交流电的系统概述

交流电的系统概述 郭军 主要内容 一 电磁学相关理论基础二 三相交流电三 变压器 一 电磁学相关理论基础 1 电磁感应因磁通量变化产生感应电动势的现象 闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时 导体中就会产生电流 这种现象叫电磁感应 右手定则 右手平展 使大拇指与其余四指垂直 并且都跟手掌在一个平面内 把右手放入磁场中 若磁感线垂直进入手心 当磁感线为直线时 相当于手心面向N极 大拇指指向导线运动方向 则四指所指方向为导线中感应电流 动生电动势 的方向 2 直流电和交流电直流电 电流方向不变的电流 方向和大小均不变的叫恒定直流电 方向不变 大小变化的叫脉动直流电或脉冲直流电 交流电 电流方向变化的电流 三种不同的交流电 3 正弦交流电 正弦交流电用三角函数表示为 正弦量的三要素 最大值或幅值 Um或Im 角频率 初相位 i或 u 4 正弦交流电 a 瞬时值 某一时刻交流电的值 b 最大值 交流电在一周期内所能达到的最大数值c 有效值 交流电的有效值是根据电流热效应来规定的 即让交流电和直流电通过相同阻值的电阻 如果他们在相同时间内产生的热量相等 那么这一直流电的数值即为该交流电的有效值 正弦交流电有效值与最大值之间的关系 d 平均值 正弦交流电的平均值为零 5 正弦交流电的变化规律 二 三相交流电 1 三相交流电的产生一个线圈在磁场里转动 只产生一个交变电动势 这时发出的是单项交流电 如果磁场里有三个互成角度的线圈同时转动 电路里就产生三个交变电动势 这时发出的就是三相交流电 由于三个线圈平面互成120 所以三个电动势的相位也互差120 2 相电压与线电压 对于三相四线制的电网 三根相线中任意两根间的电压称线电压 任意一根的相线与零线间的电压称相电压 三相电压的相位相差120度 线电压是两个相的相电压的矢量和 线电压与相电压的大小关系是 我国日常电路中 相电压是220V 线电压是380V 工程上 讨论三相电源电压时 通常指的是电源的线电压 3 触电 触电主要有以下几种形式 1 单相触电和两相触电 2 高压触电高压带电体不但不能接触 而且不能靠近 a 电弧触电人与高压带电体相距一定距离 高压带电体与人体之间会发生放电现象 导致触电 b 跨步电压触电电线落地后会在导线周围形成一个电场 电位的分布是以接地点为圆心逐步降低 当有人跨入这个区域 两脚之间的电位差会使人触电 如果误入接地点附近 应采取双脚并拢或单脚跳出危险区 三 变压器 1 互感现象如果有两只线圈互相靠近 第一只线圈中电流所产生的磁通有一部分与第二只线圈相环链 当第一只线圈的电流发生变化时 则其与第二只线圈环链的磁通也相应地发生变化 那么在第二只线圈中就会产生感应电动势 这种现象就是互感现象 2 变压器的结构 尽管变压器的种类不一 但基本结构是相同的 都由铁芯和绕组两部分组成 a 铁芯铁芯构成了电磁感应所需要的磁路 为了增强磁的交链 尽可能的减小涡流损耗 铁芯常用磁导率较高而又互相绝缘的硅钢片相叠而成 b 绕组变压器绕组用绝缘良好的漆包线 纱包线绕成 变压器工作时与电源连接的绕组叫初级绕组 原线圈 与负载连接的绕组叫次级绕组 副线圈 3 变压器的原理 在原线圈上加交变电压U1 原线圈中就有交变电流 它在铁芯中产生交变的磁通量 这个交变的磁通量穿过副线圈 在副线圈中要引起感生电动势 如果副线圈是闭合的 在副线圈中就产生交变电流 4 电压变换原理 忽略漏磁通和线圈电阻等因素 在理想状态下 U1 U2 N1 N2可见 变压器原线圈与副线圈的电压有效值之比等于这两个线圈的匝数比 在变压器中 次级线圈的输出电压一定是交流电压 这一电压的频率也一定与加到初级线圈两端的交流电压频率相同 5 电流变换原理 实际计算中 忽略变压器的能量