《电工基本知识》PPT课件.ppt

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1、电工基本知识电工基本知识 王振东王振东电工基本知识电工基本知识一、电路基本构成一、电路基本构成 二、电源的基本常识二、电源的基本常识三、电力系统三、电力系统四、保护接地与保护接零四、保护接地与保护接零五、接触控制五、接触控制六、自动控制简介六、自动控制简介电路的三种状态电路的三种状态交流电源与直流电源交流电源与直流电源 4.1 4.1 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念随时间呈正弦规律变化的量。随时间呈正弦规律变化的量。正弦交流电的优越性：正弦交流电的优越性：便于传输；易于变换便于传输；易于变换 便于运算；便于运算；有利于电器设备的运行；有利于电器

2、设备的运行；.正弦交流电：正弦交流电：正弦交流电路：正弦交流电路：由正弦交流电组成的电路。由正弦交流电组成的电路。Ru+_ _一、一、正弦交流电压、电流、电动势正弦交流电压、电流、电动势1 1、用波形表示、用波形表示Ru+_ _ _ _i iu u+_正半周正半周负半周负半周Ru+_ _2 2、用三角函数表示、用三角函数表示其中：Im、Um、Em称为最大值（峰值、幅值）称为角频率称为角频率称为初相位角称为初相位角称为正弦交流称为正弦交流电的电的三要素三要素二、二、频率、周期、角频率频率、周期、角频率周期周期T T：变化一周所需的时间（变化一周所需的时间（s s）角频率：角频率：每秒钟转过的弧度

3、每秒钟转过的弧度（rad/srad/s）频率频率f f：正弦量每秒钟变化的次数正弦量每秒钟变化的次数（HzHz）（反映正弦量变化快慢的要素）（反映正弦量变化快慢的要素）T Ti iO2*无线通信频率：无线通信频率：30 kHz 330 kHz 30 0GMHzGMHz*电网频率：电网频率：我国我国 50 Hz 50 Hz，美国，美国 、日本、日本 60 Hz60 Hz*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：500 8000500 8000 HzHz三、交流电幅值、瞬时值与有效值三、交流电幅值、瞬时值与有效值三、交流电幅值、瞬时值与有效值三

4、、交流电幅值、瞬时值与有效值 若正弦交流电流i通过一个电阻R,在一个周期内产生的热量与某一直流电流I在相同时间内产生的热量相等的话，则I定义为i的有效值。用Im、Um、Em表示表示则有交流交流直流直流幅值必须大写幅值必须大写,下标加下标加m m同理：有效值必有效值必须大写须大写 1 1、最大值：、最大值：2 2、瞬时值：、瞬时值：用u、i、e表示3 3、有效值：、有效值：对应某一时刻的值对应某一时刻的值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U、I、E表示四、交流电的相位角、初相位角与相位差四、交流电的相位角、初相位角与相位差1 1、相位角：、相位角：注意：注意：交流电压、电流

5、表测量数据为有效值交流电压、电流表测量数据为有效值交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值iO表示曲线上一点到正弦量表示曲线上一点到正弦量0 0点的夹角点的夹角2 2、初相位角：、初相位角：等于正弦量在等于正弦量在t t=0=0时刻的相位角。时刻的相位角。表示坐标表示坐标0 0点与正弦量点与正弦量0 0点之间的夹角点之间的夹角两两同频率同频率的正弦量之间的初相位之差。的正弦量之间的初相位之差。3 3、相位差、相位差 ：NSAX在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈中根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由产生感应电

6、动势，其方向由AX。让线圈以让线圈以 的速度顺时针旋转。的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到端便可得到单相单相交流电动势。交流电动势。5.1 三相交流电三相交流电一、三相交流电一、三相交流电一、三相交流电一、三相交流电单相交流电动势的产生单相交流电动势的产生e1 1、三相交流电的产生、三相交流电的产生、三相交流电的产生、三相交流电的产生三相电压的产生三相电压的产生三相电压的产生三相电压的产生工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电定子定子转子转子ZAXYNSC-+B铁心铁心（作为

7、导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组匝数相同匝数相同匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差空间排列互差空间排列互差120120 :直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构三相绕组：三相绕组：A XB YC Z首端首端末端末端 外力带动外力带动 转子以转子以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。线圈中便产生三个单相电动势。2 2、三相电压表示式、三相电压表示式、三相电压表示式、三相电压表示式最大值相等最大值相等最大值相等最大值相等频率相同频率相同频率相同频率相同相位互差相位互差相位互差相位互差120120 称为三相称为三相称为三相称为三

8、相对称对称对称对称正弦电压正弦电压正弦电压正弦电压三个正弦交流电压的特征：三个正弦交流电压的特征：（1）瞬时表达式）瞬时表达式0 120240360Um t三相交流电到达正最大值三相交流电到达正最大值三相交流电到达正最大值三相交流电到达正最大值(或相应零值或相应零值或相应零值或相应零值)的顺序称为相序。的顺序称为相序。的顺序称为相序。的顺序称为相序。供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为 A A B B C C120120120（2 2）相量表示式及相量图）相量表示式及相量图）相量表示式及相量图）相量表示式及相量图？01 1、三

9、相电源的星形联结、三相电源的星形联结、三相电源的星形联结、三相电源的星形联结在低压系统在低压系统在低压系统在低压系统,中中中中性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，所以也称地线。所以也称地线。所以也称地线。所以也称地线。端线与中性线间的电压端线与中性线间的电压端线与中性线间的电压端线与中性线间的电压 端线与端线间的电压端线与端线间的电压端线与端线间的电压端线与端线间的电压Up UlXYZNBCA+(1)联接方式联接方式AXYCBZNuA+uC+uB+端线端线端线端线 (相线、火线相线、火线)中性线中性线中性线中性线（地线、零线）（地线、零线）这种接法称为三相四线制这种接法称为

10、三相四线制二二二二.三相电源的接法三相电源的接法三相电源的接法三相电源的接法相电压相电压相电压相电压：线电压线电压线电压线电压：端线端线端线端线端线端线端线端线(2)(2)线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系根据根据根据根据KVLKVL定律定律定律定律由相量图可得由相量图可得 30AXYZNBC+同理：同理：同理：同理：30 302.2.三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结+BAC在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为5.2 5.2 负载星形联结的三相电

11、路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 不满足不满足不满足不满足 Z ZA A=Z ZB B =Z ZC C如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载三相负载三相负载三相负载三相负载 Z ZA A=Z ZB B=Z ZC C 如如如如三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机1.1.三相负载三相负载三相负载三相负载 只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电 如照明负载、家用电器如照明负载、家用电器如照明负载、家用电器如照明负载、家用电器负载负载负载负载 需三相电源同时供电需三相电源

12、同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电 如三相电动机等如三相电动机等如三相电动机等如三相电动机等三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接 三相负载也有三相负载也有三相负载也有三相负载也有 Y Y和和和和 两种接法，至于采用哪种方法两种接法，至于采用哪种方法两种接法，至于采用哪种方法两种接法，至于采用哪种方法 ，要根，要根，要根，要根据负载的额定电压和电源电压确定。据负载的额定电压和电源电压确定。据负载的额定电压和电源电压确定。据负载的额定电压和电源电压确定。三相负载：三相负载：三相负载：三相负载：单相负载：单相负载：单相负载：单相负载：对称三相负载：对称三相负载：对称三相

13、负载：对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：星形接法星形接法ACB NZZZ三角形接法三角形接法ACBZZZ负载的两种接法负载的两种接法:A AB B电源电源电源电源C保险丝保险丝保险丝保险丝三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏N N 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载 2.2.负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路 流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每

14、相负载的电流流过每相负载的电流(1)(1)联结形式联结形式联结形式联结形式ZBZCZAN N+N N+N 电源中性点电源中性点N负载中性点负载中性点中线电流：中线电流：中线电流：中线电流：线电流线电流=相电流相电流*相电流：相电流：相电流：相电流：线电流：线电流：线电流：线电流：(2)(2)负载负载负载负载Y Y联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算负载负载负载负载 Y Y 联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算ZBZCZAN N

15、+N N+线电流、相电流计算通式：线电流、相电流计算通式：*负载两端的电压等于电源的相电压负载两端的电压等于电源的相电压负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论零线是否可以取消？零线是否可以取消？答：答：Y形连接，三相负载完全对称时，零线可以取消。形连接，三相负载完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。称为三相三线制。ZZZ+N N+结论结论结论结论(1)(1)不对称负载不对称负载不对称负载不对称负载Y Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称联结又未接中性线时，负载相电压不再对称联结又未接中性线时，负载相电压不再对称联结又未接中性线时，负载相电压不再对称.(2)(2)中线的作用：保证星形联

16、结三相不对称负载的相电压对称。中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。(3)(3)照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式.负载负载Y Y形接法形接法ACBNZZZ对称负载时：对称负载时：1.1.联结形式联结形式联结形式联结形式5.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路线电流线电流线电流线电流:流过端线的电流流过端线的电流流

17、过端线的电流流过端线的电流相电流相电流相电流相电流:流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流 ZABZBCZCAACB+(1)负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压 一般电源线电压对称，因此不论一般电源线电压对称，因此不论一般电源线电压对称，因此不论一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终负载是否对称，负载相电压始终负载是否对称，负载相电压始终负载是否对称，负载相电压始终对称对称对称对称,即即2.2.分析计算分析计算分析计算分析计算U UABAB=U UBCBC=U UCACA=U Ul l(2)相电流相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电

18、流线电流不等于相电流线电流不等于相电流负载对称时负载对称时,相电流对称相电流对称相电流对称相电流对称即即即即各相电各相电流有效值相等，相位互差流有效值相等，相位互差120120 三相负载的联接原则三相负载的联接原则三相负载的联接原则三相负载的联接原则负载的额定电压负载的额定电压=电源的线电压电源的线电压应作应作 联结联结负载的额定电压负载的额定电压=电源线电压电源线电压应作应作 Y 联结联结应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。而与电源的联接方式无关

19、。而与电源的联接方式无关。而与电源的联接方式无关。三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。5.45.4 三相功率三相功率三相功率三相功率无论负载为无论负载为无论负载为无论负载为 Y Y 或或或或联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为 P Pp p=U Up p I Ip p coscos p p对称负载对称负载 联结时：联结时：同理同理对称负载对称负载Y联结时：联结时：相电压与相相电压与相电流的

20、相位差电流的相位差当负载对称时：当负载对称时：P=3Up Ipcos p所以所以U UP P、I IP P代表负载上的相电压和相电流代表负载上的相电压和相电流代表负载上的相电压和相电流代表负载上的相电压和相电流三相交流电路的小结（三相交流电路的小结（1）-三相电源三相电源三相四线制三相四线制ACBN三相电源一般都是对称三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线的，而且多用三相四线制接法。制接法。三相交流电路的小结三相交流电路的小结(2)-三相负载三相负载星形负载星形负载三角形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ三相交流电路的小结三相交流电路的小结(3)-三相电路计算三相电路计算负载负载 形接

21、法形接法对称负载时：对称负载时：各相电压、电流单独计算。各相电压、电流单独计算。负载不对称时：负载不对称时：负载对称时：负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。电压对称、电流对称，只需计算一相。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。三相电路的计算要特别注意相位问题。三相电路的计算要特别注意相位问题。负载负载Y Y形接法形接法对称负载时：对称负载时：三相交流电路的小结三相交流电路的小结(4)-三相功率计算三相功率计算和接法和接法无关无关有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：在三相负载对称的条

22、件下，三相电路的功率：根据功率粗略计算电流和选择导线线径根据功率粗略计算电流和选择导线线径1.单相电（单相电（220V）：电功率瓦数除以）：电功率瓦数除以2002.三相电（三相电（380V）：电功率千瓦数乘以）：电功率千瓦数乘以23.铜线（小于铜线（小于25平方）：每平方按平方）：每平方按6A计算计算4.铝线（小于铝线（小于25平方）：每平方按平方）：每平方按3A计算计算5.相同电流选铝线比铜线搞一个规格相同电流选铝线比铜线搞一个规格电力系统电力系统TN系统系统保护接地与保护接零原理保护接地与保护接零原理保护接地与保护接零原理上本质不同保护接地与保护接零原理上本质不同 一、依导线颜色标志电路时 1.黑色：装置和设备的内部布线。2.棕色：直流电路的正极。3.红色：三相电路和C相；4.黄色：三相电路的A相；5.绿色：三相电路的B相。6.蓝色：直流电路的负极。7.淡蓝色：三相电路的零线或中性线 8.黄和绿双色；安全用的接地线。二、依电路选择导线颜色时 1.交流三相电路的：A相：黄色；B相：绿色；C相：红色；零线或中性线，淡蓝色