5一、欧姆定律电阻元件的伏安关系服从欧姆定律，即U=RI或I=U/R=GU其中G=1/R,电阻R的倒数G叫做电导，其国际单位制为西门子（S）。二、线性电阻与非线性电阻电阻值R与通过它的电流I和两端电压U无关（即R=常数）的电阻元件叫做线性电阻，其伏安特性曲线在I-U平面坐标系中为一条通过原点的直线。电阻值R与通过它的电流I和两端电压U有关（即Rh常数）的电阻元件叫做非线性电阻，其伏安特性曲线在I-U平面坐标系中为一条通过原点的曲线。通常所说的“电阻”，如不作特殊说明，均指线性电阻。电能和电功率一、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火或少由的电能。两端电压为U、通过电流为I的任意二端元件（可推广到一般二端RP=UIZ的换算关系ou换成工作所功率的国际单位制单位为瓦特（W）,常用的单位还有毫瓦（mV是1mW=10-3W；1kW=103W吸收或发出：一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传需要的一定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件诡熊元般嬲魁熊凿翻牛（耗能元件）。一一习惯上，通常把耗能元件吸收的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元件（如理想电容、电感元件）既不吸收功率也不发出功率，即其功率P=0。通常所说的功率P又叫做有功功率或平均功率。二、电能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=P-t=Ult通常电能用千瓦小时（kW•h）来表示大小，也叫做度（电）：1度（电）=1kW-h=3.6x106J。即功率为1000W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。例有一功率为60W的电灯，每天使用它照明的时间为4小时，如果平均每月按30天计算，那么每月消耗的电能为多少度？合为多少J?解：该电灯平均每月工作时间t=4x30=120h,则W=P-t=60x120=7200W-h=7.2kW.h即每月消耗的电能为7.2度，约合为3.6x106x7.2=2.6x107J。三、电气设备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，规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。额定电压一一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。额定电流一一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。额定功率一一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。额定工作状态一一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。轻载状态一一电气设备或元器件在低于额定功率的工作状态，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）状态一一电气设备或元器件在高于额定功率的工作状态，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。
6四、焦尔定律电流通过导体时产生的热量（焦尔热）为Q=I2RtI——通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为A。R——导体的电阻值，单位为T——通过导体电流持续的时间，单位为s。Q——焦耳热单位为J。＜五＞思考题（作业）：课后练习＜六＞课后教学效果自评：良好
7标题：第1章电路的基本概念与分析方法（1.4电路的基本定律）教学目的与要求：1.复习掌握欧姆定律。2.掌握基尔霍夫的两个定律。教学重点与难点：教学重点：1.基尔霍夫的电压定律和电流定律的理解。教学难点：1.基尔霍夫的电压定律和电流定律的应用。教学时数：2教学方法与手段：讲授法'打比方法、PPT教学内容与过程:教学内容方法与手段时间分配第一课时一、闭合电路的欧姆定律1=-^—/?+rp2负载获得最大功率的条件是彳=r,此时负载的最大功率值为％ax=y。4a二、电池组"个相同的电池相串联，那么整个串联电池组的电动势6串=nE,等效内阻二串=nro"个相同的电池相并联，那么整个并联电池组的电动势6并=E,等效内阻r并=r/n.三、电阻的串联1.等效电阻：R=R+Rz+…+R„2.分压关系：5=&..._Un_u--1R]R2R3.功率分配：Py尸2==•••_Pn-P.2=—=/与R2R”R四、电阻的并联1.等效电导：G-G\+6+•,,+&即111——=，…+，…+•1R曷R2此2.分流关系：R\h=Rzh=・・・—Rnk=RI=U3.功率分配：R\P\-R2P2-・,•=RR=RP=U五、万用表万用表的基本原理是建立在欧姆定律和电阻串联分压、并联分流等规律基础之上的。一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、电阻、交流电压等。六、电阻的测量
81.直接测阻法采用直读式仪表测量电阻，仪表的标尺是以电阻的单位（Q、kC或MC）刻度的，可以直接读取测量结果。例如用万用表的。档测量电阻，就是直接测阻法。2.比较测阻法采用比较仪器将被测电阻与标准电阻器进行比较，在比较仪器中接有检流计，当检流计指零时，可以根据已知的标准电阻值，获取被测电阻的阻值。3.间接测阻法通过测量与电阻有关的电量，然后根据相关公式计算，求出被测电阻的阻值。例如得到广泛应用的、最简单的间接测阻法是伏安法。它是用电流表测出通过被测电阻中的电流、用电压表测出被测电阻两端的电压，然后根据欧姆定律即可计算出被测电阻的阻值。惠斯通电桥法可以比较准确的测量电阻，电桥平衡时，被测电阻为/?=旦公。惠斯通电桥有肉多种形式，常见的是一种滑线式电桥，被测电阻为凡=4/?。七、电路中各点电位的计算在电路中选定某一点A为电位参考点，就是规定该点的电位为零，即〃=0。电路中某一点M的电位“就是该点到电位参考点A的电压，也即M、A两点间的电位差，即“=瓜.§3.1基尔霍夫定律一、常用电路名词以图3T所示电路为例说明常用电路名词。1.支路：电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支电路。如图3-1电路中的ED、AB、FC均为支路，该电路的支路数目为6=3。2.节点：电路中三条或三条以上支路的联接点。如图3-1电路的节点为A、B两点，该电路的节点数目为〃=2。3.回路：电路中任一闭合的路径。如图3-1电路中的CDEFC、AFCBA、EABDE路径均为回路,该电路的回路数目为1=3。4.网孔：不含有分支的闭合回路。如图3-1电路中的AFCBA、EABDE回路均为网孔，该电路的网孔数目为加=2„图3-1常用电路名词的说明5.网络：在电路分析范围内网络是指包含较多元件的电路。第二课时二、基尔霍夫电流定律（节点电流定律）1.电流定律（KCL）内容电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即》流入=》游山例如图3-2中，在节点A上：L+八=E+&
9图3-2电流定律的举例说明电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零，即Z/=。一般可在流入节点的电流前面取“+”号，在流出节点的电流前面取“-”号，反之亦可。例如图3-2中，在节点A上：1,-12+Oo在使用电流定律时，必须注意：(1)对于含有〃个节点的电路，只能列出(〃-1)个独立的电流方程。(2)列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先选定(即假定)电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“一”号表示。电流的实际方向可根据数值的正、负来判断，当/>0时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；当/<0时，则表明电流的实际方向与所标定的参考方向相反。1.KCL的应用举例(1)对于电路中任意假设的封闭面来说，电流定律仍然成立。如图3-3中，对于封闭面S来说，有Z+4=小(2)对于网络(电路)之间的电流关系，仍然可由电流定律判定。如图3-4中，流入电路B中的电流必等于从该电路中流出的电流。(3)若两个网络之间只有一根导线相连，那么这根导线中一定没有电流通过。(4)若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一定没有电流通过。图3-3电流定律的应用举例(1)图3-4电流定律的应用举例(2)例：如图3-5所示电桥电路，已知/>=25mA,A=16mA,h=12A,试求其余电阻中的电流I"、h、It,o解：在节点a上：/=4+贝I]A=7>-4=25-16=9mA在节点d上：/=4+4，则4=Z-人=25-12=13mA在节点b上：；2=4+75,贝1]76=72-75=9-13=-4M电流A与4均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，人为负数，表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。
10图3-5例题3-1图3-6电压定律的举例说明三、基夫尔霍电压定律(回路电压定律)1.电压定律(KVL)内容在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即Zu=o以图3-6电路说明基夫尔霍电压定律。沿着回路abcdea绕行方向，有Uac~Z4b+〃c二R\I\"*■E\fUce~〃d+Ude~—Rill—Uea~R'l'则及+以e+%=0即R\I\+E\-Rih-E?+/&I3=0上式也可写成RJ\—R2I2+R、h=—£+Ei对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即。ZR】=Ze2.利用£AY=XE列回路电压方程的原则(1)标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向(既可沿着顺时针方向绕行，也可沿着反时针方向绕行)；(2)电阻元件的端电压为土打，当电流/的参考方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号:反之，选取"号：(3)电源电动势为±夕当电源电动势的标定方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号，反之应选取“-”号。＜五＞思考题(作业):课后练习＜六＞课后教学效果自评：良好
11标题：实验一、常用电工工具及其使用、简单电路的连接教学目的与要求：掌握各种仪器仪表的使用、掌握简单电路的连接测量教学重点与难点：教学重点：各种仪器仪表的使用教学难点：简单电路的连接测量教学时数：2教学方法与手段：讲授法、示范演示教学内容与过程:一、实验目的1、认识各种常用电工工具并能使用。2、认识各种常用导线并能进行简单电路的连接二、实验原理〈一〉电阻串联电路的特点R、RiRyO~CZ)~CZI——CZI——O图2-7电阻的串联设总电压为U、电流为I、1.等效电阻：总功率为P。R=R1+R2+…+Rn"=支==工5=12.分压关系：曷&R工旦…—3.功率分配：K]R2R„R+u图2-10电阻的并联〈二〉电阻并联电路的特点设总电流为I、电压为U、总功率为P。1.等效电导：G=Gl+G2+…+Gn即1111++,••R叫R?R〃
121.分流关系：Rill=R2I2=…=Rnln=RI=U
133.功率分配：R1P1=R2P2=…=RnPn=RP=U2三、实验仪器1、直流稳压电源2、直流毫安表3、直流电压表四、实验步骤在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称为电阻混联。对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤：L2,3.4.首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图;利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻；利用已知条件进行计算，确定电路的总电压与总电流；根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或电压。五、实验报告要求：根据所测数据分析结论，并与计算出的理论数据对比。＜五＞思考题（作业）：实验报告＜六＞课后教学效果自评：良好
14标题：电压源和电流源及其等效变换教学目的与要求:1、掌握实际电源的两种模型的特性及其等效变换。2、掌握电压源和电流源的电压与电流关系：理解等效变换的概念。教学重点与难点：1、教学重点：掌握两种实际电源模型之间的等效变换方法并应用于解决复杂电路问题。2、教学难点：两种实际电源模型之间的等效变换原理。教学时数：2教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容与过程:教学内容方法与手段时间分配第一课时一、电压源通常所说的电压源一般是指理想电压源，其基本特性是其电动势(或两端电压)保持固定不变E或是一定的时间函数e(r),但电压源输出的电流却与外电路有关。实际电压源是含有一定内阻ro的电压源。±e-图3T8电压源模型二、电流源
15通常所说的电流源一般是指理想电流源，其基本特性是所发出的电流固定不变(，)或是一定的时间函数A(t),外电路有关。实际电流源是图3-19电流源模型但电流源的两端电压却与含有一定内阻△的电流源。
16三、两种实际电源模型之间的等效变换实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻力串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流/之间关系为U=E-r0I实际电源也可用一个理想电流源/s和一个电阻rs并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流/之间关系为U=rsIs-rsI对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是r0=rs,E=rsIs或Zs=E/r0图3-18例题3-6例：如图3-18所示的电路，已知电源电动势E=6V,内阻％=0.2C,当接上R=5.8C负载时，分别用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内阻消耗的功率。内阻的功率P产/％=0.2W解：(1)用电压源模型计算:—=1A,负载消耗的功率&=//?=5.8W,%+R(2)用电流源模型计算：电流源的电流入=30A,内阻八=_n)=0.2C负载中的电流/=」一人=1人，负载消耗的功率A=//?=5.8W,「s+RR内阻中的电流。=一一/s=29A,内阻的功率只=/；7b=168.2Wrs+R两种计算方法对负载是等效的，对电源内部是不等效的。第二课时例：如图3T9所示的电路，已知：5=12V,Ez=6V,用=3。，尼=6C,用=10。，试应用电源等效变换法求电阻尼中的电流。图3-19例题3-7图3-20例题3-7的两个电压源等效成两个电流源
17解：（1）先将两个电压源等效变换成两个电流源，如图3-20所示，两个电流源的电流分别为/si=E1/R1=4A,/S2=E2/R2=1A（2）将两个电流源合并为一个电流源，得到最简等效电路，如图3-21所示。等效电流源的电流(e)图3-21例题3-7的最简等效电路Is=Ai-人2=3A其等效内阻为R-R\//Ri=2Q（3）求出用中的电流为支路电流法以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路（或各元件）的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。对于具有b条支路、n个节点的电路，可列出（n-1）个独立的电流方程和b-（n-1）个独立的电压方程。例：如图3-7所示电路，已知E1=42V,E2=21V,R1=12Q,R2=3C,R3=6Q,试求：各支路电流II、12、13.解：该电路支路数b=3、节点数n2,所以应列出1个节点电流方程和2个回路电压方程，并按照ERI=ZE列回路电压方程的方法:II=12+13Rill+R2I2=El+E2R3I3-R2I2=-E2代入已知数据，解得：II4A,12（任一节点）（网孔（网孔2）*'5A,13=与丰电流II与12均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，13为负数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反＜五＞思考题（作业）：课后练习＜六＞课后教学效果自评：良好
18标题：实验：基尔霍夫定律的验证、注加原理的验证教学时数：2教学方法与手段：讲授法、打比方法、PPT教学目的与要求：验证基尔霍夫的电流定律及电压定律。学习使用电流表及电压表。教学重点与难点：1.教学重点：掌握基尔霍夫定律的应用。2.教学难点：运用叠加原理解决复杂直流电路问题。教学内容与过程：按实训指导书进行＜五＞思考题（作业）：实验报告＜六＞课后教学效果自评：良好
19标题：二端网络、戴维宁定理教学时数：2教学方法与手段：讲授法、打比方法、PPT教学目的与要求：掌握应用戴维宁定理分析和计算两个网孔的电路教学重点与难点：1.教学重点：掌握戴维宁定理及其应用。2.教学难点：运用戴维宁定理解决复杂直流电路问题。教学内容与过程：教学内容方法与手段时间分配第一课时一、二端网络的有关概念1.二端网络：具有两个引出端与外电路相联的网络。又叫做一端口网络。2.无源二端网络：内部不含有电源的二端网络。3.有源二端网络：内部含有电源的二端网络。二、戴维宁定理任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，总可以用一个电压源及与一个电阻气相串联的模型来替代。电压源的电动势笈等于该二端网络的开路电压，电阻打等于该二端网络中所有电源不作用时（即令电压源短路、电流源开路）的等效电阻（叫做该二端网络的等效内阻）。该定理又叫做等效电压源定理。例：如图3-10所示电路，已知笈=7V,员=6.2V,用=是=0.2Q,/?=3.2Q,试应用戴维宁定理求电阻"中的电流Z.(b)图3-10例题3-4图3T1求开路电压山,解：（1）将"所在支路开路去掉，如图3T1所示，求开路电压公：/=--&="=2A,以二四+凡/1=6.2+0.4=6.6V=及1凡+/?204
20(2)将电压源短路去掉，如图3T2所示，求等效电阻心:oa□&ob(e)图3-12求等效电阻他图3-13求电阻"中的电流/偏=尼〃%=0.1Q=Zb(3)画出戴维宁等效电路，如图3T3所示，求电阻??中的电流/：R\-3Q,尼二5C,尼二尼二4第二课时，尼=0.125例：如图3-14所示的电路，已知2=8V,C,试应用戴维宁定理求电阻尼中的电流/。图3-14例题3-5图3T5求开路电压Ue图3-16求等效电阻心解：(1)将居所在支路开路去掉，如图3T5所示，求开路电压如：pF/]=/2==1A,/3=/4==1A।234/+&44b=R2I2-R\Ia=5-4=lV=i5(2)将电压源短路去掉，如图3-16所示，求等效电阻几，：图3T7求电阻"中的电流/几=(K〃必)+(后〃兄)=1.875+2=3.875Q=7»根据戴维宁定理画出等效电路，如图3T7所示，求电阻足中的电流/,=£°=-=0.25A为+凡4＜五＞思考题（作业）:课后练习
21＜六＞课后教学效果自评：良好
22标题：实训：戴维南定理的验证、简单故障检测教学时数：2教学方法与手段：讲授法、打比方法、PPT教学目的与要求：1、用实验方法来验证戴维宁定律2、验证输出功率获得最大的条件教学重点与难点：教学重点：戴维宁定律的掌握教学难点：故障检测教学内容与过程：按照实训指导书要求进行＜五＞思考题（作业）：实训报告＜六＞课后教学效果自评：良好
23标题：正弦交流电的基本概念教学时数：2教学方法与手段：讲授法、PPT教学目的与要求：了解正弦交流电路的各个要素。教学重点与难点：1.教学重点：了解正弦交流电的产生。掌握表征正弦交流电的三要素：振幅、角频率、初相位。理解交流电的周期、频率、有效值、相位与相位差等概念。掌握正弦交流电流、电压的表示法(解析式、波形图、相量图等)。2.教学难点：理解相位差的概念。掌握正弦量的相量图教学内容与过程：教学内容方法与手段时间分配第一课时一、交流电的产生如果电流的大小及方向都随时间做周期性变化，则称之为交流电。二、正弦交流电大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势，在某一时刻t的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示，即i(t)=11nsin(cot+q)io)u(t)=U.sin(cot+(puo)e(t)=EmSin((ot+(peo)式中，L、U.、E.分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅(也叫做峰值或最大值)，电流的单位为安培(A),电压和电动势的单位为伏特(V)；3叫做交流电的角频率，单位为弧度/秒(rad/s),它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度；0。、中面、5。分别叫做电流、电压、电动势的初相位或初相，单位为弧度rad或度(。)，它表示初始时刻(t=0时)正弦交流电所处的电角度。振幅、角频率、初相这三个参数叫做正弦交流电的三要素。任何正弦量都具备三要素。三、交流发电机简介发电机的基本组成部分是磁极和线圈(线圈匝数很多，嵌在硅钢片制成的铁心上，通常叫电枢)。电枢转动、而磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机。磁极转动、而电枢不动，线圈依然切割磁感线，电枢中同样会产生感应电动势，这种发电机叫做旋转磁极式发电机。不论哪种发电机，转动的部分都叫转子，不动的部分都叫定子。旋转电枢式发电机，转子产生的电流必须经过裸露着的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高,就容易发生火花放电，有可能烧毁电机。这种发电机提供的电压一般不超过500V。旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够提供几千伏到几十千伏的电压，输出功率可达几十万千瓦。所以，大型发电机都是旋转磁极式的。发电机的转子是由蒸汽机、水轮机或其他动力机带动的。动力机将机械能传递给发电机，发电机把机械能转化为电能传送给外电路。第二节表征交流电的物理量.一、周期与频率1.周期正弦交流电完成一次循环变化所用的时间叫做周期，用字母T表示，单位为秒（s）。显然正弦交流电流或电压相邻的两个最大值（或相邻的两个最小值）之间的时间间隔即为周期，由三角函数知识可知
241.频率交流电周期的倒数叫做频率（用符号f表示），即它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，即表征交流电交替变化的速率（快慢）。频率的国际单位制是赫兹（Hz）。角频率与频率之间的关系为（0=2nf二、有效值在电工技术中，有时并不需要知道交流电的瞬时值，而规定一个能够表征其大小的特定值一一有效值，其依据是交流电流和直流电流通过电阻时，电阻都要消耗电能（热效应）。设正弦交流电流i（t）在一个周期T时间内，使一电阻R消耗的电能为Qr,另有一相应的直流电流I在时间T内也使该电阻R消耗相同的电能，即♦=I2RT.就平均对电阻作功的能力来说，这两个电流（i与I）是等效的，则该直流电流I的数值可以表示交流电流i（t）的大小，于是把这一特定的数值I称为交流电流的有效值。理论与实验均可证明，正弦交流电流i的有效值I等于其振幅（最大值）1•的0.707倍，即/=的=0.707八V2正弦交流电压的有效值为U=-^r=Q.707UmV2正弦交流电动势的有效值为EE=-^=0.101Em1.414A,如果交流例如正弦交流电流i=2sin(o)t-30°)A的有效值I=2x0.707电流i通过R=10。的电阻时，在一秒时间内电阻消耗的电能（又叫做平均功率）为P=-R=20W,即与I=1.414A的直流电流通过该电阻时产生相同的电功率。我国工业和民用交流电源电压的有效值为220V、频率为50Hz,因而通常将这一交流电压简称为工频电压。因为正弦交流电的有效值与最大值（振幅值）之间有确定的比例系数，所以有效值、频率、初相这三个参数也可以合在一起叫做正弦交流电的三要素。三、相位和相位差任意一个正弦量y=Asin(cot+(p°)的相位为(3t+(p0),本章只涉及两个同频率正弦量的相位差(与时间t无关)。设第一个正弦量的初相为5”第二个正弦量的初相为5”则这两个正弦量的相位差为(pl2-(pOl—((>02并规定闻2归180°或|^l2|0时，称第一个正弦量比第二个正弦量的相位越前(或超前)@2；(2)当25图7-1相位差的同相与反相的波形第二课时第三节交流电的表示法一、解析式表示法i(t)=Imsin((ot+(pi0)u(t)=Umsin(cot+(pu0)e(t)=Emsin(o)t+(pe0)例如已知某正弦交流电流的最大值是2A,频率为100Hz,设初相位为60。，则该电流的瞬时表达式为i(t)=Imsin((ot+26三、相量图表示法正弦量可以用振幅相量或有效值相量表示，但通常用有效值相量表示。1.振幅相量表示法振幅相量表示法是用正弦量的振幅值做为相量的模（大小）、用初相角做为相量的幅角，例如有三个正弦量为e=60sin（（ot+600）Vu=30sin（（ot4-30°）Vi=5sin（cot-300）A则它们的振幅相量图如图7-3所示。图7-3正弦量的振幅相量图举例图7-4正弦量的有效值相量图举例2.有效值相量表示法有效值相量表示法是用正弦量的有效值做为相量的模（长度大小）、仍用初相角做为相量的幅角，例如u=220/2sin（ft«+53°）V,i=0.4172sin（加）A则它们的有效值相量图如图7-4所示。＜五＞思考题（作业）：课后练习＜六＞课后教学效果自评：良好
27标题：正弦交流电路的分析计算教学时数：2教学方法与手段：讲授法、打比方法、PPT教学目的与要求：熟练掌握分析计算交流电路电压、电流、阻抗、阻抗角、功率等方法教学重点与难点：1.教学重点：掌握电阻、电感、电容元件的交流特性。理解交流电路中有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数的概念。掌握提高交流电路功率因数的方法。2.教学难点：熟练掌握分析计算交流电路电压、电流、阻抗、阻抗角、功率等方法。教学内容与过程：教学内容方法与手段时间分配第一课时第一节纯电阻电路只含有电阻元件的交流电路叫做纯电阻电路，如含有白炽灯、电炉、电烙铁等电路。一、电压、电流的瞬时值关系电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。设加在电阻〃上的正弦交流电压瞬时值为〃="sin(tyt),则通过该电阻的电流瞬时值为i=—=^^-sinCtyr)=sin(tyr)其中RRm，mR是正弦交流电流的振幅。这说明，正弦交流电压和电流的之间满足欧姆定律。二、电压、电流的有效值关系电压、电流的有效值关系又叫做大小关系。由于纯电阻电路中正弦交流电压和电流的振幅值之间欧姆定律，因此把等式两边同时除以痣，即得到有效值关图8T电阻电压"与电流/的波形图和相量图振幅满足系，V=R1这说明，正弦交流电压和电流的有效值之间也满足欧姆定律。三、相位关系电阻的两端电压〃与通过它的电流/同相，其波形图和相量图如图8-1所示。
28例：在纯电阻电路中，已知电阻k=44Q,交流电压u=311sin(314t+30°)V,求通过该电阻的电流大小？并写出电流的解析式。7.071sin(314f+30°)A,大小(有效值)为/=7.07=5A第二节纯电感电路一、电感对交流电的阻碍作用1.感抗的概念反映电感对交流电流阻碍作用程度的参数叫做感抗。2.感抗的因素纯电感电路中通过正弦交流电流的时候，所呈现的感抗为Xi=a)L=2nfL式中，自感系数/的国际单位制是亨利(H),常用的单位还有毫亨(mH)、微亨纳亨(nH)等,它们与H的换算关系为1mH=10-31!,1gll=10^H,1nH=10-9FL如果线圈中不含有导磁介质，则叫作空心电感或线性电感，线性电感/在电路中是一常数，与外加电压或通电电流无关。如果线圈中含有导磁介质时，则电感/将不是常数，而是与外加电压或通电电流有关的量，这样的电感叫做非线性电感，例如铁心电感。3.线圈在电路中的作用用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫做低频扼流圈，用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频扼流圈。二、电感电流与电压的关系1.电感电流与电压的大小关系电感电流与电压的大小关系为/=乡XL显然，感抗与电阻的单位相同，都是欧姆(Q)。2.电感电流与电压的相位关系电感电压比电流超前90。(或兀/2),即电感电流比电压滞后90。，如图8-2所示。第二课时电感中的电流乙，(3)电流瞬时值五。解：(1)电路中的感抗为尢=应=314x0.08=25C纯电容电路例：已知一电感/=80mH,外力口电压口=50JIsin(3141+65。)V。试求：(1)感抗用,(2)(3)电感电流力比电压s滞后90°,则iL=2V2sin(314r-250)A第三节
29一、电容对交流电的阻碍作用1.容抗的概念反映电容对交流电流阻碍作用程度的参数叫做容抗。容抗按下式计算V11LcoC2itfC容抗和电阻、电感的单位一样，也是欧姆（。）。2.电容在电路中的作用在电路中，用于“通交流、隔直流”的电容叫做隔直电容器；用于“通高频、阻低频”将高频电流成分滤除的电容叫做高频旁路电容器。二、电流与电压的关系1.电容电流与电压的大小关系电容电流与电压的大小关系为Xc2.电容电流与电压的相位关系电容电流比电压超前90。（或兀/2）,即电容电压比电流滞后90。，如图8-3所示。例：已知一电容C=127pF,外加正弦交流电压“c=2O及sin（314r+2O°）V,试求：（1）容抗An（2）电流大小4；（3）电流瞬时值达。图8-3电容电压与电流的波形图与相量图＜五＞思考题（作业）：课后练习＜六＞课后教学效果自评：良好
30标题：第三章三交流电路相正弦（3.1三相正弦交流电动势~3.3三相负载的连接）教学时数：2教学方法与手段：讲授法、举例分析、PPT教学目的与要求：了解三相交流电源的产生和特点、握三相四线制电源的线电压和相电压的关系、掌握对称三相负载Y形连接和A连接时，负载线电压和相电压、线电流和相电流的关系。教学重点与难点：1.教学重点：了解三相交流电源的产生和特点。握三相四线制电源的线电压和相电压的关系。掌握对称三相负载Y形连接和A连接时，负载线电压和相电压、线电流和相电流的关系。2.教学难点：掌握三相电路线电压与相电压、线电流与相电流的相位关系。教学内容与过程：教学内容方法与手段时间分配第一课时一、三相交流电动势的产生1.对称三相电动势振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差120。的三个电动势称为对称三相电动势。对称三相电动势瞬时值的数学表达式为第一相（U相）电动势：ei=E.sin（（ot）第二相（V相）电动势：e2=E.sin（cot-120°）第三相川相）电动势：e3=E.sin（wt+120°）显然，有色+ez+e3=0。波形图与相量图如图10-1所示。图10-1对称三相电动势波形图与相量图
311.相序三相电动势达到最大值（振幅）的先后次序叫做相序。&比e?超前120°,ez比e?超前120°,而es又比日超前120。，称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果以比e3超前120。，比e2超前120。，ez比以超前120。，称这种相序为负相序或逆相序。相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用黄色标出U相，用绿色标出V相，用红色标出W相。二、三相电源的连接三相电源有星形（亦称丫形）接法和三角形（亦称△形）接法两种。1.三相电源的星形（丫形）接法将三相发电机三相绕组的末端U2、V2、W2（相尾）连接在一点，始端U1、VI、W1（相头）分别与负载相连，这种连接方法叫做星形（Y形）连接。如图10-2所示。图10-2三相绕组的星形接法图10-3相电压与线电压的相量图从三相电源三个相头U1、VI、W1引出的三根导线叫作端线或相线，俗称火线，任意两个火线之间的电压叫做线电压。丫形公共联结点N叫作中点，从中点引出的导线叫做中线或零线。由三根相线和一根中线组成的输电方式叫做三相四线制（通常在低压配电中采用）。每相绕组始端与末端之间的电压（即相线与中线之间的电压）叫做相电压，它们的瞬时值用5、以、5来表示，显然这三个相电压也是对称的。相电压大小（有效值）均为Ui=U2=U3=Up任意两相始端之间的电压（即火线与火线之间的电压）叫做线电压，它们的瞬时值用U12、UZ3、U31来表小。丫形接法的相量图如图10-3所不。显然三个线电压也是对称的。大小（有效值）均为U12=Uz3=U3I—Ul-V3Up线电压比相应的相电压超前30。，如线电压52比相电压5超前30。，线电压U23比相电压U2超前30。,线电压51比相电压u*超前30。。2.三相电源的三角形（△形）接法将三相发电机的第二绕组始端VI与第一绕组的末端U2相连、第三绕组始端W1与第二绕组的末端V2相连、第一绕组始端U1与第三绕组的末端W2相连，并从三个始端U1、VI、W1引出三根导线分别与负载相连，这种连接方法叫做三角形（△形）连接。显然这时线电压等于相电压，即UL=Up这种没有中线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。特别需要注意的是，在工业用电系统中如果只引出三根导线（三相三线制），那么就都是火线（没有中线），这时所说的三相电压大小均指线电压Ui；而民用电源则需要引出中线，所说的电压大小均指相电压IU
32例：已知发电机三相绕组产生的电动势大小均为E=220V,试求：（1）三相电源为丫形接法时的相电压U-与线电压Ui；（2）三相电源为△形接法时的相电压Up与线电压也。解：⑴三相电源丫形接法：相电压Up=E=220V,线电压Ui=8%=380V（2）三相电源△形接法：相电压Up=E=220V,线电压Ui=UP=220V。第二课时一、负载的星形联结三相负载的星形联结如图10-4所示。该接法有三根火线和一根零线，叫做三相四线制电路，在这种电路中三相电源也是必须是丫形接法，所以又叫做丫一丫接法的三相电路。显然不管负载是否对称（相等），电路中的线电压口都等于负载相电压如的百倍，即Ul=V3Uvp负载的相电流Iyp等于线电流■，即IvL=IvP当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称（称为丫一丫形对称三相电路）。即各相电流（或各线电流）振幅相等、频率相同、相位彼此相差120。，并且中线电流为零。所以中线可以去掉，即形成三相三线制电路，也就是说对于对称负载来说，不必关心电源的接法，只需关心负载的接法。例:在负载作丫形联接的对称三相电路中，已知每相负载均为|Z|=20C,设线电压lk=380V,试求：各相电流（也就是线电流）。解：在对称丫形负载中，相电压1/丫「=*=22OV相电流（即线电流）为,4220,,./YP=-TT-=——=11AYPZ20二、负载的三角形联结负载做A形联结时只能形成三相三线制电路，如图10-5所示。图10-5三相负载的三角形联结显然不管负载是否对称（相等），电路中负载相电压U.P都等于线电压Ik,即UAP=Ui.当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称。负载的相电流为I_u居
33线电流I&等于相电流Iap的百倍，即，AL=例：在对称三相电路中，负载作△形联接，已知每相负载均为|Z|=50Q,设线电压Ui=380V,试求各相电流和线电流。解：在A形负载中，相电压等于线电压，即U"=Ui,则相电流『伊瞑7.6A线电流14=向钎132A例:三相发电机是星形接法，负载也是星形接法，发电机的相电压U»=1000V,每相负载电阻均为R=50kC,Xl=解：:25kQo试求：（1）相电流：（2）线电流；（3）线电压。|Z|=V5O2+252=55.9kQ（1）相电流,Up1000,_Q./P=..==17.9mAp|Z|55.9（2）线电流（3）线电压Il=Ip=17.9mAUl=V3Up=1732V＜五＞思考题（作业）：课后练习＜六＞课后教学效果自评：良好
34标题：常用低压电器教学目的与要求：1、了解低压控制电器的发展概况以及分类。授课时数：2学时教学重点和难点：教学重点：电器的分类教学难点：接触器的类型、结构及工作原理教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容及过程：第一课时本课程的性质与任务性质：实践性很强的专业课任务：学习电力拖动系统、液压、气动系统的电气控制技术。1、认识电器元件（结构、原理、参数、符号、选用方法）。2、针对电动机的各种起动、制动、调速方法，研究控制线路的构成和原理（典型环节）。3、分析典型电器控制线路的工作原理。4、掌握继电接触器控制系统的一般设计内容和方法。5、学习掌握PLC原理及应用技术。6、应用PLC进行简单的控制系统设计。电气技术达到：懂原理、会分析、能维护、会简单设计。第一节概述1、电器的定义：接通和断开电路或调节、控制和保护电路及电气设备用的电工器具。2、电器的分类（-）按工作电压等级分（-）按动作原理分（三）按用途分3、电力拖动自动控制控制系统中常用的低压控制电器4,我国低压控制电器的发展概况5、电力拖动系统的组成主电路、控制电路、任务第二节接触器用途：自动接通和断开大电流负荷电路。分类：交流接触器、直流接触器。组成：触头系统、电磁机构、灭弧装置。（结构如图1—1所示）
352.1电磁机构①结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈。（吸引线圈）②分类：直动式，拍合式。（外形见图1—2）③原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，使衔铁闭合。④铁心材料：直流一电工软铁；交流一硅钢片（端面嵌铜短路环克服交流颤抖声）⑤电磁吸力：F=4*105B2S（S为铁心磁极截面积）2.2触头系统桥式：点接触面接触指式：线接触，滚动摩擦，适用于大电流。材料：黄铜一指式；银铜合金一桥式。结构见图1—6、1—7所示。2.3灭弧装置用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。电弧种类：交流电弧和直流电弧交流电弧存在交流过零点，电弧易熄灭灭弧原理：①迅速拉长电弧②冷却和去游离法灭弧方法：①机械灭弧法：利用弹性力、迅速拉长电弧。②缝灭弧法：分割电弧，并有冷却作用。如：纵缝陶土灭弧罩。③栅片灭弧法：金属栅片分割电弧。（见图1—8）④磁吹灭弧法：电磁吸力的作用下迅速拉长电弧使用于熄灭直流电弧。接触器主要技术参数额定电压：指主触点的额定工作电压。直流有（24V、48V、110V,220V、440V）交流有（36V,127V,220V,380V）额定电流：主触点的额定电流。机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）操作频率：每小时的操作次数一般：300次/h、600次/h、1200次/h接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。接通时：主触点不应发生熔焊。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。选择的主要参数：主触点额定电流一根据负载确定吸引线圈额定电压36V、127V、220V、380V电气符号：图形及文字见图1-11第二课时第三节继电器
36用途：根据信号变化，接通或断开电路（信号变换）构成：传感器+输出触点分类：中间、电流（过、欠）、电压（过、欠）、时间继电器、热继电器、速度继电器等3.1电流、电压继电器1、结构：电磁机构+触点2、定义：依据线圈的电流或电压（输入）大小而输出触点动作的电器。3、分类：过流（压）：过流后时触点动作。欠流（压）：欠流后时触点复位。4、常用型号：电流JL18、JT4等例电压DJ—1005,图形及文字符号（见图1—18）3.2中间继电器用途（功能）：增加控制点数或信号放大。分类：交流、直流（电子电路常用）结构：电磁结构（电压线圈）+触头系统主要参数：触点形式、个数及电流吸引线圈的电压等级交流：12V,36V、127V,220V、380V直流：5V、6V、9V、12V,18V、24V、36V、48V、60V、110V3.3热继电器用途：用于三相交流异步电动机（笼型）的过载保护。（含断相保护）分类：双金属片式一常用电子式结构：热元件+触头+动作机构+整定装置+复位装置原理：由双金属片的变形，通过导板，分断触点。复位：故障排除后，手动复位整定：通常整定在电动机的额定电流上。型号：理16〜20,JR36热继电器结构原理图参见图1—23。断相保护见图1一24。图形、文字符号见图1—25。3.4时间继电器定义：按时间原则工作的继电器。用途：用于时间控制，又称定时器。延时类型：通电延时型、断电延时型。结构分类：电磁式、空气式、电子式等。图形及文字符号（见图1—28）3.5.1空气式时间继电器构成：电磁机构+触头+汽缸（活塞）原理：利用空气阻尼的原理工作。（结构见图1—27）a通电延时型、b断电延时型主要参数：延时类型及触点，吸引线圈电压，延时范围0.4~60s或0.4〜180S。
37特点：价低、可靠、定时精度差2.4.2电子式时间继电器分类：晶体管式（阻容式）：利用充放电原理延时工作，小型继电器触点输出。数字式：脉冲+计数+执行机构。型号：晶：JS14、ST3P系列数：JSS14系列3.5速度继电器用途：检测转速的过零点。多用于反接制动时，切除反相序电源。结构：转子（磁极）+笼型空心绕组+触头原理：电磁感应与鼠笼式异步机相似。转动时，笼型绕组感生电势，形成电流后受力而摆动，摆锤拨动触头系统工作。停转时（N=0）,摆锤垂立，触头复位。型号：JY1（复位转速100r/min）、JFZO图形、文字符号（见图1—31）结构原理（见图1—30）思考题（作业）：什么是接触器？继电器？课后教学效果自评：良好
38标题：常用低压电器教学目的与要求：1、了解常用熔断器的分类及结构、主要特性及选用。2、了解低压开关和低压断路器的类型及结构.3、了解主令电器的用途及类别。授课时数：2学时教学重点和难点：教学重点：掌握熔断器及低压开关、断路器在低压电器控制系统中的运用。教学难点：主令电器的用途教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容及过程：第一课时第四节熔断器用途：用于低压电路的短路保护。构成：外壳+熔体（芯）材料：低熔点、铝锡合金、铜等金属分类：插入式、螺旋式、管式（无填料封闭管式、填料封闭管式）、导轨式、速熔式。图形、文字符号：图1—38。熔断器保护（熔断）特性1）熔体电流超过IfN,熔断。（参见图1—37）2）熔断时间与熔体电流成反比。3）熔体电流小于等于IfN时，不会熔断、可以长期工作。主要参数：熔断器额定电流（外壳）熔体额定电流（熔体）举例：RTO系列，主要参数见表1-17熔断器的选用：上、下级电路保护熔体的配合，电流比值不小于1.6：1照明或阻性负载，熔体电流单台电机。（1.5~2.5）理多台电机不同时起动Im。（1.5~2.5）I^x+SL第五节低压开关和低压断路器5.1低压断路器低压断路器又称自动空气开关。功能：不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸功能。
39分类：万能式：塑壳式；快速式：限流式结构：触头+灭弧装置+脱扣机构+操作结构脱扣：电磁脱扣一电压、电流（过流和短路时）热脱扣特点：脱扣，排除故障后可重合闸（不换部件）工作原理图（见图1—39）图形文字符号（见图1—40）5.2刀开关（低压隔离器）用途：通、断小负荷电流，电源隔离。结构：触刀，触头插座。绝缘电板，操纵手柄。（大容量灭弧罩）主要类型：带熔断器、带灭弧装置、铁壳负荷开关、胶盖开关等。图形、文字符号：见图1—44。5.3组合开关结构：带弹簧储能功能，旋转操作，三层结构的刀式开关。（见图1—46）型号举例：HZ10系列主要参数：In（10A、25A、60A）；极数（1、2、3、4）；U=380V第二课时第六节主令电器主令电器的用途：发布控制信号或指令，主要用来切换控制电路。类别：按钮和指示灯、位置开关、凸轮控制器、主令控制器等。6.1按钮和指示灯1、按钮的构成：静触点、动触点、复位弹簧、按钮帽外壳。（参见图1-47）2、分类：结构形式（组合式、指示灯式）、操作方式（带锁定按动式（无自动复位功能）、不带锁定按动式、旋转式）o3、工作原理：按下时，动静桥下移、常闭点（3、4）断开，常开点（1、2）闭合按钮松开时，弹性力使触桥复位，触点状态复原。4、型号举例：LA2、LA18、LA195、选用考虑：额定电压、电流（5A）、结构形式、操作方式、触点对数、按钮颜色、有无指示灯及帽形（急停式）。6、符号：（见图1—48）7、指示灯：筑泡、灯泡、半导体发光器件等。主要参数及选择：额定电压：380、220、127、36,6.3发光器件、颜色。型号举例：ND16-226.2位置开关用途：用于运动部件的位置或行程的检测和控制。主要包括行程开关、微动开关、接近开关、光电开关等。
401、行程开关构成：静触头、动静桥、压动杆。工作原理按钮相似，但操作形式为挡铁压动式。（参见图1—49）2、分类：（操作头型式）直杆式、单轮式、双轮式等（按复位方式）自动复位式和非自动复位式。3、型号举例：LX195.2凸轮控制器结构特征：大电流的多挡住、多触头手动操作的开关电器。由插式触头、手柄、转轴、凸轮、灭弧罩、定位机构的组成。（触头的结构示意见图1—51）用途：用于起重机绕线式异步电动机的起动、调速、制动控制。型号：KT14、KT15系列主要参数：触点的额定电流（25A、60A或32A、63A）图形、文字符号：参见图1-525.3主令控制器结构特点：凸轮非调整式主令控制器，是一种采用机械传动杠杆手动操作方式的多档位、多控制回路的控制电器。用途：主要用于起重设备的磁力控制。常用型号：LK14、LK18等5.5接线端子第1章小结本章主要介绍了接触器、继电器、低压断路器、刀开关、保护及主令电器等常用低压电器。重点介绍了电气元件的基本结构、工作原理及其主要参数、型号与图形符号。电气元件的技术参数是选用的主要依据，需要时可查阅产品样本和电工手册。思考题（作业）：凸轮控制器的结构特征是什么？课后教学效果自评：良好
41标题：电气控制线路的基本原则和基本环节教学目的与要求：1.掌握电器控制线路图绘制、读图的原则和方法。2.掌握三相异步电动机的直接起动方式。授课时数：2学时教学重点和难点：教学重点：电器控制原理图绘制原则及方法。教学难点：电器控制原理图分析方法。教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容及过程：第一课时第一节电器控制线路的绘制用以描述电气控制设备电气原理及安装、调试用的工艺性图纸，主要包括电气原理图、电气安装接线图和电气布置图等。1.电器控制线路常用图形、文字符号2.电气原理图3.电气安装接线图1.1电气原理图分类：主电路：强电流通过部分控制电路：弱电流通过（控制、照明、指示）绘制规则：主：粗实线（原理图左边）辅：细实线（原理图右边）电气符号画法：1、同一电器元件的各部件可不画在一起，但需用同一文字符号标出。2、图中电器元件的状态为原始状态（未压动、未通电）。3、一般垂直放置，也可以逆时针转动90水平放置。4、分支线路按动作先后排列，连接交叉点须标出。1.2电气原理的读图方法1、查线读图法（常用方法）：按照由主到辅，由上到下，由左到右的原则分析电气原理图。较复杂图形，通常可以化整为零，将控制电路化成几个独立环节的细节分析，然后，再串为一个整体分析。2、逻辑代数法用逻辑代数描述控制电路的工作关系。电气原理图图示坐标法1.轴坐标标注法（电器元件纵向画法排列，每一条纵向线路为一个线路单元）
42正序图示坐标：以线圈为据找触头逆序图示坐标：以触头为据找线圈1.横坐标标注法电器元件横向画法排列，各电器元件线圈右侧，由上到下标明各支路序号，并在电器元件线圈旁标明其常开触头（横线上方）、常闭触头（横线下方）在电路中所在支路的标号。2.3电气安装接线图绘制原则：1）同一电器元件各部件必须画在一起。位置与实际安装位置一致。2）不在同一控制柜上的电器元件的电气连接必须通过端子板进行。3）走向相同的多根导线可用单线表示。4）连接导线应标明规格、型号、根数和穿线管的尺寸。第二课时第二节三相异步电动机的起动控制本节主要介绍的是三相异步电动机的起动控制。包括三相笼型电动机的直接起动和减压起动，以及三相绕线转子电动机的起动控制。2.1三相笼型电动机直接起动控制1.刀开关起停手动控制操作方法：手动合上QS,电动机M工作；手动切断QS,电动机M停止工作。（参见图2-5）电路保护措施：FU一—短路保护电路优点：控制方法简单、经济、实用。电路缺点：保护不完善，操作不方便。2.接触器起停主电路：三相电源经QS、FU1、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。控制电路：用两个控制按钮SB1、SB2,控制接触器KM线圈的通、断电，从而控制电动机（2启动和停止。起动过程分析：合上QS,按动起动按钮SB1—>KM线圈通电并自锁一〉M通电工作。KM自锁是指，当按钮SB1闭合后又断开，与SB1并联的常开辅助触点闭合，KM的通电状态保持不变。停止按钮SB2,用于切断KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动机M定子绕组断电停止工作。（控制电路参见图2—7）起停控制电路的保护分析短路保护：熔断器组FU1用于主电路的短路保护，FU2用于控制电路的短路保护。过载保护：热继电器FR用于电动机过载时，其在控制电路的常闭触点打开，接触器KM线圈断电,使电动机M停止工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路可以重新工作。欠、失压保护：电路失电复上电，不操作起动按钮，KM线圈不会再次自行通电，电动机不会自行起动。在长动基础上的点动用途：适用于电动机短时间调整的操作。①复合按钮控制：SB3常闭触点用来切断自锁电路实现点动。
43②按钮控制：SA合上，有自锁电路，SB2为长动操作按钮；SA断开，无自锁电路，SB2为点动操作按钮。③中间继电器KA控制：按动SB2、KA通电自锁，KM线圈通电，此状态为长动；按动SB3、KM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。（控制电路参见图2—8）思考题（作业）：电气原理的读图方法有哪些？三相异步电动机的起动控制原理？课后教学效果自评：良好
44标题：三相异步电动机的控制教学目的与要求：1、了解三相笼型异步电动机的各种减压起动方式2,掌握三相异步电动机的减压起动控制线路授课时数：2学时教学重点和难点：教学重点：定子绕组串电阻起动、自耦补偿减压起动教学难点：Y-A减压起动教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容及过程：第一课时第二节三相异步电动机的起动控制2.2三相笼型电动机减压起动控制用途：三相交流异步电动机的降压起动，用于大容量三相交流异步电动机空载和轻载起动时减小起动电流。降压启动控制电路：绕组串电阻起动、Y-△起动、自耦补偿起动、延边三角形起动控制电路。1.定子绕组串电阻减压起动①降压原理：起动时，三相定子绕组中串入电阻R,降低了绕组上的电压，起动后，再切除电阻R。②主电路分析：起动时，KM1主触点闭合，电阻R接入起动；运行时，KM2主触点闭合，断开电阻R，电动机在额定电压下正常运行。③控制电路起动过程分析：按下起动按钮SB1—>KM1线圈通电自锁一〉KM1主触头接通—>M串接电阻R起动；—>KT线圈通电延时一〉KM2线圈通电自锁一〉KM2主触头闭合，短接电阻运行。—>KM2辅助触头断开一>KT线圈断电复位—>KM1线圈断电（控制线路参见图2—9）2.Y-A减压起动①降压原理：起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时△连接。②主电路分析：KM1>KM3——Y起动，KM1、KM2△运行。③Y-A降压起动过程分析：按下起动按钮SB2—〉KM1线圈通电自锁—>KM3线圈通电一>主触头KM1、KM3闭合一>M作Y接起动；—>KT线圈通电延时一>KM3线圈断电->KM2线圈通电自锁一>主触头KM2闭合一>M作△接运行。
45-＞KM2常闭触头断开一〉KT线圈断电复位。（控制线路参见图2-10）第二课时3.自耦补偿减压起动①降压原理：起动时电动机定子绕组接自耦变压器的次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，并将自耦变压器从电网切除。②主电路分析：起动时，KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，KM2主触点闭合，KM1主触点断开，电动机接三相交流电源。③起动过程分析：按动SB2-＞KM1线圈通电自锁一》KM1主触头闭合一＞电动机M自耦补偿起动；-＞KT线圈通电延时一＞KA线圈通电自锁一＞KM1、KT线圈断电—＞KM2线圈通电一＞主触头KM2闭合，KM1断开一＞电动机M全压运行。（控制线路参见图2—11）4.延边三角形减压起动①降压原理：绕组连接67、48、59构成延边三角形接法，绕组连接16、24、35为△接法。（参见图2—13）②主电路分析：KM1、KM3使接点1、2、3接三相电源，67、48、59对应端接在一起构成延边三角形接法，用于降压起动。KM1、KM2使接点16、24、35接在一起，构成△连接，用于全压运行。③起动过程分析：控制电路与Y-△起动控制电路相同，不再分析。（控制线路参见图2—12）思考题（作业）：三相异步电动机的减压起动控制线路？课后教学效果自评：良好
46标题：三相异步电动机的控制教学目的与要求：1、了解三相绕线转子电动机的起动控制2、掌握三相异步电动机的正反转控制3、了解三相笼型电动机的变极调速控制授课时数：2学时教学重点和难点：教学重点：三相异步电动机的正反转控制过程教学难点：三相异步电动机的变极调速控制教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容及过程：第一课时第二节三相异步电动机的起动控制适用范围：起动转矩较大的场合。电路特点：绕线电动机过流能力弱，故需要设置过流保护装置，实现过流、过载、短路保护功能。常用的起动控制方式：1、电流原则控制转子串电阻分级起动2、控制转子串频敏变阻器起动1.电流原则控制转子串电阻分级起动主电路：R1〜R3转子外串电阻；KA1〜KA3转子电流检测用电流继电器（欠流复位型）；KM1〜KM3转子电阻的旁路接触器。控制电路分析：按动起动按钮SB2-KM4线圈通电自锁一中间继电器KA4线圈通电、转子串全电阻起动。转速nt,电流IIf欠流继电器KA1复位fKM1线圈通电f切除转子电阻RI.It；随着转速nt,电流II-欠流继电器KA2复位一KM2线圈通电一切除转子电阻R2、It；转速nt,电流I1f欠流继电器KA3复位一KM3线圈通电一切除R3,转速n上升直到电动机起动过程结束。（控制线路参见图2—14）2.转子串频敏变阻器起动控制频敏变阻器的工作原理：随nt-f2l,转子等效铁耗电阻自动减小，从而达到无级自动切除的目的。主电路：KM1引入电源。转子RF为频敏变阻器等效电阻，KM2用于起动结束后切除频敏变阻器RF。绕线式异步电动机通常采用过流继电器进行保护，本图采用热继电器做过载保护。电动机功率及电流很大，热继电器可经电流互感器接入。为提高保护精度，起动时将热元件FR短接，运行时投入。
47控制电路起动过程分析：按动SB2-KM1线圈通电自锁串RF起动。同时，KT通电延时一时间到，KA线圈通电自锁一KM2线圈通电一KT线圈断电复位，转子切除RF,M进入运行状态。第二课时第三节三相异步电动机的正反转控制正反转实现的方法：改变电源相序（两根火线对调）。1.正反转基本控制电路：主电路：KM1主触点接通正相序电源一M正转。KM2主触点接通反相序电源一M反转。控制电路：SB1控制正转，SB2控制反转，SB3用于停止控制。KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。（参见图2-17a）2.按钮联锁功能图2-17a的电气操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行操作。电路不能正反、反正操作控制，给设备的操作带来诸多不便。图2—17b、c控制系统中使用按钮连锁，首先使用和常开触点联动的常闭触点的断开对方支路线圈电流，再利用常开触点的闭合接通通电线圈电流。可以很方便地使电动机由正转进入反转，或由反转进入正转。第四节三相异步电动机的调速控制1.三相笼型电动机的变极调速控制双速电机的变极方法U1V1W1端接电源，U2V2W2开路，电动机为△接法（低速）U1V1W1端短接，U2V2W2端接电源为YY接法（高速）注意：变极时，调换相序，以保证变极调速以后，电动机转动方向不变。（双速电动机三相绕组联结图见图2—18）双速电动机调速控制主电路：KM1主触点构成△接的低速接法。KM2、KM3用于将U1V1W1端短接，并在U2V2W2端通入三相交流电源，构成YY接的高速接法。控制电路：图a电路中，按钮SB1实现低速起动和运行。按钮SB2使KM2、KM3线圈通电自锁，用于实现YY变速起动和运行。（控制线路图参见图2—19）图b电路在高速运行时，先低速起动，后高速（YY）运行，以减少启动电流。选择开关SA合向高速一时间继电器KT线圈通电延时一KM1线圈通电，电动机M作低速启动。KT延时时间到fKM1线圈断电复位一KM2、KM3线圈通电一电动机M作YY接法高速运行。选择开关SA合向低速一KM1线圈通电，电动机M作低速转动。选择开关SA合向0位时，电动机停止运行。思考题（作业）：双速电机的变极方法有哪些？三相异步电动机的起动控制的电路特点？
48课后教学效果自评：良好标题：三相异步电动机各种制动控制教学目的与要求：1、了解绕线转子电动机转子串电阻调速控制的工作原理1,了解异步电动机电磁调速控制原理3、了解三相异步电动机各种制动控制方法授课时数：2学时教学重点和难点：教学重点：三相异步电动机反接制动控制教学难点：三相异步电动机能耗制动控制教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容及过程：第一课时第四节三相异步电动机的调速控制2.绕线转子电动机转子串电阻调速控制调速原理：随着转子所串电阻的增大，电动机的转速降低，转差率增大。控制方式：采用凸轮控制器进行控制。控制线路图（见教材图2—20）调速控制过程分析：（正向调速运行）凸轮控制器置“0”位，KT10,KT11,KTI2接通一＞合上QK—＞按起动按钮SB2—＞KM通电主触头闭合一＞凸轮控制器置力”位一＞KT12、KT6、KT8闭合一＞电动机M通电，转子串入全部电阻，正向低速运行一＞KT手柄置“2”位一＞KT12、KT6、KT8、KT5闭合一＞电阻R1被切除，电动机转速上升一＞当KT手柄从“2”依次转向“3”“4”“5”时，触头KT4“KT1先后闭合，电阻R2、R3、R4依次切除,电动机转速逐步升高，直至额定运转。反向原理同正向。（限位开关SQ1、SQ2起到切断电动机电源，保证安全运行的作用）3.电磁调速异步电动机的控制电机组成：异步电动机、电磁离合器、控制装置。调速原理：改变电磁离合器的励磁电流控制线路图（见教材图2—22）调速控制过程分析：合上刀开关QK—〉按下起动按钮SB2—＞接触器KM通电一＞电动机M运转一＞VC输出直流电流给电磁离合器YC,磁极随电动机和电枢同向转动一＞调节可变电阻R改变励磁电流大小第五节三相异步电动机的制动控制制动方法：机械制动、电气制动机械制动：电磁抱闸电气制动：反接制动、能耗制动、发电制动、电容制动5.1反接制动控制
49工作原理：反相序电源制动，转速接近零时，切除反相序电源。主电路：KM1电动运行；KM2通入反相序电源，反接制动。R限制反接制动电流。控制电路（速度控制原则）：起动：接动启动按钮SB2-KM1通电自锁一电动机M通入正相序电源转动。停止：按动停车按钮SB1-KM1线圈断电复位fKM2线圈通电自锁，实现反接制动，转速n接近零时，速度继电器KS常开触点打开一KM2线圈断电，反接制动结束。（控制线路参见图2—24）第二课时5.2能耗制动控制用途：电气制动多用于电动机的快速停车。常用方法有能耗制动和反接制动。①制动原理：制动时，在切除交流电源的同时，给三相定子绕组通入直流电流。②主电路：直流电源的获取方法，交流电源（降压）经整流（半波、全波、桥式）。主电路中接触器KM1的主触点闭合时，电动机M作电动工作。接触器KM2主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流。③控制电路（按时间原则控制）起动：按动起动按SB2-KM1线圈通电自锁，电动机M作电动运行。制动：按动停车按SBlfKMl线圈断电复位一KM2线圈通电自锁一电动机M定子绕组切除交流电源，通入直流电源能耗制动。B1-KT线圈通电延时fKM2线圈断电复位fKT线圈断电复位。5.3电容制动控制制动原理：切断交流电源后，定子绕组接入电容，转子内剩磁切割定子产生感应电流向电容充电，充电电流形成磁场与感应电流作用产生制动力矩，使电动机制动。控制线路图（见教材图2—28）制动控制过程：起动：闭合刀开关QK—＞按起动按钮SB2—＞接触器KM1通电一＞电动机M运行一＞KT延时打开常开触头闭合。制动：按停止按钮SB1—＞KM1断电一＞KM2通电—＞电容接入，制动开始—＞KT断电，延时打开常开触头一＞KM2断电一＞电容器断开，制动结束。思考题（作业）：电磁调速异步电动机的电机组成？电容制动控制制动原理？
50课后教学效果自评：良好标题：电器控制线路的设计方法教学目的与要求：1、了解其它典型控制环节2、掌握电器控制线路的常用设计方法：经验设计法授课时数：2学时教学重点和难点：教学重点：多地点控制、多条件控制、自动循环控制教学难点：经验设计法教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容及过程：第一课时第六节其它典型控制环节5.1多地点控制定义：多地控制电路设置多套起、停按钮，分别安装在设备的多个操作位置，故称多地控制。特点：起动按钮的常开触点并联，停止按钮的常闭触点串联。操作：无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动；操作任意一个停止按钮都可以打断自锁电路，使电动机停止运行。（控制线路参见图2—29）5.2多条件控制电路用途：多条件启动控制和多条件停止控制电路，适用于电路的多条件保护。电路特点：按钮或开关的常开触点串联，常闭触点并联。多个条件都满足（动作）后，才可以起动或停止。5.3多台电动机顺序控制用途：用于实现机械设备依次动作的控制要求。①主电路顺序控制：KM2串在KM1触点下，故只有Ml工作后M2才有可能工作。②控制电路的顺序控制：a）KM1的辅助常开触点起自锁和顺控的双重作用。b）单独用一个KM1的辅助常开触点作顺序控制触点。c）Ml—>M2的顺序起动、M2->M1的顺序停止控制。顺序停止控制分析：KM2线圈断电，SB1常闭点并联的KM2辅助常开触点断开后，SB1才能起停止控制作用，所以，停止顺序为M2—>Ml。6.4自动循环控制控制线路按照行程控制原则，利用生产机械运动的行程位置实现控制，通常采用限位开关。（控制线路参见图2—32）
51第七节电器控制线路的设计方法电器控制线路设计方法有两种：经验设计法和逻辑代数设计法。1、经验设计法电器控制线路设计内容包括主电路、控制电路和辅助电路的设计。①主电路：主要考虑电动机起动、点动、正反转、制动及多速控制的要求。②控制电路：满足设备和设计任务要求的各种自动、手动的电气控制电路。③辅助电路：完善控制电路要求的设计，包括短路、过流、过载、零压、连锁（互锁）、限位等电路保护措施，以及信号指示、照明等电路。④反复审核：根据设计原则审核电气设计原理图，有必要时可以进行模拟实验，修改和完善电路设计，直至符合设计要求。第二课时常用的经验设计方法：①根据生产机械的要求，，选用典型环节，将它们有机的组合起来，并加以补充修改，综合成所需的控制电路。②没有典型环节，可以根据工艺要求自行设计，采用边分析边画图的方法，不断增加电器元件和控制触点，以满足给定的工作条件和要求。经验设计法应注意的问题（-）保证控制线路工作的安全、可靠1）线圈的连接（参见图2—33）2）电器触头的连接3）减少控制触点，提高可靠性（参见图2—35）4）考虑电器触头的接通和分断能力5）防止竞争现象（参见图2—36）（二）控制线路力求简单、经济1）尽量减少触头的数目2）尽量减少连接导线（参见图2—38）（三）防止寄生电路（四）保护环节1、断路保护2、过流保护3、过载保护4、零电压保护2、逻辑设计法逻辑设计法利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的基础上，按照一定的设计法和步骤，设计出符合要求的控制电路。基本运算：（一）逻辑与（-）逻辑或（三）逻辑非逻辑电路的基本类型：1、逻辑组合电路2、逻辑时序电路两种设计方法的比较经验设计的特点：
52①设计方法简单易于掌握，使用广泛。②要求设计者有一定的设计经验，需要反复修改图纸，设计速度较慢。③设计程序不固定，一般需要进行模拟实验。④不宜获得最佳设计方案。逻辑设计法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻辑设计法的设计优点。小结本章通过对三相异步电动机的起停、制动、调速、正反转等电路的控制对电器控制线路的基本原则和基本环节进行了详细的分析。我们也掌握了常用低压控制电器在电力拖动系统中的应用。通过对三相异步电动机的各种控制电路原理的分析，掌握了对电器控制线路的基本设计方法及设计内容。思考题（作业）：多条件电路控制的电路特点？课后教学效果自评：良好
53标题：常见机床的电气控制教学目的与要求：1、了解C650型卧式车床的电气控制原理2.、了解Ml730型平面磨床的电气控制原理授课时数：2学时教学重点和难点：教学重点：卧式车床的电气控制原理图教学难点：典型机床的控制原理教学方法与手段：讲授法、PPT教学内容及过程：第一课时C650型卧式车床的电气控制应用：金属切削机床（车削外圆、内圆、端面、螺纹和成形表面）切削加工：主运动（工件旋转）进给运动（刀具直线运动）辅助运动（刀架快速移动及工件的夹紧、放松等）电气控制要求：主轴电动机（30KW三相笼型电动机）：①正向点动②主轴的正、反转③电气反接制动。快移电动机（2.2KW）；点动控制。（实现刀架快速移动）冷却泵电动机（0.125KW）：起停控制。（提供冷却液）（电气控制原理图参见图3—1）C650型车床主电路分析Ml（主电动机）：①KM1、KM2实现正反转：②KT与电流表PA用于检测运行电流；③KM3用于点动和反接制动时串入电阻R限流；正反转电动运行时R旁路。④速度继电器KS用于反接制动时，转速的过零检测。M2（冷却泵电机）：KM4用于起停控制。M3（快移电动机）：KM5用于起停（点动）控制。主电动机Ml的控制电路分析点动（正向）：按下点动按钮SB2-KM1线圈通电（无自锁）-Ml串R全压正向点动，电流表PA不投入。松开点动按钮SB2fKMl线圈断电，点动停止。正反转控制（SB3、SB4）：按动正转SB3fKT线圈通电延时、KM3线圈通电一主回路R被旁路一
54KA线圈通电fKM1线圈通电自锁fMl正向起动。启动完毕，KT延时时间到fPA投入检测运行电流。反接制动（正转时n>0触点闭合）：按动停车按钮SBl-KMl、KT,KM3>KA线圈断电，松开SB1-KM2线圈通电一Ml串R反接一nVlOOr/min时一KM2线圈断电，切除反接电源，Ml停止转动。其它电动机的控制电路分析M2（冷却泵）：SB5、SB6及KM4构成起停控制电路.M3（快移）：刀架操纵手柄控制刀架拖板的工步移动和快速移动。按动操作手柄点动按钮，压下位置开关SQ-KM5线圈通电一电动机M3点动。第二课时M7130平面磨床的电气控制用途：以高速砂轮对工件进行磨削加工（精密加工机床）特点：①可加工硬质材料；②加工精度高，光洁度高分类：平面磨、外圆磨、内圆磨等。主要结构：立柱、滑座、砂轮箱（磨头）、电磁吸盘、工作台、床身。M7130平面磨床的电气控制运动形式：主运动：砂轮的旋转运动，线速度30〜50米/秒。进给运动：工作台在床身导轨上的直线往复运动；磨头（砂轮箱）在滑座立柱上做横向和垂直直线运动；采用液压驱动，可平滑调速。辅助运动：冷却泵电动机拖动砂轮架快速移动，液压泵电动机拖动工作台进给。电气控制要求：①砂轮电动机M1、冷却电动机M2同时起动或停止。②液压泵电动机M3控制工作台进给运动。③电磁吸盘控制（工件冲磁、去磁）。④保护：电磁吸盘过压、欠流、短路、过载保护等。（电气控制原理图参见图3-2）M7130主电路分析电动机控制电路①砂轮及冷却泵电动机（Ml和M2）的主电路：XS1连接水泵插接头，接上时，KM1同时控制Ml、M2起停。热继电器FR1、FR2作过载保护。②液压泵电动机M3的主电路：KM2控制M3的起停。热继电器FR3作过载保护。M7130控制电路分析③砂轮及冷却泵电动机（Ml和M2）的控制电路：在各台电动机不过载（FR1〜FR3）,以及电磁吸盘通电吸附时，电流继电器KA为动态。SB1、SB2、KM1构成Ml、M2起停控制电路（SB1为常闭触点）。插头XS3用于磨床调整时，在电磁吸盘不工作，过流继电器KA常开触点不工作时，插入XS3使各台电动机动作。④液压泵电动机M3的控制电路：SB3、SB4、KM2构成液压泵电动机M3起停控制电路。电磁吸盘控制电路工件吸持：
55转换开关SA1的1、3点接通，电磁吸盘CT线圈通电，电流继电器KA为动态，允许电动机控制电路工作。去工件：转换开关SA1的1、2点接通，电磁吸盘CT经R2（限流）通入反向电流，吸盘及工件去磁，然后将转换开关SA1扳回0位（中间）。搬去工件后，必要时，还可以用交流去磁器对工件进一步去磁。欠流保护：电磁吸盘线圈电流过小（吸力下降）KA复位，其常开触点断开，KM1、KM2线圈断电，砂轮及液压泵停止工作。其他保护：RI、C用作阻容吸收装置，用作过压保护；R3用于CT的续流保护。思考题（作业）：速度继电器的工作原理？电气控制的要求有哪些课后教学效果自评：良好
