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电工学教案.

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二、并联谐振:

1.谐振条件:iX?0?i?iR?XL?XC??nL?1。 ?nC2.谐振频率:?n?11,fn?。 LC2?LC3.并联谐振特点:

(1)无功功率为零,功率因数等于1。

(2)L和C并联部分相当于开路,阻抗最大——电路呈现纯电阻特性。 (3)IL?IC?电流谐振。 (4)品质因数:Q?ILIC。 ?II3.9 非正弦周期信号电路

非正弦周期信号的分解方法:直流分量、交流分量。交流分量又称为谐波,谐波分为:一次谐波、二次谐波、三次谐波……,高次谐波:三次谐波及三次以上的谐波 一、谐波分析的概念:

谐波分析:对非正弦周期信号可以用傅里叶级数将它们分解成许多不同频率的正弦分量的方法。

u = U0 + U1m sin(ωt +ψ1) + U2m sin(2ωt +ψ2) + …= U0 + Unm sin(nωt +ψn) 非正弦周期信号的有效值即方均根:U?U0?U1?U2?222,I?22I0?I12?I2?。

二、非正弦周期信号电路:

当作用于电路中的电源为非正弦周期信号电源,或电路中含有直流电源和若干个不同频率的正弦交流电源的线性电路可用采用叠加定理。

在计算过程中,对于直流分量,可用直流地阿奴的计算方法,要注意电容相当于开路,电感相当于短路。对于各次谐波分量,可用交流电路的方法,要注意感抗和容抗与频率的比例关系。

电路的总有功功率:P0 = U0 I0 + U1 I1cos?1 + U2 I2cos?2 + ···

课后习题:3.4.3,3.5.2,3.6.1,3.9.1。

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课 题:第4章 供电与用电 教学目的:

1.理解对称三相电源和三相负载的星形和三角形联结时相线电压、相线电流的关系; 2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法,理解中线的作用; 3.掌握对称三相电路中电压、电流及功率的计算; 4.了解安全用电的基本常识。 重难点:

1.对称三相负载的星形和三角形联结时相线电压、相线电流的关系; 2.对称三相电路中电压、电流及功率的计算。 教学方法:讲授法 学 时:4学时

教学过程:

三相交流电路:由三相交流电源供电的电路。电力系统目前普遍采用三相交流电源供电。 三相交流电的优点:三相交流发电机体积小、重量轻、成本低;节省输电线金属的消耗量,输电成本较低;应用广泛的三相异步电动机结构简单、价格低廉、性能良好和使用维护方便。

4.1 三相电源

一、三相交流电的产生:

三相交流发电机由三个对称的绕组组成,在空间上彼此相差120°。 1.三相交流电动势产生原理:

分类磁极放在转子上,转子由原动机拖动作匀速转动;定子三相绕组切割转子磁场而感应出三相交流电动势。

2.三相交流电动势的特点:

幅值相等;频率相同;相位相差120°。 3. 三相交流电动势的表达式:

e1?Emsin?t,e2?Emsin??t?120??,e3?Emsin??t?240???Emsin??t?120??。

二、三相电源的星形联结:

发电机三相绕组通常将三个末端接在一起。三个绕组末端的连接点称为中性点(N)。三个首端称为端点。由中性点N引出的供电线称为中性线或零线。由三个首端引出的供电线称为相线或火线。

1.线电流与相电流的有效值关系:IL?IP。 2.线电压与相电压的有效值关系:UL?3UP。

三、三相电源的三角形联结:

将三相电源中每相绕组的首端依次与另一相绕组的末端连接在一起,形成闭合回路。

1. 线电压与相电压的有效值关系:UL?UP。 2. 线电流与相电流的有效值关系:IL?3IP。

4.2 三相负载

三相负载:由三相电源供电的负载。

三相对称负载:三相阻抗相等的三相负载。 三相不对称负载:使用时平均分配到三个相上。

三相负载也有两种接法:星形联结和三角形联结。具体采用何种接法,应根据电源电压和负载额定电压的大小来决定。原则上应使负载的实际电压等于其额定相电压。

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一、三相负载的星形联结:

三相负载的三个末端连接在一起,接到电源的中性线上。三相负载的三个首端分别接到电源的三根相线上。如果负载对称,阻抗相等,则为对称三相电路。

三相负载不对称而又没有中性线时,三相负载的相电压不会对称,导致有的相电压超过负载的额定相电压,有的低于额定相电压,知识负载不能正常工作,甚至损坏。因此,在三相四线制电路中,中性线不允许断开,也不允许安装熔断器等短路或过电流保护装置。 二、三相负载的三角形联结:

每相负载的首端都依次与另一相负载的末端连在一起,形成闭合回路。将三个连接点分别接到三个电源的三根相线上。三相负载的三角形联结只能是三相三线制。

4.3 三相功率

三相功率的计算:

三相总有功功率:P?P1?P2?P3;三相总无功功率:Q?Q1?Q2?Q3;三相总视在功率:

S?P2?Q2。

三相对称负载功率表达式:

*相电压、相电流:P?3UPIPcos?,Q?3UPIPsin?,S?3UPIP。 *线电压、线电流:P?3ULILcos?,Q?3ULILsin?,S?3ULIL。

4.5 触电事故

一、电流对人体的危害:

电流对人体组织的危害作用主要有以下几方面:

1.生物性质的作用——引起神经功能和肌肉功能紊乱。 2.化学性质的作用——电解而破坏人体细胞。

3.热性质的作用——灼伤、产生电烙印及皮肤金属化等。 4.机械性质的作用——骨折、组织受伤等。 按人体所受伤害方式的不同可分为 1.电伤——人体外表的局部损伤。 2.电击——对人体内部器官的伤害。

二、电击对人体的伤害程度与以上因素有关:

1.通过人体电流的大小。

2.电流通过人体的途径。手-手、手-脚最为危险。

3.触电时间的长短。通过心脏的电流达到50mA/s即致人死地。 4.电流的频率。工频电流对人体的危害最大。 三、触电事故:

1.直接触电:单线触电事故、两线触电事故。

2.间接接触触电:人体接触到正常情况下不带电、仅在事故情况下才会带电的部分而发生的触电事故。

4.6 触电防护

一、安全电压:

1.通用接触电压极限:

常规环境:交流50V、直流120V;潮湿环境:交流25V、直流60V。

2.GB规定的安全电压额定值为:42V、36V、24V、12V、6V。要求:独立的电源供电。

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二、保护接地和保护接零:

1.IT系统:适用于中性点不接地的三相三线制供电系统。将用电设备的金属外壳通过接地装置接地。IT系统也称为保护接地。接地装置的接地电阻一般不超过4Ω。

2.保护接零(TN系统):适用于中性点接地的三相四线制供电系统中的电气设备。 3.TT系统:

电源的中性点接地,而用电设备采用保护接地的系统。采用TT系统供电的用电设备应采用漏电电流动作保护装置(漏电开关)。

同一供电系统中,TN和TT两种系统不宜同时采用。 三、漏电开关:

1.作用:主要用于低压供电系统,当被保护的设备出现故障时,故障电流作用于保护开关,若该电流超过预定值,则使开关自动断开,以切断供电电路。

2.漏电开关的选择:

若用与保护人:动作电流30mA以下。漏电动作时间0.1s以下。若用于保护线路:动作电流30~100mA以下。漏电动作时间0.2~0.4s以下。

4.7 静电防护

一、什么是静电?

在宏观范围内暂时失去平衡的相对静止的正、负电荷。 二、静电的形成:摩擦起电、破断起电、感应起电。

三、静电的应用:静电除尘、静电复印、静电喷漆、静电选矿、静电植绒等。 四、静电的危害:影响生产、危及人身安全、引起火灾和爆炸。 五、静电的防护:

1.限制静电的产生。 2.防止静电的积累。 3.控制危险的环境。

4.8 电气防火和防爆

主要原因:1.电气设备使用不当;2.电气设备发生故障。

预防措施:1.合理选用电气设备——防爆电器;2.保持电气设备正常运行;3.保持必要的安全距离;4.保持良好的通风;5.装备可靠的基地装置;6.采用完美的组织措施。

课后习题: 4.2.1,4.2.2,4.3.6。

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课 题:第5章 变压器 教学目的:

1.理解磁场的基本物理量的意义,了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律; 2.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性,理解变压器额定值的意义; 3.掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用。 重难点:

变压器的工作原理,电压、电流和阻抗变换作用。 教学方法:讲授法 学 时:4学时。

教学过程:

5.1 磁路

一、磁场的基本物理量:

磁场是由电流产生的,磁场用磁感线描述。

1.磁通Ф:磁场中穿过某一截面积的磁感线数。单位:韦伯。

2.磁感应强度B:描述介质中的实际磁场强弱和方向。B是一个矢量,其方向为磁场的方向。大小:B??——磁通密度。单位:特斯拉。 A3.磁场强度H:H是进行磁场计算引进的辅助物理量。H是一个矢量,其方向与B相同。 H与B的区别:(1)H∝I,与介质的性质无关。(2)B与电流的大小和介质的性质均有关。 单位:安/米(A/m)。 4.磁导率μ:μ是用来表示媒质导磁能力的物理量。???7真空中的磁导率:?0?4??10H/m。

B(H/m)。 H二、物质的磁性能:

自然界的物质按磁导率分类:非磁性物质、磁性物质。

非磁性物质:???0(μ为常数)。(1)顺磁物质:例如变压器油和空气:?略大于?0。(2)反磁物质:例如铜和铋:?略小于?0。

磁性物质的磁性能主要有以下三点: 1.高导磁性:??0,?r1。磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器和电机中。

2.磁饱和性: 3.磁滞性:

磁性物质的分类:硬磁物质、软磁物质、矩磁物质。 三、磁路欧姆定律:Rm??F或??F。 Rm5.2 电磁铁

电磁铁的种类:直流电磁铁、交流电磁铁。 一、直流电磁铁:

1.直流铁心线圈电路: (1)电压与电流的关系: (2)线圈的功率:

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学习必备欢迎下载二、并联谐振:1.谐振条件:iX?0?i?iR?XL?XC??nL?1。?nC2.谐振频率:?n?11,fn?。LC2?LC3.并联谐振特点:(1)无功功率为零,功率因数等于1。(2)L和C并联部分相当于开路,阻抗最大——电路呈现纯电阻特性。(3)IL?IC?电流谐振。(4)品质因数
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