1、建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识学习学习内容内容u 任务三：三相交流电路任务三：三相交流电路u 任务一：电路基本概念和基本定律任务一：电路基本概念和基本定律u 任务二：单相正弦交流电路任务二：单相正弦交流电路u 任务四：磁路与磁性材料任务四：磁路与磁性材料项目一：电工学基础知识项目一：电工学基础知识建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识任务一：任务一：电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律依据依据基本概念基本概念基本元件基本元件基本定律基本定律基础基础前提前提1.1 1.1 电路基本概念电路基本概念建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识1、电路及其功能
2、、电路及其功能电路电路 由电工、电子器件或设备根据功能需要，按照由电工、电子器件或设备根据功能需要，按照某种特定方式连接而成的某种特定方式连接而成的电流的通路手电筒电路手电筒电路 电池提电池提供电能供电能称电源称电源灯泡取用电灯泡取用电能称负载能称负载 导线和开关称中导线和开关称中间环节，连接电间环节，连接电源与负载，起分源与负载，起分配与控制电能的配与控制电能的作用作用 一、电路及电路模型一、电路及电路模型建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识电路功能电路功能 照明电路和动力电路，照明电路和动力电路，习惯上常称为习惯上常称为“强电强电”电路电路电话线路和计算机线电话线路和计算机线路
3、等，习惯上也常称路等，习惯上也常称为为“弱电弱电”电路。电路。电能的传输、分配和转换电能的传输、分配和转换 电信号的传递和处理电信号的传递和处理 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识2、电路模型、电路模型理想元件组成的电路理想元件组成的电路 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:28-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材电工电子技术电路图(protel)电工电子技术电路图.DdbDrawn B y:URRSSSL理想元件理想元件是指是指忽略了实际电气元件的次要因素，突忽略了实际电气元件的次要因素，突
4、出主要因素，并将它出主要因素，并将它抽象为只含一种参数的元件抽象为只含一种参数的元件模模型型 实体电路实体电路电路模型电路模型建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识3、电路工作状态、电路工作状态通路通路（有载状态）（有载状态）开路（空载状态）开路（空载状态）短路短路电路闭合，灯泡发亮电路闭合，灯泡发亮 电路断开，灯泡不亮电路断开，灯泡不亮 导线直接将电源两端连在一导线直接将电源两端连在一起，此时电源处于短路状态起，此时电源处于短路状态 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识二、电压、电流及其参考方向二、电压、电流及其参考方向1、电流及其参考方向、电流及其参考方向*电流电流
5、电源作用下电荷有规则运动时形成电源作用下电荷有规则运动时形成 电流也是用来衡量电流强弱的物理量。电流也是用来衡量电流强弱的物理量。“电流电流”不不仅代表一种物理现象，也代表一个物理量。仅代表一种物理现象，也代表一个物理量。直流电流（直流电流（DC）简称直流，）简称直流，I表示表示交流电流（交流电流（AC）简称交流，）简称交流，i 表示表示电流大小和方向电流大小和方向不随时间变化不随时间变化 电流大小和方向电流大小和方向均随时间变化均随时间变化*电流单位电流单位A10mA10A163建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识*电流实际方向电流实际方向 习惯规定为正电荷运动方向习惯规定为正电
6、荷运动方向*电流参考方向电流参考方向 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:ii0123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:ii0假定，用带有箭头的线段表示假定，用带有箭头的线段表示 带箭头的实线段为电流参考方向，虚
7、线段为电流实际方向带箭头的实线段为电流参考方向，虚线段为电流实际方向 简单的直流电路，电流实际方向是由电源的正极性端流出简单的直流电路，电流实际方向是由电源的正极性端流出的。但在分析复杂的直流电流时，对于某条支路电流的实的。但在分析复杂的直流电流时，对于某条支路电流的实际方向往往难于判断；在分析交流电路中由于电流的方向际方向往往难于判断；在分析交流电路中由于电流的方向是随时间变化的，所以它的实际方向就不能确定是随时间变化的，所以它的实际方向就不能确定参考方向选定后，电流就有了正值和负值之分了，电流的参考方向选定后，电流就有了正值和负值之分了，电流的正负符号就反应了电流实际方向。正负符号就反应了
8、电流实际方向。如果为正表示电流的真实方向与参考方法一致，为负表示电流的真实方向与参考方向相反。建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识2、电压及其参考方向、电压及其参考方向*电压电压 电压是电路中产生电流的根本原因电压是电路中产生电流的根本原因 a、b两点的电压等于其两点间的电位差两点的电压等于其两点间的电位差 baabuuu电路中电路中某点电位某点电位在数值上等于该点与参考点之间的电压在数值上等于该点与参考点之间的电压 电位参考点（零电位点）电位参考点（零电位点）参考点选取参考点选取 大地大地接地装置相连的机壳接地装置相连的机壳 电子设备的公共连接点电子设备的公共连接点 建筑电工学建
9、筑电工学电工学基础知识电工学基础知识*电压实际方向电压实际方向 规定为高电位指向低电位，即电位降的方向规定为高电位指向低电位，即电位降的方向*电压单位电压单位 mV10V10kV163*电压参考方向电压参考方向 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:uab“”、“”极性符号表示极性符号表示 极性为极性为“”称为高电位称为高电位 极性为极性为“”称为低电位称为低电位 有用箭头表示，箭头的方向为高电位端指向
10、低电位端有用箭头表示，箭头的方向为高电位端指向低电位端 电压的实际方向与参考方向一致时，电压为正值。电压的实际方向与参考方向一致时，电压为正值。建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识3、电压、电流关联参考方向、电压、电流关联参考方向同元件的电压、电流参考方向选为一致，即电流从电压同元件的电压、电流参考方向选为一致，即电流从电压“”极性的一端流入，并从电压极性的一端流入，并从电压“”极性的一端流出极性的一端流出 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电
11、路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:iuab建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识三、电路中功率三、电路中功率3、电压、电流关联参考方向、电压、电流关联参考方向同元件的电压、电流参考方向选为一致，即电流从电压同元件的电压、电流参考方向选为一致，即电流从电压“”极性的一端流入，并从电压极性的一端流入，并从电压“”极性的一端流出极性的一端流出 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B
12、y:iuab在电工学中，电功率简称功率在电工学中，电功率简称功率功率的单位为功率的单位为W（瓦）。在电力系统中，常用（瓦）。在电力系统中，常用kW（千瓦）或（千瓦）或MW（兆瓦）为功率单位，弱电工程中，常用（兆瓦）为功率单位，弱电工程中，常用mW（毫瓦）（毫瓦）*电功率电功率 kW10MW13W10kW13mW10W13建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识关联参考方向关联参考方向 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工
13、.DdbDrawn B y:iuab*元件吸收功率计算元件吸收功率计算 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:iuab非关联参考方向非关联参考方向 uipuip*功率正负功率正负区分元件的性质，或是电源，或是负载区分元件的性质，或是电源，或是负载 p0，元件吸收功率，具有，元件吸收功率，具有负载负载特性，用于消耗电能特性，用于消耗电能 P0，元件发出功率，具有，元件发出功率，具有电源电源特性，用于提供电
14、能特性，用于提供电能 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识*设备额定值设备额定值 在给定工作条件下保证电器设在给定工作条件下保证电器设备安全运行而规定的容许值备安全运行而规定的容许值 如额定电压、额定电流和额定功率如额定电压、额定电流和额定功率 一盏白炽灯上标有一盏白炽灯上标有220V、60W，表示这盏灯的额定，表示这盏灯的额定电压为电压为220V，额定功率为，额定功率为60W。满载工作状态满载工作状态电气设备的电流等于额定电流电气设备的电流等于额定电流轻载工作状态轻载工作状态过载工作状态过载工作状态电气设备的电流小于额定电流电气设备的电流小于额定电流电气设备的电流大于额定电流电气
15、设备的电流大于额定电流建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识试计算各元件的功率，并说明是发出功率还是吸收功率。试计算各元件的功率，并说明是发出功率还是吸收功率。123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:1A10V123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(pro
16、tel)建筑电工.DdbDrawn B y:1A10V123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:1A10VW10101uipW10101uip(1)1010Wpi u 元件吸收功率元件吸收功率 元件吸收功率元件吸收功率 元件发出功率元件发出功率 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识1.2 电路基本元件电路基本元件一、电阻元件一、电阻元件1 1、电阻元件的欧姆定律电阻元件的欧姆定律一个电气元件能够
17、将电能转化为热能消耗掉，那么它的理一个电气元件能够将电能转化为热能消耗掉，那么它的理想电路模型就可抽象为电阻元件，如白炽灯、电炉等的基想电路模型就可抽象为电阻元件，如白炽灯、电炉等的基本特性都可抽象为电阻元件本特性都可抽象为电阻元件123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:uiR123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh
18、 eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:uiRiRu iRuk10M1310k13RuRiiup22建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识2 2、电阻元件的串联电阻元件的串联123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:3-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:R1R2UUU12I特点特点 各电阻按首尾顺序相连各电阻按首尾顺序相连；各电阻中通过同一电流各电阻中通过同一电流 两个电阻
19、串联时的分压公式两个电阻串联时的分压公式 URRRU2111URRRU2122等效电阻（总电阻）等于各电阻之和等效电阻（总电阻）等于各电阻之和 21RRR建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识2 2、电阻元件的并联电阻元件的并联特点特点 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:3-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:R1R2UI1I2I各电阻连接在两个公共的节点之间；各电阻连接在两个公共的节点之间；各电阻两端电压相同；各电阻两端电压相
20、同；两电阻并联时的分流公式两电阻并联时的分流公式 IRRRI2121IRRRI2112等效电阻（总电阻）的倒数等于各电阻倒数之和等效电阻（总电阻）的倒数等于各电阻倒数之和 21111RRR2121RRRRR建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识二、电容元件二、电容元件电流电压关系电流电压关系能够存储电场能量能够存储电场能量pF10F101F126dtduCi u 恒定（如直流），则恒定（如直流），则 i=0，电容相当于开路，电容相当于开路 电压变化时才有电流这种性质电压变化时才有电流这种性质,称为电容的动态性质称为电容的动态性质,电容元件又被称为动态元件。电容元件又被称为动态元件。d
21、t/dui123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:Ciu关联参考方向关联参考方向建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识三、电感元件三、电感元件电流电压关系电流电压关系能够存储磁场能量能够存储磁场能量i 恒定（如直流），则恒定（如直流），则 u=0，电感相当于短路，电感相当于短路 电流变化时才有电压这种性质电流变化时才有电压这种性质,称为电感的动态性质称为电感的动态性质,电感元件又被称为动态元件。
22、电感元件又被称为动态元件。dt/diu关联参考方向关联参考方向123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:29-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:LiudtdiLu H10mH101H63建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识四、电源元件四、电源元件1、电压源、电压源理想电源理想电源123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:30-Apr-201 2Sh eet of File:E
23、:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:suu端电压端电压)()(tutuSSS)(Utu恒定值时，称为稳压源。恒定值时，称为稳压源。电流流过电压源，是从低电位流向电流流过电压源，是从低电位流向高电位，则电压源向外提供电能高电位，则电压源向外提供电能电流流过电压源，是从高电位流向低电位，电流流过电压源，是从高电位流向低电位，则电压源吸收电能，如电池充电则电压源吸收电能，如电池充电建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识2、电流源、电流源理想电源理想电源输出电流输出电流 恒定值时，称为恒流源。恒定值时，称为恒流源。)()(titiSSS)(Iti1234
24、56ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:30-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:isu非关联参考方向非关联参考方向 当当 p 0时，电流源向外电路提供功率，电流源起电源的作时，电流源向外电路提供功率，电流源起电源的作用。反之，电流源向外电路吸收功率，电流源是作为负载用。用。反之，电流源向外电路吸收功率，电流源是作为负载用。建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nS
25、izeBDate:30-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:I10 V1123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:30-Apr-201 2Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:I101 AV计算电压源的功率并分析其工作状态计算电压源的功率并分析其工作状态 A110/10/RUI电流从电压源负端流入，电压源电流从电压源负端流入，电压源向外提供功率向外提供功率 W10101SIUP流过
26、电压源电流为流过电压源电流为1A，从电压源的，从电压源的正端流入，电压源处于负载状态正端流入，电压源处于负载状态 吸收功率的功率吸收功率的功率 W10101SIUP建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识1.3 电路基本定律电路基本定律几个基本概念几个基本概念123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:1-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:abcR2R3R1I1I2I3US1US2d支路支路 电路中每一分支称为支路电路中每一分支称为支路
27、含有电源元件的支路称为含有电源元件的支路称为有源支路有源支路，不含电源元件的支路称，不含电源元件的支路称为为无源支路无源支路。支路中流过的电流称为。支路中流过的电流称为支路电流支路电流 共有共有3条支路，条支路，3个支路电流个支路电流 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:1-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:abcR2R3R1I1I2I3US1US2d节点节点 3条或条或3条以上支路的连接点
28、条以上支路的连接点 有有2个节点，节点个节点，节点a和节点和节点c 回路回路 电路中任意闭合路径电路中任意闭合路径3个回路（个回路（、）网孔网孔 内部不另含支路的回路内部不另含支路的回路2个网孔（个网孔（和和）建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识一、基尔霍夫电流定律（一、基尔霍夫电流定律（KCL）123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:1-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:abcR2R3R1I1I2I3US1US2d对于电路中任意
29、节点，对于电路中任意节点，流入节点电流之和流入节点电流之和恒等于恒等于流出该节点电流之和流出该节点电流之和 出入ii节点节点a 321III0321III0i节点各支路电流的代数和恒等于零节点各支路电流的代数和恒等于零 规定流入节点电流取规定流入节点电流取“”，则流出节点电流相应取，则流出节点电流相应取“”。（节点电流方程）（节点电流方程）建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识推广：推广：“广义节点广义节点”即包含部分电路的任意闭合面即包含部分电路的任意闭合面 闭合面（虚线表闭合面（虚线表示），有示），有3条支路与条支路与闭合面内的电路相闭合面内的电路相连接连接 123456ABCD
30、654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:1-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:I3I1I2312III流入闭合面的电流等于流出闭合面的电流流入闭合面的电流等于流出闭合面的电流 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识二、基尔霍夫压定律（二、基尔霍夫压定律（KVL）从电路的某点出发，沿从电路的某点出发，沿回路绕行一周回路绕行一周，各部，各部分分电压降的总和恒等于各部分电压升的总和电压降的总和恒等于各部分电压升的总和 升降uu回路回路绕行方向（虚绕行方向（虚
31、线箭头）线箭头）:顺时针方向顺时针方向 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:1-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:U2U3U1US1RRR123IUS2U1、U2、U3沿回路沿回路（顺时针（顺时针方向）电位降方向）电位降;US1、Us2、沿、沿回路回路（顺时针方向）电位升（顺时针方向）电位升 S2S1321UUUUU（回路电压方程）（回路电压方程）建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATi
32、tleNumberR evisio nSizeBDate:1-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:U2U3U1US1RRR123IUS2S2S1321UUUUU0S2S1321UUUUU0u任意一回路绕行一周，所有元件电压的代数和恒等于零任意一回路绕行一周，所有元件电压的代数和恒等于零 规定电位升取规定电位升取“”，则电位降相应取，则电位降相应取“”。建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:1-M
33、ay-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:U2U3U1US1RRR123IUS2S2S1321UUUUU电阻和电压源电阻和电压源构成的回路构成的回路 S2S1321UUIRIRIRSkkkuRi流过电阻的电流参考方向与回路绕行方向一致，电阻电压流过电阻的电流参考方向与回路绕行方向一致，电阻电压iK RK前取“”；电压源电压参考方向与回路绕行方向；电压源电压参考方向与回路绕行方向一致，电压源电压一致，电压源电压 uSK前取前取“”。建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识设想一个闭合回路设想一个闭合回路回路
34、回路绕行方向（虚线所示）绕行方向（虚线所示）推广：推广：“广义回路广义回路”（假想闭合回路）（假想闭合回路）123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:2-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:US1US2US3Uabab开口电压开口电压Uab?0S3S2S1abUUUUS3S2S1abUUUU0u建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:2-
35、May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:30 V8 V10 V3 5 IabUab电流电流 I 和电压和电压Uab？(1)电流电流 I 的方向作为回路的绕行方向的方向作为回路的绕行方向3081053 IIA4I(2)以以a、b右侧电路为广义回路右侧电路为广义回路V2884585ab IU升降uu升降uu建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识三、基尔霍夫压定律基本应用三、基尔霍夫压定律基本应用 电路分析和计算的重要依据电路分析和计算的重要依据，基本应用基本应用支路电流法支路电流法支路电流法支路电流法
36、以各支路电流为未知量，应用以各支路电流为未知量，应用KCL和和KVL分别分别对独立节点和独立回路（网孔）列出相应的方对独立节点和独立回路（网孔）列出相应的方程，从而求解各支路电路的方法程，从而求解各支路电路的方法 在电路图中标出各支路电流和网孔回路的绕行方向在电路图中标出各支路电流和网孔回路的绕行方向 根据根据KCL列出节点电流方程列出节点电流方程 根据根据KVL列出回路电压方程。列出回路电压方程。联解方程组，求得各支路电流联解方程组，求得各支路电流 n个节点，列（个节点，列（n-1）个独立的节点电流方程）个独立的节点电流方程b条支路，列（条支路，列（b-n+1）个独立的回路电压方程）个独立的
37、回路电压方程建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-May-2012 Sheet of File:E:建筑 电工学 电路 图(protel)建筑 电工.DdbDrawn By:10 V10 V12 V4 6 2 I2I3I1ab用支路电流法求电路中支路电流用支路电流法求电路中支路电流 支路数支路数b=3，节点数，节点数n=2（1）支路电流的参考方向和网孔）支路电流的参考方向和网孔和和绕行方向绕行方向（2）选节点）选节点a作为独立节点，作为独立节点，列节点电流方程列节点电流方程 0321
38、III建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-May-2012 Sheet of File:E:建筑 电工学 电路 图(protel)建筑 电工.DdbDrawn By:10 V10 V12 V4 6 2 I2I3I1ab0321III（3）选网孔）选网孔和和为独立回路，为独立回路，列回路电压方程列回路电压方程 网孔网孔：10102431 II0231 II网孔网孔：10122632 II11332 II（4）解方程组）解方程组求支路电流求支路电流A11IA32IA23I建筑电工学建筑
39、电工学电工学基础知识电工学基础知识任务二：单相正弦交流电流任务二：单相正弦交流电流正弦交流电路是指含有正弦交流电源的电路正弦交流电路是指含有正弦交流电源的电路2.1 正弦交流电基本概念正弦交流电基本概念正弦交流电简称为交流电，即电流和电压随时间按正弦正弦交流电简称为交流电，即电流和电压随时间按正弦函数规律变化。凡按正弦规律变化的电流、电压等统称函数规律变化。凡按正弦规律变化的电流、电压等统称为正弦量。为正弦量。一、正弦量的三要素一、正弦量的三要素正弦电流正弦电流)sin(imtIi正弦量的三要素正弦量的三要素 幅值幅值 角频率角频率 初相初相 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识1
40、.周期与频率周期与频率*周期周期 每秒内变化的次数每秒内变化的次数 正弦量变化一次所需的时间正弦量变化一次所需的时间*频率频率 用用T 表示，单位为秒（表示，单位为秒（S）用用 f 表示，单位为赫兹（表示，单位为赫兹（Hz）fT1我国电力系统交流电的标准频率（又称工频）为我国电力系统交流电的标准频率（又称工频）为50Hz。有些国家如日本、美国等采用有些国家如日本、美国等采用60Hz 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识正弦量每秒变化的弧度数正弦量每秒变化的弧度数*角角频率频率 用用 表示，单位为弧度表示，单位为弧度/秒（秒（rad/s）Tf/22*瞬时值瞬时值 正弦量在任意时刻的数
41、值正弦量在任意时刻的数值 小写字母表示小写字母表示，如，如i、u*幅值（最大值）幅值（最大值）瞬时值中最大的数值瞬时值中最大的数值 大写字母，小写小标表示大写字母，小写小标表示，如，如Im、Um2.幅值与有效值幅值与有效值建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识*有效值（均方根值）有效值（均方根值）大写字母表示大写字母表示，如，如I、U有效值与最大值的关系有效值与最大值的关系 2mII 2mUU 注意注意电压高低和电流大小是交流电表测得的电压和电流的数值电压高低和电流大小是交流电表测得的电压和电流的数值 交流电压交流电压220V，指的是有效值，指的是有效值)sin(imtIi瞬时值瞬时
42、值最大值最大值角频率角频率相位相位 初相位初相位 i3.初相位初相位建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识V)30100sin(2100tu幅值幅值 141.4V2100mU角频率角频率 srad/314100初相初相 30u有效值有效值 V100221002mUU频率频率 Hz5021002f周期周期 S02.05011fT建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识相位差相位差 初相之差初相之差比较两个同频率正弦量相位关系比较两个同频率正弦量相位关系 两个同频率正弦量相位之差两个同频率正弦量相位之差)sin(umtUu)sin(imtIi相位差相位差iuiutt)()(iu0
43、u超前超前于于i一个角度一个角度 iu0u滞后滞后于于i一个角度一个角度 0iuiuu、i 同相同相 u、i 反相反相 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识i1 超前超前 i2 60。或或 i2滞后滞后i1二、正弦量的相量表示二、正弦量的相量表示 A)60sin(61tiA)sin(42ti 相位差并指出它们的相位关系相位差并指出它们的相位关系 6010260211.复数复数baAj实部实部虚部虚部虚数单位虚数单位1j代数式代数式*复数表示复数表示 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识baAjabA+1+j0复平面上的矢量表示复平面上的矢量表示 复数的模复数的模 A复数
44、的幅角复数的幅角 22baA)arctan(ab三角函数式三角函数式 sinjcosAAA极坐标式极坐标式 AA901j901j特例特例建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识*复数运算复数运算 复数的加、减运算复数的加、减运算 用代数式用代数式复数的乘、除运算复数的乘、除运算 两复数相乘，模相乘，幅角相加两复数相乘，模相乘，幅角相加两复数相除，模相除，幅角相减两复数相除，模相除，幅角相减 用代数式，其实部与实部相加（减），虚部与虚部相加（减）用代数式，其实部与实部相加（减），虚部与虚部相加（减）用极坐标式用极坐标式11111jbaAA22222jbaAA)bb(j)aa()jba()
45、jba(2121221121AA)(2121221121AAAAAA)(/2121221121AAAAAA建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识2.正弦量的相量表示正弦量的相量表示 正弦量可用正弦量可用复数来表示复数来表示大写字母上大写字母上“”表示表示正弦量的复数称为相量正弦量的复数称为相量复数的模表示正弦量的有效值复数的模表示正弦量的有效值复数的幅角表示正弦量的初相复数的幅角表示正弦量的初相电流相量电流相量 I电压相量电压相量 UA)60sin(261tiA)30sin(282tiA6061IA3082I建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识A6061IA3082I相量
46、图相量图在复平面上画出的相量的图形称为相量图在复平面上画出的相量的图形称为相量图 画相量图时，实轴、虚轴可以省略画相量图时，实轴、虚轴可以省略 3060。I1I2建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识2.2 单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路 一、电阻元件的交流电路一、电阻元件的交流电路123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:7-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:Rui)sin(tIim设设)sin(tRIiRum则则1.
47、相位关系相位关系电阻元件上电压与电流同相位电阻元件上电压与电流同相位 2.大小关系大小关系RIUmmIRU 满足欧姆定律满足欧姆定律 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:7-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:IU)sin(tIim)sin(tRIiRum3.相量关系相量关系电流相量电流相量 满足欧姆定律满足欧姆定律 0 II电压相量电压相量 00IRUU所以所以 RIU相量图相量图 建筑电工
48、学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识)sin(tIim)sin(tRIiRum4.功率关系功率关系*瞬时功率瞬时功率 )(sin2tUIiupmm0p电阻元件吸收功率，消耗电能电阻元件吸收功率，消耗电能*平均功率平均功率 电路中消耗的功率，故又称有功功率，电路中消耗的功率，故又称有功功率，有功功率的国际单位为瓦（有功功率的国际单位为瓦（W）RURIIUP22建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识二、二、电感元件的交流电路电感元件的交流电路 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:7-May-20 12 Sh eet o
49、f File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:Lui)sin(tIim设设)cos()sin(tLIdttIdLdtdiLumm1.相位关系相位关系电感元件上电压超前电流电感元件上电压超前电流 90。)90sin(tLIum建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:7-May-20 12 Sh eet of File:E:教材建筑电工学电路图(protel)建筑电工.DdbDrawn B y:Lui2.大小关系大小关系)90sin(tLIumm
50、mLIULIULIXU fLLXL2 感抗感抗 电感元件具有通低频电流、阻高频电流的作用电感元件具有通低频电流、阻高频电流的作用 单位为欧姆单位为欧姆 反映电感元件对交流电流的阻碍作用反映电感元件对交流电流的阻碍作用 建筑电工学建筑电工学电工学基础知识电工学基础知识3.相量关系相量关系)90sin(tLIum)sin(tIim电流相量电流相量 0 II电压相量电压相量 9090LIXUU所以所以 IXULj满足欧姆定律满足欧姆定律 相量图相量图 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisio nSizeBDate:7-May-20 12 Sh eet of Fi
