工业电器与自动化电工基础.pptx
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1、会计学1工业电器与自动化电工基础工业电器与自动化电工基础2绪绪 论论 高等职业教育作为高等教育的一支生力军在整个国民经济中发挥着越来越大的重要作用。社会越来越需要既懂得一定专业知识,又具有高新技术;手脑并用、学以致远的新型人才。第1页/共154页3 现代化进程使行业间没有了清晰的分水岭,使各专业技术人员之间的界限越来越模糊。所以工艺人员与相关的其他工种工作人员之间要有一定的知识重叠区,作为现代工艺人员除了具备工艺专业的知识和能力外,还应具有工业电器的使用和工程识图的能力;操作自控仪器、仪表的能力;自动控制系统开、停车能力;判断、分析及初步处理系统故障的能力;与自控人员合作及实施技改的能力。通过
2、本课程的学习,掌握过程生产中常用的电器特性和使用特点及过程控制的基本知识和基本技能;了解过程控制工具的特性、工作原理和正确的使用方法。第2页/共154页4生产过程自动控制生产过程自动控制 在生产机器或设备上配备一些自动控制装置,模仿、代替操作人员的部分直接劳动,使生产在不同程度上自动地进行,即用自动控制装置来操作及管理生产过程的办法,称为生产过程的自动控制,简称过程自动化。第3页/共154页5自动控制系统的组成1.1.自动检测系统自动检测系统 用各种检测仪表自动对相应的工艺变量进行检测。用各种检测仪表自动对相应的工艺变量进行检测。2.2.自动控制系统自动控制系统 用自动控制装置对生产过程中的某
3、些重要变量用自动控制装置对生产过程中的某些重要变量 进行进行控制。控制。3.3.过程自动报警与联锁保护系统过程自动报警与联锁保护系统 当变量接近临界数值时,系统会发出声、光报警提当变量接近临界数值时,系统会发出声、光报警提醒操作人员注意,若在相应的时间内,不能解除醒操作人员注意,若在相应的时间内,不能解除故障,则系统自动停车。故障,则系统自动停车。4.4.过程的自动操纵系统过程的自动操纵系统 按预先规定的步骤,自动地对生产设备进行周期性按预先规定的步骤,自动地对生产设备进行周期性操作的系统。操作的系统。第4页/共154页6 工业电器基础篇第5页/共154页7跨世纪工程跨世纪工程三峡三峡 三峡水
4、电站是目前世界上最大的水电站,共安装26台70万千瓦的大型水轮发电机组,总装机容量1820万千瓦,从明年开始到2009年,26台机组陆续发电,电站多年平均发电量为847亿千瓦时。按照三峡工程建设计划,2003年三峡电站首批机组发电、2009年机组全部投产。第6页/共154页8 左岸1号机组水轮电机轴第7页/共154页9 水轮机上冠外径 9315 毫米,下环外径10600 毫米,重达425吨。第8页/共154页10第9页/共154页11直径24米、重七百多吨的定子吊装成功第10页/共154页12 电力工业是国民经济重要的基础产业,又是资金密集型、技术密集型和网络性行业,目前正酝酿着第十次变革。在
5、电力发展上先后提出“电力是先行工业”,“电力是先行官”,“能源工业的发展要以电力为中心”和“电力工业要适应超前发展”等指导方针。到2001年底,中国发电设备总容量已达到3.38亿千瓦,年发电量达到14780亿千瓦时,在世界上仅次于美国,居第二位。第11页/共154页13第12页/共154页14第一章第13页/共154页15电工基础电工基础 第一节第一节 直流电路直流电路 复习:电流、电压、电位、电动势、电功 率等基本物理量并引入参考方向。第14页/共154页16实践教学强化动手能力 第15页/共154页17一、电路的组成及物理一、电路的组成及物理量量 电路是电流通过的路径。电路都是由电源、负载
6、、连接导线和控制保护设备组成。对于一个完整的电路,把电源内部称为内电路。其余称为外电路。第16页/共154页18核电站秦山三期工程 第17页/共154页19电路和组成部分电路和组成部分 电路:电路:构成电流通路的一切设备的总和。构成电流通路的一切设备的总和。广义电路:含电磁信号所经过的路广义电路:含电磁信号所经过的路径。径。具体电路:一根导线、一个电阻、具体电路:一根导线、一个电阻、一个开关均一个开关均可视为电路。可视为电路。IUSE第18页/共154页20内电路电动势导线开关负载第19页/共154页21小功率发电机小功率发电机第20页/共154页22内电路内电路内电路内电路:在电源的内部在电
7、源的内部在电源的内部在电源的内部外电路外电路外电路外电路:在电动势的外部在电动势的外部在电动势的外部在电动势的外部UISE外电路内电路第21页/共154页23电器、仪表实验柜第22页/共154页24电器元件符号名称符号名称符号电池电感直流电机电容电压源熔断器电流源电压表电阻电流表GVA第23页/共154页251.电流、电流、电荷有规律的定向电荷有规律的定向运动运动 以正电荷的移动方向为正方向以正电荷的移动方向为正方向 单位时间内通过导体横截面积的电量定义为电单位时间内通过导体横截面积的电量定义为电流强度,简称电流,用符号流强度,简称电流,用符号I I或或i i表示。表示。0104+-电流方向第
8、24页/共154页26 2.电电 压压恒量电场力作功能力的物理量。恒量电场力作功能力的物理量。U Uabab=W Wabab/q q方向:方向:电压(位)降为正方向电压(位)降为正方向+Uabab+-第25页/共154页273.电电 位位电路中任一点相对于参考点的电压Uc=2VUa=6VUb=1VUd=RI+E5VdRI2V3Vacb4V第26页/共154页28 电动势电动势 电电动动势势:衡衡量量外外力力克克服服电电场场力力把把单单位位电电荷荷从从负负极极移移到到正正极极所所作作功功能能力大小的物理量。单位:力大小的物理量。单位:V V EUs-+ba+-+负载01-1-4第27页/共154
9、页29 参考方向参考方向 当电路分析时:电路的实际电流、电压方向很难判别时,便引入“参考方向”。(1)当实际方向与参考方向一致,为正;当实际方向与参考方向相反,为负。(2)交流电路中电流方向作周期性的变化,所以电流方向并没有意义;但为了分析过程的方便、明确,也设置“参考方向”。第28页/共154页30与参考方向一致的为“+”与参考方向相反的为“”+-+参考方向第29页/共154页314.电电 阻阻电流通过导体时,其原子结构的禁带能级高低决定了阻碍作用的大小。单位:欧姆符号均匀导体、在一定温度下的电阻 l:m,S:m2:m第30页/共154页32 碳膜电阻金属膜电阻第31页/共154页33大功率
10、线绕电阻 第32页/共154页34电电 导导电阻的倒数称为电导,它也是反映导体导电能力的物理量,电导一般用字母G表示:在SI制中,电导的单位为S(西门子),简称为西。第33页/共154页355.功功 率率电流流过电路时,不断发生能量的转换。将电能转换成其他形式的能量,或将其他形式的能转换为电能,向电路供出能量。为了表征电路中某一段吸收或产生能量的速率,引入了电功率的概念。电功率用字母P表示。单位是W(瓦特)简称为瓦,也常用kW来表示,其换算关系为:1kW=103W。第34页/共154页36二、欧姆定律二、欧姆定律均匀电路:I=U/R;U=RI伏安特性线:线性R=tg=U/I R+-UIUI0第
11、35页/共154页37电阻的串联电路电阻的串联电路 两个或两个以上电阻首尾相接,中间无分支的电路。主要特点:同流分压II1I2I3UU1U2U3第36页/共154页38电阻的并联电路电阻的并联电路 两个或两个以上电阻,具有相同的接点。主要特点:同压分流。II1I2I3UU1U2U3第37页/共154页39三三.基尔霍夫定律基尔霍夫定律 欧姆定律:用于简单回路 基尔霍夫定律:节点电流定律:回路电压定律:用于解复杂电路。第38页/共154页40 欧姆定律;基尔霍夫定律欧姆定律;基尔霍夫定律 简单电路:复杂电路:单回路多回路 Iu1u2RRR3Rr第39页/共154页41 1.支支 路路至少含有一个
12、元件而无分支的电路。A与B二个节点中有一个是假节点。EE R1R3R2R4R5第40页/共154页422.节点节点(节上生支节上生支)三条或三条以上支路的汇交点。节点第41页/共154页43原理原理:节点处电流连续节点处电流连续 节点处:既不产生电荷也不湮灭电荷;既不贮存电荷又不释放电荷。进为“+”;出为“-”时:+-第42页/共154页44节点定律节点定律:电流的进等于出;电流的代数和为零.代数和表示时:进为正;出为负。I第43页/共154页45电压回路定律电压回路定律:KVL回路电压的代数和为零:电压降为正;电压升为负。原理:电路中从任一点出发,绕行一周回到原点时电位不变。UiUAUA0第
13、44页/共154页46 独立方程数独立方程数 n 节点方程节点方程:(m m-1)-1)回路方程:回路方程:n n-(-(m m-1)-1)总总和:和:n n个独立方程个独立方程n n条支路条支路,n n个未知量个未知量,解得解得n n个解。个解。第45页/共154页47图图 示示UU+-I1I2I3R1R2R3第46页/共154页480105复杂电路第47页/共154页49列方程组列方程组由节点得:I11+I22I3 由回路得:13I31 12I3I 3解方程:采用代入法,消元法,并验算。第48页/共154页50支路电流法小结支路电流法小结复杂电路不能用欧姆定律来解。n条支路必须有n个方程组
14、。掌握列方程式的方法:设定有序;排列有序。解题有方,验算有效。第49页/共154页51实验图示实验图示=6V+=2V+-4747474768032.6mA1.37mA31.2mA第50页/共154页52第二节第二节 电磁特性电磁特性 电和磁是物质的运动形式,两者之间的联系称为电磁。有电荷运动就有磁场存在。许多电气设备都是通过电与磁的相互作用、相互转化而工作的。例如电动机、发电机、变压器、继电器、电工仪表等。第51页/共154页53条形磁铁与马蹄形磁铁第52页/共154页54各种磁铁第53页/共154页55第54页/共154页56电动扬声器第55页/共154页57一、电流的磁场一、电流的磁场 电
15、生磁:电为因,磁为果,有电才有磁。I IBBBI II II IB第56页/共154页58各种线圈第57页/共154页59动电生磁动电生磁 电生磁:电为因;磁为果,有电才有磁。I IBBBI II II IBr第58页/共154页60多匝线圈第59页/共154页61电磁感应电磁感应 1.导线;导线;2.线圈线圈导线线圈感生磁通NS+-v第60页/共154页62二、描述磁场的物理量二、描述磁场的物理量 电生磁:右手四指方向对准电流方向,拇指方向为磁场方向。电磁力:F=IB右手四指方向从电流转向磁场方向,拇指方向为电磁力方向。电磁感应:E=vB 文字叙述如上,v 转向B;拇指为电势方向。第61页/
16、共154页631.磁通量磁通量磁通量反映某一面上磁力线的多少的量。d=BcosdS=BndS 若是均匀磁场:=BS;单位:Wb=Tm2 ds S第62页/共154页642.磁感应强度磁感应强度 磁感应强度是一个描述磁场强弱的物理量。磁感应强度的数值等于通过与磁场方向垂直的单位面积的磁力线数目,磁感应强度用字母B表示,在均匀磁场中磁感应强度计算公式如下:单位:特斯拉1T1Wb/m2高斯:1G104T第63页/共154页653.磁导率磁导率 磁动势:Emm=N I 电流I与匝数N的乘积。B B:磁感应强度与线圈中的介 质有关。铁钴镍为强磁性物质,B铜铝等为弱磁性物质,B 导磁能力大小/(H/m)。
17、真空中的磁导率/4第64页/共154页66 铁心线圈第65页/共154页67相对磁导率相对磁导率:r 某介质与真空磁导率之比:某介质与真空磁导率之比:r r=/0 0各种物质的相对磁导率表各种物质的相对磁导率表名称r名称r钴174软钢2200镍1120硅钢片7500铸铁240620镍铁合金13000C型坡莫合金115000锰锌铁氧体3005000第66页/共154页68磁场强度磁场强度 H (A/m)定义:磁感应强度与磁导率的比值H=B/即:B=H=0rH=NI/l以长直螺线管、环形螺线管为例:B0=0NI/L;B/B0=/0B=r rB,H=NI/l 为常数,与介质无关第67页/共154页6
18、9电磁力:电和磁为因;力为果电磁力:电和磁为因;力为果长直导线:线框:转轴NSNS第68页/共154页70三.磁 路磁性材料的分类软磁材料剩磁小硬磁材料剩磁大矩磁材料剩磁强 H B H B H B第69页/共154页71 四四.自感与互感自感与互感1.纯电感电路中电压与电流的相位关系:设定电流:i=Immsint则有:u=-eLL=Ldi/dt=LImmdsint/dt=L Immsin(t+/2)Umm=LImm;Imm=Umm/L:U=LI;XL=2f Lieu第70页/共154页72正弦电流的交变磁通正弦电流的交变磁通设电压、电流与感应电动势同向:u=-e=Nd/dt =msint 时:
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