电工电子课件

1、器材及仪表器材及仪表名称名称交交流流电电流表流表单单相相功功率表率表万用电表万用电表日光灯日光灯2F电电容器容器开关开关单相单相插头插头导线导线器材及仪器材及仪表数量表数量1只只1只只1只只1套套1只只1只只1只只若干若干知识分布网络知识分布网络周期性交流电：周期性交流电：正弦交流电：正弦交流电：uTtTut e mE eTt 正弦电量在一个周期内所能达到的最大数值，也正弦电量在一个周期内所能达到的最大数值，也就是最大的瞬时值，又称就是最大的瞬时值，又称峰值、幅值峰值、幅值。 e mEto 正弦电量每重复变化一周所需的时间，用大写字母正弦电量每重复变化一周所需的时间，用大写字母T表示，表示，单

2、位是单位是秒（秒（s） eTto周期越长，正弦量变化的越慢周期越长，正弦量变化的越慢f =1/T 或或 T =1/f频率越大，正弦量变化的越快频率越大，正弦量变化的越快=2/T=2f我们把我们把 t+ 称为相位称为相位t=0时的相位称为初相时的相位称为初相 e mE eTt2mII 2mUU 2mEE 两个同频率同频率的正弦电量在任一瞬时的相位之差，用表示 )sin(umtUu)sin(imtIiiu两个同频率正弦电量的相位差就等于它们的初相之差两个同频率正弦电量的相位差就等于它们的初相之差 相位差的绝对值不能大于相位差的绝对值不能大于 uutuiiui 角频率角频率:=314rad/s，=2

3、f 最大值最大值Im = 10A ,Um = 220 2 V i= 30, u= 45 = U i=75I=Im2 = 52 A, U=Um 2 =220V 频率频率:f = /2=50(Hz），），T=1/f = 0.02s例例:解解: 相量表示法就是用复数表示正弦量，从而便于正弦量之间相量表示法就是用复数表示正弦量，从而便于正弦量之间的运算的运算 ajb r A+1)21()21(21bbjaaAA =arctan(b/a) 22baAa=A coscosb= A sinsin 方法：实部和虚部分别相加或相减。方法：实部和虚部分别相加或相减。方法：模相乘、辐角相加。方法：模相乘、辐角相加。

4、212121212121/AAAAAAAA(2)乘、除运算乘、除运算-mUmImEUEIiiIItIi)sin(muuUUtUu)sin(meeEEtEe)sin(m2.1.4 正弦电量的相量表示方法正弦电量的相量表示方法 A)60sin(220oti几个同频率正弦量可以画在同一相量图上几个同频率正弦量可以画在同一相量图上 1I60U45V)45sin(210otu例例:例例u1=Umsint 1U 3U2 Uu2=Umsin(t-120)u3=Umsin(t+120)Ri u设设则则i =uRtUusin2tItRURuisinsin2m为了同时表示电压与为了同时表示电压与电流的相位关系和数

5、电流的相位关系和数值关系，可导出欧姆值关系，可导出欧姆定律的相量形式定律的相量形式1.纯电阻电路纯电阻电路IRURUI 或RUI有效值之间满足欧姆定律有效值之间满足欧姆定律RIRIIRUUiiuRRUIiuui相量图相量图波形图波形图t)(sin2)(sin2tUutIitUIUItItUiup2cossinsinmm瞬时功率用小写！瞬时功率用小写！1. p随时间变化；随时间变化；2. 2. p0,为耗能元件。为耗能元件。uip=UI-UIcos2 tUIt有功功率用大写！有功功率用大写！ P= UI = I2R = U2/R TpdtTP01在工程上，常用有功功率来表示电阻元在工程上，常用有

6、功功率来表示电阻元件的实际耗能效果。件的实际耗能效果。 一个周期内功率的平均值一个周期内功率的平均值线圈统称电感线圈，也称电感器或电感线圈统称电感线圈，也称电感器或电感 纯电感电路纯电感电路电感元件的基本概念电感元件的基本概念LLNLLiL自感磁链：自感磁链：单位：单位：HHHmH63101,101电感线圈：电感线圈：自感系数自感系数L: )(212tLiLdtdiLuLdtLiddtdeuLiLLLL)(只适用于线性只适用于线性电感电感Li u设设则则解析式：解析式：tIisinm)90sin(LtUuLMU= LI=2f LI=IXL频率相同频率相同IU直流下频率直流下频率f f =0 =

7、0，所以，所以X XL L=0=0，。LLiiLuLLXIXIIXUUj9090LLXUIj tIUtItUiup2sinsincosLmLmL （1）瞬时功率瞬时功率 ptp 0储存能量储存能量p 0储存能量储存能量p 0储存能量储存能量p 0储存能量储存能量p 0释放能量释放能量P=0，电容元件不耗能。，电容元件不耗能。 Q Q 反映了电容元件与电源之间能量交换的规模。反映了电容元件与电源之间能量交换的规模。电感线圈具有的是电感线圈具有的是“通直流、阻交流，通低频、通直流、阻交流，通低频、阻高频阻高频”的特性，而电容器具有是的特性，而电容器具有是“通交流、阻通交流、阻直流，通高频、阻低频直

8、流，通高频、阻低频” ” 的特性。的特性。 单位单位: :乏乏(var)(var)ccXUIXUIQ/22l 电阻、电感和电容元件串联交流电路电阻、电感和电容元件串联交流电路l 电阻、电感和电容元件串并联交流电路分析电阻、电感和电容元件串并联交流电路分析l 交流电路功率交流电路功率l 功率因数的提高功率因数的提高1.电阻、电感和电容元件串联电阻、电感和电容元件串联CCLLRjXIUjXIURIU jXLRjXCI U UR UL UCab1）电压与电流关系）电压与电流关系ZIXXjRIUUUUCLR)(CLCLRUUUU代入上式得：代入上式得：ZUIZIU或总复阻抗总复阻抗1.电阻、电感和电容

9、元件串联电阻、电感和电容元件串联用相量图分析用相量图分析IULURUCUUXUURUXRUUCL arctan22CLRUUUU1.电阻、电感和电容元件串联电阻、电感和电容元件串联阻抗角阻抗角2CL2)(XXRZRXXCLarctan2）复阻抗：）复阻抗：ZIUIUIUZiuiu1.电阻、电感和电容元件串联电阻、电感和电容元件串联|Z|Z|、电阻电阻R和电抗和电抗X符合直角三角形，称为符合直角三角形，称为阻抗三角形阻抗三角形 XL- -XC|Z|R电路的性质取决于（电路的性质取决于（XL-XC）1.电阻、电感和电容元件串联电阻、电感和电容元件串联3）RLC串联电路的功率串联电路的功率P = U

10、RI= U I cos Q = QLQC=UIsinUIS 1.电阻、电感和电容元件串联电阻、电感和电容元件串联SQ=QL QCPZRUUSPRcos为阻抗角，也为阻抗角，也称称功率因数角功率因数角 有功功率有功功率P P、无功功率无功功率Q和视在功率和视在功率S符合直角三角形，符合直角三角形，称为称为功率三角形功率三角形 功率三角形、电压三角功率三角形、电压三角形、阻抗三角形是相似形、阻抗三角形是相似三角形。三角形。 功率因数的提高功率因数的提高给感性负载给感性负载jXLRjXCI Ua IC I1电动机电动机1）提高功率因数的意义）提高功率因数的意义2）提高功率因数的方法）提高功率因数的方

11、法在实际电力系统中，综合考在实际电力系统中，综合考虑经济和技术的因素，通常虑经济和技术的因素，通常要求功率因数为要求功率因数为0.90.95。功率因数的提高功率因数的提高给感性负载给感性负载UI1IIC1IC)tan(tansincossincossinsin11111CUPUPUPIIICUIC)tan(tan12UPC补偿电容的电容量为补偿电容的电容量为:在并联补偿电容前后，感性负载的电流、在并联补偿电容前后，感性负载的电流、电压、有功功率和功率因数并没有发生电压、有功功率和功率因数并没有发生变化。但通过并联一个适当的补偿电容，变化。但通过并联一个适当的补偿电容，却能提高了整个电路或整个供

12、电系统的却能提高了整个电路或整个供电系统的功率因数，而这正是所我们需要的。功率因数，而这正是所我们需要的。 电路总电压和总电流相位相同，电路呈现电电路总电压和总电流相位相同，电路呈现电阻特性，这种现象称为谐振阻特性，这种现象称为谐振谐振的概念：谐振的概念：谐振分两种：谐振分两种：串联谐振和并联谐振。串联谐振和并联谐振。2.3.1 串联谐振串联谐振LCfLC21,100RUZUI0jXLRjXCI U UR UL UCabCLXXCL001或2.3.1 串联谐振串联谐振Q为串联谐振电路的品质因数为串联谐振电路的品质因数 CRRLQ001一般串联谐振电路的一般串联谐振电路的Q值可达几十至几百，即值

13、可达几十至几百，即UL或或UC可达可达U的几十至几百倍。所以，利用的几十至几百倍。所以，利用串联谐振可以在电感或电容两端获得很高的串联谐振可以在电感或电容两端获得很高的电压。因此串联谐振又称为电压。因此串联谐振又称为电压谐振电压谐振。 Q值越大，谐振电路的频率选择性越好，电路损耗的能量越少。值越大，谐振电路的频率选择性越好，电路损耗的能量越少。2.3.2并联谐振并联谐振jXLRjXCI Ua IC I1电动机电动机LCfLC21,1002222)( LRLCXXRXLLC或LRCUZUI002.3.2并联谐振并联谐振01QIIICRCRLIIIIQC000011并联谐振时，电感支路电流或电容支

14、并联谐振时，电感支路电流或电容支 路电流比总电流大许多倍。因此，并联路电流比总电流大许多倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。谐振又称为电流谐振。l1.对称三相电动势的产生对称三相电动势的产生l2. 三相四线制供电系统三相四线制供电系统U1U2W2V1W1V2SN 三相绕组空间位置各差三相绕组空间位置各差120o1.对称三相电动势的产生对称三相电动势的产生120sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA1.对称三相电动势的产生对称三相电动势的产生转子逆时针方向以转子逆时针方向以 的角速度旋转。的角速度旋转。对称三相定子绕组将依对称三相定子绕组将依次切割磁场线，次切割磁场线，三个线

15、圈中便分别感应出三个电动势三个线圈中便分别感应出三个电动势e eU U、e eV V、e eW W大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120称为称为对称三相电动势对称三相电动势三相电动势的特征：三相电动势的特征：对称三相电动势的相量关系对称三相电动势的相量关系Em WEUEVE0WVUEEE1201200EEEEEEWVU1.对称三相电动势的产生对称三相电动势的产生工程上通用的相序是正序。工程上通用的相序是正序。UVWV2W2U2UUVUWUUVUVWUWUUUVWNU1W1V1+（1 1）中性点：三相绕组的末端）中性点：三相绕组的末端U2U2、V2V2、W2W2连接而成的

16、公共端点，接连接而成的公共端点，接大地的中性点则称为大地的中性点则称为零点零点。（2 2）中性线：从中点引出的输电线称为中性线，简称）中性线：从中点引出的输电线称为中性线，简称中线中线。接大地。接大地的中线则称为的中线则称为零线或地线零线或地线。（3 3）相线：从三相绕组的首端）相线：从三相绕组的首端U1U1、V1V1、W1W1引出的三条输电线称为引出的三条输电线称为相相线，又称端线，俗称火线线，又称端线，俗称火线，分别用大写字母，分别用大写字母U U、V V、W W表示。表示。三相四线制供电系统三相四线制供电系统工程技术上，相线工程技术上，相线U U、V V、W W分别用黄、绿、红三种颜分别

17、用黄、绿、红三种颜色来区别，而中性线则用黑色表示。色来区别，而中性线则用黑色表示。相线与中线之间的电压，相线与中线之间的电压，也就是三相绕组的端电压也就是三相绕组的端电压1201200PWPVPUUUUUUU在我国三相四线制低压配电线路中相电压为在我国三相四线制低压配电线路中相电压为220V220V UWWUWVVWVUUVUUUUUUUUU三相四线制供电系统三相四线制供电系统303303303WWUVVWUUVUUUUUU数值关系：数值关系： 相位关系：相位关系：线电压超前对应的相电压线电压超前对应的相电压30PL3UU 在我国三相四线制低压配电线路中线电压为在我国三相四线制低压配电线路中线

18、电压为380V380V三相负载分为两类：对称三相负载和不对称三相负载。三相负载分为两类：对称三相负载和不对称三相负载。星形接法星形接法 NUWVZZZ三角形接法三角形接法UWVZZZ负载有两种接法负载有两种接法各相负载上的电流各相负载上的电流每根端线上的电流每根端线上的电流WIVIUZVZWZUINIWUVUUUUWV N相电流相电流线电流线电流对称三相负载的相电流对称，线电流也对称对称三相负载的相电流对称，线电流也对称 00PPUUIZUZUI120120PPVVIZUZUI120120PPWWIZUZUIZUIIIIPWVUP三相相电流三相相电流对称三相负载：对称三相负载：则有：则有：WV

19、UZZZZWVU中线电流：中线电流： INWVUNIIII0)(UUWVUNIIIIII若负载为对称三相负载若负载为对称三相负载 中线的作用：中线的作用：它能使各相不对称负载的相电压对称，保证各它能使各相不对称负载的相电压对称，保证各相负载都能正常工作。相负载都能正常工作。 120120120UIVIWIWVIIUVWUZWZUVIVWIVIUVUVWUWUUUIWIVZWUIWUUVUIIIUVVWVIIIVWWUWIIIPL3II 三相三相对称对称负载的相电压等于电源的三个对称线电压负载的相电压等于电源的三个对称线电压303303303WUWVWVUVUIIIIII303030VWIVWIUVIWUIUIWIWU