低压电工作业第二章电工基础知识.pptx

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1、第二章电工基础知识第二章电工基础知识本章知识点：本章知识点：1、直流电路、直流电路 2、交流电路、交流电路 3、磁与磁路感应、磁与磁路感应 4、电子技术基础、电子技术基础第一节直流电路第一节直流电路 一、电路的基本概念一、电路的基本概念（一）电路和电路图（一）电路和电路图 电路是为了某种需要，将电气设备和电子元器件按照一电路是为了某种需要，将电气设备和电子元器件按照一定方式连接起来的电流通路。定方式连接起来的电流通路。直流电通过的电路称为直流电路。直流电通过的电路称为直流电路。电路图是为了研究和工程的实际需要。用国家标准化符号绘制的、电路图是为了研究和工程的实际需要。用国家标准化符号绘制的、表

2、示电路设备装置组成和连接关系的简图表示电路设备装置组成和连接关系的简图 。负载电源导线开关(二）电路的基本物理量二）电路的基本物理量1.电荷、电场和电场强度电荷、电场和电场强度带电的基本粒子称为电荷，失去电子带正电的粒子带电的基本粒子称为电荷，失去电子带正电的粒子叫叫正电荷正电荷，失去电子带负电的粒子叫，失去电子带负电的粒子叫负电荷负电荷。电。电荷的多少用电量或电荷量来表示；电量的符号是荷的多少用电量或电荷量来表示；电量的符号是Q，单位是，单位是C(库仑）库仑）电场是电荷及变化磁场周围空间星存在电场是电荷及变化磁场周围空间星存在 的一种特殊物质。电场对放入其中的电荷有作用力，的一种特殊物质。电

3、场对放入其中的电荷有作用力，这种力称为电场力；当电荷在电场中移动时，电场这种力称为电场力；当电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功，说明力对电荷做功，说明电场具有通常物质所具有的力电场具有通常物质所具有的力和能量等特征。和能量等特征。电场的强弱用电场强度表示，符号是电场的强弱用电场强度表示，符号是E.单位为单位为V/m(伏伏/米米)。2.电流和电流密度电流和电流密度 电流是电路中既有大小又有方向的物理量。电电流是电路中既有大小又有方向的物理量。电荷在导体中的定向移动形成电流。电流荷在导体中的定向移动形成电流。电流方向规定为正电荷移动的方向，与电子移动的方向方向规定为正电荷移动的方向，与电子移动的

4、方向相反。在生产和生活中，常把电流分为直流电和交相反。在生产和生活中，常把电流分为直流电和交流电两大类。流电两大类。直流电直流电是指方向不随时间做周期性变是指方向不随时间做周期性变化，但大小可能不固定的电流。化，但大小可能不固定的电流。交流电交流电是指大小和是指大小和方向随时间做周期性变化的电流方向随时间做周期性变化的电流 电流大小是衡量电流强度的物理量，等于单位电流大小是衡量电流强度的物理量，等于单位时间内通过导体截面电荷总量。时间内通过导体截面电荷总量。3.电位、电压和电动势电位、电压和电动势 电位，也称电势，是衡量电荷在电路中某点电位，也称电势，是衡量电荷在电路中某点所具有能量的物理量。

5、电路中某点的电位，数值上所具有能量的物理量。电路中某点的电位，数值上等于正电荷在该点所具有的能量与电荷所带电荷量等于正电荷在该点所具有的能量与电荷所带电荷量的比。电位是相对的，电路的比。电位是相对的，电路中某点电位的大小，与参考点中某点电位的大小，与参考点(即零电位点即零电位点)的选择有的选择有关。电位是电能的强度因素，它的单关。电位是电能的强度因素，它的单位是位是V(伏特伏特)。生活中常见水往低处流，是因为水流两端存生活中常见水往低处流，是因为水流两端存在水位差，同理，能促使电流形成的条件在水位差，同理，能促使电流形成的条件是是导体两端有电位差导体两端有电位差(电势差电势差)的存在，即电压的

6、存在，即电压。电电压压是是衡衡量量电电场场做做功功本本领领大大小小的的物物理理量量，在在一一个个闭闭合合的的外外电电路路，电电流流总总是是从从电电源源的的正正极极经经过过负负载载流流向向电电源源的的负负极极，电电场场力力做做功功，将将电电能能转转换换为为其其他他形形式式的的能能。而而内内电电路路，电电源源是是如如何何建建立立并并维维持持正正极极与与负负极极之之间间的的电电位位差差的的呢呢?任任何何一一种种电电源源都都是是一一个个能能量量转转换装置，换装置，它它能能把把正正电电荷荷从从负负极极不不断断地地持持续续地地流流通通到到正正极极。电电动动势势则则是是衡衡量量这这种种将将电电源源内内部部的

7、的正正电电荷荷从从电电源源的的负负极极推推动动到到正正极极、将将非非电电能能转转换换成成电电能能本本领领大大小小的的物物理理量量，用用符符号号E表表示示，单单位位为为V(伏伏特特)。电电动动势势也也是是电电路路中中既既有有大大小小又又有有方方向向的的物物理理量量，方方向向规规定定为为从从低电位点指向高电位点，即从电源的负极指向正极。低电位点指向高电位点，即从电源的负极指向正极。常用的电位、电压、电动势的单位还有常用的电位、电压、电动势的单位还有KV(千伏千伏)、mV(毫伏毫伏)和和V(微伏微伏)。它们之间的换算关系为：。它们之间的换算关系为：1kV=1 000 V，1V=1000 mV，1mV

8、=1 000V4.电阻电阻电阻是电流遇到的阻力电阻是电流遇到的阻力，用符号，用符号R或或r表示。导体的表示。导体的电阻与其材料的电阻率和长度成电阻与其材料的电阻率和长度成正比，而与其横截面积成反比。电阻率是单位长度、正比，而与其横截面积成反比。电阻率是单位长度、单位截面积导体的电阻，不同材料导体的电阻率不单位截面积导体的电阻，不同材料导体的电阻率不尽相同。尽相同。20时导体的电阻可用下式表示，即时导体的电阻可用下式表示，即 R=L/S式中，式中，R为导体电阻，单位是为导体电阻，单位是Q(欧姆欧姆)；.为导体的长为导体的长度，单位是度，单位是m；S为导体的截面积单位是为导体的截面积单位是mm2，

9、p为为导体的电阻率。导体的电阻率。电阻的常用单位是电阻的常用单位是(欧姆欧姆)，也可用，也可用k(千欧）和千欧）和M(兆欧）等作单位，它们之间的兆欧）等作单位，它们之间的换算关系为；换算关系为；1K =1000,1 M =1 000 k 电阻是导体有身的特性电阻是导体有身的特性，与导体的材料、温，与导体的材料、温度、光度等有关系。绝大多数的金属材料温度升高度、光度等有关系。绝大多数的金属材料温度升高时，电阻将增大；而时，电阻将增大；而石墨、碳等在温度升高时，电石墨、碳等在温度升高时，电组反而减小组反而减小(半导体半导体)，至于康铜及锰钢等合金，受温，至于康铜及锰钢等合金，受温度的影响极小，电阻

10、比较稳定。度的影响极小，电阻比较稳定。二、电路的欧姆定律二、电路的欧姆定律（一）（一）欧姆定律欧姆定律1.部分电路的欧姆定律部分电路的欧姆定律 欧姆定律是反映电路中电压、电流和电阻之欧姆定律是反映电路中电压、电流和电阻之间关系的定律。欧姆定律指出，当导体温度不变时，间关系的定律。欧姆定律指出，当导体温度不变时，通过导体的电流与加在导体两端的电压成正比，而通过导体的电流与加在导体两端的电压成正比，而与其电阻成反比。如图所示电路，即与其电阻成反比。如图所示电路，即 U=IR 或或 I=U/R2.全电路的欧姆定律全电路的欧姆定律包含电源的闭合电路称为全电路。全电路的包含电源的闭合电路称为全电路。全电

11、路的欧姆定律指出，电流的大小与电源的电动势欧姆定律指出，电流的大小与电源的电动势成正比，而与成正比，而与电源内部电阻电源内部电阻r。与负载电阻与负载电阻（R)之和（之和（r0+R)成反比。成反比。在实际电路中，由在实际电路中，由于内阻的存在要消耗于内阻的存在要消耗一定的功率，产生一一定的功率，产生一定的电压降（定的电压降（IrIr）。）。因此，外电路端电压因此，外电路端电压U=-IrU=-Ir。当外电路开。当外电路开路时，路时，I I0 0，U=U=；当外电路有负载时，当外电路有负载时，端电压随着负载（端电压随着负载（R R）的增大而降低。的增大而降低。（二）电阻的串联、并联和混联（二）电阻的

12、串联、并联和混联1.电阻的电阻的串联电路串联电路两个或两个以上电阻首尾依次相连，便电流只有一两个或两个以上电阻首尾依次相连，便电流只有一条通路的电路称为电阻的串联电路电阻的串联电路条通路的电路称为电阻的串联电路电阻的串联电路有如下特点；有如下特点；流过各电阻的流过各电阻的电流相等电流相等，即，即 I=l1=l2=l3=ln电路电路总电阻总电阻R等于各串联电阻之和等于各串联电阻之和，即，即R=R1+R2+Rn，电路电路总电压总电压U等于各电阻的分电压之和等于各电阻的分电压之和，即，即U=U1+U2+Un=l1R1+l2R2+ln Rn由此可见，电压的分配与电阻成正比，即由此可见，电压的分配与电阻

13、成正比，即电阻越大，电阻越大，其分电压也越大，这就是串联电其分电压也越大，这就是串联电阻的分压原理。阻的分压原理。2.电阻的电阻的并联电路并联电路 两个或两个以上电阻的首尾两端分别接在电两个或两个以上电阻的首尾两端分别接在电路中相同的两节点之间，使电路同时存在几条通路路中相同的两节点之间，使电路同时存在几条通路的电路称为电阻的并联电路。并联电路有以下性质：的电路称为电阻的并联电路。并联电路有以下性质：电路的总电流等于电路中各支路电流之和，即电路的总电流等于电路中各支路电流之和，即I=I1+I2+I3I=I1+I2+I3，分流作用。，分流作用。各电阻两端的电压相等，即各电阻两端的电压相等，即U=

14、U1=U2=U3U=U1=U2=U3。电路总电阻电路总电阻R R的倒数等于各个支路电阻倒数之和，的倒数等于各个支路电阻倒数之和，即即1/R=1/R1+1/R21/R=1/R1+1/R2，R=R1R2/(R1+R2)R=R1R2/(R1+R2)电阻越并联越电阻越并联越小小。由此可见，电流的分配与支路电阻成反比，即支路由此可见，电流的分配与支路电阻成反比，即支路电阻越大其分电流越小；这就是并联电阻的分流原电阻越大其分电流越小；这就是并联电阻的分流原理。理。3.电阻的混联电路电阻的混联电路 既有电阻本联又有电阻并联的电路称为混既有电阻本联又有电阻并联的电路称为混联电路。联电路。这种电路的计算方法如下

15、：首先整理化简这种电路的计算方法如下：首先整理化简电路，把几个串联或并联的电阻分别用等效电阻来电路，把几个串联或并联的电阻分别用等效电阻来代替，然后求出该电路的总电阻，根据电路的总电代替，然后求出该电路的总电阻，根据电路的总电压、总电阻计算出该电路的总电流，最后计算出各压、总电阻计算出该电路的总电流，最后计算出各部分的电压和电流等。部分的电压和电流等。从下面对各电路的分析：从下面对各电路的分析：从下面对各电路的分析：从下面对各电路的分析：串联电阻可起到限流，分压作用；并联电阻可起到分流作用。串联电阻可起到限流，分压作用；并联电阻可起到分流作用。对于混联电路的计算方法：对于混联电路的计算方法：对

16、于混联电路的计算方法：对于混联电路的计算方法：简化电路求出电路的等效电阻简化电路求出电路的等效电阻由等效电阻和电路的总电压求出电路中的总电流由等效电阻和电路的总电压求出电路中的总电流由总电流根据相关定律求得各支路的电压和电流由总电流根据相关定律求得各支路的电压和电流U1U2U3R1R2R3IU+_R3R3R3R1R3R1R3R1R3IR1R3+IR1R3U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_

17、+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3R2U_+IR1R3U3R2U_+IR1R3U2U3R2U_+IR1R3U1U2U3R2U_+IR1R3I+IU+I_U+_UI+_UU2U3U1U2U3R1U1U2U3R2R1U1U2U3R3R2R1U1U2U3IR3R2R1U1U2U3+IR3R2R1U1U2U3U+IR3R2R1U1U2U3_U+IR3R2R1U1U2U3_U+IR3R2R1U1U2U3_U+IR3R2R1U1U2U3_U+IR3R2R1U1U2U3_U+IR3R2R1U1U2U3+_R2R1R2R2R3I1I2I3UR3R2R1R4R1R1R1R1R1R1R1R1R1

18、R1R1R1R1R1I1I3I3串联电路串联电路串联电路串联电路并并并并联联联联电电电电路路路路U_+混混混混联联联联电电电电路路路路串联电阻分压公式串联电阻分压公式：并联电阻分流公式并联电阻分流公式：三、基尔霍夫定律三、基尔霍夫定律 基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。不论元件是线基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。不论元件是线性的还是非线性的，电流、电压是直流的还是交流的，基尔性的还是非线性的，电流、电压是直流的还是交流的，基尔霍夫定律总成立。霍夫定律总成立。基尔霍夫电流定律：基尔霍夫电流定律：对电路中任一结点，在任一时刻，流出对电路中任一结点，在任一时刻，流出结点的电流之和一定等于流入结

19、点电流之和，即结点的电流之和一定等于流入结点电流之和，即流出或流入流出或流入该结点的所有支路电流的代数和为零。该结点的所有支路电流的代数和为零。KCLKCL也可以推广到电路中任也可以推广到电路中任一假设的封闭面，即在任一时刻，一假设的封闭面，即在任一时刻，通过该封闭面的所有支路电流的通过该封闭面的所有支路电流的代数和等于零。代数和等于零。基尔霍夫电压定律：基尔霍夫电压定律：对任一电路中的任一回路，在任一时刻，对任一电路中的任一回路，在任一时刻，沿沿着该回路的所有支路电压的代数和恒等于零着该回路的所有支路电压的代数和恒等于零,简称为简称为KVLKVL。KVLKVL确定了连接确定了连接在同一回路中

20、各支路在同一回路中各支路电压之间的关系。体电压之间的关系。体现的是电荷在电场中现的是电荷在电场中从一点移到另一点时，从一点移到另一点时，它所具有能量的改变它所具有能量的改变量只与这两点的位置量只与这两点的位置有关，而与移动路径有关，而与移动路径无关的性质。无关的性质。在分析电路列回路在分析电路列回路KVLKVL方程时，应先规定回路绕行方向，各方程时，应先规定回路绕行方向，各支路电压参考方向与回路绕行方向一致时（从支路电压参考方向与回路绕行方向一致时（从“+”极性向极性向“-”极性）取正号，反之取负号。极性）取正号，反之取负号。四、功率和电能四、功率和电能 在电力系统中，供电部门的主要任务是输送

21、在电力系统中，供电部门的主要任务是输送电功率，向用户销售电能，故经常遇到功率和电能电功率，向用户销售电能，故经常遇到功率和电能的计算问题。的计算问题。1.功率功率即单位时间内元件发出或吸收的电能。设电路任意即单位时间内元件发出或吸收的电能。设电路任意两点间的电压为两点间的电压为U、流入此部分电路的电流为、流入此部分电路的电流为I，则，则这部分电路消耗这部分电路消耗(吸收）的功率为：吸收）的功率为：P=UI直流电功率等于它的电压和电流的乘积，即直流电功率等于它的电压和电流的乘积，即 P=UI P为负载功率，单位是为负载功率，单位是W(瓦特瓦特)；U为负载两端的为负载两端的电压，单位是电压，单位是

22、V(伏特伏特)；I为通过负载的电流、单位是为通过负载的电流、单位是A(安培安培)。功率的单位是功率的单位是W(瓦特瓦特)，常用单位还有，常用单位还有kW(千瓦千瓦)、Mw(兆瓦兆瓦)，它们之间的换算关系为：，它们之间的换算关系为：1kW=1 000W,1MW=1 000kW。功率计算公式也可写成：功率计算公式也可写成：P=I2R=U2/R2.电能电能电动机、电灯等用电负荷的功率只反映它们的工作电动机、电灯等用电负荷的功率只反映它们的工作能力，而它们完成的工作量则需通能力，而它们完成的工作量则需通过电能来反映。过电能来反映。电能的大小除了与功率有关外，还电能的大小除了与功率有关外，还与工作时间有

23、关。电能与工作时间有关。电能W就是用来表就是用来表示电力在一段时间内所做的功示电力在一段时间内所做的功，即，即 W=p.t式中，式中，t为时间，单位是为时间，单位是s；P为功率，单位是为功率，单位是W。国际单位中，电能的单位是国际单位中，电能的单位是J（焦耳（焦耳)，它表，它表示功率为示功率为1W的用电设备在的用电设备在1s时间内所消耗的电能。时间内所消耗的电能。实用中的电能单位还有实用中的电能单位还有kWh(千瓦，时千瓦，时)，即通常所，即通常所说的说的1度电，有换算关系：度电，有换算关系：1度电度电=1kWh=3 600kJ 第二节交流电路第二节交流电路 大小和方向随时间按正弦曲线的规律发

24、生周期性变化的电大小和方向随时间按正弦曲线的规律发生周期性变化的电动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压和交变电流，通动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压和交变电流，通称交流电。在交流电作用下的电路称为交流电路。称交流电。在交流电作用下的电路称为交流电路。电工在工作中接电工在工作中接触最多的是交流电触最多的是交流电。目前，工业、农业和目常生造中所使用的电能。目前，工业、农业和目常生造中所使用的电能几乎都来自交流电网，它们都属于交流电。几乎都来自交流电网，它们都属于交流电。交流电动机、变压器等电气设备都是根据电交流电动机、变压器等电气设备都是根据电磁感应原理工作的设备，必须在交流电

25、源下工作，磁感应原理工作的设备，必须在交流电源下工作，且在正弦交流电的作用下具有较好的性能。且在正弦交流电的作用下具有较好的性能。交流电交流电比直流电输送方便、价格便宜，交流电机的结构也比直流电输送方便、价格便宜，交流电机的结构也比直流电机简单、成本较低、维护方便，因此得到比直流电机简单、成本较低、维护方便，因此得到广泛应用。广泛应用。正弦交流正弦交流正弦交流正弦交流电电的的的的优优越性：越性：越性：越性：便于便于便于便于传输传输；易于；易于；易于；易于变换变换便于运算；便于运算；便于运算；便于运算；有利于有利于有利于有利于电电器器器器设备设备的运行的运行的运行的运行一、交流电的特性及产生一、

26、交流电的特性及产生 交流电是由交流发电机产生的。交流电是由交流发电机产生的。交流发电机的原理如图交流发电机的原理如图二、交流电的基础物理量二、交流电的基础物理量1.瞬时值和最大值瞬时值和最大值1 1、最大、最大、最大、最大值值：用用Im、Um、Em表示表示表示表示2 2、瞬、瞬、瞬、瞬时值时值：对应对应某一某一某一某一时时刻的刻的刻的刻的值值用用u、i、e表示表示瞬瞬瞬瞬时值时值中最大的数中最大的数中最大的数中最大的数值值，叫做交流，叫做交流，叫做交流，叫做交流电电的最大的最大的最大的最大值值幅幅幅幅值值必必必必须须大写大写大写大写,下下下下标标加加加加mm2、频率、周期、角率、周期、角频率率

27、周期周期周期周期T T：变变化一周所需的化一周所需的化一周所需的化一周所需的时间时间（s s）角角角角频频率：率：率：率：每秒每秒每秒每秒钟转过钟转过的弧度的弧度的弧度的弧度（rad/srad/s）频频率率率率f f：正弦量每秒正弦量每秒正弦量每秒正弦量每秒钟变钟变化的次数化的次数化的次数化的次数（HzHz）（反映正弦量（反映正弦量（反映正弦量（反映正弦量变变化快慢的要素）化快慢的要素）化快慢的要素）化快慢的要素）T Ti iO 2*无线通信频率：无线通信频率：无线通信频率：无线通信频率：30 kHz 330 kHz 30 0 0 0GMHzGMHz*电网频率：电网频率：电网频率：电网频率：我

28、国我国我国我国 50 Hz 50 Hz 50 Hz 50 Hz，美国，美国，美国，美国 、日本、日本、日本、日本 60 Hz60 Hz60 Hz60 Hz*高频炉频率：高频炉频率：高频炉频率：高频炉频率：200 300 kHZ200 300 kHZ*中频炉频率：中频炉频率：中频炉频率：中频炉频率：500 8000500 8000 HzHz四、交流四、交流电的相位角、初相位角与相位差的相位角、初相位角与相位差1 1、相位角：、相位角：、相位角：、相位角：iO表示曲表示曲表示曲表示曲线线上一点到正弦量上一点到正弦量上一点到正弦量上一点到正弦量0 0点的点的点的点的夹夹角角角角2 2、初相位角：、初

29、相位角：、初相位角：、初相位角：等于正弦量在等于正弦量在等于正弦量在等于正弦量在t t=0=0时时刻的相位角。刻的相位角。刻的相位角。刻的相位角。表示坐表示坐表示坐表示坐标标0 0点与正弦量点与正弦量点与正弦量点与正弦量0 0点之点之点之点之间间的的的的夹夹角角角角两两两两同同同同频频率率率率的正弦量之的正弦量之的正弦量之的正弦量之间间的初相位之差。的初相位之差。的初相位之差。的初相位之差。3 3、相位差、相位差、相位差、相位差 ：电流超前电压电流超前电压电流超前电压电流超前电压电压与电流电压与电流电压与电流电压与电流同相同相同相同相 电流超前电压电流超前电压电流超前电压电流超前电压 电压与电

30、流电压与电流电压与电流电压与电流反相反相反相反相uitui90OuituiOtuiuiOuitui O 不同不同频率率的正弦量比的正弦量比较无意无意义。两同两同频率的正弦量之率的正弦量之间的相位差的相位差为常常数，与数，与计时的的选择起点无关。起点无关。注意注意注意注意:tO 若正弦交流若正弦交流电流流i通通过一个一个电阻阻R,在在一个周期内一个周期内产生的生的热量与某一直流量与某一直流电流流I在在相同相同时间内内产生的生的热量量相等相等的的话，则I定定义为i的有效的有效值。则有有交流交流交流交流直流直流直流直流同理：同理：有效有效有效有效值值必必必必须须大写大写大写大写 4、有效、有效值反映

31、正弦量做功效果的物理量反映正弦量做功效果的物理量反映正弦量做功效果的物理量反映正弦量做功效果的物理量用用U、I、E表示表示有效有效有效有效值值：注意：注意：注意：注意：交流交流交流交流电压电压、电电流表流表流表流表测测量数据量数据量数据量数据为为有效有效有效有效值值交流交流交流交流设备设备名牌名牌名牌名牌标标注的注的注的注的电压电压、电电流均流均流均流均为为有效有效有效有效值值三、交流电的表示方法三、交流电的表示方法（1）解析法：用三角函数式来表达交流电随时间变）解析法：用三角函数式来表达交流电随时间变化关系的方法，如：化关系的方法，如：e=Emsin（t+）（2）曲线法：在直角坐标中用正弦曲

32、线来表示交流）曲线法：在直角坐标中用正弦曲线来表示交流电的方法。电的方法。（3）旋转矢量法：是利用绕原点以角速度）旋转矢量法：是利用绕原点以角速度a逆时针逆时针旋转的矢量来表示正弦量的方法。旋转的矢量来表示正弦量的方法。此矢量与此矢量与x轴的夹角表示初相角，矢量的长度表示交轴的夹角表示初相角，矢量的长度表示交流电的最大值或有效值。流电的最大值或有效值。由于交流电可以用矢量来表示，使得同频率的交流由于交流电可以用矢量来表示，使得同频率的交流电的加、减运算变得非常方便。电的加、减运算变得非常方便。四、单一参数交流电路的分析四、单一参数交流电路的分析（一）纯电阻电路（一）纯电阻电路 白炽灯、电炉等可

33、近似看做是纯电阻负载，这种白炽灯、电炉等可近似看做是纯电阻负载，这种负载没有储能或释能的能力，只会消耗电源能量。负载没有储能或释能的能力，只会消耗电源能量。1.电压和电流的关系电压和电流的关系在纯电阻电路中，电压和电流瞬时值符合欧姆定律。在纯电阻电路中，电压和电流瞬时值符合欧姆定律。U与与I之间的数值关系如下：之间的数值关系如下：U=I R 或或 Um=Im R 即加在纯电阻两端的电压与通过它的电流始终是同即加在纯电阻两端的电压与通过它的电流始终是同频率、同相位的正弦量。频率、同相位的正弦量。2.功率类系功率类系电阻上消耗的有功功率为：电阻上消耗的有功功率为：P=UI=U2/R=I2R这是最基

34、本的能量转换公式，这种能量转换伴随所这是最基本的能量转换公式，这种能量转换伴随所有电路中，因为我们无法让介质的电阻为零。有电路中，因为我们无法让介质的电阻为零。（二）纯电感电路（二）纯电感电路1.电压与电流的关系电压与电流的关系:U=I XL (XL为感抗为感抗)从上式可知：对于直流电路因从上式可知：对于直流电路因f=0，纯电感线圈相当，纯电感线圈相当于短路；于短路；f越高，越高，XL越大，电流越小；故有通直流阻越大，电流越小；故有通直流阻交流的作用。交流的作用。2.功率关系功率关系电感线圈的功率为：电感线圈的功率为：在一个周期内的平均功率为零，即在一个周期内的平均功率为零，即纯电感纯电感线圈

35、在交线圈在交流电路中，不消耗有功功率，有功功率为零。流电路中，不消耗有功功率，有功功率为零。3.无功功率无功功率 衡量电源和线圈之间这种能量互换的速率的衡量电源和线圈之间这种能量互换的速率的物理量，定义为：物理量，定义为：Q=UL I=I2 XL 无功功率不是无用的功率无功功率不是无用的功率，它在电力系统中，它在电力系统中占有很重要的地位。这是因为电力系统中有许多根占有很重要的地位。这是因为电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的设备，它们必须依靠磁场来据电磁感应原理工作的设备，它们必须依靠磁场来传送和转换能量，即这些电气设备必须依靠无功功传送和转换能量，即这些电气设备必须依靠无功功率来维持其正

36、常工作。无功功率的单位为率来维持其正常工作。无功功率的单位为var(乏）和乏）和Kvar(千乏千乏)对于无功功率的理解：对于无功功率的理解：无功功率比较抽象，它是无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁用于电路内电场与磁场的交换场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它率。它不对外作功不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如率。比如40瓦的日光灯，除需瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率多瓦有功功率(镇流器镇流

37、器也需消耗一部分有功功率也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需来发光外，还需80乏左右的乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为外做功，才被称之为“无功无功”。（要区分（要区分无用功无用功和和无功功率无功功率）。）。（三）纯电容电路（三）纯电容电路1.1.通交流阻直流的作用；通交流阻直流的作用；2.功率关系：功率关系：纯电容在交流电路中，不消耗有功功率有功功率纯电容在交流电路中，不消耗有功功率有功功率为零。为零。3.无功功率无功功率 衡量电源和电容之间这种能量互换的速率的物理衡量电源和电容之间这种能量互换的速率的

38、物理量。量。43五、三相交流电路五、三相交流电路 由三相交流电源供电的由三相交流电源供电的电路电路。简称三相电路。简称三相电路。三相交流电源是指能够提供三相交流电源是指能够提供 3个频率相同而相位不同个频率相同而相位不同的的电压电压或或电流电流的电源，其中最常用的是三相交流发电机。的电源，其中最常用的是三相交流发电机。1891年世界上第一台三相交流发电机在德国劳芬发电年世界上第一台三相交流发电机在德国劳芬发电厂投运，并建成了第一条从劳芬到法兰克福的三相交流输厂投运，并建成了第一条从劳芬到法兰克福的三相交流输电线路。电线路。由于三相电路输送电力比单相电路经济，三相由于三相电路输送电力比单相电路经

39、济，三相交交流电机流电机的运行性能和效率也远较单相交流电机为优，因此的运行性能和效率也远较单相交流电机为优，因此目前世界上目前世界上电力系统电力系统和动力用电都几乎无例外地采用三相和动力用电都几乎无例外地采用三相制。制。1.三相交流三相交流电的的产生生三相交流三相交流发电机和机和单相交流相交流发电机一机一样，是根据，是根据电磁感磁感应定理制成的。定理制成的。转子是磁极，定子上是三个相互子是磁极，定子上是三个相互独立且完全一独立且完全一样的的绕组，每个独立的，每个独立的绕组称称为一相，三一相，三相相绕组的空的空间位置都分位置都分别相隔相隔120度。度。当当转子在原子在原动机的机的带动下一恒定角速

40、度旋下一恒定角速度旋转时，在三个在三个绕组中分中分别产生按正弦生按正弦规律律变化的感化的感应电动势，他他们的最大的最大值和和频率都相等。只是相位互差率都相等。只是相位互差120度。度。这种种电动势称称为对称称电动势。三相三相电动势之和等于零。之和等于零。2、三相电源的连接、三相电源的连接 三相电源中各相电压超前或滞后的排列次序三相电源中各相电压超前或滞后的排列次序即即即即：三相电势达到最大值的先后次序称为三相电势达到最大值的先后次序称为相序相序。若若a相电压超前相电压超前b相电压相电压,b相电压又超前相电压又超前c相电压相电压,这样这样的相序是的相序是abc相序相序,称为正序；反之称为正序；反

41、之,若是若是cba相相序，则称为负序（又称逆序）。序，则称为负序（又称逆序）。三相三相电动机电动机在正序电压供电时正转，改成负序电在正序电压供电时正转，改成负序电压供电则反转。因此，使用三相电源时必须注意它的压供电则反转。因此，使用三相电源时必须注意它的相序。但是，许多需要正反转的生产设备可利用改变相序。但是，许多需要正反转的生产设备可利用改变相序来实现三相相序来实现三相电动机电动机正反转控制。正反转控制。关于相序的关于相序的颜色表示：色表示：在发电厂中，三相母线的相序是用颜色表示的：在发电厂中，三相母线的相序是用颜色表示的：规定用规定用黄色黄色黄色黄色表示相、表示相、绿色绿色绿色绿色表示相、

42、表示相、红色红色红色红色表示相表示相 不同的国家对三相导线的颜色不同的国家对三相导线的颜色有不同的规定：有不同的规定：美国：美国：【多数多数】黑、红、蓝、黑、红、蓝、白或灰（零线）黄绿或铜线白或灰（零线）黄绿或铜线（地线）（地线）【少数少数】棕、橙、黄棕、橙、黄印度、澳大利亚、新西兰：印度、澳大利亚、新西兰：红、黄、蓝、黑（红、黄、蓝、黑（零线零线）黄绿（黄绿（地线）地线）通常有两种方式：一种是通常有两种方式：一种是星形连接星形连接（Y形），形），另一种称为另一种称为三角形连接三角形连接（形）。形）。从从3个电源的始端个电源的始端a、b、c引出的引出的3条导线称为端线条导线称为端线(俗称火线俗

43、称火线)。任意两根端线之间的电压任意两根端线之间的电压 Uab、Ubc、Uca称为称为线电压线电压。两种不同连接方式的接线图，线电压与相电压的关两种不同连接方式的接线图，线电压与相电压的关系见下表所列：系见下表所列：三相三相电源的星形（）源的星形（）连接接 三相电源的星形连接三相电源的星形连接 三相电源的星形连接三相电源的星形连接 星型星型连接是将三相接是将三相绕组的一端（尾端）的一端（尾端）连接成一点，接成一点，另一端（首端）引出另一端（首端）引出导线接到接到负荷上。荷上。尾端尾端连成的公共点叫成的公共点叫电源的中性点，用源的中性点，用N表示，从表示，从中性点引出的中性点引出的导线叫中叫中线

44、，当中，当中线直接接地直接接地时中中线也叫也叫零零线或者地或者地线。有中有中线的三相供的三相供电方式称方式称为三相四三相四线制，常用于低制，常用于低压配配电系系统，不引出中，不引出中线的三相供的三相供电方式叫三相三方式叫三相三线制，制，常用于高常用于高压输电系系统。这种种连接方式可以取得两种接方式可以取得两种电压：相：相电压和和线电压，它它们之之间的关系的关系为：线电压是相是相电压的的 平时平时平时平时所指的发电机或线路的电压都是线电压所指的发电机或线路的电压都是线电压所指的发电机或线路的电压都是线电压所指的发电机或线路的电压都是线电压日常用电系统都采用三相四线制，因为这种系统有两日常用电系统

45、都采用三相四线制，因为这种系统有两日常用电系统都采用三相四线制，因为这种系统有两日常用电系统都采用三相四线制，因为这种系统有两种电压，用起来很方便，通常为，种电压，用起来很方便，通常为，种电压，用起来很方便，通常为，种电压，用起来很方便，通常为，即线电压是，相电压是这种系统即线电压是，相电压是这种系统即线电压是，相电压是这种系统即线电压是，相电压是这种系统即可作为三相负载的电源，也可给单相负载供电，日即可作为三相负载的电源，也可给单相负载供电，日即可作为三相负载的电源，也可给单相负载供电，日即可作为三相负载的电源，也可给单相负载供电，日常用来照明的电灯就是接在一根火线与零线之间的常用来照明的电

46、灯就是接在一根火线与零线之间的常用来照明的电灯就是接在一根火线与零线之间的常用来照明的电灯就是接在一根火线与零线之间的（注：电灯的分配需平均分在三条相线上，使其功率注：电灯的分配需平均分在三条相线上，使其功率注：电灯的分配需平均分在三条相线上，使其功率注：电灯的分配需平均分在三条相线上，使其功率平均分配，充分利用电源）平均分配，充分利用电源）平均分配，充分利用电源）平均分配，充分利用电源）三相三相电源的三角形（源的三角形（）连接接 三相三相电源的三角形源的三角形连接接线电压等于相等于相电压 三角形三角形连接：将三相接：将三相绕组的尾端的尾端连接成三角形，接成三角形，再从首端引出再从首端引出导线

47、接至接至负荷。荷。这种供种供电方式只能方式只能采用三相三采用三相三线制制,这种方式也可以取得相种方式也可以取得相电压和和线电压，它，它们关系是：关系是：线电压等于相等于相电压。将三相电源的绕组，依次首尾相连构将三相电源的绕组，依次首尾相连构成闭合回路，再自首端引出导线接成闭合回路，再自首端引出导线接负载，这种连接方式称为负载，这种连接方式称为连接。连接。连接。连接。三角形连接时三角形连接时线电压等于相电压线电压等于相电压线电压等于相电压线电压等于相电压，而且，而且 3个电源形成一个回路，个电源形成一个回路，只有当三相电源对称并连接正确时，三个绕组构只有当三相电源对称并连接正确时，三个绕组构成的

48、回路中总电势为零。成的回路中总电势为零。（此时（此时Ua+Ub+Uc=0)才能保证电源内部没有环流。才能保证电源内部没有环流。当一相绕组接反时，回路电势不再为零。由于发当一相绕组接反时，回路电势不再为零。由于发电机绕组的阻抗很小，会产生很大的环流，可能烧电机绕组的阻抗很小，会产生很大的环流，可能烧毁发电机。毁发电机。3、负荷的荷的连接接（1）负荷荷连接原接原则1.单相相负荷：荷：根据根据设备的的额定定电压等于等于电源源电压的原的原则确定是接入确定是接入线电压还是相是相电压。单相相负荷荷应尽尽量均匀分配在三相量均匀分配在三相电源上。源上。2.三相三相负荷：荷：当当负荷荷额定定电压等于等于电源的相

49、源的相电压时，负荷荷应接成星型，反之接成三角形。接成星型，反之接成三角形。（2）负载的星形（的星形（Y）连接接 三相四三相四线制制电路路三相四线制电路及电压、电流相量图三相四线制系统中一般照明用的电灯，实际上是属于此种连接方式。电动机的星形连接：在三相四线制中，常见的负载是三相电动机（三相绕组的尾端连在一起，同时将三个首端与电源的三根火线相接，这就是电动机的星形连接。）三相四线三相四线在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线，其中三条线路分别代表A,B,C三相，不分裂，另一条是中性线N（区别于零线，在进入用户的单相输电线路中，有两条线，一条我们称为火线，另一条我们称为零线，零线正常情况下要通过

50、电流以构成单相线路中电流的回路，而三相系统中，三相自成回路，正常情况下中性线是无电流的），故称三相四线制；在380V低压配电网中为了从380V相间电压中获得220V线间电压而设N线，有的场合也可以用来进行零序电流检测，以便进行三相供电平衡的监控。三相交流电机的电枢有三组线圈，其联接有星形接法及三角形接法两种，一般采用星形接法。三相五线制三相五线制是指A、B、C、N和PE线，其中，PE线是保护地线，也叫安全线，是专门用于接到诸如设备外壳等保证用电安全之用的。PE线在供电变压器侧和N线接到一起，但进入用户侧后绝不能当作零线使用，否则，发生混乱后就与三相四线制无异了。但是，由于这种混乱容易让人丧失警