教学材料焊接设备-2

第一节单相交流电路的基本概念一、单相交流电路的基本概念(1)交流电:大小和方向都随时间作周期性变化的电动势、电压和电流统称为交流电。(2)正弦交流电:按正弦规律变化的交流电为正弦交流电，也称为正弦量。(3)正弦交流电的优越性:便于传输，易于变换，便于运算，有利于电器设备的运行。下一页返回第一节单相交流电路的基本概念二、正弦量的周期、频率和角频率(1)周期:正弦量变化一周所需的时间，用T表示。单位:秒(S)。(2)频率:正弦量每秒重复变化的次数，用f表示。单位:赫兹(Hz)。周期与频率互为倒数。

f=1/T我国和大多数国家采用50Hz的正弦交流电，这种频率在工业上应用最广，所以也称为工业频率(工频)。有些国家(如美国、日本)采用的正弦交流电频率为60Hz。通常的交流电动机、交流弧焊机、交流电器和照明负载都采用这种频率。上一页下一页返回第一节单相交流电路的基本概念(3)角频率:正弦量一秒内经历的弧度数，用ω表示。单位:弧度/秒(rad/s)。(4)三者之间关系:三、正弦量瞬时值、最大值和有效值(1)瞬时值:正弦量任一时刻的数值，用小写字母表示，如u、i、e应注意瞬时值是变量，其表达式是三角函数解析式。上一页下一页返回第一节单相交流电路的基本概念

(2)最大值:正弦量中最大的瞬时值，大写字母加下标m表示，如Im、Um及Em。(3)有效值:与交流电热效应相同的直流电数值，用大写字母表示，如I,U和E。如让一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，在相同的时间里产生相同的热量，则称I为i的有效值。(4)有效值和最大值之间的关系:即上一页下一页返回第一节单相交流电路的基本概念四、正弦量的相位、初相和相位差(1)相位:是随时间变化的电角度，反映正弦量变化的进程。(2)初相:是t=0时的相位，表示为初相给出了观察正弦波的起点或参考点。(3)规定:初相不得超过±1800，初相为正角时，正弦量对应的初始数值一定是正值，初相为负角时，正弦量一定是负值。(4)相位差:两个同频正弦量相位之差，表示为φ。上一页返回第二节单一元件正弦交流电路一、电阻元件常见的电阻，如图2-1所示。2.电压、电流关系设uR=URmsinωt频率关系:相同。大小关系:Im=URm/R或I=uR/R。相位关系:uR

、i同相。3.电阻元件的功率下一页返回第二节单一元件正弦交流电路二、电感元件常见的电感元件和符号，如图2-2所示。2.电压、电流关系(1)电压与电流频率相同。(2)相位关系:电压超前电流9003.感抗，如图2一3所示。XL称为电感元件的电抗，简称感抗，单位为欧姆(Ω)4.电感的性质感抗XL是频率f的函数，电感L具有通直阻交的作用。纯电感不消耗能量，是储能元件，只和电源进行能量交换。上一页下一页返回第二节单一元件正弦交流电路三、电容元件常见的电容元件及符号，如图2-4所示。2.电压、电流关系(1)电压与电流频率相同。(2)相位关系:电流超前电压9003.容抗，如图2一5所示。XC称为电容元件的电抗，简称容抗，单位为欧姆(Ω)。上一页下一页返回第二节单一元件正弦交流电路4.电答的性质(1)容抗XC:是频率f的函数，电容C具有隔直通交的作用。(2)纯电容不消耗能量，是储能元件，只和电源进行能量交换。四、功率因数对供电系统的影响及提高功率因数的方法1.功率因数对供电系统的影响在供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大，即供电系统的功率因数降低，将会引起:(1)增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗。若设备的功率因数降低，在保证输送同样的有功功率时，无功功率就要增加，这样势必就要在输电线路中传输更大的电流，使得此输电线路上有功功率损耗和电能损耗增大。上一页下一页返回第二节单一元件正弦交流电路(2)系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，如变压器、电气设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的起动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。(3)功率因数过低还将使线路的电压损耗增大，结果负荷端的电压就要下降，甚至会低于允许偏移值，从而严重影响异步电动机及其他用电设备的正常运行。特别在用电高峰季节，功率因数太低会出现大面积地区的电压偏低，将给工农业生产造成很大的损失。(4)使电力系统内的电气设备容量不能充分利用，因为发电机或变压器都有一定的额定电压和额定容量(也即额定电流)，在正常情况下，这些参数是不容许超过的，若功率因数降低，则有功功率也将随之降低，使设备容量不能得到充分利用。)上一页下一页返回第二节单一元件正弦交流电路2.提高功率因数的方法1)提高自然功率因数自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供电系统总功率因数提高。(1)合理选择电动机的规格、型号。(2)防止电动机空载运行。(3)保证电动机的检修质量。(4)合理选择变压器的容量。(5)交流接触器的节电运行。上一页下一页返回第二节单一元件正弦交流电路2)提高人工补偿功率因数(1)并联电容器。(2)同步电动机补偿。(3)调相机补偿。(4)动态无功补偿。上一页返回第三节三相交流电路一、三相交流电的优点三相交流电较单相交流电有很多优点，它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面，都有明显的优越性。例如，制造三相发电机、变压器都较制造单相发电机、变压器节省材料，而且构造简单、性能优良，又如由同样材料所制造的三相电动机，其容量比单相电动机大50%;在输送同样功率的情况下，三相输电线较单相输电线可节省有色金属25%，而且电能损耗较单相输电时少。由于三相交流电有以上优点，所以得到了广泛的应用。下一页返回第三节三相交流电路二、三相对称电源电动势1·三相对称电源电动势三相对称电源电动势就是幅值相同，频率相等，彼此相位差为1200的三个电源电动势，它是由发电厂三相交流发电机产生的。发电机有三个定子绕组A、B,C，参数相同。它们的首端在空间放置的位置相差1200。这样转子在外力的作用下，依次切割三个定子绕组，在三个定子绕组中产生三个感应电动势，即为三相对称电源电动势(通常称三相电源)2.三相对称电源电动势表达式上一页下一页返回第三节三相交流电路

3.相序相序:最大值出现的次序，称为三相电源的相序。从图2-6可以看出上面三相电源的相序为A一B一C通常在三相电源的裸铜排上，刷有黄绿红三种颜色，分别表示第一相、第二相、第三相。三、三相电源绕组的连接如果把三相电源分别通过输电线向负载供电，则需要六根输电线，这显示不出三相制的优越性。口前广泛采用两种连接:星形连接和三角形连接。这里重点介绍星形连接。上一页下一页返回第三节三相交流电路将三相绕组的末端连接在一起，从首端分别引出导线，这就是星形连接。通常三相绕组的始端用A,B,C表示，末端用X,Y,Z表示。绕组始端的引出线称为火线。三个绕组末端连接在一起的公共点“0”称为中性点，从中性点引出的一根导线称为零线(也称中线)。如果中性点接地，则零线也称做地线，如图2一7所示。每相组两端间的电压(即每相绕组首端与中线之间的电压)uA、uB、uC叫做相电压。两根火线之间(即两相之间)的电压uAB、uBC、uCA叫做线电压。发电机、变压器等电源绕组连接成星形时，可引出四根导线，称为三相四线制。可提供两种电压:相电压与线电压。在我国的电力系统中，相电压为220V,线电压为380V上一页下一页返回第三节三相交流电路发电机、变压器等电源绕组连接成星形时，不一定都引出中线。如果只引出三根线，则称为三相三线制。四、三相电源负载的连接1.三相电源负载的分类根据相数，三相电源负载可分为单相负载和三相负载;对于三相负载，根据对称与否可分为对称负载和不对称负载。什么为对称负载呢?因为负载可以是阻性的，也可以是容性和感性的，它们不仅有大小的差别，还有相位的差别，因此将模和辐角都相等的负载称为对称负载，否则为不对称负载。上一页下一页返回第三节三相交流电路

2.三相电源负载的接法(1)单相负载对于常用的照明系统，如白炽灯、日光灯等，其额定电压均为220V，而我国三相电源的相电压为220V，故此类负载应接在三相电源的相线与中线之间，而且它们应均匀分布在各相，如图2一8所示。而有的单相负载如交流接触器、继电器的控制电器，其额定电压为380V,这时应将此电器接在两根相线之间。因此负载的连接一定要视其额定电压的大小而定。上一页下一页返回第三节三相交流电路

(2)三相负载三相负载的连接方式有星形连接(简称为Y形)和三角形连接(简称为△形)，如图2一9所示。如电动机每相绕组的额定相电压为220V时，应将三相定子绕组按星形连接;若电动机每相绕组的额定相电压为380V，则应将三相定子绕组按三角形连接)如图2一10所示。上一页返回本章小结

1.交流电:大小和方向都随时间作周期性变化的电动势、电压和电流统称为交流电。2.正弦交流电:按正弦规律变化的交流电为正弦交流电，也称为正弦量。3.正弦交流电的优越性:便于传输，易于变换，便于运算，有利于电器设备的运行。4.周期:正弦量变化一周所需的时间，用T表示。单位:秒(s)。5.频率:正弦量每秒重复变化的次数，用f表示。单位:赫兹(Hz)。周期与频率互为倒数。f=1/T下一页返回本章小结我国和大多数国家采用50Hz的正弦交流电，这种频率在工业上应用最广，所以也称为工业频率(工频)。有些国家(如美国、日本)采用的正弦交流电频率为60Hz。通常的交流电动机、交流弧焊机、交流电器和照明负载都采用这种频率。5.角频率:正弦量一秒内经历的弧度数，用ω表示。单位:弧度/秒(rad/s)6.三者之间关系:上一页下一页返回本章小结7.几个概念:瞬时值:正弦交流电在任一瞬时的值。波形图:正弦量随时间变化的曲线。8.正弦交流电的瞬时值表达式:其中I、为最大值，。为角频率，小为初相位。9.正弦量的三要素:(1)最大值:Im(Um,Em)。(2)角频率:数值上等于单位时间内正弦函数辐角的增加值。ω(弧度/秒)=2π/T。上一页下一页返回本章小结(3)初相位:相位:ωt+φ(弧度)。初相位:t=0时的相位φ(弧度)。(4)相位差:两个同频率正弦量相位之差。10.单一参数正弦交流