電氣專業(yè)可編程控制器教案

復(fù)習(xí)提問(wèn)：繼電器控制線路特點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入：本專題重點(diǎn)1、可編程控制器的定義2、發(fā)展過(guò)程3、發(fā)展趨勢(shì)4、組成及各部分的作用一、可編程控制器的定義是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。采用計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備都按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。可編程控制器也稱為PLC(Programma-bleLogicController)，其主要功能是取代傳統(tǒng)繼電器，執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立一種柔性的程序控制系統(tǒng)。現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制的重要支柱之一。二、GM十條1968年，美國(guó)通用汽車公司(GM)以用戶身份新一代工業(yè)控制器應(yīng)具備十大條件后，再度掀起了開(kāi)發(fā)熱潮。這十大條件是：GM1055(10)用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4KB。三、發(fā)展過(guò)程程控制器PDP-14,在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上首次使用并獲得成功。接著，美國(guó)MODICON公司也研制出084控制器，從此，這項(xiàng)新技術(shù)迅速在世界各國(guó)得到推廣應(yīng)用。1971年日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出日本第一臺(tái)可編程控制器DSC-18。1973年西歐國(guó)家也研制出他們的第一臺(tái)可編程控制器。我國(guó)從1974年開(kāi)始研制，1977年開(kāi)始工業(yè)推廣應(yīng)用。四、可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)管理一體化發(fā)展，使之成為具備更完善的通信網(wǎng)絡(luò)功能的高檔大型PLC，與計(jì)算機(jī)組成單元控制系統(tǒng)。1．發(fā)展迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代快2．開(kāi)發(fā)各種智能化模塊，不斷增強(qiáng)過(guò)程控制功能3．PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)的結(jié)合4．通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強(qiáng)5．發(fā)展新的編程語(yǔ)言，增強(qiáng)容錯(cuò)功能五、PLC的組成及硬件配置目前PLC制造廠家很多，市場(chǎng)上有品種、規(guī)格繁多的PLC，且各廠家均獨(dú)具特色，但一般來(lái)說(shuō)，PLC的基本組成主要由中央處理單元（CPU模國(guó)家展趨勢(shì)部分5和編程器等五大部分組成。1、中央處理單元又稱CPU模塊或中央控制器，它由微處理器和存儲(chǔ)器組成，是可編程控制器的核心，其作用類似于人類的大腦。CPU模塊的工作電壓一般是5V。輸出模塊的組成及作用輸入模塊一般由輸入接口、光電耦合器、PLC內(nèi)部電路輸入接口輸入模塊可以用來(lái)接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一種是由按鈕、開(kāi)關(guān)等提供的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一種是由電位器、熱電偶等提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。輸出模塊（O模塊）一般由PLC內(nèi)部電路輸出接口、光電耦合器、輸出接口和驅(qū)動(dòng)電源等四大部分組成。輸出模塊可以控制接觸器、電磁閥、電磁鐵和調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)裝置等執(zhí)行對(duì)象，并反映外部負(fù)載工作狀態(tài)，如指示燈、數(shù)字顯示器與報(bào)警3．編程器編程器用于用戶程序的編制、調(diào)試檢查和監(jiān)視，還可通過(guò)鍵盤(pán)調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。4．電源何備有后備電源何備有后備電源本課小結(jié)：本次課講解了1、可編程控制器基本的組成2、可編程控制器基本的硬件配置5復(fù)習(xí)提問(wèn)：PLC的定義5教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入：本專題重點(diǎn)3、與用戶程序執(zhí)行過(guò)程的三個(gè)階段4、應(yīng)用范圍6、PLC與繼電器控制系統(tǒng)的不同一、PLC的工作原理PLC運(yùn)行時(shí)，CPU不能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，只能按分時(shí)操作原理運(yùn)作原理行，即每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，完成一個(gè)動(dòng)作，隨著時(shí)間的自然延伸，一個(gè)動(dòng)作接一個(gè)動(dòng)作地順序執(zhí)行下去。這種分時(shí)操作過(guò)程叫做CPU對(duì)程序的掃描。PLC的工作過(guò)程就是CPU掃描程序的執(zhí)行過(guò)程。這些操作過(guò)程大致分為以故障診斷處理為主的公共操作、聯(lián)系工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)輸入和輸出的操作、執(zhí)行和服務(wù)于外部設(shè)備命令的操作（若外部設(shè)備有中斷請(qǐng)求）牢公共操作是在每次掃描程序前的又一次自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除通過(guò)等待處理；對(duì)于嚴(yán)重故障，則停止用戶程序的運(yùn)行，關(guān)閉PLC的一切輸出信號(hào)并切斷相關(guān)的輸出聯(lián)系。2．?dāng)?shù)據(jù)輸入／輸出操作數(shù)據(jù)輸入／輸出操作也稱為I/O狀態(tài)刷新。它完成采樣輸入信號(hào)（即刷新輸入狀態(tài)表的內(nèi)容）和輸出處理結(jié)果（即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路）兩種操作，實(shí)現(xiàn)采樣一處理一輸出一控制對(duì)象的整個(gè)工3、執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序是在監(jiān)控定時(shí)器工作正常的條件下，CPU開(kāi)始執(zhí)行掃描程序，將存放在存儲(chǔ)器中的用戶程序，按順序從零步開(kāi)始，逐條解釋和執(zhí)行，直到執(zhí)行END指令才結(jié)束對(duì)用戶程序的掃描。4．執(zhí)行外設(shè)命令每次執(zhí)行完用戶程序后，就進(jìn)入通信服務(wù)外設(shè)命令的操作。二、輸入/輸出映像寄存器在PLC的內(nèi)部寄存器中，設(shè)置了一定數(shù)量的用來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)狀態(tài)的寄存器，分別稱為輸入映象寄存器和輸出映象寄存器。P梯形圖中的編程元件也有對(duì)應(yīng)的映象存儲(chǔ)區(qū)域，它們統(tǒng)稱為映象寄存器。三、與用戶程序執(zhí)行過(guò)程的三個(gè)階段PLC把外部輸入信號(hào)的接通／斷開(kāi)(ON/OFF)狀態(tài)讀人到輸入映象PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令按步序號(hào)順序排列存放在存儲(chǔ)器中。在沒(méi)有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，CPU只能從第一條指令開(kāi)始逐條順序地執(zhí)輸入/輸階段行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束(END)處。CPU將輸出映象寄存器的通／斷狀態(tài)傳送到輸出鎖存器中，經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，驅(qū)動(dòng)外部的負(fù)載。1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2）通用性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)3）硬件配套齊全，用戶使用方便4）編程簡(jiǎn)單，使用方便5）減少控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試工作量6）功能完善7）體積小，重量輕，能耗低用用4）數(shù)據(jù)處理5)通信網(wǎng)絡(luò)六、PLC與微機(jī)系統(tǒng)的不同1）PLC抗干擾性能比微機(jī)高2）PLC編程比微機(jī)簡(jiǎn)單，易學(xué)易用3）PLC設(shè)計(jì)調(diào)試周期短4）PLC的輸入/輸出響應(yīng)速度慢，有較大的滯后現(xiàn)象，而微機(jī)的響應(yīng)速度快5）PLC易于操作，易于維修，人員培訓(xùn)時(shí)間短，而微機(jī)操作、維修較困難，人員培訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng)七、PLC與繼電器控制系統(tǒng)的不同的不同繼電器控制線路由許多硬件繼電器組成，而PLC由許多“軟件繼電器”組成2）觸點(diǎn)的數(shù)量不同繼電器的觸點(diǎn)數(shù)較少，一般4~8對(duì)，而PLC中觸發(fā)器的狀態(tài)可以取用任意次，軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)為無(wú)線對(duì)3）控制方法不同繼電器控制系統(tǒng)是通過(guò)元件之間的硬接線實(shí)現(xiàn)，功能專一，缺乏靈活性，體積龐大，安裝維修不方便，而PLC控制功能是通過(guò)軟件編程完成，功能調(diào)整和改變?nèi)菀妆憬?，控制靈活4）工作方式不同在繼電器控制系統(tǒng)中，工作方式是并行的。而在PLC中，工作方式是串行的當(dāng)PLC處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)只執(zhí)行停機(jī)操作：而PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，還要完成輸入處理、程序執(zhí)行和輸出處理等三個(gè)階段的操作。本課小結(jié)：本次課講解了1、可編程控制器的工作原理2、輸入、輸復(fù)習(xí)提問(wèn)：可編程控制器的工作原理教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入：本專題重點(diǎn)內(nèi)容:1、常用編程語(yǔ)言2、梯形圖定義3、指令表定義4、功能圖定義5、功能圖的基本結(jié)構(gòu)6、梯形圖繪圖原則一、PLC常用編程語(yǔ)言(InstructionList)、功能圖(FunctionBlockDiagram)、高級(jí)語(yǔ)言和邏輯方程式（或布爾代數(shù)式）等5種二、梯形圖編程語(yǔ)言定義梯形圖語(yǔ)言是一種圖形語(yǔ)言，是在繼電器控制原理圖的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種直觀、形象的邏輯編程語(yǔ)言，它沿用繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，并增加了一些繼電器控制的控制符號(hào)。被廠家作為第一編程語(yǔ)言。通常把梯形圖叫做電路或程序，把梯形圖二、指令表語(yǔ)言（或助記符語(yǔ)言）指令表語(yǔ)言就是助記符編程語(yǔ)言，用來(lái)彥示PLC的各種操作功能或控亦稱語(yǔ)句表。通常一條指令由指令助記符和作用器件編號(hào)兩部分組成。程語(yǔ)言言定義義555三、功能圖定義本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)編制順序控制程序的基本算法。功能圖又稱轉(zhuǎn)移圖、狀態(tài)圖或流程圖。），有向連線（一）和動(dòng)作或命令等5大部分組成。四、功能圖的基本結(jié)構(gòu)功能圖的基本結(jié)構(gòu)有單序列、選擇序列和并行序歹三大類，它們是組成功能圖的基本構(gòu)成模式。五、梯形圖的主要特點(diǎn)(1)PLC梯形圖沿用了繼電器觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，形象直觀，易于接受。但它們不是真實(shí)的物理繼電器（即硬件繼電器），(2)梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為公共母線。在分析梯形圖的邏輯關(guān)(3)梯形圖中各編程元件的動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)均可以反復(fù)使用，次(4)梯形圖程序運(yùn)行時(shí)其執(zhí)行順序是按從左到右，從上到下的原則。則(1)梯形圖每一行都是從左母線開(kāi)始，畫(huà)到右母線為止，觸點(diǎn)放在左邊，輸出線圈放在最右邊。(2)梯形圖程序的書(shū)寫(xiě)順序是先左后右，自上而下。在把梯形圖程序改寫(xiě)成指令表程序時(shí)也應(yīng)按此順序進(jìn)行。(3)在梯形圖中可以多個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)使用，各編不受限制，可多次重復(fù)使用。(5)梯形圖中允許多個(gè)線圈并聯(lián)輸出，但不允許串聯(lián)輸出。（6)禁止使用“雙線圈輸出”。在一個(gè)程序中各輸出處同一編號(hào)的輸出線圈若使用兩次，容易引起誤動(dòng)作，應(yīng)禁止使用。(8)梯形圖每一行都是從左邊的母線開(kāi)始，所有觸點(diǎn)靠近左邊母線的一側(cè)，線圈接在右邊的母線上，線圈右邊不允許再有觸點(diǎn)出現(xiàn)。(9)線圈不能直接接在左母線上，若真需要的話，可通過(guò)一個(gè)不動(dòng)作(10)在梯形圖中不能存在有電流流動(dòng)的寄生電流回路，只允許從左到(11)在梯形圖中串、并聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)從原理上講不受限制，但受到屏幕尺寸的制約，因此，可采用中間繼電器使超限的大塊程序分成若干子塊，然后由各子塊的觸點(diǎn)按原邏輯關(guān)系重新進(jìn)行連接。本課小結(jié)：本次課講解了1、功能圖的定義2、梯形圖的特點(diǎn)及繪圖原則復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、梯形圖的定義2、功能圖的定義教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入：本專題重點(diǎn)內(nèi)容1、基本單元和擴(kuò)展單元2、型號(hào)的含義3、繼電器編號(hào)4、內(nèi)部繼電器5、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器6、數(shù)據(jù)寄存器的分類及作用FX2系列PLC是日本三菱公司近年推出的高性能小型整體式PLC。它點(diǎn)數(shù)為128，64個(gè)輸入，64個(gè)輸出，通過(guò)增設(shè)擴(kuò)展模塊，可只增加輸入點(diǎn)數(shù)，也可只增加輸出點(diǎn)數(shù)，改變系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的比例，可以滿足不同應(yīng)用所需的控制要求?；締卧?、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊可根據(jù)用戶實(shí)際需要，分別選擇不同擴(kuò)展單元基本單元32元二、型號(hào)的含義FX2系列的輸出電路有繼電器型、雙向晶閘管型和晶體管型三種。第二個(gè)字母：R為繼電器輸出、S為晶閘管輸出、T為晶體管輸出第一個(gè)字母：M表示基本單元、E為擴(kuò)展部分?jǐn)?shù)字部分：表示I/O的總點(diǎn)數(shù)產(chǎn)品系列名例如，F(xiàn)l-40MR表示產(chǎn)品系列名為Fl，I/O的總點(diǎn)數(shù)為40，繼電器輸出的基本單元型可編程序控制器。又如，F(xiàn)X2-48MS表示產(chǎn)品系列名為FX2，I/O的總點(diǎn)數(shù)為48，雙向晶閘管輸出的基本單元型可編程控制器。三、FX2系列PLC內(nèi)部繼電器的編號(hào)FX2系列PLC梯形圖中的編程元件的名稱由字母和數(shù)字兩大部分表示，它們與PLC內(nèi)部各器件及其編號(hào)均為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中字母部分表等。元器件的編號(hào)用八進(jìn)制數(shù)表示，在八進(jìn)制數(shù)中只有0~7這8個(gè)數(shù)字符號(hào)，且遵循“逢八進(jìn)一”的運(yùn)算規(guī)則。FX2系列PLC內(nèi)部各類繼電器的編含義號(hào)FX2系列PLC內(nèi)部繼電器的編號(hào)1DP1．輸入繼電器輸入繼電器專門用于接收外部元件發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，與輸入端子相連，供編程時(shí)使用，但在編程時(shí)注意，輸入繼電器只能由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動(dòng)，其觸點(diǎn)也不能直接輸出帶動(dòng)負(fù)載。2．輸出繼電器輸出繼電器專門用于將輸出信號(hào)傳給外部負(fù)載，具有一定的負(fù)載能力，不能直接由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，而只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動(dòng)。它有繼電器輸出、雙向晶閘管輸出和晶體管輸出等3種結(jié)構(gòu)類型。3．輔助繼電器輔助繼電器與輸出繼電器一樣，只能由程序驅(qū)動(dòng)，而不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，專供PLC內(nèi)部編程時(shí)用，其作用相當(dāng)于繼電器控制電路中的中間繼電器。它有通用型、保持型兩類。功能4．移位寄存器移位寄存器是由相鄰的幾個(gè)輔助繼電器組成，第一個(gè)輔助繼電器的編號(hào)就是該移位寄存器的編號(hào)。當(dāng)移位寄存器的位數(shù)不足時(shí)，可以將兩個(gè)移位寄存器串聯(lián)使用，組成高低位結(jié)構(gòu)用低位溢出的數(shù)據(jù)作為高位的輸入5．特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器和通用輔助繼電器一樣，均為內(nèi)部使用繼電器，但前者只向用戶提供使用觸點(diǎn)，而不允許用戶用各種方式驅(qū)動(dòng)工作線圈。它主要用于電池電壓監(jiān)控、掃描周期和工作狀態(tài)監(jiān)控保護(hù)等。6．定時(shí)器定時(shí)器是PLC內(nèi)部提供的不同延時(shí)的觸點(diǎn)，供用戶在編程時(shí)選用或設(shè)定，它相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的延時(shí)繼電器。7．計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)次數(shù)的設(shè)置，是用戶根據(jù)設(shè)計(jì)要求而自行選定或設(shè)定的，它是按積算定時(shí)方式計(jì)數(shù)工作的。8．狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器是在編制步進(jìn)順序控制程序時(shí)使用的基本單元，常與步進(jìn)梯形指令STL配合使用，主要用于編程過(guò)程中的初始化和電池電壓監(jiān)控保器特殊輔助繼電器共256點(diǎn)，用于表示PLC的某些狀態(tài)，提供四種時(shí)鐘脈沖（10ms，100ms，ls和1min）和標(biāo)志，設(shè)定PLC的運(yùn)行方式，用于步進(jìn)順控、禁止中斷、設(shè)定計(jì)數(shù)器是加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)等運(yùn)行方式控制。六、狀態(tài)寄存器(S)的作用狀態(tài)寄存器用于表示PLC各類運(yùn)行的具體狀態(tài)，常與STL指令一起使七、指針(P/I)的分類及作用指針包括分支指令用的PO~P54（共55點(diǎn)）和中斷用的指針（共9點(diǎn)）兩部分，總共64點(diǎn)。用PO~P63表示跳轉(zhuǎn)指令(JUMP)的跳步目標(biāo)和子程序調(diào)用指令(CALL)調(diào)用的子程序標(biāo)號(hào)，執(zhí)行到子程序中的SRET指令時(shí)返回執(zhí)行主程序。中斷用指針共9點(diǎn)，用于指出某一中斷源的中斷入口程序標(biāo)號(hào)，執(zhí)行到IRET指令返回到中斷指針的下一條指令。八、定時(shí)器的分類及作用定時(shí)器分非積算定時(shí)器和積算定時(shí)器兩類。非積算定時(shí)器沒(méi)有積算功能，只是在線圈斷電或PLC停電時(shí)復(fù)位操作。九、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器可通過(guò)常數(shù)K直接設(shè)定方式或指定數(shù)據(jù)寄存器的元件間接設(shè)定方式，來(lái)指定數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)值。32位加減計(jì)數(shù)器C200~C234的加／減計(jì)數(shù)方向由特殊輔助繼電器M8200~M8234設(shè)定，當(dāng)對(duì)應(yīng)的M接通時(shí)為減計(jì)數(shù)器的輸入端XO~X5，十、數(shù)據(jù)寄存器(D)的分類及作用數(shù)據(jù)寄10特殊數(shù)據(jù)寄存器D8000~D8255，共256點(diǎn)，用于監(jiān)控PLC的運(yùn)行狀態(tài)，例及作用如電池電壓、掃描時(shí)間、正在動(dòng)作的狀態(tài)編號(hào)等。文件寄存器Dl000一D2999，共2000點(diǎn)，用于存儲(chǔ)大批量數(shù)據(jù)。變址寄存器V/Z用于改變或修改編程元件的當(dāng)前元件號(hào)，例如當(dāng)V=8時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器編號(hào)D5V相當(dāng)本課小結(jié)：本次課講解了FX2系列PLC11個(gè)內(nèi)部寄存器的代號(hào)、作用多個(gè)元件逐個(gè)順次連接起來(lái)，就組成了串聯(lián)電路。兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻依次連接，組成一條無(wú)分支電路，這樣的連接方式叫做電阻的串聯(lián)。I++-+-+--I+-n（2）流經(jīng)各電阻的電流相等。（3）串聯(lián)總電壓等于各電阻上電壓之和，即（4）分壓關(guān)系為的使用U2U2、電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用（1）用幾個(gè)電阻串聯(lián)以獲得較大的電阻。（2）采用幾個(gè)電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓器，使同一電源能供給幾種不同數(shù)（3）當(dāng)負(fù)載的額定電壓低于電源電壓時(shí)，可用串聯(lián)電阻的方法將負(fù)（4）限制和調(diào)節(jié)電路中電流的大小。電阻分壓器限制和調(diào)節(jié)電路中電流a解：根據(jù)題意可知，當(dāng)表頭滿刻度時(shí)，表頭兩端電壓為U。a3可見(jiàn)，用這個(gè)表頭測(cè)量大于0.5V的電壓會(huì)燒壞表頭，需串聯(lián)分壓電阻，以擴(kuò)大測(cè)量范圍。設(shè)量程擴(kuò)大到10V需要串入的電阻為Rx。xxIaUUIa6二、電阻的并聯(lián)把多個(gè)元件并列地連接起來(lái)，由同一電壓供電，就組成了并聯(lián)電路。兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻接在電路中相同的兩點(diǎn)之間，承受同一電壓，這樣的連接方式叫做電阻的并聯(lián)。II++U-I1R1I2R2U-R（1）等效電阻如下（3）并聯(lián)總電流等于各電阻上電流之和，即I2、電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用（1）凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)的工作方式。這樣每個(gè)負(fù)載都是一個(gè)可獨(dú)立控制的回路，任一負(fù)載的正常啟動(dòng)或關(guān)斷都不影響其它負(fù)載的正常使用。解的使用AB上的電壓、各負(fù)載電阻中的電流。解：等效電阻RAB6+3總電流ABRI各負(fù)載上的電流I1=RR6+3I2aa問(wèn)需并聯(lián)多大的分流電阻Rx？解：因微安表允許流過(guò)的最大電流為40μA，用它測(cè)量大于40μA的電流會(huì)將該電流表?yè)p壞，可適當(dāng)采用并聯(lián)電阻的方法將表的量程擴(kuò)大到500mA，讓流過(guò)微安表的最大電流不超過(guò)40μA，其余電流從并聯(lián)阻中分EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up13(4),0)EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up13(×1),10)-EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up13(3),0)a三、電阻的混聯(lián)既有串聯(lián)又有并聯(lián)的電路稱為混聯(lián)?；炻?lián)電路形式多種多樣，但可以30,利用電阻串、并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行逐步化簡(jiǎn)。EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up11(效電),的求解)R5cR1解：等效電阻bb解：等效電阻電路有簡(jiǎn)單電路和復(fù)雜電路之分，不能用電阻串、并聯(lián)關(guān)系化簡(jiǎn)的電路叫做復(fù)雜電路。分析電路的方法很多，但它們的依據(jù)是電路的兩條基本定律——?dú)W姆定律和基爾霍夫定律。基爾霍夫定律既適用于直流電路，又適用于交流電路。它包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律兩個(gè)定律?；鶢柣舴螂娏鞫蓱?yīng)用于節(jié)點(diǎn)，基爾霍夫電壓定律應(yīng)用于回路。為了闡明該定律，先介紹電路的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)。（1）支路：電路中的每一個(gè)分支稱為支路。它由一個(gè)或幾個(gè)相互串聯(lián)的電路元件構(gòu)成。在同一支路內(nèi)，流過(guò)所有元件的電流相等。如圖所示支路，不含電源的支路稱無(wú)源支路。（2）節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路所匯成的交點(diǎn)叫節(jié)點(diǎn)。圖中共有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別是節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b。（3）回路：電路中任意由支路組成的閉合路徑叫回路。圖中共有3（4）網(wǎng)孔：中間無(wú)支路穿過(guò)的最簡(jiǎn)單回路叫網(wǎng)孔或獨(dú)立回路。圖中本概念+c++E1-U1-R1III++R-3--U22+d+-b一、基爾霍夫第一定律（節(jié)點(diǎn)電流定律，簡(jiǎn)稱KCL）電流之和。表達(dá)式為ΣI=ΣI因此得到ΣI=0的列寫(xiě)2、內(nèi)容2：在任一瞬間，流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和恒等于零。符號(hào)的規(guī)定，流入節(jié)點(diǎn)的電流取“＋”號(hào)；流出節(jié)點(diǎn)的電流取“-”號(hào)。表達(dá)式為ΣI=0I2III4求1）AB支路的電流I=?（2）交于B點(diǎn)的另一支路電流I=?IAI2RIRI3BI4I5不僅適用于結(jié)點(diǎn)，還適用于任一假設(shè)的閉合面。把該閉合面看成廣義大節(jié)點(diǎn)，還可以列寫(xiě)電流方程。用aIRI3R2IbcIbcccIIbb若把虛線所圍的閉合面看成是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)有I=I+II6I2I4III解：電路中有3個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)基爾霍夫電流定律有：或用基爾霍夫電流定律的推廣形式，將中間三條支路看成一個(gè)廣義節(jié)二、基爾霍夫第二定律（回路電壓定律，簡(jiǎn)稱KVL）1、內(nèi)容：在任一閉合回路中，沿某循環(huán)方向各部分電壓降的代數(shù)和電源——正極指向負(fù)極的方向與循環(huán)方向一致，取“＋”號(hào)；正極指向負(fù)極的方向與循環(huán)方向不一致，取“—”號(hào)。負(fù)載——電流I的參考方向與循環(huán)方向一致，電阻上的壓降IR取“+”號(hào)；電流I的參考方向與循環(huán)方向不一致，電阻上的壓降IR取“—”號(hào)。下圖中，對(duì)于回路abca，按順時(shí)針循環(huán)一周，根據(jù)電壓和電流的參考的規(guī)定+c++E-U1-R1+IaI2－U2+IR+--d+-bI1+-aI3I+-b解：圖中，左右兩個(gè)網(wǎng)孔分別選擇順時(shí)針和逆時(shí)針循環(huán)方向。對(duì)于回路Ⅰ,電壓方程為20I+10I=100V對(duì)于回路Ⅱ,電壓方程為25I+10I=200V基爾霍夫電壓定律不僅適用于電阻、電源等實(shí)際元件構(gòu)成的回路，也適用于假想的回路。2KVL的用++EIRRIE--+++---解：圖示電路右側(cè)可以假想為閉合回路，按順時(shí)針循環(huán)方向可得方程11對(duì)于整個(gè)回路，按順時(shí)針循環(huán)方向列電壓方程：SSR=6Ω,求各支路電流。3R1I+E--R2a2I++-IIR解b對(duì)于網(wǎng)孔Ⅰ,按順時(shí)針循環(huán)一周，根據(jù)電壓和電流的參考方向可對(duì)于網(wǎng)孔Ⅱ,按逆時(shí)針循環(huán)一周，根據(jù)電壓和電流的參考方向可3個(gè)方程聯(lián)立求解解得：一、磁體及其性質(zhì)磁性：人們把物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等金屬及其合金的性質(zhì)叫做磁性。磁體：具有磁性的物體叫做磁體。磁體分天然磁體（磁鐵礦）和人造磁體兩大類。磁極：磁體兩端磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極，分別稱為北極（用N表示，白色極總是成對(duì)出現(xiàn)的。磁力：磁極間的這種相互作用力叫做磁力。磁極間相互的作用力：同性互相排斥，異性互相吸引。二、磁場(chǎng)與磁感線互不接觸的磁體之間存在著相互的作用力，說(shuō)明在磁體周圍存在著一種特殊的物質(zhì)——磁場(chǎng)。作用力就是通過(guò)磁場(chǎng)這一特殊物質(zhì)進(jìn)行傳遞的。磁場(chǎng)的分布常用磁感線描述。BNSA磁感線：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，也就是放在該點(diǎn)的磁針N極所指的方向。磁感線是假想的互不交叉的閉合曲線。磁感線的方向定義：在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極。磁感線的疏密程度定義：磁感應(yīng)線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線均勻分布而又相互平行的區(qū)域，稱為均勻磁場(chǎng)；反之稱為非均三、電流的磁場(chǎng)教材P34兩個(gè)例子說(shuō)明，不僅磁體能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流周圍也存在著磁場(chǎng)，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。近代科學(xué)又進(jìn)一步證明，產(chǎn)生磁場(chǎng)的根本原因是電流，而且電流越大，它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)就越強(qiáng)。概念電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向可用安培定則（又稱右手螺旋法則）來(lái)判斷，用右手握住通電導(dǎo)體，伸直的大拇指所指方向?yàn)殡娏鞣较?，則彎曲四指指向就是磁感線的環(huán)繞方向，即磁場(chǎng)方向。2、環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)用右手握住通電線圈（螺線管），以彎曲四指指向線圈電流方向，則拇指指向就是線圈內(nèi)部磁感線方向，即N極方向。通電螺線管相當(dāng)于一根條形磁體。的使用磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場(chǎng)內(nèi)某一點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)理解各強(qiáng)度是一個(gè)矢量，其方向與磁場(chǎng)的方向一致，可用右手螺旋定則確定。磁物理量感應(yīng)強(qiáng)度B的大小等于通過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向單位面積的磁感線數(shù)目。磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位為特[斯拉]，符號(hào)為T。在磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受電磁力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度l的乘積Il的比值稱為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，即二、磁通Φ磁通是定量描述磁場(chǎng)在一定面積上的分布情況的物理量。均勻磁場(chǎng)中磁通Φ等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，單位是韋[伯]，符號(hào)為Wb。三、磁導(dǎo)率μ磁導(dǎo)率μ是用來(lái)表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，單位是亨[利]/米，符號(hào)為H/m。物質(zhì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用μr順磁物質(zhì)：如空氣、鋁、鉻、鉑等，其μ稍大于1。r反磁物質(zhì)：如氫、銅等，其μ稍小于1。r順磁物質(zhì)和反磁物質(zhì)一般被稱為非鐵磁性材料。鐵磁物質(zhì)：如鐵、鈷、鎳、硅鋼、坡莫合金、鐵氧體等，其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于真空的磁導(dǎo)率，相對(duì)磁導(dǎo)率μ遠(yuǎn)大于1。r一、磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)體的作用通電導(dǎo)體在電磁場(chǎng)中受到的力稱為電磁力，也稱安培力。如果把一根通電直導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，它也會(huì)受到磁力的作用。通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的受力方向，可以用左手定則來(lái)判斷。將左手伸平，拇指與四指垂直，磁感應(yīng)線穿過(guò)手心，四指指向電流方向，則拇指的指向就是通電把一段通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)內(nèi)中，當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流所受的電磁力最大。單位：牛[頓]，N表示。如果電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直，而是有一個(gè)夾角α,這時(shí)通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度為lsinα,電磁力的計(jì)算公式則為：二、通電平行直導(dǎo)線間的作用兩條相距較近且相互平行的直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時(shí)，它們相互吸引；當(dāng)通以相反方向的電流時(shí)，它們相互排斥。三、磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用用電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，一定條件下磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電流。電磁感應(yīng)現(xiàn)象：利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。感應(yīng)電流：電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：產(chǎn)生感應(yīng)電流的電動(dòng)勢(shì)。（1）首先判斷原磁通的方向及其變化趨勢(shì)；（2）根據(jù)感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向永遠(yuǎn)和原磁通變化趨勢(shì)相反的原則，確（3）用安培定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向。三、法拉第電磁感應(yīng)定律1、內(nèi)容：線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中磁通的變化率成正比。如圖所示，平伸右手，拇指與其余四指垂直，讓掌心正對(duì)磁場(chǎng)方向，用拇指指向表示導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向，則其余四指的指向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向則應(yīng)用2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算當(dāng)導(dǎo)體、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁感線方向三者相互垂直時(shí)，導(dǎo)體中感應(yīng)電若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向有一夾角α,則導(dǎo)線中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：試在圖中標(biāo)出感應(yīng)電流方向2）M端和N端的電位哪端高3）若DEvM×××NCF解1）根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流方向由M到N。也可由楞次定律判斷。LREHL1HL2開(kāi)始增大，穿過(guò)線圈L的磁通也隨之增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)要阻礙線圈中電流的增大，因此燈泡HL2必然要比HL1亮得慢些。而是閃亮一下，然后才熄滅。象分析HLL原因：由于斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，通過(guò)線圈L的電流突然減小，穿過(guò)線圈L的磁通也很快減少，線圈中必然要產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以阻礙電流的減小。雖然這是電源已被切斷，但線圈L和燈泡HL組成了回路，在這個(gè)電路中有較大的感應(yīng)電流通過(guò)，所以燈泡會(huì)突然閃亮。由于流過(guò)線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱自感。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為自感電動(dòng)勢(shì)，用e表示，自感電L流用i表示。L二、自感系數(shù)為了衡量不同線圈產(chǎn)生自感磁通的能力，引入自感系數(shù)（簡(jiǎn)稱電感）線圈的電感是由線圈本身的特性決定的。線圈越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)越多，截面積越大，電感就越大。有鐵心的線圈：磁導(dǎo)率不是常數(shù)，其電感也不是常數(shù)（非線性電感）空心線圈：電感近似為常數(shù)（線性電感）三、自感電動(dòng)勢(shì)自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特殊情況，也遵從法拉第電磁感應(yīng)定律。計(jì)算公式為四、線圈L儲(chǔ)存能量與電容器相似，都是電路中的儲(chǔ)能元件。其電感反映了它儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的能力。磁場(chǎng)能量可用下式計(jì)算把由一個(gè)線圈中是電流發(fā)生變化而在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生電磁感應(yīng)的M全耦合時(shí)，互感電動(dòng)勢(shì)最大。M為互感系數(shù)，簡(jiǎn)稱互感，單位也是亨利（H）。由于線圈繞向一致而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性始終保持一致的端子稱同名端為線圈的同名端，用“”或“*”表示。的判斷利用同名端可以很容易判斷互感電動(dòng)勢(shì)的極性，以及了解線圈的繞一、什么是交流電直流電量：大小和方向均不隨時(shí)間變化而變化的電量。交流電量：大小和方向均隨時(shí)間作周期性的變化，且在一個(gè)周期內(nèi)平正弦交流電量：大小和方向隨時(shí)間按正弦函數(shù)規(guī)律變化的電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)稱為正弦交流電流、正弦交流電壓或正弦電動(dòng)勢(shì)，統(tǒng)稱為正弦交和直流電相比，交流電具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）交流電比直流電輸送方便、使用安全。（2）交流電機(jī)結(jié)構(gòu)比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，成本也較低，使用維護(hù)方便、（3）可以應(yīng)用整流裝置，將交流電變換成所需的直流電。二、交流電的產(chǎn)生由交流發(fā)電機(jī)提供，也可由振蕩器產(chǎn)生。三、正弦交流電的三要素mii由上式可知，正弦交流電的特征具體表現(xiàn)在變化的快慢、振幅的大小和計(jì)時(shí)時(shí)刻的狀態(tài)三個(gè)方面，這三個(gè)量稱為正弦量的“三要素”，它們分1、周期、頻率與角頻率周期：正弦交流量變化一次所需要的時(shí)間，用T表示，它的單位是秒素”頻率：正弦量每秒內(nèi)變化的次數(shù)，用f表示，單位是赫茲（Hz）。根角頻率：表示正弦量每秒變化的弧度數(shù)，用①表示，單位是弧度每秒常識(shí)：在我國(guó)工農(nóng)業(yè)及生活中使用的交流電頻率為50Hz，周期為iImφiIT2、瞬時(shí)值、最大值與有效值瞬時(shí)值：指正弦量在任意瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的值。用小寫(xiě)字母表示，如i、u、的大寫(xiě)字母表示，如I、U、E。工程上常采用有效值來(lái)衡量交流電能量轉(zhuǎn)換的實(shí)際效果。有效值是根據(jù)交流電流和直流電流的熱效應(yīng)相等的原則來(lái)定義的。經(jīng)數(shù)學(xué)推算可以得出正弦交流電的有效值和最大值之間的關(guān)系：Imm注意：符號(hào)不可以亂用。（1）如無(wú)特別說(shuō)明，本書(shū)中所說(shuō)的交流電流、電壓的大小，均（2）電氣設(shè)備銘牌標(biāo)注的額定值也是指有效值。（3）用交流電表測(cè)得的值為交流電量的有效值。義值關(guān)系3、相位和初相位正弦量在任意時(shí)刻的點(diǎn)角度稱為相位角，簡(jiǎn)稱相位或相角，用t=0時(shí)的相位φ稱為初相位或初相角，簡(jiǎn)稱初相。習(xí)慣上初相的取ii四、同頻率正弦電量的相位關(guān)系一個(gè)正弦交流電路中，電壓和電流的頻率是相同的，但它們的初相位有可能不同，進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)，常常要考查它們之間的相位關(guān)系。相位差設(shè)兩個(gè)同頻率的正弦電壓和電流分別為：i)即：同頻率的兩個(gè)正弦量，其相位差等于它們的初相位之差。u,iu,iuu,iuu,iu,iuu,iuiiiiiiOOOπ2圍位關(guān)系i超前φ角，或稱為i比u滯后φi同相；i正交。。m。。周期、初相位和相位差。任何一個(gè)正弦量，都可以找到一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的空間矢量。一個(gè)正弦量有三大要素，即角頻率、最大值和初相。正弦交流電路中的電壓、電流是與電源同頻率的正弦量，用幅角代表正弦量的初相，那么就可以用一個(gè)空間矢量表示正弦量了。為了與一般的矢量有所區(qū)別，把表示正弦量的矢量稱為相量。規(guī)定正弦量的+jIIi2o)A，試用相量圖來(lái)表示。解：有效值初。III2和u2運(yùn)算UUX\1XUUU2U2UU1ou2XXU2U2一、電阻元件交流電路中如果只有線性電阻，這種電路叫做純電阻電路。我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|到的白熾燈、電爐、電熨斗等都屬于電阻性負(fù)載，在這類電路中影響電流大小的主要是負(fù)載電阻R。uuiπiiπpπpIIPP二、電壓與電流關(guān)系二、電壓與電流關(guān)系件上的電壓與通過(guò)的電流成線性關(guān)系。①m件①mm2、電壓和電流的相位差φ=0°,即u和i同相位；三、功率在交流電路中，電路元件上的瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)電流之積為該元件的瞬時(shí)功率，用p表示，單位為W（瓦[特]）。電阻元件上的瞬時(shí)功率為說(shuō)明電阻是耗能元件。電阻是耗能元件，為了反映電阻所消耗功率的大小，在工程上常用平率（平均均功率（也叫有功功率）來(lái)表示。所謂平均功率就是瞬時(shí)功率在一個(gè)周期功率）的內(nèi)的平均值，用大寫(xiě)字母P表示。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為求解計(jì)算公式和直流電路中計(jì)算電阻功率的公式相同，單位也相同，但要注意這里的P是平均功率，電壓和電流都是有效值。解：因?yàn)榧冸娮桦娐返碾娏髋c電壓同相位，并且瞬時(shí)值、最大值、有效值都符合歐姆定律。則f、R和P。N一、電感元件在電子技術(shù)和電氣工程中，常常用到由導(dǎo)線繞制而成的線圈，如日光布電容小到可以忽略不計(jì)時(shí)，可以看成是一個(gè)純電感。將它接在交流電源儲(chǔ)能元上就構(gòu)成了純電感電路。件L稱為線圈的電感量，單位為H（亨[利]）。具有參數(shù)L的電路元件稱為電感元件，簡(jiǎn)稱電感?？招木€圈的電感量是一個(gè)常數(shù)，與通過(guò)的電流大小無(wú)關(guān)，這種電感稱為線性電感。iuiiLπpL①①hhI—二、電壓與電流關(guān)系根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈中電流i發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而在電感兩端形成感應(yīng)電壓u，當(dāng)感應(yīng)電壓u與電流i的參即電感電壓與電流的變化率成正比。mm1、電感元件上的電壓u和電流i是同頻率的正弦電量。3、電壓和電流的最大值、有效值的關(guān)系為L(zhǎng)L稱為電感電抗，簡(jiǎn)稱感抗，單位為Ω（歐[姆]）。它表明電感對(duì)交流起阻礙作用。在一定的電壓下，X愈大，電流愈小。感抗X與電源頻LL率f成正比。L不變，頻率愈高，感抗愈大，對(duì)電流的阻礙作用愈大。在極端情況下，如果頻率非常高且f→∞時(shí)，則X→∞,此時(shí)電感相當(dāng)于L開(kāi)路。如果f=0，即直流時(shí)，則X=0，此時(shí)電感相當(dāng)于短路。所以電L泛應(yīng)用，如濾波、高頻扼流等。三、功率從圖可以看出，電感在第一和第三個(gè)1/4周期內(nèi)，p處吸收能量，并將它轉(zhuǎn)換為磁能儲(chǔ)存起來(lái)；在第二和第四個(gè)1/4周期內(nèi)，p<0，表示線圈向電路釋放能量，將磁能轉(zhuǎn)換成電能而送回電源。2、有功功率（平均功率）交換功率的平均值為零，即純電感電路的平均功率為零。純電感線圈在電路中不消耗有功功率，它是一種儲(chǔ)存電能的元件。電感與電源之間只是進(jìn)行能量的交換而不消耗功率，平均功率不能反應(yīng)能量交換的情況，因而常用瞬時(shí)功率的最大值來(lái)衡量這種能量交換的情況，并把它稱為無(wú)功功率。無(wú)功功率用Q表示，單位為var（乏）。計(jì)算解LU2XL50Hz的交流電源上，求流過(guò)線圈的電流和無(wú)功功率2）若電源頻率為L(zhǎng)LL一、電容元件電容的基本性能是，當(dāng)對(duì)電容器施加電壓時(shí)，極板上聚集電荷，極板間建儲(chǔ)能元立電場(chǎng)，電場(chǎng)中儲(chǔ)存能量。所以電容器是一種能夠儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。件C稱為電容器的電容量，單位為F（法拉，簡(jiǎn)稱法）。具有參數(shù)C的電路元件稱為電容元件，簡(jiǎn)稱電容。當(dāng)電容量C是一個(gè)常數(shù)，與兩端電壓無(wú)關(guān)時(shí)，這種電容稱為線性電容。uiπ2πiiIpπI①二、電壓與電流關(guān)系O—當(dāng)電容兩端的電壓發(fā)生變化時(shí)，極板上的電荷也相應(yīng)地變化，這時(shí)電容器所在的電路就有電荷作定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。選定電容上電壓與電流①的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，電容的伏安關(guān)系為即電容電流與電壓的變化率成正比。m1、電容元件上的電壓u和電流i也是同頻率的正弦電量。3、電壓和電流的最大值、有效值的關(guān)系為1I=XI1I=XIC稱為電容電抗，簡(jiǎn)稱容抗，單位為Ω（歐姆）。它表明電容對(duì)交流電容抗的流起阻礙作用。容抗X流起阻礙作用。容抗X與電源頻率f成反比。在C不變的條件下，頻率C愈高，容抗愈小，對(duì)電流的阻礙作用愈小。在極端情況下，如果頻率非常CC高頻、阻低頻”的性質(zhì)。在電子技術(shù)中被廣泛應(yīng)用于旁路、隔直、濾波等可見(jiàn)，電容元件的瞬時(shí)功率也是隨時(shí)間變化的正弦量，其頻率也為電源頻率的兩倍，如圖所示。從圖可以看出，電容在第一和第三個(gè)1/4周期內(nèi)，p>0，電容元件在充電，將電能儲(chǔ)存在電場(chǎng)中；在第二和第四個(gè)1/4周期內(nèi)，p<0，電容元件在放電，放出充電時(shí)所儲(chǔ)存的能量，把它還給2、有功功率（平均功率）交換功率的平均值為零，即純電容電路的平均功率也為零。這說(shuō)明電容元件也是一個(gè)儲(chǔ)能元件，不消耗能量，它只是進(jìn)行電容電場(chǎng)能和電源的電能電容與電源之間只是進(jìn)行能量的交換而不消耗功率，其能量的交換也解用無(wú)功功率來(lái)衡量。無(wú)功功率用Q表示，單位為解2C交流電源上，試求1）容抗2）電流有效值3）電流的瞬時(shí)值表達(dá)式4）電路的無(wú)功功率。在電阻、電感與電容串聯(lián)的交流電路中，各元件通過(guò)同一電流，電流與各電壓的參考方向如圖所示。iuRLCLuCX UUm通過(guò)畫(huà)相量圖來(lái)分析。φCLUIR2LCLCΩ。可以看出Z，R，(X—X)也組成了一個(gè)直角三角形，叫做阻抗三LC角形，如圖所示。阻抗三角形和電壓三角形是相似三角形。ZφRXLLCRφ角既表示電壓相量與電流相量的夾角，還等于阻抗Z的阻抗角。二、電路性質(zhì)的討論LCLCLC時(shí)電路發(fā)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象。三、功率關(guān)系把電路中電壓的瞬時(shí)值與電流的瞬時(shí)值的乘積叫做瞬時(shí)功率，即論2、有功功率（平均功率）計(jì)算的電感元件和電容元件均為儲(chǔ)能元件，與電源進(jìn)行能量交換，其交換的在RLC串聯(lián)電路中，因?yàn)殡娏鱅相同，U與U反相，所以，當(dāng)電感LC儲(chǔ)存能量時(shí)，電容必定在釋放能量；反之亦然。說(shuō)明電感與電容的無(wú)功功率具有互相補(bǔ)償?shù)淖饔茫娫粗慌c電路交換補(bǔ)償后的差額部分。4、視在功率在交流電路中，總電壓與總電流有效值的乘積定義為視在功率，用字母S表示，單位為V.A（伏·安）或kV.A（千伏·安即S=UI由于平均功率P、無(wú)功功率Q和視在功率S三者所代表的意義不同，為區(qū)別起見(jiàn)，各采用不同的單位。這三個(gè)功率之間有一定的關(guān)系，即2顯然，它們也可以用一個(gè)直角三角形來(lái)表示，叫做功率三角形。功率、電壓和阻抗三角形都是相似的。φZ(yǔ)RUXC XXC XL+LURSQP數(shù)。功率因數(shù)是用電設(shè)備的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。在整個(gè)電力供電系統(tǒng)中，感性負(fù)載占的比重相當(dāng)大，如廣泛使用的日光燈、電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電磁鐵、接觸器等都是感性負(fù)載，它們的功率因數(shù)較低，有的低至0.35（如電一、提高功率因數(shù)的意義1、提高電源設(shè)備的利用率交流電源的容量是用其視在功率來(lái)衡量的，當(dāng)容量一定的電源設(shè)備向外供電時(shí)，負(fù)載能夠得到多少有功功率P，除了與電源設(shè)備的視在功率有越大。無(wú)功功率就越小。提高功率因數(shù)，可以使同等容量的供電設(shè)備向用戶提供更多的有功功率，提高供電能力。2、降低線路損耗，提高供電質(zhì)量，節(jié)約用銅當(dāng)負(fù)載的有功功率P和電壓U一定時(shí)，cosφ越大，輸電線上的電流越小，線路上能耗就越少。線路損耗減少，可以使負(fù)載電壓與電源電壓更接近，電壓調(diào)整率更高。此外，在線路損耗一定時(shí)，提高功率因數(shù)可以使輸電線上的電流減小，從而可以減小導(dǎo)線的截面，節(jié)約銅材。二、提高功率因數(shù)的方法功率因數(shù)低的根本原因主要是由于大量感性負(fù)載的存在。工廠中廣泛使用的三相異步電動(dòng)機(jī)就相當(dāng)于感性負(fù)載。為了提高功率因數(shù)，可以從兩合理選用電動(dòng)機(jī)，改進(jìn)用電設(shè)備的功率因數(shù)，但這主要涉及更換或改2、在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)適當(dāng)大小的電容器并聯(lián)電容器前后，電路所消耗的有功功率不變。因?yàn)殡娙莶幌挠泄β?，僅僅是用電容性無(wú)功功率去補(bǔ)償電感性無(wú)功功率。同時(shí)也未改變感性負(fù)載本身的功率因數(shù)和工作狀態(tài)，因?yàn)楦行载?fù)載的端電壓不變，而是提高了整個(gè)電路的功率因數(shù)。的方法一、常用照明方式此外，還有事故照明、障礙照明等特殊照明方式。二、常用照明燈具白熾燈、熒光燈。此外還有鹵鎢燈、高壓汞燈、高壓鈉燈等。三、熒光燈電路由熒光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器及開(kāi)關(guān)組成。啟輝器作原理鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器1、熒光燈管：是一個(gè)在真空情況下充有一定數(shù)量的氬氣和少量水銀的玻璃管，管的內(nèi)壁涂有熒光材料，兩個(gè)電極用鎢絲繞成，上面涂有一層加熱后能發(fā)射電子的物質(zhì)。管內(nèi)氬氣既可幫助燈管點(diǎn)燃，又可延長(zhǎng)燈管壽2、鎮(zhèn)流器：又稱限流器，是一個(gè)帶有鐵心的電感線圈，其作用是：①在燈管啟輝瞬間產(chǎn)生一個(gè)比電源電壓高得的多的自感電壓幫助燈管啟輝。②燈管發(fā)光后限制通過(guò)燈管的電流不致過(guò)大而燒毀燈絲。3、啟輝器：它由一個(gè)啟輝管（氖泡）和一個(gè)小容量的電容組成。氖泡內(nèi)充有氖氣，并裝有兩個(gè)電極，一個(gè)是固定電極，另一個(gè)是用膨脹系數(shù)不同的雙金屬片制成的倒“U”型可動(dòng)電極，兩電極上都焊有觸頭?！癠”型可動(dòng)電極內(nèi)層金屬片熱膨脹系數(shù)大，在兩電極間加上電源電壓時(shí)頭閉合，這時(shí)兩電極間的電壓降為零，輝光放電停止，幾秒鐘內(nèi)雙金屬片冷卻后回到原來(lái)位置，兩觸頭分開(kāi)，啟輝器在電路中起自動(dòng)開(kāi)關(guān)作用。電容是防止觸頭斷開(kāi)而產(chǎn)生火花將觸頭燒壞以及燈管啟輝時(shí)對(duì)無(wú)線設(shè)備產(chǎn)1、輝光放電、熱電子發(fā)射當(dāng)接通電源瞬間，由于啟輝器沒(méi)工作，電源電壓都加在啟輝器內(nèi)氖泡的兩電極之間，電極瞬間擊穿，管內(nèi)的氣體導(dǎo)電，使“U”型的雙金屬片受熱膨脹伸直而與固定電極接通。這時(shí)日光燈的燈絲通過(guò)電極與電源構(gòu)成一個(gè)閉合回路。燈絲因有電流（稱為啟動(dòng)電流或預(yù)熱電流）通過(guò)而發(fā)熱，從而使燈絲上的氧化物發(fā)射電子。2、產(chǎn)生高電壓同時(shí)，啟輝器兩端電極接通后電極間電壓為零，啟輝器停止放電。由于接觸電阻小，雙金屬片冷卻，當(dāng)冷卻到一定程度時(shí)，雙金屬片恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，與固定片分開(kāi)。在此瞬間，回路中的電流突然斷電，于是鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個(gè)比電源電壓高得多的感應(yīng)電壓，連同電源電壓一起加在燈管兩端，使燈管內(nèi)的惰性氣體電離而產(chǎn)生弧光放電。隨著管內(nèi)溫度的逐步升高，水銀蒸氣游離，并猛烈的碰撞惰性氣體而放電。水銀蒸氣弧光放電時(shí)，輻射出紫外線，紫外線激勵(lì)燈管內(nèi)壁的熒光即啟輝器兩端電壓低于電源電壓，不足以使啟輝器放電，所以啟輝器的觸頭不再閉合。這時(shí)日光燈處于正常工作狀態(tài)。單相交流電路中發(fā)電機(jī)只產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)。但在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電能的產(chǎn)生、輸送和分配，普遍采用三相正弦交流電路。三相交流電路之所以獲得廣泛應(yīng)用，是因?yàn)樗蛦蜗嘟涣麟娐废啾染哂邢铝袃?yōu)點(diǎn)：（1）三相交流發(fā)電機(jī)比同容量的單相交流發(fā)電機(jī)節(jié)省材料，體積小。（2）遠(yuǎn)距離輸電較為經(jīng)濟(jì)：電能損耗小，節(jié)約導(dǎo)線的使用量。在輸（3）三相電器在結(jié)構(gòu)和制造上比較簡(jiǎn)單，工作性能優(yōu)良，使用可靠。一、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生正弦電壓源按一定方式聯(lián)接而成的對(duì)稱電源。三相對(duì)稱電壓是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。在三相交流發(fā)電機(jī)中有三V、W表示。這三個(gè)繞組分別稱為U相、V相、W相，所產(chǎn)生的三相VmWm波形圖和相量式如圖所示。ππ02EQ\*jc3\*hps25\o\al(\s\up6(π),π)ωtππ0TPPPUV的書(shū)寫(xiě)●CB三個(gè)交流電壓達(dá)到最大值的先后次序叫相序，相序?yàn)閁→V→W，稱為正序或順序，反之，當(dāng)相序?yàn)閃→V→U時(shí)，這種相序稱為反序或逆序。通常無(wú)特殊說(shuō)明，三相電源均為正序。二、三相四線制三相電源的聯(lián)接有兩種：星形聯(lián)接（Y接）和三角形聯(lián)接(Δ接）。而星形聯(lián)接是電源通常采用的聯(lián)接方式。下圖為三相電源的星形聯(lián)接。圖a中三個(gè)電源的末端連接成一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)稱為中性點(diǎn)，簡(jiǎn)稱中點(diǎn)或零點(diǎn)。從中點(diǎn)引出的輸電線叫中性線或零線，用N表示。在低壓供電系統(tǒng)中，中點(diǎn)通常是接地的，因而中性線又俗稱地線。由三個(gè)電源的首端引出三根輸電線稱為相線或端線，俗稱火線，用U、V、W（或L、L、L）表示。工程上，U、V、W三根相線分別用黃、綠、紅顏色來(lái)區(qū)別，零線的顏色是黑色或黃綠相間色。點(diǎn)UUUVWVUUUUWVVUWWUVW由三根相線和一根中性線所組成的輸電方式稱為三相四線制。三相四線制通常在低壓供電系統(tǒng)中采用。三相電源聯(lián)接成星形時(shí)，可以向用戶提供兩種電壓。相線與中性線之間的電壓稱為相電壓，用U，U，U表UVW示。相線與相線之間的電壓稱為線電壓，用U，U，U表示。UVVWWUUVUVVWVWWUWU由相量圖分析得到，三個(gè)線電壓的幅值相同，頻率相同，相位相差LP式中U為線電壓的有效值，U為相電壓的有效值。LP線電壓與相電壓的相位關(guān)系為線電壓超前相應(yīng)的相電壓30。我國(guó)供電系統(tǒng)所說(shuō)的電源電壓為220V，指的是相電壓；電源電壓為380V，指的是線電壓。由此可見(jiàn)，三相四線制的供電方式可以給負(fù)載提供兩種電壓，線電壓380V和相電壓220V。AmABBCABCA當(dāng)發(fā)電機(jī)三相繞組聯(lián)成星形時(shí)，設(shè)線電壓表達(dá)式為：A三相負(fù)載：接在三相電源上的負(fù)載。對(duì)稱三相負(fù)載：各相負(fù)載相同的三相負(fù)載。不對(duì)稱三相負(fù)載：各相負(fù)載不相同的三相負(fù)載。一、三相負(fù)載星形連接IWNUVVZWIWWNUVVZWIWIVNIZUZV特點(diǎn)相電壓：每相負(fù)載兩端的電壓稱為負(fù)載的相電壓。相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流稱為負(fù)載的相電流。線電流：流過(guò)相線的電流稱為線電流。中線電流：中性線上的電流為中線電流。（1）負(fù)載相電壓等于電源相電壓，線電壓有效值為相電壓有效值的3倍，且在相位上線電壓超前相應(yīng)的相電壓30o。（2）負(fù)載相電流等于線電流。NUVW1）對(duì)稱三相電路：三相電源提供的線電壓和相電壓是對(duì)稱的。如果三相負(fù)載的阻抗相等，則稱為對(duì)稱的三相負(fù)載。由對(duì)稱三相電