电工基础知识

1、 电路的定义电路的定义：电流的通路称为电路电流的通路称为电路电路的组成电路的组成：电源、连接导线、开关和电源、连接导线、开关和 负载组成。负载组成。电流电流：电荷有规则定向移动形成电流。电荷有规则定向移动形成电流。电流的形成电流的形成: 导体中的自由电子在电场力的作用下作有规则的导体中的自由电子在电场力的作用下作有规则的定定 向运动就形成电流向运动就形成电流.方向：规定正电荷运动的方向直流电流直流电流(稳恒电流稳恒电流)的大小和方向不随时间的变化而变化的大小和方向不随时间的变化而变化,用大用大写字母写字母 “I”表示表示电流强度电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量：单位时间内通过导体截面的

2、电荷量公式：公式：I=Q/t I电流，单位是安，用电流，单位是安，用A表示表示,千进位，还有微安，毫安，千千进位，还有微安，毫安，千安（安（mA、A、KA）；）；Q电荷量，单位库仑，用电荷量，单位库仑，用C表示，表示，1库库仑仑=6.2518个电子的电量；个电子的电量；t时间，单位是秒，用时间，单位是秒，用s表示。表示。电压: 物体带电后具有一定的电位,在电路中任意两点之间的电位差,用U表示电压的方向: 一是高电位指向低电位; 二是电位随参考点不同而改变.电动势电动势：一个电源能够使电流持续不断沿电路流动,就是因为它能使电路两端维持一定的电位差.这种电路两端产生和维持电位差的能力就叫电源电动势

3、. E=W/Q(该公式表明电源将其它形式的能转化成电能的能力)其中W为外力所作的功,Q 为电荷量,E 为电动势.电源内电动势的方向: 由低电位移向高电位 电压、电动势的单位都是伏特（简称伏），用v表示,千进位，还有微伏，毫伏，千伏等（mv、v、Kv） 电阻元件电阻元件：一种消耗电能的元件。一种消耗电能的元件。自由电子在物体中移动受到自由电子在物体中移动受到其它电子的阻碍其它电子的阻碍,对于这种对于这种 导电所表现的能力就叫电阻导电所表现的能力就叫电阻. 电感元件：一种能够贮存磁场能量的元件。电感元件：一种能够贮存磁场能量的元件。电容元件：一种能够贮存电场能量的元件。电容元件：一种能够贮存电场能

4、量的元件。 R 电阻，单位欧姆（简称欧），用电阻，单位欧姆（简称欧），用表示，表示， 电工材料包括导体、半导体、和绝缘材料。有良好导电性能电工材料包括导体、半导体、和绝缘材料。有良好导电性能的叫导体，几乎不导电的绝缘体，介于导体和绝缘体之间的物的叫导体，几乎不导电的绝缘体，介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。质称为半导体。金属导体的电阻金属导体的电阻R与长度与长度L成正比，与截面积成正比，与截面积S成反比，且与电成反比，且与电阻率阻率p有关。有关。 公式公式 ： R=pL/S电阻率是指长电阻率是指长1米，截面积为米，截面积为1mm2 ，在在200C温度下的电阻值。温度下的电阻值。铜铜=0.0

5、17铝铝=0.028 nRRRR21n个电阻串联可等效为一个电阻个电阻串联可等效为一个电阻电阻的混联电阻的混联电阻的混联：在一个电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种联接称方式称为电阻的混联。某些物体具有吸引铁、镍、钴等物质的性质叫做某些物体具有吸引铁、镍、钴等物质的性质叫做磁性。具有磁性的物体叫做磁体。磁性。具有磁性的物体叫做磁体。 常见的人造磁体形式常见的人造磁体形式磁感应线磁感应线 图图3 通电长直导线的磁场方向通电长直导线的磁场方向 图图4 通电螺线管的磁场方向通电螺线管的磁场方向 0rmmRFSLRmSLR振幅振幅 msin iIt I Im m 2 Tit O 21 fT e

6、02 2tT一周期和频率：一周期和频率：1. 周期（周期（T）： 正弦交流电从零正弦交流电从零最大最大 零零负最大负最大零；这零；这 样循环变化一周所需的样循环变化一周所需的 时间叫周期时间叫周期. . 周期表明交流电变化周期表明交流电变化 的快慢的快慢, 我国交流电的我国交流电的 周期为周期为: T = 0.02秒秒 变化一周所需要变化一周所需要的时间称之为周期的时间称之为周期2. 2. 频率（频率（F F）：）： 1). 1). 定义定义: : 正弦交流电在正弦交流电在1 1 秒秒 钟内完成周期变化的钟内完成周期变化的 次数叫频率。次数叫频率。式中式中: T: T周期（周期（S S秒）秒）

7、 F F频率（频率（HzHz赫芝）赫芝）单位单位: 1: 1千赫芝千赫芝 = 1000= 1000赫芝赫芝 FT1 TF1 2). 2). 周期与频率的关系周期与频率的关系T我国交流电频率每秒变化50次e02 2t 单位单位: :（弧度（弧度/ /秒）秒） f = 50HZ f = 50HZ 秒秒弧弧度度 /3145014.3222 fT ）（）L（直径直径周长周长 RL2 22 RRRL弧度弧度又又fffT 212122 3.3.角频率角频率（电角速度电角速度）fT 22 r2: 周周长长注注 2/2 Rr弧度弧度f 2 角角频频率率二瞬时值、最大值、有效值二瞬时值、最大值、有效值1.1.瞬

8、时值瞬时值1).1).定义定义: : 交流电的大小随时间变化而变化交流电的大小随时间变化而变化, , 即某一瞬间的值即某一瞬间的值. .2).2).表示符号表示符号: : 用小写出用小写出e e、u u、i i表示表示. .tEem sin tUum sin tIim sin 3).3).瞬时值的数学表达式解析式：瞬时值的数学表达式解析式：A.A.电动势电动势B.B.电压电压C.C.电流电流式中：式中： EmEm、UmUm、ImIm 最大值最大值(=90(=90） 角速度（角频率）角速度（角频率） t t 时间时间( (秒秒) )t6 6t7 7t8 8e e0 0e e1 1e e2 2e

9、e3 3e e4 4e e5 5e e6 6e e7 7e e8 8etEm- -Em正正弦弦交交流流电电的的瞬瞬时时值值, ,最最大大值值t=0t1 1t2 2t3 3t4 4t5 5瞬时值瞬时值e、最大值最大值EmEm2. 2. 最大值最大值 ( (EmEm):): 当当=90=90时时, , 瞬时值达到最大时的值瞬时值达到最大时的值. . 用写用写EmEm、UmUm、ImIm表示表示. . 有效值有效值: : 交流电与直流电交流电与直流电在灯泡上消耗的电能等值在灯泡上消耗的电能等值直流交流K灯泡100W 1).1).定义定义: : 在相同时内在相同时内, , 交流电等效直流电交流电等效直

10、流电 所消耗的电能所消耗的电能, , 那那 么这个直流电的数么这个直流电的数 值就叫做交流电的值就叫做交流电的 有效值有效值 2).2).表示符号表示符号: : 用大写用大写E E、U U、I I表示表示. . 如果i做的功等于I做的功，那么就把直流电流I的值作为交流电流i的有效值。3.3.有效值有效值 用导线把负载（电动机、电热器等）与交流用导线把负载（电动机、电热器等）与交流电源连接起来，所组成的电路叫做交流电路。交电源连接起来，所组成的电路叫做交流电路。交流电路的负载一般用电阻流电路的负载一般用电阻R、电感、电感L、电容、电容C这三这三个参数表示。其中：个参数表示。其中： 电阻电阻R ：

11、表示电路中消耗电能的参数。电路中的热损耗，表示电路中消耗电能的参数。电路中的热损耗，通常归结于电阻。由于交流电存在着集肤效应等影响，在交通常归结于电阻。由于交流电存在着集肤效应等影响，在交流电路中的电阻一般比在直流电路中要大，并且频率越高越流电路中的电阻一般比在直流电路中要大，并且频率越高越显著。显著。电感电感L L：表示电路中具有存储磁场能量特征负载的参数。电表示电路中具有存储磁场能量特征负载的参数。电感在交流电流的作用下，会因电磁现象而产生感应电动势。感在交流电流的作用下，会因电磁现象而产生感应电动势。因此，因此，。电容电容C： 任何两个金属导体，中间隔以绝缘材料，就形成电任何两个金属导体

12、，中间隔以绝缘材料，就形成电容器，简称电容。容器，简称电容。 表示电路中具有存储电场能量特征负载的参数。由于交流表示电路中具有存储电场能量特征负载的参数。由于交流电压的变化，电容要随着外加电压的变化而反复充电、放电。电压的变化，电容要随着外加电压的变化而反复充电、放电。因此，因此， 在任何一个交流电路中，在任何一个交流电路中，R、L、C这三这三个参个参数都同时存在，但是在实际电路中，往往可以根数都同时存在，但是在实际电路中，往往可以根据它们效应的强弱，略去其中某一个参数或两个据它们效应的强弱，略去其中某一个参数或两个参数。参数。同时，为了计算方便，假定导线上的同时，为了计算方便，假定导线上的R

13、、L、C都可忽略不计，把电路中的参数都看成集中参都可忽略不计，把电路中的参数都看成集中参数来分析。数来分析。 纯电阻电路是略去电感纯电阻电路是略去电感L、电容电容C的作用而只有电阻负载的作用而只有电阻负载的交流电路。如电炉的供电线的交流电路。如电炉的供电线路就可以看作是纯电阻电路。路就可以看作是纯电阻电路。纯电阻电路图纯电阻电路图+ +uRi（1 1）电压和电流）电压和电流 纯电阻电路中，电压和电流是同相位的，而且均纯电阻电路中，电压和电流是同相位的，而且均按正弦规律变化。它们的波形图和相量图如下图：按正弦规律变化。它们的波形图和相量图如下图：uit 0 0u i波形图波形图I U. . .相

14、量图相量图电流与电压的关系为电流与电压的关系为RUI 由上式可知，在电阻电路内，电流的有效值等于电压由上式可知，在电阻电路内，电流的有效值等于电压的有效值除以电阻。的有效值除以电阻。 （2 2）有功功率）有功功率 功率等于电压与电流的乘积。在交流电路中由功率等于电压与电流的乘积。在交流电路中由于电压和电流于电压和电流都是交变量，功率为时间都是交变量，功率为时间t t的函数，的函数，称为瞬时功率，用称为瞬时功率，用“p”表示。表示。瞬时功率在一个周瞬时功率在一个周期内平均值称为平均功率或有功功率，用期内平均值称为平均功率或有功功率，用“P”表示。表示。 纯电阻电路的有功功率等于该电路的电压有效值

15、与纯电阻电路的有功功率等于该电路的电压有效值与电流有效值的乘积，单位是电流有效值的乘积，单位是W或或Kw. P = UI 例题例题11 有一电压有一电压u = 20sint（V）、负载电阻、负载电阻R=4的的纯电阻电路。求电路电流的瞬时值、有效值及其有纯电阻电路。求电路电流的瞬时值、有效值及其有功功率。功功率。解：瞬时电流解：瞬时电流)(sinsinAttRui5420电压有效值电压有效值)(.VUUm14142202电流有效值电流有效值)(.AIIm543252有功功率有功功率)(.WUIP505431414例题例题22试求试求：（1）220V/200W灯泡的灯丝电阻是多少？灯泡的灯丝电阻是

16、多少？ （2）220V/100W灯泡的灯丝电阻又是多少？灯泡的灯丝电阻又是多少？解：因为解：因为 所以所以RUP2（1）220V/200W灯丝电阻灯丝电阻)(24220022022PUR（2）220V/100W灯丝电阻灯丝电阻)(48410022022 PUR 计算结果说明，在同样的电压下，负载电计算结果说明，在同样的电压下，负载电阻值的大小与其功率成反比。阻值的大小与其功率成反比。 电机、变压器等电器设备，就是由许多绕组所电机、变压器等电器设备，就是由许多绕组所组成的，具有一定电感。如果绕组的电阻很小，可组成的，具有一定电感。如果绕组的电阻很小，可以忽略不计时，则由此类电器组成的电路，就可看

17、以忽略不计时，则由此类电器组成的电路，就可看成是一纯电感电路。纯电感电路实际上是不存在的。成是一纯电感电路。纯电感电路实际上是不存在的。我们研究这种电路，主要是了解电感在电路中的作我们研究这种电路，主要是了解电感在电路中的作用，为以后研究复杂电路打下理论基础。用，为以后研究复杂电路打下理论基础。+ +u纯电感电路图纯电感电路图iL 波形图波形图ui22)90sin(0tUumtIimsintu i090o 1、频率相同。频率相同。2、相位相差、相位相差900,即即u 领先领先i 900。电压与电流的关系：电压与电流的关系：相量图相量图0. .U. .I)90sin(0tUumtIimsin（1

18、 1）电压有效值和电流有效值）电压有效值和电流有效值电感电路的电压有效值与电流有效值的比值为电感电路的电压有效值与电流有效值的比值为式中式中L表示电感对交流电电抗作用。简称感表示电感对交流电电抗作用。简称感抗，以抗，以“XL”表示，单位为表示，单位为。即。即fLLXL2LIU 一个电感线圈的感抗，只在一定频率下才是一个电感线圈的感抗，只在一定频率下才是常量，频率越高则感抗越大，这是因为电流的频常量，频率越高则感抗越大，这是因为电流的频率越高，即变动越快，则感应电势就越大的缘故。率越高，即变动越快，则感应电势就越大的缘故。对于恒定的直流来说，频率为零，感抗亦为零，对于恒定的直流来说，频率为零，感

19、抗亦为零，故故恒定直流电路中不考虑电感这个参数。电感有恒定直流电路中不考虑电感这个参数。电感有短路直流的作用。短路直流的作用。（2 2）功率）功率 在纯电感电路中，只有电感与电源间的能量交在纯电感电路中，只有电感与电源间的能量交换，而没有能量消耗，这种换，而没有能量消耗，这种电感与电源间的能量交电感与电源间的能量交换规律，用无功功率换规律，用无功功率Q表示。表示。无功功率的单位称乏无功功率的单位称乏（Var），其值等于电压与电流有效值的乘积。），其值等于电压与电流有效值的乘积。LLXUXIUIQ22 无功功率在生产中占有重要的地位。因为很无功功率在生产中占有重要的地位。因为很多电气设备，如电磁

20、振动器、工频炉等，都是根多电气设备，如电磁振动器、工频炉等，都是根据电磁原理工作的。它们都是感性负载，并靠磁据电磁原理工作的。它们都是感性负载，并靠磁场传送和转换能量。没有磁场这些设备就不能工场传送和转换能量。没有磁场这些设备就不能工作。可见作。可见“无功无功”不能理解为不能理解为“无用无用”，无功功，无功功率是具有电感线圈的电气设备（感性负载）正常率是具有电感线圈的电气设备（感性负载）正常工作的必要条件。工作的必要条件。 将电容器接在交流电源上，就组成一电容性电将电容器接在交流电源上，就组成一电容性电路。如果电路中的电阻很小可以忽略不计时，这个路。如果电路中的电阻很小可以忽略不计时，这个电路

21、叫做纯电容电路，如图所示。电路叫做纯电容电路，如图所示。i+ +uC纯电容电路图纯电容电路图90t波形图波形图iu22u i0 0tmUusin)90sin(0tIim在纯电容正弦交流电路在纯电容正弦交流电路中，电压、电流的关系：中，电压、电流的关系：1 1、频率相同。、频率相同。2 2、相位相差、相位相差90900 0，即即i超前超前u90900 0。电压达到电压达到0 0点时，电流达到最大值。点时，电流达到最大值。相量图相量图0. .U. .I（1 1）电压和电流有效值的关系）电压和电流有效值的关系纯电容电路电压与电流有效值的比是：纯电容电路电压与电流有效值的比是：CIU1fCC211式中

22、，式中， ，表示电容对交流电的电抗，表示电容对交流电的电抗作用，简称容抗，以作用，简称容抗，以“XC”表示，单位为表示，单位为。即。即fCCXC211 一个电容器的容抗，只在一定频率下才是常一个电容器的容抗，只在一定频率下才是常量，频率越高则容抗越小，这是因为充、放电进量，频率越高则容抗越小，这是因为充、放电进行得越快，在同样电压下单位时间内移动的电荷行得越快，在同样电压下单位时间内移动的电荷也越多，以致电流越大的缘故。频率等于零，容也越多，以致电流越大的缘故。频率等于零，容抗无穷大，故抗无穷大，故电容有隔离直流的作用，在直流电电容有隔离直流的作用，在直流电路中相当于开路。路中相当于开路。（2

23、 2）功率）功率 纯电容与纯电感一样，仅与电源进行能量交纯电容与纯电感一样，仅与电源进行能量交换，而没有能量消耗。换，而没有能量消耗。电容充电，是它吸收电能电容充电，是它吸收电能并将其转换成电场能储存起来；电容放电，是将并将其转换成电场能储存起来；电容放电，是将其储存的电能返还给电源。其储存的电能返还给电源。因此，电容元件本身因此，电容元件本身并不消耗能量，仅与电源交换能量。并不消耗能量，仅与电源交换能量。 用无功功率用无功功率Q表示能量交换的规模。其表达表示能量交换的规模。其表达式为电压和电流有效值的乘积：式为电压和电流有效值的乘积：CCXUXIUIQ22 下面的表为纯电阻、纯电感和纯电容交

24、下面的表为纯电阻、纯电感和纯电容交流电路的主要特性比较。流电路的主要特性比较。电路电路参数参数RLC电路图电路图（正方向）（正方向）iuiuiutUusin2电流（设电压电流（设电压 为为 ）tRUisin2三角函数式三角函数式)sin(0902tLUi)sin(09021tCUi相位相位差差 =900 = 0（电（电压与压与电流电流同相）同相）（电（电流滞流滞后电后电压压90900 0） =-900（电（电流超流超前电前电压压90900 0）波形图波形图0 0电阻电阻RRf感抗感抗XL=L=2fL0 0XLf0 0Xcf容抗容抗XC=1/C=1/2fC纯电阻、纯电感、纯电容交流电路主要特性纯

25、电阻、纯电感、纯电容交流电路主要特性电压与电电压与电流的有效流的有效值关系值关系U=RIU=U=LILI=X=XL LI IICU1=X=XC CI I有功功率有功功率P无功功率无功功率QRURIUIP220Q0PLLLXUXIUIQ220PCCCXUXIUIQ22阻抗及其频率特性阻抗及其频率特性0 0电阻电阻Ru R ittu R i tt0 0感抗感抗X XL L= =LL=2=2fL0 0u R itt容抗容抗XC=1/C=1/2fC 电器电器 220V最高耐压最高耐压 =300V 若购得一台耐压为若购得一台耐压为 300V 的电器，是否可用的电器，是否可用于于 220V 的线路上的线路

26、上? ? 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用。以不能用。电源电压电源电压有效值有效值 U = 220V 最大值最大值 Um = 220V = 311V 2问题与讨论一问题与讨论一 正弦量的最大值和有效值正弦量的最大值和有效值不不随时间变化。它们的随时间变化。它们的大小与频率、相位大小与频率、相位没有没有关系。关系。 当交流电按当交流电按正弦规律正弦规律变化时，它的幅值与有效变化时，它的幅值与有效值之比是值之比是2问题与讨论二问题与讨论二 由于交流电压的有效值是由于交流电压的有效值是220V220V，等于直流电源的，等于直流电源的电压电压22

27、0V220V，根据有效值的定义，可知发光亮度相同。，根据有效值的定义，可知发光亮度相同。ti314sin514、已知、已知)90942sin(1502ti你能说你能说2i比比1i超前超前090吗？为什么？吗？为什么？不能不能；不是同频率的正弦量不能比较相位关系。不是同频率的正弦量不能比较相位关系。 交流输电线可以看作是一个电阻和电感串联交流输电线可以看作是一个电阻和电感串联的交流电路。当电流通过输电线时，在电阻和电的交流电路。当电流通过输电线时，在电阻和电感上都有电压损失。如果输电线比较长，输送功感上都有电压损失。如果输电线比较长，输送功率又比较大，输电线电阻和电感以及输送的电流率又比较大，输

28、电线电阻和电感以及输送的电流都比较大，可能使输电线上的电压损失超过允许都比较大，可能使输电线上的电压损失超过允许的限度，使得负荷端的电压过低。为了解决这个的限度，使得负荷端的电压过低。为了解决这个问题，可以在电路中串联电容器，叫做串联补偿。问题，可以在电路中串联电容器，叫做串联补偿。这种电路就是电阻、电感、电容串联的电路。这种电路就是电阻、电感、电容串联的电路。 电阻、电感和电容串联电路如图所示。当通过电阻、电感和电容串联电路如图所示。当通过电路的电流电路的电流 i=Imsint 时，根据以上对纯电阻电路、时，根据以上对纯电阻电路、纯电感电路及纯电容电路的分析，可知电阻两端产纯电感电路及纯电容

29、电路的分析，可知电阻两端产生的电压降与电流同相，有效值为：生的电压降与电流同相，有效值为：U = IR 在电感两端产生的电压降，超前于电流在电感两端产生的电压降，超前于电流900，有效值为：有效值为： UL= IXL 在电容两端产生的电压降，滞后于电流在电容两端产生的电压降，滞后于电流900，有效值为：有效值为： UC= IXCCL Ri+ +uURULUCR、L、C串联电路串联电路 根据相量关系，电根据相量关系，电阻压降与电流同相；电阻压降与电流同相；电感压降超前于电流感压降超前于电流900；电容压降滞后于电流电容压降滞后于电流900；画出画出R、L、C串联电路串联电路的相量图，所以，总电的

30、相量图，所以，总电压的相量等于各部分电压的相量等于各部分电压降的相量和。压降的相量和。XL= XCUL. .UC. .I. .0U=UR. . .对于电感：对于电感：电流滞后电压电流滞后电压900对于电容：对于电容：电流超前电压电流超前电压900 , ,电路的电抗部分等于零电路的电抗部分等于零, ,故此时故此时阻抗最阻抗最小小（Z=R），电流最大，），电流最大，电流与电压同相位，电流与电压同相位，电路呈纯电阻电路性质。电路呈纯电阻电路性质。0XLXCUL. .UC. .I. .0UC. .U. .UR. .UX. .= =UL. .UC. .22)(CLRUUUU0，电压超前电流，电路呈现电感

31、电路性质；，电压超前电流，电路呈现电感电路性质；U. .XLXCUL. .UC. .I. .0UL. .UX. .= =UC. .UL. .UR. .22)(LCRUUUU0，电压滞后电流，电路呈现电容电路性质；，电压滞后电流，电路呈现电容电路性质；因为因为UL与与UC相位相差相位相差1800，所以总电压的有效值为：，所以总电压的有效值为：ZIXRIXXRIIXIXIRUUUUCLCLCLR22222222)()()()(式中式中2222XRXXRZCL)(“Z”的绝对值的绝对值 叫做电路的总电抗，单位为叫做电路的总电抗，单位为。它由电阻它由电阻“R”和电抗和电抗“X”两部分组成。三者之间两部

32、分组成。三者之间的关系可以通过阻抗三角形来记忆。如图所示。的关系可以通过阻抗三角形来记忆。如图所示。其中电抗部分的大小由其中电抗部分的大小由XL与与XC之差来决定。即之差来决定。即 ZCLXXX电路中电流和总电路中电流和总电压的相位差角电压的相位差角为为RXXtgCL1ZRCLXX 阻抗三角形阻抗三角形 由上式可知，由上式可知，R、L、C串联电路总电压串联电路总电压U与与电流电流 i 之间的相位差与电路参数有关，在之间的相位差与电路参数有关，在R、L、C电路中：电路中：当当XLXC时：时：0，电压超前电流，电路呈现电感电路性质；，电压超前电流，电路呈现电感电路性质；0，电压滞后电流，电路呈现电

33、容电路性质；，电压滞后电流，电路呈现电容电路性质；当当XLXC时：时： , ,电路的电抗部分等于零电路的电抗部分等于零, ,故此时故此时阻抗最阻抗最小小（Z=R），电流最大，），电流最大，电流与电压同相位，电流与电压同相位，电路呈纯电阻电路性质。电路呈纯电阻电路性质。0当当XL=XC时：时：R、L、C串联电路计算功率的一般表达式为：串联电路计算功率的一般表达式为：有功功率：有功功率：cosUIRIIUPR2 coscosZIU IRUR)(CLXXXIU电压三角形电压三角形无功功率：无功功率：sinUIXIIUQX2 在正弦交流电路中，在正弦交流电路中，电压有效值与电流有效电压有效值与电流有效

34、值的乘积称为视在功率，用符号值的乘积称为视在功率，用符号S表示。表示。UIS 视在功率：视在功率：视在功率单位时伏安（视在功率单位时伏安（VA）或千伏安（）或千伏安（kVA）。）。其计算公式为：其计算公式为： 视在功率是表示电气设备额定容量的参数。视在功率是表示电气设备额定容量的参数。一般的交流电气设备都是根据额定电压和额定电一般的交流电气设备都是根据额定电压和额定电流来设计的，所以其视在功率有一确定的值，又流来设计的，所以其视在功率有一确定的值，又叫设备的容量。例如变压器的容量是用额定电压叫设备的容量。例如变压器的容量是用额定电压和额定电流的乘积来表示的。和额定电流的乘积来表示的。 视在功率

35、视在功率S是总电压是总电压U和电流和电流I的有效值的的有效值的乘积，也就是电源的总功率它表示交流电源容乘积，也就是电源的总功率它表示交流电源容量的大小。量的大小。SPcos上式表明功率因数是一个负荷（如异步电动机）所上式表明功率因数是一个负荷（如异步电动机）所需要的有功功率和视在功率的比值。如，电灯、电需要的有功功率和视在功率的比值。如，电灯、电炉的功率因数炉的功率因数 ，说明它们只消耗有功功率。，说明它们只消耗有功功率。异步电动机的功率因数比较低，一般在异步电动机的功率因数比较低，一般在0.70.85左左右，说明它们需要一定数量的无功功率。右，说明它们需要一定数量的无功功率。1cos 功率因

36、数大就表明电路中用电设备的有功功功率因数大就表明电路中用电设备的有功功率大，也就是说发电机输出功率的利用率高。率大，也就是说发电机输出功率的利用率高。 因此，对发电厂来说，就必须在输出有功功因此，对发电厂来说，就必须在输出有功功率的同时也输出无功功率。在输出功率中，有功率的同时也输出无功功率。在输出功率中，有功功率和无功功率个占多少，不是决定于发电机，功率和无功功率个占多少，不是决定于发电机，而是取决于负荷的需要，即取决于负荷的功率因而是取决于负荷的需要，即取决于负荷的功率因数。如果负荷功率因数过低，就表示在输出功率数。如果负荷功率因数过低，就表示在输出功率中，无功功率的比例很大，这对于电力系

37、统的运中，无功功率的比例很大，这对于电力系统的运行是很不利的。行是很不利的。例题例题1-131-13 在在RC串联电路中，交流电压的有效值为串联电路中，交流电压的有效值为50V，已知电阻已知电阻R=20，容抗，容抗XC=15，求电路中电流和，求电路中电流和各元件的电压。各元件的电压。解：解：电路总阻抗电路总阻抗)(2515202222CXRZ总电流总电流)(AZUI22550电阻上的电压电阻上的电压)(.VIRUR402002电容上的电压电容上的电压)(.VIXUCC301502 在电阻、电感和电容相并联的交流电路中，在电阻、电感和电容相并联的交流电路中，最有实际意义的是电阻与电感串联起来，再

38、和电最有实际意义的是电阻与电感串联起来，再和电容并联的电路。容并联的电路。 感性负载，一般功率因数很低。为了既提高感性负载，一般功率因数很低。为了既提高负载功率因数，又不改变电感线圈的电压，在电负载功率因数，又不改变电感线圈的电压，在电力系统中，采用并联电容器的方法，就地提供感力系统中，采用并联电容器的方法，就地提供感性负载所需要的无功功率，以提高系统的功率因性负载所需要的无功功率，以提高系统的功率因数。所以我们把这种电路叫做并联补偿电路。数。所以我们把这种电路叫做并联补偿电路。i+ +uCL Ri1icR、L支路的电流有效值为支路的电流有效值为221LXRUI该支路的功率因数：该支路的功率因

39、数：22LXRRcos电容支路电流有效值：电容支路电流有效值：UCCUXUICC1 由相量图可以看出，由相量图可以看出，在在u和和R、L参数不变的参数不变的情况下（即情况下（即i1和和cos1不不变）若电容值大，变）若电容值大，ic相相应增大，但总电流应增大，但总电流 i 减减小且小且 i 与与U之间的相位之间的相位角角变小变小，cos变大。变大。0. .U. .I1. .I. .IC1 1相量图相量图i+ +uCL Ri1ic 如果如果u表示的是交流电表示的是交流电源，源，i是电源供电线路电流，是电源供电线路电流，cos就表示了电源的功率因就表示了电源的功率因数。数。例题例题1-151-15

40、 如图所示，一个电阻、电容、电感并联连接的电如图所示，一个电阻、电容、电感并联连接的电路，已知路，已知 , R=10，L=31.8mH，C=318F，求，求R、L、C的电流的电流IR、IL、IC。 tu3142220sinCL R+ +uiciLiR解：解：)(.989108313143LXL)(.01010318314116CXC)(AXUICC2210220)(.AXUILL22989220)(ARUIR2210220电压、电流相量图电压、电流相量图. .IL0. .U. .IC. .IRi+ +uCL Ri1icCL Ri+ +uURULUCR、L、C串联电路串联电路tuuAuBuCO1

41、20120120AUCUBU (a) 波 形 图 (b) 相 量 图 电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电机感应的对三相电压分别为：)120sin()120sin(sinmCmBmAtUutUutUu 1. 对称三相交流电的特点u0Tt120UB120 120对称三相电压的瞬时值之和为对称三相电压的瞬时值之和为 00321 uuu即：即：0321 UUU或或三个正弦交流电动势满足以下特点三个正弦交流电动势满足以下特点:20o三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的！2. 三相电源的星形（Y）连接方式uAuBuC三相电源尾端连在一起三相电源首端分别向外

42、引出端线，俗称火线。尾端公共点向外引出的导线称为中线，中线俗称零线。显然火线与零线之间的电压等于发电机绕组的三相感应电压相电压 火线与火线之间的电压称为线电压。uABuBCuCA三相电源绕组作Y形连接时，可以向负载提供两种 电压。此种供电系统称为三相四线制。 数量上，线电压uAB是相电压uA的1.732倍；相位上，线电压超前与其相对应的相电压30电角！三相电源Y接时线、相电压之间的关系三个相电压对称电源的中性点总是接地的，因此相电压在数值上等于各相绕组首端电位。线电压与相电压之间的关系UB120120 120ACCACBBCBAABUUUUUUUUU电压等于两点电位之差-UB30AABAAB3

43、30cos21UUUU可得同理可得显然，电源Y接时的三个线电压也是对称的！UC-30UA-303. 三相电源的三角形（）连接方式显然发电机绕组作接时只能向负载提供一种电压！三相电源首尾相接构成闭环在电源的三个连接点处分别外引三根火线。 显然，电源绕组作接时，线电压等于发电机绕组的三相感应电压。 发电机三相绕组作接时，不允许首尾端接反！否则将在三角形环路中引起大电流而致使电源过热烧损。uABuBCuCA三相电源绕组作接时，线电压等于电源绕组的感应电压。此种供电系统称为三相三线制。通常电源绕组的连接方式为星形。uAuCuB相线UU30 3plUU日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:V22

44、0 V380PlUU、V127 V220PlUU、 三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可向负载提供两种不同的电压，且其中线电压是发电机一相绕组感应电压的1.732倍！ 三相四线制供电系统两种电压一般表示为或验电笔的正确握法如下图示你能说出对称你能说出对称三相交流电的三相交流电的特征吗？特征吗？三相四线制供电体制三相四线制供电体制中，你能说出线、相中，你能说出线、相电压之间的数量关系电压之间的数量关系及相位关系吗？及相位关系吗？ 如何用验电笔或如何用验电笔或400V400V以上以上的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？电笔头与

45、被测导线接触时，使氖管发光的是火线，不发光的是零线。 利用一块电压表的测利用一块电压表的测量，你能正确判断出火量，你能正确判断出火线和零线吗？线和零线吗？ 三相负载也有Y形和形两种连接方式。1. 三相负载的Y形连接Z NZZiA线电流由连接方式决定了相电流plIIYYuAuBuCY接时负载端电压等于电源相电压(1)对称三相负载满足ZZZZCBA称为对称三相负载。0CBANIIIIY接对称三相负载中通过的电流CCCBBBAAAZ Z ZUIUIUI；iNY接对称三相电流对称，因此 对称负载Y接时，由于中线电流为零，中线不起作用，可以拿掉！ 电源线电压为380V，对称三相负载Y接，Z=3+j4，求：各相负载中的电流及中线电流。 V220732. 13803lpUU设V0220AUV120220BUV120220CU1 .53543jZA1 .53441 .5350220AAZUI根据对称关系：A1 .17344BIA9 .6644CI 对称三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它