称电路得到。2.无中线的不对称三相电路 在无中线的不对称三相电路中，设三相电源中点为N，负载中点为N。它们之间的电压称为中性点位移电压下一页返回4.4不对称三相电路的计算 若负载对称，电压对称，则电源中点与负载中点等电位；三相负载的相电压将对称。 若如负载不对称，说明电源中点与负载中点电位不相同。这种现象称为负载中点位移。由于负载中点位移，三相负载的相电压将不对称，各相电压将出现过高、过低的现象，造成负载不能正常工作。 因此，为保证负载正常工作，在三相负载不对称时，必须有中性线，中性线的作用在于保持负载相电压的基本对称。并且中性线上不允许接入熔断器和开关。上一页返回4.5三相电路的功率4.5.1有功功率 从电源及负载的连接方法上可知：三相交流电路实际上是3个单相交流电路的组合，因此，三相负载吸收的总有功功率等于每相负载吸收的有功功率之和，即： 在对称三相电路中，无论负载是星形连接还是三角形连接，由于各相负载相同，各相电压相等，各相电流相等，所以对称三相有功功率为下一页返回4.5三相电路的功率对称三相电路的视在功率为：对称三相电路的无功功率为：对称三相电路的功率因数为：上一页返回图4-1三相交流发电机的结构示意图返回图4-2三相交流发电机的三相绕组返回图4-3波形图返回图4-4相量图返回图4-5三相电源的星形连接返回图4-7三相电源的三角形连接返回图4-8三相负载的星形连接方式返回图4-9三相负载的三角形连接方式返回图4-10三角形连接时的电流关系返回第5章动态电路分析5.1换路定律5.2一阶动态电路的分析方法5.3零输入响应和零状态响应5.4动态电路的全响应5.1换路定律5.1.1电路产生动态过程的原因 动态过程：当含有储能元件电容C和电感L时，若电路结构或参数突然改变，电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态，电压、电流等物理量必然经历一个随时间变化的过程，动态电路的伏安关系是用微分或积分方程表示的。 一阶电路：用一阶微分方程来描述的电路。一阶电路中只含有一个动态元件。产生过渡过程的条件：当电路结构或参数突然改变，电路中又含有储能元件电容C和电感L时。 产生过渡过程的原因：能量不能跃变，电感及电容能量的存储和释放需要时间，从而引起过渡过程。下一页返回5.1换路定律5.1.2换路定律 换路：电路工作条件发生变化，如电源的接通或切断，电路连接方法或参数值的突然变化等称为换路。 换路定律：电容上的电压uC及电感中的电流iL在换路前后瞬间的值是相等的，即：上一页下一页返回5.1换路定律5.1.3初始值的计算1.电容上的电压u C (0+) 及电感中的电流i L (0+) （1）根据换路前的电路（此时电路处于稳态），求出换路前一瞬间的电容电压u C (0-)和电感电流i L (0-) 的值。（2）用换路定律求u C (0+)和i L (0+) 2.求其他初始值（1）作出换路后瞬间的等效电路。把电容等效为电压源US= u C (0+) ，把电感等效为电流源IS=i L (0+) （2）利用电路定理即可求解。上一页返回5.2一阶动态电路的分析方法5.2.1概述 任何一个复杂的一阶电路，总可以用戴维南定理或诺顿定理将其等效为一个电源。因此，对一阶电路的分析，实际上可归结为对简单的RC电路和RL电路的求解。一阶电路及其等效电路如图5-5所示。下一页返回5.2一阶动态电路的分析方法5.2.2动态电路的分析方法动态电路的分析方法有经典法和三要素法两种。1.经典分析法（1）方法：利用基尔霍夫定律和元件的伏安关系，根据换路后的电路列出微分方程并求解。（2）求解步骤。利用基尔霍夫定律和元件的伏安关系，根据换路后的电路列出微分方程。求微分方程的特解，即稳态分量。求微分方程的补函数，即暂态分量。将稳态分量与暂态分量相加，即得微分方程的全解。按照换路定理求出暂态过程的初始值，从而定出积分常数。上一页下一页返回5.2一阶动态电路的分析方法2.三要素分析法（1）利用动态电路的3个要素：初始值、稳态值和时间常数来求解动态电路的方法。（2）分别求解3个要素并代入公式。上一页返回5.3零输入响应和零状态响应5.3.1一阶电路的零输入响应1.RC电路的零输入响应 当输入为零，电路换路后的响应仅与初始状态有关，而与激励无关，称为零输入响应。图5-6示电路中，换路前开关S置于位置1，电容上已充有电压。t=0时开关S从位置1拨到位置2，使RC电路脱离电源。根据换路定理，电容电压不能突变。于是，电容电压由初始值开始，通过电阻R放电，在电路中产生放电电流iC。随着时间增长，电容电压uC和放电电流iC将逐渐减小，最后趋近于零。这样，电容存储的能量全部被电阻所消耗。可见电路换路后的响应仅由电容的初始状态所引起，故为零输入响应。下一页返回5.3零输入响应和零状态响应2.RL电路的零输入响应 如图5-8所示电路，换路前开关S置于位置1，电路已处于稳态，电感中已有电流。在t=0时，开关S从位置1拨到位置2，使RL电路脱离电源。根据换路定理，电感电流不能突变。于是，电感由初始储能开始，通过电阻R释放能量。随着时间的增长，电感电流iL将逐渐减小，最后趋近于零。这样，电感存储的能量全部被电阻所消耗。可见电路换路后的响应仅由电感的初始状态所引起，故为零输入响应。上一页下一页返回5.3零输入响应和零状态响应5.3.2一阶电路的零状态响应1.RC电路 电路换路后的初始储能为零，仅由外加电源所引起响应称为零状态响应。（1）经典法。 如图5-10所示电路，t=0时开关S闭合。根据KVL，得回路电压方程为：上一页下一页返回5.3零输入响应和零状态响应从而得微分方程：解微分方程，得：波形图如图5-11所示：上一页下一页返回5.3零输入响应和零状态响应电路中的电流为：电阻上的电压为：iC与uR的波形如图5-12所示2.RL电路分析（1）经典法。如图5-13所示电路，t=0时开关S闭合。根据KVL，得回路电压方程为：上一页下一页返回5.3零输入响应和零状态响应从而得微分方程：解之得：上一页返回5.4动态电路的全响应5.4.1全响应及其分解1.全响应初始状态不为零且在外施激励下产生的响应称为全响应。2.响应的分解（1）根据电路的工作状态，全响应可分解为稳态分量和暂态分量，即： 全响应=稳态分量+暂态分量下一页返回5.4动态电路的全响应（2）根据激励与响应的因果关系，全响应可分解为零输入响应和零状态响应，即： 全响应=零输入响应+零状态响应（3）响应。求全响应的方法同样有两种：经典法和三要素法。上一页返回图5-5返回图5-6返回图5-8返回图5-10返回图5-11返回图5-12返回图5-13返回第6章磁路及变压器6.1磁路的基本知识6.2变压器6.1磁路的基本知识 下一页返回6.1.1磁路的基本物理量磁路的基本物理量1.磁感应强度磁感应强度 磁感应强度（磁感应强度（B），是用来定量表示磁场强弱和方向的一个物理），是用来定量表示磁场强弱和方向的一个物理量。磁感应强度是一个矢量，其大小满足毕奥量。磁感应强度是一个矢量，其大小满足毕奥-萨伐儿定律，方向满萨伐儿定律，方向满足右手螺旋定则。如足右手螺旋定则。如图图6-2所示。所示。 在国际单位制中，磁感应强度的单位为特斯拉，符号为在国际单位制中，磁感应强度的单位为特斯拉，符号为T。2.磁通磁通 穿过某一截面穿过某一截面S的磁感应强度的通量称为磁通量，简称磁通的磁感应强度的通量称为磁通量，简称磁通（）。即：）。即：6.1磁路的基本知识对于均匀磁场来说，当磁感应强度与截面面积垂直时，则有=BS3.磁导率 磁导率（）一个是用来表示物质导磁性能的物理量，可以形象地说磁导率是用来反映介质对磁场影响的程度，不同物质的磁导率是不一样的。磁导率的单位是亨/米（H/m）。实验测得，真空的磁导率0=410 -7H/m，是一个常数。其他物质的磁导率通常是用相对磁导率r来衡量的。相对磁导率r是磁导率与真空磁导率0的比值。4.磁场强度 磁场中某点的磁场强度是指该点处的磁感应强度B与介质磁导率的比值，用H表示，即：上一页下一页返回6.1磁路的基本知识6.1.2磁场对电流的作用 通电导体在磁场中受到的作用力叫电磁力，用F表示。电磁力的大小和导体在磁场中的有效长度及所在位置、流过电流的大小、磁感应强度有关。在均匀磁场中，当直导体与磁场垂直时，电磁力F的大小和导体在磁场中的有效长度L及流过电流的大小I、磁感应强度B成正比。即F =BIL6.1.3电磁感应 处于变化磁场中的导体中会感应电动势，这就叫作电磁感应现象，由此产生的电动势叫感应电动势。在变压器、电动机等电器设备中，电磁感应主要表现为两种情况。上一页下一页返回6.1磁路的基本知识1.直导体中的电磁感应 处于磁场中的直导体，当其与磁场存在相对运动，即切割磁力线时，将在导体中产生感应电动势。如果所处磁场为均匀磁场，则当导体相对于磁场的运动方向以及导体、磁感应强度方向三者垂直时，导体中感应电动势e的大小与导体相对切割速度v，导体在磁场中的有效长度L、磁感应强度B成正比。即 e =BLv2.线圈中的电磁感应 当穿过线圈的磁通发生变化时，将在线圈中产生感应电动势，由此引起感应电流流过。感应电动势e的大小与线圈的匝数N，磁通的变化率成正比，即：上一页下一页返回6.1磁路的基本知识6.1.4磁路基本定律1.磁路的概念 磁通所通过的闭合路径称为磁路。该路径可以是铁磁物质，也可以是非铁磁物质，如空气等。图6-5所示为两种常见的磁路。2.安培环路定律 沿磁场中任一闭合回线l绕行一周，磁场强度H的线积分等于通过该闭合路径内所有电流的代数和，即：上一页下一页返回6.1磁路的基本知识3.磁路的欧姆定律 如图6-7（a）所示的电路无分支等截面均匀磁路中，铁芯截面积为S、平均长度为l，磁导率为，线圈流过的电流为i，匝数为N，当磁感应强度与截面面积垂直时，有 磁路与电路是有着密切联系的，两者的类似特性如表6-1所示。上一页下一页返回6.1磁路的基本知识6.1.5铁磁材料的特性1.磁化特性 将铁磁材料放入磁场中，磁场会显著增强，这种现象叫铁磁材料的磁化。2.磁饱和性 对于铁磁材料来说，磁化所产生的附加磁场的磁感应强度B不会随着外部磁场的增强而无限增强，当磁感应强度B增强到一定程度时，不会再增强，这时磁化磁场的磁感应强度达到饱和值，铁磁材料的这种特性被称为磁饱和性。此后，随着励磁电流的增大，并不会使磁场继续增强。上一页下一页返回6.1磁路的基本知识3.磁滞特性 如果在铁芯线圈中通入交流电，磁场强度H的大小和方向会随交变电流变化，使得铁磁材料在磁场中被反复磁化，此时磁感应强度B和磁场强度H的关系会变成如图6-10所示曲线的形状。4.铁磁材料的分类按照磁滞回线形状的不同，铁磁材料分为3类，如图6-11所示。上一页下一页返回6.1磁路的基本知识6.1.6交流铁芯线圈电路 将线圈绕在铁芯上便成为铁芯线圈。根据线圈所接电源性质，铁芯线圈分为直流铁芯线圈和交流铁芯线圈。 直流铁芯线圈通入直流电后，在铁芯中及铁芯附近产生的恒定磁场，不会在铁芯线圈中感应电动势，特性比较简单。 交流铁芯线圈中通入交流电时，在线圈中产生交变的磁通，使得铁芯线圈中产生感应电动势，特性相比直流铁芯线圈比较复杂。上一页下一页返回6.1磁路的基本知识1.电磁关系 线圈中通入交流电，如果线圈匝数为N，则磁动势F =Ni将在线圈中产生交变的磁通，其中的大部分沿铁芯闭合，形成主磁通，少部分磁通通过空气闭合，形成漏磁通，两部分磁通分别在线圈中产生主感应电动势e和漏电势e。如图6-12所示，各个物理量在图6-12所示的参考方向下，线圈电阻为R，由KVL定律可得电路方程上一页下一页返回6.1磁路的基本知识设主磁通按正弦规律变化：sinm=mt，则式中 Em = 2 f Nm为主电动势e的最大值，其有效值为2.功率损耗（1）磁滞损耗。（2）涡流损耗。上一页返回6.2变压器6.2.1概述 变压器是一种利用电磁感应进行电能传递的静止电气设备，它可以实现同频率交流电的电压、电流、阻抗等的变换，在多个领域有着广泛应用。 在电力系统中，发电厂发出的电能（10 kV）需要进行远距离输送至用户端，为了减少电能在传输过程中的损耗，需要利用升压变压器提高送电电压（110 kV、220 kV、500 kV等），而到了用电端则需要利用降压变压器把电压降低至用电设备所需的电压（比如6 kV，380/220 V等）并进行电能的分配。电力系统中使用的变压器叫做电力变压器，是电力系统的重要组成设备。下一页返回6.2变压器6.2.2变压器的结构和分类1.变压器的结构（1）铁芯。作为变压器的主磁路，由铁芯柱及连接铁芯柱的铁轭两部分组成。为了具有较高的导磁率以及减小磁滞和涡流损耗，铁芯多采用0.35 mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片叠装起来。（2）绕组。变压器的线圈称为绕组，是变压器的电路部分，由绝缘铜线或铝线绕制而成。通常变压器至少有两组绕组（也有三组），电压高的称为高压绕组；电压低的称为低压绕组。国产电力变压器采用心式结构，如图6-14所示。（3）其他结构部件。变压器除了铁芯、绕组等主要部件外，油浸式变压器还有油箱及变压器油、储油柜、分接开关、绝缘套管、继电保护装置等组成部件。上一页下一页返回6.2变压器2.变压器的分类 按照不同的分类标准，变压器可以进行不同的分类。按相数可分为单相和三相变压器；按用途可分为电力变压器和特种变压器等。虽然有多种变压器类型，但各种类型的变压器的基本结构和工作原理是相同的。6.2.3变压器的工作原理 变压器最少有两个以上绕组。单相变压器只有两个绕组，其中与电源相连的绕组称为原绕组（或一次绕组及初级绕组），与负载相接的绕组称为副原绕组（或二次绕组及次级绕组）。图6-15为单相变压器结构示意图和电路符号。上一页下一页返回6.2变压器1.电压变换作用 设一次绕组和二次绕组中各电压、电流、感应电动势的参考方向如图6-15所示，则一次绕组电压方程与铁芯线圈电压方程相似，根据公式6-10，有 一次绕组： 类似地，二次绕组的电压方程为 变压器空载时， 据此可以得到变压器的电压变换关系：上一页下一页返回6.2变压器变压器负载时，由于二次绕组的电阻压降和漏电势也较小，则有：此时仍然有2.电流变换作用上一页下一页返回6.2变压器3.阻抗变换作用 如果接在变压器二次侧的负载阻抗为ZL，如图6-16所示，其模为 从一次侧看进去，等效阻抗为Z，模为：上一页下一页返回6.2变压器6.2.4变压器的额定值1.额定电压2.额定电流3.额定容量4.额定频率6.2.5变压器的同名端1.同名端的标记 在同一交变磁通的作用下，变压器一、二次绕组中产生的感应电势有一定的方向。两个绕组中电动势瞬时极性相同（同为正或同为负）的端子，称为同名端，端子旁边用符号“”表示。如图6-17所示。上一页下一页返回6.2变压器2.变压器同名端的判别方法 通过上述分析可知同名端与绕组绕向有关。在已知绕组绕向的情况下，根据右手定则就可以方便地判断出变压器的同名端。但对于制成的变压器来说，是无法知道绕组绕向的，为此可以采用实验的方法来判定同名端。实验的方法有两种，直流法和交流法。如图6-18所示。6.2.6变压器的外特性1.变压器的外特性 变压器在一次绕组加额定电压U 1 =U1N，负载功率因素cos一定的情况下，二次绕组的输出电压U2随负载电流I2变化的关系 U2 =f (I2)，称为变压器的外特性。外特性曲线如图6-19所示。上一页下一页返回6.2变压器6.2.7三相变压器 供配电系统中大量使用三相电力变压器进行三相交流电能的变换和分配。图6-20所示为三相电力变压器绕组示意图。 三相变压器的一二次绕组的接法有两种，分别为星形连接和三角形连接，星形连接用Y（y）表示，三角形连接用D（d）表示，如图6-21所示。 图6-22所示为一种常用的油浸式电力变压器的外形结构图。上一页返回表6-1磁路与电路的比较返回图6-2右手螺旋定则返回图6-5两种常见的磁路返回图6-7无分支铁芯磁路返回图6-10铁磁材料的磁滞回线返回图6-11铁磁材料的磁滞回线返回图6-12交流铁芯线圈电路返回图6-14三相心式变压器返回图6-15单相变压器的结构与符号返回图6-15单相变压器的结构与符号返回图6-16变压器的阻抗变换返回图6-17同名端返回图6-18同名端的判断返回图6-19变压器的外特性返回图6-20三相电力变压器绕组示意图返回图6-21三相变压器绕组的接法返回图6-22三相油浸式变压器返回第7章交直流电动机7.1三相异步电动机的结构和工作原理7.2三相异步电动机的启动、调速和制动7.3直流电动机7.1三相异步电动机的结构和工作原理 下一页返回7.1.1三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 三相异步电动机定子和转子两大部分组成，两部分中间存在气三相异步电动机定子和转子两大部分组成，两部分中间存在气隙，隙，如图如图7-1所示。所示。1.定子定子 电动机的静止部分称为定子，如电动机的静止部分称为定子，如图图7-2所示。定子由定子铁芯、所示。定子由定子铁芯、定子绕组、机座等主要部件组成。定子绕组、机座等主要部件组成。 定子铁芯是电动机磁路的一部分。铁芯一般用表面涂有绝缘漆定子铁芯是电动机磁路的一部分。铁芯一般用表面涂有绝缘漆的硅钢片冲叠而成，以减小铁芯中的损耗；铁芯内圆周均匀开槽，的硅钢片冲叠而成，以减小铁芯中的损耗；铁芯内圆周均匀开槽，用于嵌放定子绕组。定子绕组是定子的电路部分，其作用在于接入用于嵌放定子绕组。定子绕组是定子的电路部分，其作用在于接入三相交流电源，产生旋转磁场。三相交流电源，产生旋转磁场。7.1三相异步电动机的结构和工作原理2.转子 电动机的旋转部分称为转子。转子由转子铁芯、转子绕组、转轴等主要部件组成。转子铁芯也是电动机磁路的一部分。转子铁芯为圆柱形，固定在转轴或转子支架上；铁芯也用表面涂有绝缘漆的硅钢片冲叠而成，外圆周均匀开槽，用于嵌放转子绕组。 转子绕组是转子的电路部分，主要作用是产生感应电势、流过感应电流、形成电磁转矩。转子绕组有两种结构：笼型转子和绕线型转子；对应于两种异步电动机类型：笼型异步电动机和绕线式异步电动机。上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理7.1.2三相异步电动机的铭牌 三相异步电动机的机座上都有一块铭牌，其上标明一些主要技术数据，如型号、额定值等，如图7-6所示。主要数据说明如下。1.型号 电动机的型号一般由产品代号、规格代号等组成。2.额定值 额定值规定了电动机正常运行状态和条件，是选择和使用电动机的依据。上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理7.1.3三相异步电动机的工作原理1.旋转磁场的产生（1）两极电动机的旋转磁场的产生。 在定子三相对称绕组的首端接入三相对称交流电源，绕组中流过的三相正弦交流电流分别为： 对应的电流波形为如图7-7所示。上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理 我们以定子绕组星形连接为例来说明两极电动机的旋转磁场。两极电动机定子绕组星形连接如图7-8所示。 假设电流为正时的流向是从绕组首端流进，末端流出；而电流为负时的流向是从绕组末端流进，首端流出；用“”表示流进，“”表示流出。则在不同的时刻三相对称电流所产生磁场如图7-9所示。（2）四极电动机的旋转磁场的产生。 四极电动机定子三相对称绕组星形连接如图7-10所示，对应的绕组空间分布及三相对称电流所产生的合成磁场如图7-11所示。上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理2.旋转磁场的特点 对于p对磁极的电动机，根据上述分析可得旋转磁场的一般特点如下。 三相对称绕组通入三相对称电流后，产生的合成磁场为旋转磁场，磁极数由定子绕组的结构和接法决定；旋转磁场的转速称为同步转速，用n0表示，大小为上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理7.1.4三相异步电动机工作原理 如图7-12所示，当三相定子绕组接入对称电源后，在气隙中产生按顺时针方向旋转的磁场。1.转子电流的产生 由于旋转磁场与转子存在相对运动，转子绕组被磁场切割，根据电磁感应定律，绕组内会产生感应电势，其方向由右手定则确定；在转子绕组闭合的情况下，绕组内便有电流流过，并且电流方向与感应电势方向一致。2.转子电磁转矩的产生 流过电流的转子导体在磁场中将受到电磁力的作用，电磁力的方向由左手定则确定。图7-12所示转子导体所受电磁力的方向为顺时针方向。上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理7.1.5三相异步电动机的电磁转矩1.定子绕组感应电动势 异步电动机的定子相当于变压器的一次侧，差别在于绕组的分布情况，变压器的一次绕组集中绕在铁芯上，是集中绕组；而定子绕组是分别嵌放于各定子铁芯槽内，为分布绕组。根据变压器一次侧感应电势的计算公式，考虑到绕组的分布情况，可得定子绕组感应电势的大小为 与变压器类似，忽略定子绕组电阻压降和漏磁通的影响，有上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理2.转子绕组感应电动势和频率异步电动机的转子相当于变压器的二次侧。类似地，转子绕组感应电势的大小为上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理3.转子电流 由于异步电动机的转子电流源自转子感应电动势，因此转子电流与转子绕组感应电动势及绕组阻抗有关。 与变压器类似，转子绕组中存在绕组电阻r2和由漏磁通产生的漏电感L2，漏电感的感抗为 转子电流的有效值I2为上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理转子电路的功率因数为4.电磁转矩 电磁转矩T是转子所受到的电磁力对转轴的作用。和电磁力一样，电磁转矩也应该与磁场强弱及转子电流的大小有关，物理表达式为上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理7.1.6三相异步电动机的运行特性1.机械特性 三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系。（1）机械特性曲线上的特殊点。 图7-13所示的机械特性曲线上有几个特殊的运行点，反映了异步电动机的主要技术指标。（2）机械特性的稳定工作区和非稳定工作区。 从图7-13中可以看出，异步电动机机械特性曲线包含以下两个不同的工作区。稳定工作区（曲线的AB段）,非稳定工作区（曲线的BC段）上一页下一页返回7.1三相异步电动机的结构和工作原理2.工作特性异步电动机的工作特性曲线如图7-14所示（1）转速特性n =f (P2)。（2）定子电流特性I1 =f (P)。（3）电磁转矩特性T =f (P2)。（4）功率因数特性cos=f (P2)。（5）效率特性=f (P2)。上一页返回7.2三相异步电动机的启动、调速和制动7.2.1三相异步电动机的启动1.笼型异步电动机的启动方法（1）直接启动。 直接启动就是利用刀开关或接触器将定子绕组直接接到电网上进行启动。因此直接启动又称为全压启动。 直接启动是最简单的启动方法。但启动过程中会产生较大的启动电流，容易对电动机和电网产生不利影响，因此一般是小容量电动机，在电网容量允许的条件下使用此方法启动。下一页返回7.2三相异步电动机的启动、调速和制动（2）降压启动。 当电网容量不够大时，电动机不能直接启动，此时可以采用降低电压的启动方法来降低启动电流。降低电压是指在启动时通过一定的方法降低定子绕组的电压，在转速升高到接近稳定转速时，接入全压正常运行。降压启动的方法主要有以下几种。 定子串电阻或电抗降压启动。 星-三角（Y-）降压启动。 自耦变压器降压启动。2.绕线转子异步电动机的启动方法 绕线转子异步电动机可以采用转子串电阻的启动方法，启动原理如图7-18所示。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的启动、调速和制动7.2.2三相异步电动机的调速1.变极调速 改变磁极对数p可以改变电动机的转速，这就是变极调速。由于定子磁极对数p是由定子绕组的接法来决定的，因此通过定子绕组引出线的不同连接，可以改变电动机的磁极对数，进而改变电动机的转速。因为磁极对数的改变是成倍的，相应地电动机转速也是成倍的变化。变极调速只能用于笼型异步电动机调速，其优点在于设备简单，机械特性较硬，稳定性好，对不同的生产机械的适应性较好。缺点在电动机绕组抽头较多，且只能实现电动机转速的成倍的变化，不能进行连续、平滑的调速。可以实现变极调速的电动机一般被称为多速电动机。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的启动、调速和制动2.变频调速 改变电动机电源频率，可以改变电机的同步转速，进而使电动机转速出现变化，这就是变频调速。电动机电源频率的改变是通过变频器来完成的。变频器在程序的控制下，先由整流设备将工频的三相交流电转换为直流电，再由逆变装置逆变为电压和频率均可调的三相交流电，供电给电动机使用。 变频调速平滑性好，效率高，调速范围广，机械特性较硬，稳定性好，对不同的生产机械的适应性较好，是笼型异步电动机调速的发展方向。随着生产技术的不断提高，变频调速在交流调速系统中的应用也越来越广泛。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的启动、调速和制动3.改变转差率调速 改变转差率，可以改变电动机的转速。而转差率的改变可以通过降低定子电源电压、绕线转子电路串入电阻等措施来完成。 图7-19所示为笼型异步电动机不同定子电压时的机械特性曲线。从图中可以看出，保持负载不变时，降低定子电压，电动机转速有所下降；由此可知改变定子电压可以调速。但调速的范围较小，并且电压的降低会导致电磁转矩的较多下降，因此这种方法只用于特殊条件下电动机的调速。 图7-20所示为绕线转子串入不同电阻时的机械特性曲线。从图中可以看出，保持负载不变时，不同的转子电阻，对应着不同的转速；并且转子电阻越大，电动机的转速越低。由此可知，改变转子串入的电阻值的大小，可以改变电动机的转速，这就是转子串电阻调速。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的启动、调速和制动7.2.3三相异步电动机的制动与反转1.能耗制动 图7-21所示为三相异步电动机能耗制动电路图。2.反接制动 图7-22所示为三相异步电动机反接制动电路图，3.回馈制动 电动机在外力的作用下（如起动机下放重物），可能出现转子转速n超过同步转速n0的情况。此时，转子切割旋转磁场的方向发生改变，将在转子绕组中产生反向的感应电势并流过反向的电流，电流和磁场相互作用产生与旋转方向相反的制动转矩，阻碍重物的加速下放；在此过程中，电动机工作于发电状态，把负载的动能转换为电能，部分消耗在电动机内部电路上，其余通过定子绕组回送电网。回馈制动由此得名。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的启动、调速和制动4.三相异步电动机的反转 对调电动机定子绕组所接三相电源中的任意两相接线，可以改变磁场的旋转方向，从而改变电动机的转向，使电动机实现反转。上一页返回7.3直流电动机7.3.1直流电动机的结构 直流电动机由静止部分和旋转部分组成，两部分中间存在气隙。1.静止部分 电动机的静止部分称为定子。定子由机座、主磁极、换向磁极、电刷装置等主要部件组成。如图7-23所示。2.旋转部分 直流电动机的旋转部分称为电枢（或称为转子）。电枢由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴等主要部件组成，如图7-25所示。下一页返回7.3直流电动机7.3.2直流电动机的工作原理图7-27所示为二极直流电动机的工作原理图。7.3.3直流电动机的铭牌1.型号 电动机的型号一般由汉语拼音字母和数字等组成。字母表示直流电动机的类型，数字表示电动机的结构和尺寸。例如某台直流电动机，型号为Z4-132，其中：Z表示电动机为直流电动机，132代表电动机的中心高。2.额定值 额定值规定了电动机正常运行状态和条件，是选择和使用电动机的依据。主要有以下几项内容。上一页下一页返回7.3直流电动机 额定电压：电动机正常运行时所加的直流电压，单位为伏（V）。 额定功率：指在额定条件下运行时电动机转轴上输出的功率，单位为千瓦（kW）。 额定电流：指在额定电压下、轴上输出额定功率时电动机的输入电流，单位为安（A）。 额定转速：额定运行时电动机的转速，单位为转/分（r/min）。直流电动机额定功率、额定电压、额定电流三者间的关系为功率和转矩间的关系为上一页下一页返回7.3直流电动机 励磁方式：电动机正常运行时励磁电流的提供方式。励磁方式有他励、并励、串励、复励等，如图7-28所示。他励方式下的励磁绕组是单独电源供电；并励方式下的励磁绕组和电枢绕组并联；串励方式下的励磁绕组和电枢绕组串联；复励方式下励磁绕组分为两部分，一部分与电枢绕组串联，另一部分与电枢绕组并联。7.3.4直流电动机的电压平衡方程和电磁转矩1.电枢感应电动势 直流电动机电枢旋转时，会在电枢绕组中产生感应电动势，根据电磁感应定律，感应电势的方向与电枢电流方向相反，是一个反电势，大小为上一页下一页返回7.3直流电动机2.电压平衡方程 直流电动机电枢电路如图7-29所示。在图示电枢电流Ia、电枢两端电压U，电枢电动势Ea的方向下，可写出电压平衡方程为3.电磁转矩 直流电动机电枢所受电磁力对转轴形成了转矩，该转矩称为电磁转矩，电磁转矩的方向由左手定则来判定，大小为上一页下一页返回7.3直流电动机7.3.5直流电动机的机械特性 机械特性指电动机的转速n与电磁转矩T的关系。下面介绍他励直流电动机的机械特性。上一页下一页返回7.3直流电动机7.3.6直流电动机的使用1.直流电动机的启动 静止的直流电动机，从接通电源开始，转速升高到稳定转速的过程称为启动。直流电动机启动时，必须先通入励磁电流，保证磁场的建立，再接通电枢绕组电源进行启动。实现直流电动机的启动有以下几种方法。（1）直接启动。（2）降低电枢电压启动。2.直流电动机的调速 电动机的调速是指在负载保持不变的情况下，改变电气参数来改变电动机的转速。由他励直流电动机的机械特性方程上一页下一页返回7.3直流电动机 可知，在负载转矩T不变的情况下，电动机的转速与电枢电压、电枢回路电阻、每极磁通有关。因此，调节电动机转速的方法有以下3种。（1）降低电枢电压调速：降低电枢电压，可使电动机的转速下降。连续调节电枢电压，电动机转速可实现连续调节。（2）电枢回路串电阻调速：在电枢回路中串入电阻，可使电动机的转速下降。改变串入的电阻值，转速随之改变。（3）降低主磁通调速：降低励磁电流会减小每极磁通，可使电动机的转速有所升高。上一页下一页返回7.3直流电动机3.直流电动机的制动与反转 直流电动机的电气制动主要有能耗制动、反接制动和回馈制动3种方法。（1）能耗制动：制动时，切断电枢绕组直流电源，同时在电枢回路中接入制动电阻。电动机产生与旋转方向相反的制动转矩，阻碍电动机的旋转，电动机减速直至停止运转。（2）反接制动：改变电枢绕组所接的电压极性，同时在电枢回路中接入制动电阻。电动机产生与旋转方向相反的制动转矩，阻碍电动机的旋转，电动机减速直至停止运转。当电动机减速到转速接近零时，应及时切断电源避免电动机反转。上一页下一页返回7.3直流电动机（3）回馈制动：电动机在外力的作用下（如起动机下放重物），可能出现转子转速n超过同步转速n0的情况。此时电动机工作于发电状态，把负载的动能转换为电能，回送电网。这种制动方式叫做回馈制动。（4）直流电动机的反转：直流电动机的旋转方向由磁场方向和电枢电流方向共同决定，要改变电动机的转向，可通过改变电动机励磁绕组所接整流电源的极性及电枢绕组所接电压极性其中之一来实现。实际使用中一般采用改变电枢电压极性的方法使电动机实现反转。上一页返回图7-1三相（笼型）异步电动机的结构返回图7-2三相异步电动机的定子返回图7-6三相异步电动机的铭牌返回图7-7三相对称电流波形返回图7-8两极电动机的定子绕组返回图7-9二极旋转磁场的产生返回图7-10四极电机定子绕组星形连接示意图返回图7-11四极旋转磁场的产生返回图7-12三相异步电动机工作原理返回图7-13三相异步电动机的机械特性曲线返回图7-14异步电动机的工作特性曲线返回图7-18绕线电动机转子串电阻启动返回图7-19笼型异步电动机改变定子电压机械特性返回图7-20绕线转子异步电动机转子串电阻机械特性返回图7-21异步电动机能耗制动返回图7-22异步电动机反接制动返回图7-23直流电动机的定子返回图7-25直流电动机的电枢返回图7-27直流电动机的工作原理返回图7-28直流电动机的换向器返回图7-29直流电动机的电枢电路返回第8章电动机的继电接触控制8.1常用控制电器8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路8.1常用控制电器 下一页返回8.1.1手动控制电器手动控制电器1.刀开关刀开关 普通刀开关，是一种结构最简单且应用最广泛的低压手动控制普通刀开关，是一种结构最简单且应用最广泛的低压手动控制电器。电器。 图图8-1（a）所示为刀开关的典型结构，它由绝缘操作手柄、触所示为刀开关的典型结构，它由绝缘操作手柄、触刀（动触头）、静插座、进线接线柱、出线接线柱、铰链支座和绝刀（动触头）、静插座、进线接线柱、出线接线柱、铰链支座和绝缘底板组成。其动作原理是：推动手柄使触刀插入静插座中，电路缘底板组成。其动作原理是：推动手柄使触刀插入静插座中，电路就被接通；反之，当触刀脱离静插座时，电路就被断开。刀开关按就被接通；反之，当触刀脱离静插座时，电路就被断开。刀开关按触刀片数多少可分为单极、双极和三极等几种，每种又有单头和双触刀片数多少可分为单极、双极和三极等几种，每种又有单头和双头之别。刀开关的电气符号如头之别。刀开关的电气符号如图图8-1（b）所示。所示。8.1常用控制电器（1）瓷底胶盖刀开关的用途。 瓷底胶盖刀开关，又称开启式负荷开关，俗称闸刀开关，是由刀开关和熔断器组合而成，均装在瓷底板上。它主要用于一般的电气照明线路和功率小于5.5 kW电动机的控制电路，也可用作分支路的配电开关。（2）瓷底胶盖刀开关的外形结构及电气符号。 瓷底胶盖刀开关的结构及电气符号如图8-2所示。上一页下一页返回8.1常用控制电器（3）瓷底胶盖刀开关的选用。 用于照明电路时，可选用额定电压为220 V或250 V，额定电流等于或大于电路中各个负载额定电流的总和的两极开关；用于电动机的直接启动时，可选用额定电压为380 V或500 V，额定电流等于或大于电动机额定电流3倍的三极开关。 瓷底胶盖刀开关中的熔丝是由用户选配的。上一页下一页返回8.1常用控制电器（4）瓷底胶盖刀开关使用事项。 瓷底胶盖刀开关安装时，必须垂直地安装在控制屏或开关板上，接通状态时手柄朝上，不准横装或倒装。 接线时，电源进线接于上端的进线端，用电负荷接于下端的出线端，否则更换熔丝时会发生触电事故。 瓷底胶盖刀开关在带负荷分断时，拉闸速度要快，以减小电弧的影响。（5）刀开关的型号含义。 刀开关有HD（单投）系列和HS（双投）系列，适用于交流50 Hz、500 V，直流440 V、1 500 A的成套配电装置中，作为非频繁地手动接通和分断电路使用或作为隔离开关使用，其型号含义如下：上一页下一页返回8.1常用控制电器上一页下一页返回8.1常用控制电器2.组合开关 组合开关又称转换开关，是一种特殊的转动式闸刀开关，其特点是用动触片的旋转来代替闸刀的推合和拉断。其实质是一种多触头、多位置式组合而成的控制电器。它多用于机床电气控制线路中作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通或断开电路、换接电源和负载以及控制5 kW及以下小容量鼠笼式电动机的正反转和星三角启动或局部照明。组合开关种类很多，常用的有HZ10系列，其结构如图8-3所示。上一页下一页返回8.1常用控制电器（1）组合开关的型号含义。组合开关的型号含义为：上一页下一页返回8.1常用控制电器（2）组合开关选用。 选用组合开关时，要根据电源种类、电压等级、所需触头数、接线方式进行选用。（3）组合开关使用时的注意事项。组合开关用于控制异步电动机的启动、停止时，每小时的接通次数不超过1520次，开关的额定电流也应选得略大一些，一般取电动机额定电流的1.52.5倍。组合开关不能用来直接切断故障电流，原因是其结构本身不带有熔体。由于组合开关动、静触头的热容量小，当用于电动机的正、反转控制时，必须在电动机完全停止后才能操作，否则会烧坏开关触点或造成弧光短路事故。上一页下一页返回8.1常用控制电器3.按钮开关 图8-5所示为一种按钮的结构。当按下按钮帽时，桥式动触头与动断静触头先分断，然后与动合静触头再接通；当松开按钮帽时，桥式动触头在复位弹簧的作用下要恢复原位，使动合静触头断开之后，动断静触头也随之闭合。 按钮的电气符号如图8-6所示。按钮按静态时触头分合状况，可分为常闭按钮（停止按钮）、常开按钮（启动按钮）和复合按钮（常开、常闭组合为一体的按钮）。上一页下一页返回8.1常用控制电器8.1.2自动控制电器1.接触器 接触器是一种自动的电磁式开关，它是利用电磁力作用下的吸合和反向弹簧力作用下的释放，使触头闭合和分断，来接通和断开电路的。它不仅能实现远距离操作和自动控制，还具有失电压（零电压）和欠电压释放功能，适宜频繁地启动及控制电动机。接触器按其主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器两种。目前在冶金生产电气控制电路中多数采用交流接触器，其外形结构及其电气符号如图8-7所示。上一页下一页返回8.1常用控制电器 交流接触器主要由电磁铁（包括动铁心、电磁线圈和静铁心）和触点（包括主触点和辅助触点）两部分组成，它是利用电磁铁的吸引力而动作的，如图8-8所示。当线圈通电时，动铁心被吸下，使动合触点（常开触点）闭合，动断触点（常闭触点）断开。 根据用途不同，交流接触器的主触点用于通断电流较大的电动机的主电路；其辅助触点用于通断电流较小的电动机控制电路。如CJ1020交流接触器有3个主触点，4个辅助触点（2对常开，2对常闭）。上一页下一页返回8.1常用控制电器2.中间继电器 在继电接触控制电路中，为解决接触器辅助触点少的矛盾，常采用中间继电器作为中间控制环节，用于传递与转换信号，或同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机（额定电流小于5 A）或其他电气执行元件。中间继电器自身具有失压保护功能。3.熔断器 熔断器（俗称保险丝）主要用作短路保护，有时也可用作严重过载保护用，被广泛应用于低压配电系统和控制系统中。 熔断器的主体是用低熔点的铅锡合金制作成金属丝或金属薄片状熔体，串联在被保护的线路中。正常运行时如同一根导线，起通路作用。当线路严重过载或短路时，由于大电流很快将熔体熔断，使线路或电气设备脱离电源，从而起到保护电路上其他电气设备的作用。上一页下一页返回8.1常用控制电器4.热继电器 热继电器是利用电流的热效应而动作的一种保护用继电器。它主要用于电动机的过载保护，使之免受长期过载电流的危害。 热继电器主要由发热元件、双金属片、动作机构、整定电流调节装置和触点等组成，如图8-11（a）所示。5.自动空气断路器 自动空气断路器也叫自动开关，是一种常用的低压保护电器，可实现短路保护、过载保护、失压保护等。它的结构有多种形式，图8-12为其一般的原理图。上一页下一页返回8.1常用控制电器自动空气断路器的一般选用原则如下。自动空气断路器的额定工作电压线路额定电压。自动空气断路器的额定电流线路计算负载电流。热脱扣器的整定电流所控制负载的额定电流。欠电压脱扣器的整定电压线路额定电压。电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流负载电路正常工作时的峰值电流。上一页返回8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路8.2.1三相笼型异步电动机的正转控制线路1.手动正转控制线路 图8-13所示是一种最简单的手动正转控制线路，属于直接启动控制方式。它是通过闸刀开关来控制电动机的启动和停止的，在工厂中常被用来控制砂轮机和三相电风扇等。2.点动正转控制线路 点动控制：当按下按钮时，电动机得电运转；松开按钮时，电动机失电停转。这种控制方法常用于电动葫芦的起重电动机控制和车床托板箱快速移动的电动机控制。 图8-15为用按钮、接触器实现电动机单向点动正转控制的线路，它由主电路和控制电路两部分组成，主电路和控制电路共用三相交流电源。图中L1、L2、L3为三相交流电源线路，QS为按钮，M为三相笼型异步电动机。下一页返回8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路3.带过载保护的接触器自锁正转控制线路 图8-16是带过载保护的自锁正转控制线路。当电动机在运行过程中，如果发生过载或其他原因（如启动操作频繁、缺相运行等）使电动机定子绕组电流超过其额定值，那么经过一定时间，串接在电动机主电路中的热继电器KH的热元件所产生的热量将使双金属片受热发生弯曲，并通过动作机构使串接在电动机控制电路中的KH常闭触头断开，切断控制电路，接触器KM的线圈失电，其主触头、自锁触头分断，于是电动机M失电停转，达到了过载保护的目的。上一页下一页返回8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路8.2.2三相笼型异步电动机的正反转控制线路1.接触器互锁的正反转控制线路图8-17所示为接触器互锁的正反转控制线路。线路的工作原理如下：先合上电源开关QS。（1）正转控制：上一页下一页返回8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路（2）反转控制：（3）停止控制：上一页下一页返回8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路2.按钮、接触器双重互锁的正反转控制线路 为克服上述接触器互锁正反转控制线路的不足，在接触器互锁的基础上，又增加了按钮互锁，从而构成了如图8-18所示的按钮、接触器双重互锁的正反转控制线路。8.2.3行程控制与时间控制1.行程开关 行程开关又称位置开关或限位开关，是一种利用生产机械运动部件上的挡块碰撞来发出控制指令的开关电器。行程开关经挡块碰撞而使其触点动作后，将机械信号转为电信号，通过控制其他电器来控制运动部件的行程大小、运动方向或进行限位保护。 行程开关的种类很多，常用的有JLXK1系列。按其动作及结构可分为直动式（按钮式）、单滚轮式（旋转式）和双滚轮式（微动式）3种。其外形如图8-19（a）、（b）、（c）所示。上一页下一页返回8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路2.行程控制 行程控制就是利用生产机械运动部件上的挡块与行程开关碰撞，使其触头动作，来接通或断开控制电路，达到控制生产机械运动部件的位置或行程的一种方法。行程控制有限位控制和自动往返控制两种。3.时间继电器 时间继电器是一种利用感测元件从接受信号到执行元件（如触头）动作有一定时间间隔的继电器。其特点是感测元件接受信号后，执行元件能够按照预定时间延时工作。因而它被广泛地用来控制在生产过程中按时间原则制定的工艺程序。上一页下一页返回8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路 通电延时型空气式时间继电器如图8-22所示，它是利用空气的阻尼作用获得动作延时的，主要由电磁系统、触点、空气室和传动机构组成。 其工作原理是：当吸引线圈通电时，动铁心向下吸合，并带动托板下移，使动铁心与活塞杆之间形成一段距离，此时活塞杆失去依托，在释放弹簧的作用下开始下移，但伞形活塞下移时，在橡皮膜上面造成空气稀薄的空间，使空气室中形成负压，而活塞又受到下面空气的压力产生阻尼作用而不能迅速下移。当经过一定时间后，活塞杆移至最下端，在杠杆和托板的作用下，微动开关动作，常闭触头断开，常开触头闭合。上一页下一页返回8.2三相鼠笼式异步电动机的基本控制线路4.时间控制 时间控制是利用时间继电器按时间间隔来控制电器负载的工作状态的一种方法。（1）高频加热时间控制。 应用高频电流给工件表面加热，对工件淬火处理，因加热时间很短（例如只有10 s），用人工控制时间很难，不易保证淬火质量。为保证淬火质量，使用时间继电器对高频加热处理进行时间控制，其控制线路如图8-24所示。（2）断电延时时间控制。 图8-25所示是为了对断电延时时间继电器通电或断电的触头状态进行自检而设计的断电延时时间控制线路。上一页返回图8-1刀开关返回图8-2 HK系列瓷底胶盖刀开关返回图8-3组合开关结构返回图8-5按钮的结构返回图8-6按钮的电气符号返回图8-7接触器结构及电气符号返回图8-8交流接触器动作原理返回图8-11热继电器返回图8-12自动空气断路器的原理和符号返回图8-13闸刀开关正转控制线路返回图8-15点动正转控制线路返回图8-16带过载保护的接触器自锁正转控制线路返回图8-17接触器互锁的正反转控制线路返回图8-18按钮、接触器双重互锁的正反转控制线路返回图8-19直动式行程开关返回图8-22通电延时空气式时间继电器返回图8-24高频加热时间控制线路返回图8-25断电延时时间控制线路返回第9章工业企业供电与安全用电9.1发电、输电和配电9.2安全用电9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救9.1发电、输电和配电 下一页返回9.1.1发电发电电能是由各种类型的发电厂生产的，发电方式多种多样。电能是由各种类型的发电厂生产的，发电方式多种多样。1.火力发电火力发电 火力发电是利用煤、石油、天然气等一次能源燃烧后产生的热火力发电是利用煤、石油、天然气等一次能源燃烧后产生的热能来加热水，使之成为高温、高压的蒸汽，再用蒸汽推动汽轮机旋能来加热水，使之成为高温、高压的蒸汽，再用蒸汽推动汽轮机旋转并带动三相交流同步发电机发电。火力发电具有建厂速度快，成转并带动三相交流同步发电机发电。火力发电具有建厂速度快，成本相对较低的特点。但其消耗大量的燃料，发电成本较高，污染环本相对较低的特点。但其消耗大量的燃料，发电成本较高，污染环境严重。境严重。 目前我国火电站中装机容量最大的为福建漳州后石电厂，为目前我国火电站中装机容量最大的为福建漳州后石电厂，为360万千瓦。万千瓦。9.1发电、输电和配电2.水力发电 水力发电是利用位于高处的河流或水库中水的势能来发电，即利用水流的落差及流量去推动水轮机旋转，并带动三相交流同步发电机发电。它具有发电成本低、能量转换效率高、不存在环境污染的问题等优点，并可以实现水利的综合利用。缺点是一次性投入大，建站时间长，而且受环境的条件影响较大。目前我国水电站中装机容量最大的是三峡水电站，为1 820万千瓦，居世界首位。上一页下一页返回9.1发电、输电和配电3.核能发电 核能发电是在核反应堆内利用铀等放射性物质发生核裂变反应产生巨大的热能来加热水，使之成为高温、高压的蒸汽，再用蒸汽推动汽轮机旋转并带动三相交流同步发电机发电。核能发电消耗的燃油燃料少，发电成本低，但建站难度大，投资高，周期长，安全要求很高。我国已建成的核电站中装机容量最大的为广东岭澳核电站，为198万千瓦。 此外，还可以利用太阳能、风力、潮汐、地热等能源发电。它们都是清洁能源，不污染环境，有很好的发展前景。上一页下一页返回9.1发电、输电和配电9.1.2输电 大中型发电厂大多建在水力资源丰富的地区或产煤地区附近，距离用电地区往往是几十公里、几百公里甚至上千公里以上，所以发电厂生产的电能要用高压输电线送到用户地区，然后再降压分配给各用户。输电是指从发电厂向消费电能地区输送大量电力的主干渠道，或者不同电网之间互送电力的联络渠道。上一页下一页返回9.1发电、输电和配电9.1.3配电 配电系统是工业企业和城乡居民供电的重要组成部分。大型工业企业设有中央变电所和车间变电所。变电所内通常装有变压器、配电设备以及控制设备。中央变电所接受送来的电能，然后分配到各车间，再由车间变电所将电能分配给配电箱，各配电箱再将电能输送给所管辖的用电设备。通常，工业企业配电系统主要由高压配电线路、变电所、低压配电线路等部分组成，如图9-2所示。上一页下一页返回9.1发电、输电和配电 中央变电所一般进线电压为35 kV，它的任务是经过降压变压器，将35 kV的电压降为（310）kV的电压，再分配给车间的高压用电设备和车间变电所。这属于高压配电线路。 车间变电所一般进线电压为（310）kV，其任务是经过降压变压器，将（310）kV的电压降低为380 V/220 V的电压，以供低压用电设备使用。 通常，由变电所输出的线路不会直接连接到用设备，而是必须经过车间配电箱。车间配电箱是放在地面上的一个金属柜，其中装有闸刀开关和管状熔断器，起通断电源和短路保护作用。配出线路48个不等。从车间变电所到车间变电箱的线路就属于低压配电线路。其连接方式主要有放射式和树干式，如图9-2所示。上一页返回9.2安全用电9.2.1安全电流和安全电压 因人体接触或接近带电体而引起烧伤或死亡的现象称为触电。根据大量触电事故资料的分析和实验，可以得出以下结论。（1）人体电阻越大，通入的电流越小，伤害程度也就越轻。当皮肤有完好的角质外层且很干燥时，人体电阻为1 0002 000；当角质外层被破坏时，人体电阻则降到8001 000。（2）电流通过人体的时间越长，则伤害越严重。当通过人体的电流达到30 mA以上时，就会产生呼吸困难，肌肉痉挛，甚至发生生命危险。所以一般规定为30 mA以下是安全电流。（3）电压越高对人体的危害越大。按人体电阻是2 k计算，若触及36 V电压，则通过人体的电流是18 mA，对人体的安全不会构成威胁，所以通常规定36 V或36 V以下的电压为安全电压。如果在环境潮湿的场所，安全电压通常规定为24 V和12 V。下一页返回9.2安全用电9.2.2触电方式1.直接触电 直接触电是指人体直接接触带电体所造成的触电事故。直接触电主要有：（1）电源中性点接地的单相触电。如图9-4所示。（2）电源中性点不接地的单相触电。如图9-5所示。（3）两相触电。如图9-6所示，这种触电最危险，因为此时人体承受的电压为线电压，但这种情况不常见。上一页下一页返回9.2安全用电2.间接触电 间接触电是指人体接触正常时不带电而事故时带电的导电体所造成的触电事故。间接触电主要有：（1）跨步电压触电。（2）接触电压触电。9.2.3常用的安全用电措施（1）建立健全严格的用电安全制度，如安全操作规程、电气安装规程、以及运行管理和维护检修制等，宣传和普及安全用电的基本知识。（2）电气设备采用保护接地和保护接零。（3）安装漏电保护器。上一页下一页返回9.2安全用电（4）对于一些特殊电气设备（如机床局部照明，携带式照明灯等）以及在潮湿场所、矿井等危险环境，必须采用安全电压（36 V、24 V和12 V）供电。上一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救9.3.1静电防护 由于物质互相摩擦、分离、受热或受压、受到其他带电物体感应等原因，发生电荷的转移，破坏了物体原子中的正负电荷的平衡，使物体带电，称为静电现象。静电现象在许多领域中得到应用，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印、静电分选等。但静电现象也会带来以下危害。（1）静电具有一定的能量，产生火花放电时可能引起火灾和爆炸。（2）静电可能对人身造成伤害，静电对人的生理作用是使人感到刺痛和灼伤，人长期受静电作用可能造成精神紧张等危害。在某些条件下，产生的静电电压是很高的。（3）静电会造成MOS型半导体器件损坏或引起电子装置误动作。（4）静电的吸附效应会影响产品质量和工作效率。下一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救 消除静电危害的方法就是在发生火花放电之前，为产生的静电荷提供一条通路，使之泄漏和中和，限制静电的积累。为此，为消除静电现象带来的危害，静电防护措施主要有以下几种方法。（1）工艺控制法。（2）泄漏法。（3）中和法。上一页下一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救9.3.2电气防火、防爆1.电气防火（1）电气火灾产生的原因。 几乎所有的电气故障都可能导致电气着火。如设备材料选择不当，过载、短路或漏电，照明及电热设备故障，熔断器的烧断、接触不良以及雷击、静电等，都可以引起高温、高热或者产生电弧、放电火花，从而引发火灾事故等。电气火灾产生的直接原因：一是电气设备过热；二是电火花或电弧。上一页下一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救（2）电气火灾的预防和紧急处理。 预防方法。应按场所的危险等级正确地选择、安装、使用和维护电气设备及电气线路，按规定正确采用各种保护措施。在线路设计上，应充分考虑负载容量及合理的过载能力；在用电上，应禁止过度超载及乱接乱搭电源线；对需在监护下使用的电气设备，应“人去停用”；对易引起火灾的场所，应注意加强防火，配置防火器材。 电气火灾的紧急处理。首先应切断电源，同时，拨打火警电话报警。不能用水或普通灭火器（如泡沫灭火器）灭火。应使用干粉二氧化碳或“1211”等灭火器灭火，也可用干燥的黄沙灭火。上一页下一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救2.电气防爆（1）易爆场所。 由电引起的爆炸主要发生在含有易燃、易爆气体、粉尘的场所。（2）防爆措施。 在有易燃、易爆气体、粉尘的场所，应合理选用防爆电动气设备，正确敷设电气线路，保持场所良好通风；应保证电气设备的正常运行，防止短路、过载：应安装自动断电保护装置，对危险性大的设备应安装在危险区域外；防爆场所一定要选用防爆电动机等防爆设备，使用便携式电气设备应特别注意安全；电源应采用三相五线制与单相三线制，线路接头采用熔焊或钎焊。上一页下一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救9.3.3电气防雷 雷电对电气设备的破坏，可以通过直击、侧击、电磁感应等多种方式造成。当架空输电线上方有带着大量电荷的雷云时，架空输电线会由于静电感应而感应出异性电荷。这些电荷被雷云束缚着，一旦束缚解除（如雷云对其他目标放电），它们就变为自由电荷，形成感应过电压，产生强大的雷电流，并且通过输电线进入室内，破坏电气设备。 为了防止这种破坏的产生，可在被保护电气设备的进线和大地之间装设避雷器。当雷电流沿输电线传向室内的电气设备时，它首先会到达避雷器，使避雷器短时击穿而短路，雷电流由避雷器流入大地。雷电流过后，避雷器又恢复为正常的断路状态。 为防止雷电通过电磁感应方式对设备造成破坏，可以用金属对电气设备进行屏蔽，并使室内的金属回路接触良好。上一页下一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救9.3.4触电急救 对触电事故，必须迅速抢救，关键在一个“快”字。“快”有两层含义：一是使触电者快速脱离电源；二是对触电者快速作医务救护处理。1.自救 当自己发生触电而又清醒时，应保持冷静，设法使自己脱离电源，向安全的地方转移，如遇跨步电压触电时要防止摔倒、跌伤等二次伤害事故。2.互救 对于他人发生触电，首先，在确保自身安全的前提下，采用拉闸、断电或将触电者拖离电源等有效安全措施使触电者尽快脱离电源，并及时拨打急救电话。其次，在触电者脱离电源后，还应进行及时必要的现场诊断和救护。上一页下一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救（1）现场诊断。一是“看”，即看一看触电者的胸部、腹部有无起伏动作；二是“听”，即听一听触电者心脏跳动情况及呼吸声响；三是“摸”，即摸一摸触电者颈动脉有无搏动。（2）现场救护。 触电者所受伤害不太严重，神志清醒，只是有些心慌、四肢发麻，全身无力或一度昏迷，但未失去知觉，此时，应使触电者静卧休息，不要走动。同时严密观察，请医生前来或送医院诊治。上一页下一页返回9.3静电防护和电气防火、防爆、防雷及触电急救 触电者失去知觉，但呼吸和心跳正常。此时，应使触电者舒适平稳地躺着休息，四周不要围人，保持空气流通，可解开其衣服以利呼吸，同时请医生前来或送医院诊治。 触电者失去知觉，且呼吸和心跳均不正常。此时，应迅速对触电者进行人工呼吸或胸外心脏按压，帮助其恢复呼吸功能，并请医生前来或送医院诊治。 触电者呈现假死症状，若呼吸停止，应立即进行人工呼吸；若心脏停止跳动，应立即进行胸外心脏按压。若呼吸和心跳均已停止，应立即进行人工呼吸和胸外心脏按压。现场救护工作应做到医生来前不等待，送医院途中不中断，否则，触电者将很快死亡。 对于电伤和摔伤造成的局部外伤，在现场救护中也应作适当处理，防止触电者伤情加重。上一页返回图9-2大型工业企业供电示意返回图9-2大型工业企业供电示意返回图9-4电源中性点接地的单相触电返回图9-5电源中性点不接地的单相触电返回图9-6两相触电返回第10章电工测量10.1常用的直读式电工测量仪表10.2万用表10.3钳形电流表10.4兆欧表10.5接地电阻测量仪10.6仪表的准确度与测量误差10.1常用的直读式电工测量仪表 下一页返回10.1.1常用的直读式电工测量仪表分类常用的直读式电工测量仪表分类（1）电工仪表按照被测量的种类不同，分为电流表（又分安培表、毫安）电工仪表按照被测量的种类不同，分为电流表（又分安培表、毫安表、微安表）、电压表（又分为伏特表、毫伏表等）、功率表、电表、微安表）、电压表（又分为伏特表、毫伏表等）、功率表、电度表、欧姆表等。度表、欧姆表等。（2）按照仪表的原理不同，分为磁电式、电磁式、电动式、感应式、整）按照仪表的原理不同，分为磁电式、电磁式、电动式、感应式、整流式等。流式等。（3）按照测量电流的种类不同，分为交流仪表、直流仪表、交直流两用）按照测量电流的种类不同，分为交流仪表、直流仪表、交直流两用仪表等。仪表等。（4）按照仪表的准确度不同，分为）按照仪表的准确度不同，分为0.1、0.2、0.5、1、1.5、2.5、5.0七级，七级，其中：一般其中：一般0.1级和级和0.2级仪表用作标准仪器和精密测量，级仪表用作标准仪器和精密测量，0.5级至级至1.5级仪表用于实验室的一般测量，级仪表用于实验室的一般测量，1.5级至级至5.0级一般用作生产现场的开级一般用作生产现场的开关板式仪表。关板式仪表。10.1常用的直读式电工测量仪表10.1.2直读式电工测量仪表的组成 常用电工仪表主要由外壳、有标度尺和有关符号的面板、测量线路（简单仪表无）、表头电磁系统、指针、阻尼器、转轴、轴承、游丝、零位调整器等组成。上一页下一页返回10.1常用的直读式电工测量仪表10.1.3磁电式测量仪表的工作原理 磁电式仪表原理结构如图10-1所示，它的永久磁铁置于可动线圈外面，由永久磁铁、极靴和圆柱形铁心组成仪表的固定部分；绕在铝框上的线圈、线圈两端的轴、指针、平衡重物、游丝等组成仪表的可动部分，整个可动部分被支撑在轴承上。可动线圈位于永久磁铁磁场中，当被测电流通过线圈的时候，线圈受到磁场力的作用产生电磁转矩而绕中心轴转动，带动指针偏转，指针偏转时又带动游丝运动而发生弹性形变。当线圈偏转的电磁力矩与游丝形变的反作用力矩相平衡时，指针便停留在相应位置，并在面板刻度尺上指出被测数据。上一页返回10.2万用表 万用电表是一种多功能、多量程的便携式测量仪表，熟悉和掌握万用表的基本性能和使用方法，是检测元件、调试电路、进行电气工程施工和电气设备维修的基础。万用电表一般都可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等，有的还可以测量交流电流、电感、电容、音频电平、晶体管直流放大系数等。万用电表包括指针式万用电表（简称万用表）和数字式万用电表（简称数字万用表）两大类。10.2.1万用表的电路结构和工作原理 万用表的外形如图10-2（a）所示。万用表的基本电路结构方框图如图10-2（b）所示。下一页返回10.2万用表10.2.2万用表的安全使用1.接线柱的选用2.用转换开关正确的选择测量种类和量程3.使用前要调零4.测量电压5.测量电阻6.正确读数7.正确保存上一页返回10.3钳形电流表10.3.1钳形电流表的组成及基本原理 钳形电流表的工作部分主要由一只电磁式电流表和电流互感器组成。电流互感器的铁心制成活动开口式，且成钳形，故名钳形电流表，如图10-3所示。电流互感器的铁心在捏紧扳手时就可以张开，这样，被测电流通过的导线不必断开就可以穿过铁心闭合，它相当于电流互感器的一次侧，互感器的二次侧接电流表，从而指示出被测电流的数值。测量时对于不同支路或相线的导线每次只能测一根导线内的电流，不可一次套入两根导线。下一页返回10.3钳形电流表10.3.2钳形表使用注意事项（1）测量时，应将转换开关置于合适量程、对被测的电流大小不知道时，应置于最高挡，然后，根据测量值的大小，再调换到合适量程。在测量过程中应注意不要切换量程（切换量程必须在无电或钳口打开时进行）。（2）测量时，被测载流导线应放在钳口中央，若是钳偏了，测量值会变小而产生误差。（3）为使读数准确，钳口两个面应接合良好，如有杂音，可将钳口重新开合一次，如果声音依然存在，检查结合面上是否有污垢存在，可以用汽油擦干净。（4）测量机构受外部磁场影响很大，在母线或大容量电动机等大电流负荷附近的测量要另选其他量点。上一页下一页返回10.3钳形电流表（5）测量小电流电路，为获得准确读数，可将导线在互感器铁心部分上多绕几圈进行测量，此时实际电流值应为读数除以钳口内的导线根数。（6）钳形电流表不可在绝缘不良或裸露的电线上测量，不准穿在三相闸刀或熔断器内使用。潮湿和下雨天气禁止在室外进行测量。（7）不能用普通钳形电流表测量1千伏以上的高压电路中的电流，以免发生事故。上一页下一页返回10.3钳形电流表10.3.3钳形电流表在高压回路测量中的安全技术（1）线路钳形电流表，应按规定进行耐压试验合格，并按规定的电压等级使用，一般只允许在10千伏以下电气设备上使用。（2）操作人员对带电部分必须保持足够的距离，电压10 kV及以下高压线路应保持0.7 m以上。使用时戴绝缘手套、穿绝缘靴或站在绝缘台（垫）上，不得触及其他设备。测量工作应由二人进行，一人操作，一人监护。观测表针时，要特别注意保持头部与带电部分的安全距离。（3）测量高压电缆头相电流时，只有在各相电缆头之间有足够距离（达到300 mm以上）而且绝缘良好，工作方便时才能进行，当有一相接地，严禁测量。（4）在高压回路上测量时，严禁用导线从钳形电流表另接表计量测。上一页返回10.4兆欧表10.4.1兆欧表的组成和工作原理 如图10-4（a）所示为手摇发电机式兆欧表的外形。 兆欧表的工作原理如图10-4（b）所示，它的磁电式比例计有两个互成一定角度的可动线圈，装在一个有缺口的圆柱形铁心外面，并与指针一起固定在同一转轴上，构成比例计的可动部分，被置于永久磁铁的磁场中，其中磁铁的磁极与圆柱形铁心之间的气隙是不均匀的。这种比例计不像其他仪表，其指针没有阻尼弹簧，在仪表不用时，指针可以停留在任何位置。摇动手柄，直流发电机即可向磁电式比例计的两个线圈及被测电阻Rx等输出电流，可动线圈在电磁转矩作用下带动指针偏转，指示出被测电阻的阻值。指针的偏转角度只与两个线圈中流过的电流的比值有关，与电源电压（手摇直流发电机的转速）无关。下一页返回10.4兆欧表10.4.2兆欧表的正确接线和选择 选用兆欧表的原则：一是按被测设备工作的电压而定，一般规定48 V以下的电气设备和线路选择250 V兆欧表；500 V以下的电气设备，应选择500 V或1 000 V的兆欧表；500 V以上的电气设备选择1 000 V或2 500 V的兆欧表。二是兆欧表测量范围的选择要适应被测绝缘电阻的数值，避免读数时产生较大的误差。上一页下一页返回10.4兆欧表10.4.3兆欧表使用注意事项（1）兆欧表必须水平放置于平稳、牢固的地方，以免在摇动时因抖动和倾斜产生测量误差。（2）接线必须正确无误，接线柱“E”（接地）、“L”（线路）和“G”（保护环或称屏蔽端子）与被测设备的连接线必须用单根绝缘导线，两根连接线不能绞和在一起，也不可与被测设备或地面接触，以免导线绝缘不良而产生测量误差。（3）测量前应将被测设备电源切断，并进行短路接地放电，以确保安全。此点对电容较大的设备，如长线路、电缆、电容器、变压器等尤为重要。上一页下一页返回10.4兆欧表（4）测量前先将兆欧表进行一次开路和短路实验，先断开兆欧表到被测物的连接线，摇动手柄时，表针指示应在“”处，两连接线瞬间短路一下，表针指示应为“0”，这样，说明兆欧表是好的。使用电池式兆欧表，须预先检查电池电压之后再行测量。（5）测量时，手摇发电机式兆欧表，摇动手柄的速度要由慢逐渐加快，并应保持120 r/min左右的转速，一般规定以加电压一分钟后的绝缘电阻值读数来确定绝缘体绝缘性能的好坏。（6）在测量了大电容电气设备的绝缘电阻后，因充放电关系，应先将“L”端的连线断开，再停止摇动摇表手柄，以免被测设备向摇表倒充电而损坏仪表，对这些大电容的电气设备在测量前和测量完毕应使它们放电。上一页下一页返回10.4兆欧表（7）严禁在有雷电时或附近有高压导体的设备上测量绝缘电阻，只有在设备不带电又不可能受其他电源感应而带电的情况下才可进行测量。（8）兆欧表未停止转动之前，切勿用手去触及设备的测量部分或兆欧表接线柱。（9）兆欧表应定期校验，其方法是直接测量有确定值的标准电阻，检查其测量误差是否在允许范围之内。上一页下一页返回10.4兆欧表10.4.4测量高电压电气设备绝缘电阻的安全技术（1）测量工作应由两人担任，一人操作，一人监护。若所测量设备在高空则应有三人参加，一人在构架上将测量接线接到被测量的设备如瓷瓶上，一人在地面操作摇表，一人监护。（2）测量用的导线，应使用绝缘导线，其端部应有绝缘套。（3）测量绝缘时，必须将被测设备的电源从各方面断开，验明无电压，确实证明设备上无人工作，并在断开的断路器和隔离开关传动装置悬挂标志牌“有人工作，不可合闸”后方可进行。在测量中禁止他人接近设备。 在测量绝缘前后，必须将被测设备对地放电。 测量线路绝缘时，若该线路有可能两侧受电，应取得对方允许，说明开关前均已拉开并已挂上警告标示牌后方可进行。上一页下一页返回10.4兆欧表（4）在有感应电压的线路上（同杆架设的双回路或单回路与另一线路有平行段）测量绝缘时，为防感应高电压损坏仪表和危害人身安全，必须将另一线路同时停电，方可进行测量。（5）在带电设备附近测量绝缘电阻时，测量人员和摇表安放位置，必须选择适当，保持安全距离，以免摇表引线或引线支持物触碰带电部分。移动引线时，必须注意监护，防止工作触电。这点在变电测量悬垂瓷瓶绝缘电阻时，应特别注意防止触电事故。上一页返回10.5接地电阻测量仪（1）接地电阻摇表的测量方法和接线方式。 测量方法。 当测量接地电阻时，先把接地摇表放于水平位置，检查检流计的指针是否指在中心线上，否则可借助零位调整器，把指针调整到中心线。然后将仪表的“倍率标度”置于最大倍数，慢慢转动发电机的摇把，同时旋动“测量标度盘”，使检流计指针平衡。当指针接近中心线时，加快发电机摇把的转速，达到120 r/min以上，再调整“测量标度盘”，使指针指于中心线上。用“测量标度盘”的读数乘以“倍率标度”的倍数，即为所测的电阻值。下一页返回10.5接地电阻测量仪接线方式。 接地电阻测量仪一般有E、P、C 3个端子，其测量接线如图10-6（a）所示。当被测电阻小于1时，为了消除接线电阻和接触电阻影响，宜采用四端钮接地电阻测量仪。测量时，将端钮C2和P2的短接片打开，分别用导线接到接地体上，并使端钮P2接靠近地体的一侧，其测量接线如图10-6（b）、（c）所示。上一页下一页返回10.5接地电阻测量仪（2）接地电阻摇表使用注意事项。 测量前，选择辅助电极的布极位置，要求所选择的布极点没有杂散电流的干扰，并且辅助电位极、辅助电流极、接地体三者之间，两两距离不少于20 m。 为了提高测量精度，在条件允许的情况下，将接地体与其上连接的设备断开，以免接地体上泄漏的杂散电流影响测量精度。 如果测量仪灵敏度过高，可将探针向上适当拉出；如果测量仪灵敏度过低，可在探针周围浇水，以减少辅助电极的接触电阻。 测量接地电阻的工作，不宜在雨天或雨后进行，以免因大地湿度大引起接地电阻偏小。上一页 返回10.6仪表的准确度与测量误差 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的准确度与其误差有关。不管仪表制造的如何精确，仪表的读数和被测量的实际值之间总是有误差的。测量误差有两种。（1）基本误差：是在正常条件下进行测量时由于仪表本身的缺点产生的误差，如刻度的不精确、弹簧的永久变形、轴和轴承之间的摩擦、零件位置安装不正确等。基本误差不可避免。（2）附加误差：是由于外界因素的影响和仪表放置的位置不符合规定等原因测量时产生的误差，如没有在正常工作条件下进行测量，测量方法不完善，读数不准确等。附加误差有些可以消除或限制在一定范围内。下一页返回10.6仪表的准确度与测量误差 直读式仪表的准确度用最大相对额定误差来分级。最大相对额定误差是指仪表在正常工作条件下进行测量可能产生的最大相对误差Am与仪表的最大量程（满标值）Am之比，如以百分数表示，则为上一页返回图10-1磁电式仪表原理结构图返回图10-2万用表返回图10-3用互感式钳形电流表测量交流电流示意图返回图10-4兆欧表的外形及工作原理返回图10-6接地电阻摇表返回