电路与电气设备指导

1、1h411040电路与电气设备学习要求：掌握单相电路的种类掌握三相交流电路联接方法熟悉变压器的工作特性熟悉旋转电机的工作特性了解供配电系统屮电气设备的作用1h411041掌握单相电路的种类学习重点：周期、频率、角频率三者间的关系；瞬时电动势的表达式；正弦交流电的三要素；电阳.电路、电感电路、电容电路中，电压与电流的关系；rlc串联电路的功率、功率因数； 串联谐振与并联谐振特点。【提示】此部分概念性较强、知识点多，比较容易出题学习难点：电学的基木概念，如数量、大小、频率、相位等一、交流电的基本概念八个物理量：1. 瞬时值:任意时刻正弦交流电的数值称为瞬时值。2. 最大值:交流电在变化中出现的最大

2、瞬吋值称为最大值，波峰波谷。3. 周期t:交流电每变化一次所需的时间，单位so4. 频率f:交流电在is内变化的次数，单位llzo5. 角频率3 ：交流电在is内变化的电角度，单位rad/so三者内在联系：3=2讥=25瞬时电动势表达式：*=乳"（曲+血6. 初相角：饌坤为相位角，当t=0时，w为初相角。初和角的绝对值：用小于或等于180。表示。正弦交流电的三要素：最大值、介频率（或频率或周期）、初相角。7. 相位差:两个同频率正弦交流电的和位z差称为和位差。 根据和位差，可以判断两个同频率正弦交流电超前和滞后关系。&有效值:热效应相等的直流电的数值称为交流电的有效值。正弦交

3、流的最大值是有效值的 倍。实际工程中，交流仪表所测出的数值都是有效值。【例题1 单选题】周期、频率、角频率三者z间的关系正确的是（）。a. 角频率与周期成正比b. 角频率与频率成反比c. 频率与周期成正比d. 周期与频率互为倒数【答案】d【解析】3=2nf=2 7i/t,此公式常用來分析三者之间的关系。【例题2 单选题】正眩交流电在is内变化的电角度称为（）。a. 相位差 b.频率 c.角频率 d.初相角【答案】c【解析】注意区分频率和角频率的区别。二、单一参数元件交流电路负载一般由电阻r、电感l、电容器c元件纟r成。（一）电阻电路一一只有电阻的交流电路。1. 电压和电流的关系（1）电压与电流

4、的数量关系：电压有效值等于电流与电阻的乘积。（2）频率关系：电压与电流同频率。（3）相位关系：电压与电流同相位。2. 功率：电阻在交流电一个周期内消耗的功率称为冇功功率（平均功率）p（二）电感电路只具有电感的交流电路。忽略了电阻且不带铁芯的电感线圈组成的交流电 路可近似看成纯电感电路。1. 感抗：电感对交流电的阻碍作用称为感抗。对直流电，频率为零，则感抗等于零；电感线圈可视为短路，相当于一根导线的作用。2. 电压和电流的关系（1）数量关系：电压有效值等于电流与感抗的乘积。（2）频率关系：电圧和电流同频率。（3）相位关系：电压相位超前电流相位90° o3. 功率：纯电感电路的有功功率等

5、于零。反映能量交换规模的物理量称为无功功率q,它等于电 压与电流的乘积。（三）电容电路一一只有电容的交流电路1容抗：电容器对交流电的阻碍作用称为容抗。容抗等于角频率与电容量乘积的倒数。直流电，频率为零，容抗趋于无穷大，电容对直流电可视为开路，直流电不能通过电容器。【总结】电感：通低频，阻高频：电容：通高频，阻低频2. 电压和电流的关系（1）数量关系：电压等于电流与容抗的乘积。（2）频率关系：电压和电流同频率。（3）相位关系：电流相位超前电压相位90° o3. 功率：纯电容电路的有功功率等于零。无功功率等于电压少电流的乘积。【提示】同一个概念可以从不同的角度出题，既可以出单选题，也可以

6、出多选题。所以这里的 基本概念要清晰，不要混淆。【例题3 单选题】纯电容电路中，电压与电流的相位关系是（）。a. 反相b.电流相位超前电压相位90度c.同相d.电压相位超前电流相位90度【答案】b【解析】在纯电容电路中，电流相位超前电压相位90度。【例题4多选题】关于纯电容电路，说法正确的是（）。a.有功功率等于零b.有功功率等于电压与电流的乘积c.电压和电流同频率d.电流相位超前电压相位90度e. 电压相位超前电流相位90度【答案】acd三、rlc串联电路及电路谐振（一）rlc串联电路山电阻、电感和电容组成的串联电路称为rlc串联电路。1阻抗：电路元件对交流电的阻碍作用称为阻抗。2. 电压、

7、电流和阻抗三者之间的关系：电压有效值等于电流与阻抗的乘积。3. 频率关系：电压与电流同频率。4. 功率（1）视在功率s： 乂称表观功率，单位为va （kva）:具值为电路两端电压与电流的乘积，它表示电源捉供的总功率，反映了交流电源容量的人小。（2）有功功率p：等于电阻两端电压与电流的乘积，也等于视在功率x功率因数。（3）无功功率q三种功率之间的关系："护*【例题5 单选题】交流电路屮，视在功率s的单位为（）。a.瓦特（w）b.伏安（va）c.焦耳（j）d.乏（var）【答案】b5. 功率因数：反映了电路对电源功率的利用率，p/s。注意：（1）当感抗人于容抗时，则电压超前电流，电路呈感

8、性；（2）当感抗小于容抗时，则电压滞后电流,电路呈容性；（3）当感抗等于容抗时，则电压与电流同相，电路呈电阻性，此时电路的工作状态称为谐振。（二）电路谐振：串联谐振特点：电流与电压同相位，电路呈电阻性；阻抗最小，电流最大；电感电压与电容电 压人小和等，相位相反，电阻电压等于总电压；电感电压与电容电压有可能人人超过总电压。故串 联谐振乂称电压谐振。并联谐振特点：电流与电压同相位，电路呈电阻性；阻抗最大，电流最小；电感电流少电容电 流大小相等，相位相反；电感电流或电容电流冇可能大大超过总电流。故并联谐振又称电流谐振。供电系统中不允许电路发生谐振，以免产主高压引起设备损坏或造成人身伤亡等。串联谐振，

9、并联谐振共同点： 产生条件相同：感抗等于容抗； 电流电压同相位，电阻性【例题6多选题】并联谐振电路的特点有（）。a. 电流与电压同相位，电路呈电阻性b. 阻抗最大，电流最小c. 电感电压与电容电压大小相等，相位相反d. 阻抗最小，电流最人e. 电感电压与电容电压有可能大大超过总电压【答案】ab四、功率因数的提高（一）提高功率因数的意义1. 便电源设备得到充分利用负载的功率因数越高，发电机发出的冇功功率就越大，电源的利川率就愈高。2. 降低线路损耗和线路压降要求输送的冇功功率一定时，功率因数越低，线路的电流就越人。电流越大，线路的电压和功 率损耗越人，输电效率也就越低。（二）提高功率因数的方法电

10、力系统的大多数负载是感性负载（例如电动机、变压器等），这类负载的功率因数较低。为了提高电力系统的功率因数，常在负载两端并联电容器，叫并联补偿。感性负载和电容器并联后，线路上的总电流比未补偿时减小，总电流和电源电压zi'可的相角也减 小了，这就提高了线路的功率因数。1h411042掌握三相交流电路联接方法学习重点：三和四线制三相负载的星形联接与三角形联接【提示】涉及概念比较多，如三相电动势、电源星形连接、中线、零线、端线、相线、火线、 线电压、相电压、对称三相负载、星形（即y形）联接、三角形（即形）联接等。学习难点：相关参数之间的关系三相负载的星形（y形）联接三相负载的三角形（形）联接一

11、、三相对称电动势的产生三相电动势是曲三相交流发电机产生的，它主要由转子和定子构成。当转子磁场旋转时，产生 了最人值相等、频率相同、初相互差120°的三个电动势对称三相电动势。二、三相四线制电源的星形联接方法电源的星形连接：把发电机三个线圈的末端连接在一起，成为一个公共端点（称屮性点，n）； 把首端作为与外电路连接的端点。注意：（1）从中性点引出的输电线称为中性线，简称中线，俗称零线；从三个线圈的始端引岀的输电线 叫做端线或相线，俗称火线；三根相线及中线的文字符号分别为l1.l2.l3和n,并分别卅黄、绿、 红色标识三根相线，中线用淡蓝色來标识。（2）由三根相线和一根中线构成的供电系统

12、称为三相四线制供电系统；（3）三相四线制可输送两种电压：一种是端线与端线之间的电压，叫线电压；另一种是端线与 屮线i'可的电压，叫相电压；.l线电压是相电压的击倍。（380/220）【捉示】正弦交流的最人值是有效值的血倍。三相交流电路中涉及线电压是相电压的倍。【例题7 单选题】三相四线制低压架空线路的排列相序应符合面向负荷从左至右为（d ）。 （2009年真题）。a.lk n、l2、l3 b. li. l2、n、l3c. lk l2、l3> n d.n、lk l2> l3【答案】d三、三相负载的星形联接对称三相负载：如三相电动机、三相电炉等；不对称三相负载，如三相照明电路屮

13、的负载。三相负载的星形联接：把三相负载分别接在三相电源的-根端线和屮线z间。三相对称负载作星形联接时的中线电流为零；对称负载三相四线制可变成三相三线制。在高压 输电时,一般都采用三相三线制输电。当负载不对称时，这时中线电流不为零。所以，三相负载不対称的低压供电系统中，不允许在中 线上安装熔断器或开关，以免屮线断开引起事故。注意：（1）在对称三相负载的星形联接屮，线电流就等于相电流；线电压是每相负载和电压的 苗倍。（2）在対称三相电压作用下，流过对称三相负载中毎相负载的电流应和等。【例题8 单选题】对称三相负载星形连接时，下而说法正确的是（a） oa. 线电流等于相电流b. 线电流是相电流的*倍

14、c. 线电压等于每相负载的相电压d. 线电压是每相负载相电压的握倍【答案】a四、三相负载的三角形联接三和负载的三角形联接：把三相负载分别接在三相电源的每两根端线之间。注意：（1）负载的和电压就是电源的线电压。但线电流是相电流的"v倍。（2）在对称三相电压作用下,流过对称三相负载中每相负载的电流应相等,而各相电流间的相位 差仍为120°。三和负载的联接选择原则：负载作三角形联接吋的相电压比作星形联接吋的相电压要髙。倍；依据三相负载的额定电压决定三相负载的连接方式：若各相负载的额定电压等于电源的线电压，则应作联接；若各相负载的额定电压是电源线电压的"広倍，应作y形联接

15、【例题9 单选题】负载作三角形连接时的相电压是星形连接吋的相电压的（）倍。（2009 年真题）a.历 b.的 c. 1 /血 d. 1 /石【答案】a1h411043熟悉变压器的工作特性学习重点：变压器的分类及分类依据；变压器的额定值；变压器的运行特征【提示】这些部分内容比较容易出题，需耍重点掌握。变压器的工作原理；三相汕浸式电力变压器的红i成；仪用变压器的用途；电焊变压器的特点。一、变压器的分类1变压器：通过电磁感应作川将一定数值的电压、电流、阻抗的交流电转换成同频率的另一数 值的电压、电流、阻抗的交流电的静止电机。2.变压器的分类：按照用途：电力变压器、调压变压器、仪用互感器、供特殊电源用

16、的变压器。按照绕组数目：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。按照相数：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按照冷却方式：干式变压器、充气式变压器和汕浸式变压器。按照调压方式：无载调压变压器、有载调压变压器和自动调压变压器。二、变压器的工作原理变压器是利用电磁感应原理，将原绕组吸收的电能传送给副绕组所连接的负载，实现能最的传 送；使匝数不同的原、副绕组中感应出大小不等的电动势，实现电压等级变换。原、副绕组上的电 压的比值等于两者的匝数比，比值k称为变压器的变比。三、基本结构三相汕浸式电力变压器主要由铁芯、绕组及其他部件组成。1. 铁芯：铁芯构成变压器的磁路和固定绕组及其他部件的

17、骨架。为了减小铁损，铁芯大多釆用 薄硅钢片叠装而成。2. 绕组：绕组是变压器的电路部分，原绕组吸取电源的能量，副绕组向负载捉供电能。变压器的绕组由包冇绝缘材料的扁导线或圆导线绕成，冇铜导线和铝导线两种。3. 其他部件（1）油箱：散热；（2）储油柜（也称为油枕）：保护变压器油；（3）气体继电器（也称为乩斯继电器）；（4）安全气道（也称为防爆管）；（5）绝缘套管；（6）分接开关。四、额定值和运行特性（一）变压器的型号：汉语拼音字母+数字（二）变压器的额定值（也称为铭牌数据）1. 额定容量sn:指变压器的额定视在功率,单位为va或kva;2. 额定电压u1n/ u2n： u1n是指保证变压器原绕组安全的外加电压授大值；u2n是指原绕组加 上额定电压且副绕组空载时的端电压，单位为v或kvo对三相变压器，额定电压指线电压值。3. 额定电流11