变电值班员培训一ppt课件

1、.第一节、电路一、电路根本定律1. 电路的几个名词 (1).支路经过同一电流的分支。 右图中有三条，各自经过 I3、I4、I5 (2).节点三条或三条以上的支路的连 接点称节点。右图有两个节点b、e (3).回路：电路中的一个闭合途径，称回路。有三个abcdefa, abefa, bcdeb. (4).网孔没有被支路穿过的闭合回路 有两个: abefa, bcdeb.2. 欧姆定律 1).部分电路欧姆定律:a)流经电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比。I=U/R 2).全电路欧姆定律：b)在闭合电路中，电流与电动势E成正比与负载及电源内阻之和成反比。(电动势的方向由负指向正，而电压的方向规定为

2、由正指向负。.I = E/(R+R0)， E = IR0 +IR， IR= E- IR0 = U 故负载端压 U = E - I R0 上式得知: 外负荷R下降，电流I上升，由式I R0上升，式 中,电源端压(即负载端压 )U下降，电灯更不亮。 电源质量越好,内阻R0越小。3.基尔霍夫定律节点电流定律 1).基尔霍夫第一定律KCL对电路任一节点，流入节点 的电流之和等于流出该节点的电流之和。本公式经常运用 I入= I出 或 I= 0 2基尔霍夫第二定律KVL 对电路中的任一回路，沿任一方向绕行一周，各 电源电动势的代数和等于各 电阻上 电压降的代数和 E= IR 或 E= U 在图12b中，电

3、路有源。 . 二、电路的衔接 1. 串联电阻电路首尾无分支 特点: 1).串联各电阻上的电流相等。 2).串联各电阻上的电压降之和等于总电压降分压 3).串联电路的总电阻等于各电阻之和。这总电阻称 为等效电阻。 R =R1+R2+ 4).分压计算: I = I1= I2 U1/R1=U2/R2 U1/U1+U2=R1/R1+R2 U1/ U = R1 /R 1 + R 2 所以 U1 = U R1/ R1+R2 上为合比定律，计算常用，阐明分压数为总电压U的R/R 百分比。引伸：电容元件的串联：电容C1、C2串联，总电容1/C=1/C1+1/C2电感元件的串联：电感L1、L2串联，总电感L=L

4、1+L2 . 2.电阻并联几个电阻头与头接在一同，尾与尾接在一同的 衔接 方式称并联。 特点：1). 各并联电路的电阻电压相等。 2). 在并联电路中总电流等于各支路电流之和 分流 3). 并联电路的总电阻的倒数为各支路各电阻 的倒数和。 I = I1+I2+I3 = U1/R1+ 1/R2+=U/R 所以 1/R= 1/R1+ 1/R2 + 1/R3+常用公式：两个并联电阻的等效电阻 R =R1R2/R1+R2 比R1 、R2之中 最小的 一个还要小。R1 、R2并联用R1 / R2符号表示。引伸：电容元件的并联：电容C1、C2并联，总电容C=C1+C2电感元件的串联：电感L1、L2并联，总

5、电感1/L=1/L1+1/L2. 4).分流公式 U=R1I1=R2I 2 R1/R2=I2/I1 电流与电阻成反比，电阻(力)越大,分流越小。 合比定律：R1/R1+R2= I2 /I1+I2， R1/R1+R2= I2 / I 或 R2/R1+R2= I1/I 故 I1 = I R2/R1+R2 及 I2 = I R1/R1+R2 特别指出在用电作业中，每添加 一个用电设备如添加电灯数加一台电视机 、电炉、电动机等,它们各自有一个本人的等 效电阻，它们衔接在电源线上，实践上是不断 添加一个并联电阻)，此时，总的等效电阻变 得比原来更小了，在原电路上所经过的电流更 大了，这叫做加大负荷(负载

6、上的电流)。 例1-3在图14中，假设R1=20欧姆，R2=40欧姆，假设U=100V, 求电路的总电阻R。及I1, I2 及I 。.3. 电阻的混联既有串联也有并联的电路称为混联电路计算方法 1).运用串、并联等效方法，逐渐简化电路。 2).运用欧姆定律求总电流。 3).按KCL及KVL、欧姆定律、分压、分流原理求各支路 I、U 三、电功、电功率 1.电功在电场中，正电荷受电场力作用而挪动，在负载上所做 的电功，又叫电能，即： W=IUt=I2Rt=U2t/R (焦耳) I-电流、U-电压、R-电阻、 t-电流流经负载的时间-秒。 电功的单位，它是功在力学中功=力乘间隔没有时 间t。功的单位

7、叫焦耳。 2.电功率单位时间内电场力所做的功: P=W/t=IUt/t=IU=I2R=U2/R 瓦千瓦1kW=1000W 1MW=1000kW.第十七页 第二节 电磁和电磁感应 一、磁铁和磁场 1. 磁体的根本性质。 1).能吸引铁、钢、钴、镍、铬称铁磁性物质。不能吸铜、 铅、铝。 2).南北两磁极同时存在不可分割。 3).同性相斥异性相吸。 4).能磁化在磁场附近的铁磁性物质，该物质分开后尚有剩 磁。 2. 磁场和磁力线。 1).磁场是一种特殊物质。 2).用磁力线来描画磁场性质，笼统 易懂。 (1).磁力线向外由N极出发，经外 空间进入S极，内部由 S N，闭合不断，且不相交。 (2).磁

8、力线上任一点的受力方向为磁力线的切线方向，就 是磁针所示方向。.第十八页 3. 载流导体所产生的磁场右手定那么。 1).所产生的磁场方向如图17。 2).螺线受的磁场方向如图18 .P21. 二、电磁力 1.载流导体在磁场中所 受的作用力用左手定 那么。如右图1-10 所受磁力F = B I L sin B 磁感应强度 I 电流 L 导线长 电流方向与磁力线方向 间夹角。 2.平引载流导体之间的相互作用力。 如右以下图111中，左图同向相吸 右图反向相斥 三、电磁感应。 1.电磁感应景象导体切割磁力线或线 圈平面内的磁力线数 变化时都要产生感生电流，使其产生电流的 电动势称感生电动势，电流称感

9、生电流。 .P22. 2、切割磁力线所产生的感生电动势: P12 、图112 电流方向用右手定那么四手指方向 感应电动势 e = B L v sin B磁场强度 L磁场内的有效长运动部分 v导体运动速度 导体运动方向与磁力线间的夹角。.第三节 单相交流电路一、交流电的物理量1.瞬时值交流电的每一瞬间的变化值用小写来表示 电动势e，电压u，电流i。2.最大值如1-14c图中振幅最大值是瞬时值中最大者Em,Um,Im表示。正弦交流电的概念:凡电压、电流、电动势等电量均按时间做正弦变化，统称为正弦交流电。.第二十五页 3、有效值交流电与直流电分别经过一样的电阻时，在一周 期内 使其发热量相等实践时就

10、要调整其中之一的大小 ，普通调直流电流那么这个直流电流的值就叫做交流。电 流的有效值用 E 、U、I表示。 4、有效值是机电产品铭牌上及丈量仪表的读数。 5、有效值与最大值的关系。 E = 1/ Em 或Em = E=1.414E U = 1/ Um Um = U I = 1/ Im Im = I 6、周期交流电交换一次所 需求的时间用T表示。 7、频率1秒钟之内交变的次数用f表示。 f=1/T 或 T=1/ f 互为导数电流 我的交流电的频率f=50Hz T=1/50=0.02秒 8、角频率单位时间内转过的中心角。 中心角的恣意数, t为转过 角所需时间 故角速度 = / t这就是角频率。

11、= t 。 t 在交流电的表达式就是如此引进的。 .P26. 设T时间转过中心角360度=2弧度 所以角速度 = 3600/T = 2 / T = 2 f 9、相位 1).初相在均强磁场中，线圈未转动时 t=0线圈平面 与中性面磁力线方向的平面间的夹角 ，在图 114b图中 = 0，在图115中 = 2).相位角：线圈匀速转动到某一时辰时线圈平面与中性面 的夹角，称相位角 ,如图115a, = t+ . P27. 3). 相位差 两个同频率的正弦量相位之差为: 1=t+1 和 2=t+2它们的相位差 12 =(t+1) ( t+2) = 1 2 4).只需同频率才干说到相位之差。如i1=Ims

12、in ( t+ i)、和 i2=Imsin ( t+ 2)两式中 一样,可以相加,减 (1). 1 20 称i1超前i2或i2滞后i1 (2). 1 2 0 称i1滞后i2或i2超前i1 (3). 1 2 =0 i1 、i2同相 (4). 1 2 =1800 i1、 i2反相 三、交流电表示 1.正弦函数式又称瞬时式解析式，写它们的三个条件是： 知最大值、角频率、初相位 e = Em sin ( t + e ) u = Um sin ( t + u ) i = Im sin ( t + I ) 2.曲线法如图114，特别是有多条曲线时更直观。 .P28. 3.向量法用一个带箭头的线段表示正弦量

13、，长短表正弦量的有效值，大小称模。箭头方向与正实轴间的夹角表正弦量的初相。如图115 b.P29. 四、纯电阻电路 1.纯电阻灯泡、电炉、变阻器 作为负载可以看成 为纯电阻元件。 2.电压与电流的关系 特点：施加正弦交流电压时，电路中经过正弦交流电流。 他们的频率一样、相位也一样电阻上的电流： i = u/R = Um sin (t+u) / R = Im sin ( t+ i) 电流的有效值:I = U/R 所以 U = Um / 波形图、相量图见图116b)、c).P30 3. 电路的功率 1). 瞬时功率：p=ui不便计量，如图116b 2). 平均功率：P = U I = I2 R =

14、 U2/ R 这就是电器铭牌上标注的 额定功率。.P36. 第四节、纯电感和纯电容单相交流电路 一、纯电感电路 1. u与i的关系如图124 电路加上交变电流i=Im sin t, 在线圈上就要产生自感电动 势，根据前一节的自感公式 u = eL = LI /t = Ld i /d t, 将i带入得到: u=L d (Im sin t) /dt =L Imcos t = L Im sin(t +900) 令XL = L叫感抗单位欧姆是线圈对电流的妨碍。 .故 u = X L Im sin(t +900) 仿欧姆定律U=RI Um = X L Im在 u = Um sin(t +900) 中,有

15、效值 U= LI= XLI 所以电流有效值I=U/XL 式中XL = L=2L/T=2fL角频率弧度/秒 rad/s L线圈电感 Hf频率 Hz小结: 1由所加电流i=Imsint, 和线圈上产生的电压 u=Umsin(t +900),阐明在图124b)图中，电压U超前I 900或电流I滞后电压U900。 2用向量表示如右图。 3感抗XL=2fL。 L是固定不变的，由于线圈确定 了，各个参数不变，而频率f是变化的，所以感抗值 XL也是变化的，直流电f=0不变，所以XL=0即没有 阻力， XL与频率f成正比，故高频中线圈对电流的 妨碍很大，所以直流电毫无妨碍的经过线圈，交流 电不易经过。 .P3

16、8. 2.无功和无功功率如图125 由图知，当开关Q衔接1时，电流从O 变到I，有磁通变化，就产生自感电流 直至电流I稳定流过回路。i=0=0 但此时将Q衔接2，电灯亮了，然后熄 灭，阐明线圈L向灯泡提供了能量， 这个能量是电源给线圈建立磁场，就 将电能量转化成磁场能，储存起来，到Q2衔接时向灯泡 提供电能，这阐明线圈能储存能量且不耗费。 假设电源是交变电源电流也是交变的，线圈就有规律地 储能、放能、再储能、再放能。如此此循环而与交变电源 进展能量交换，这种电源与电感线圈之间循环交换且不消 耗的能量称为无功能量。这种在单位时间内的无功能量的 交换叫无功功率。 在纯电感电路中,线圈上的无功功率叫

17、感性无功功率。 所以 QL=UI=I2XL=U2/XL 乏Var)或千乏kVar)。.P39.例12-1图12-4所示，纯电感电路，知 u =220 sin t f=50Hz ，L=100mH.试求电路中的电流和功率，写出电 流的瞬时值表达式。假设电源电压大小不变，而频率变 为500Hz，求电路中的电流和功率。假设电源改为直流 20V，其电流又是多少？.P40. (3)当该线圈接到20V直流电源上时，f=0,XL=0,由于线圈电 感抗很小很小，电路中的总电抗只需很小的线圈导线电 阻及电源内阻，电流非常大。 二、纯电容电路 1、电容器 1).电容器储存电荷的元件。 2).详细构造电容器如左图上下

18、为两极板，分别接正负极 ，中间用电介质使两板绝缘。.P41. 当电容器两极分别与电源正、负极衔接以后如右图，极 板上就等量、异性电荷Q两极板间的电压差越大，极板上储 存的电荷量越多也就是说电容的电荷量Q，与其端电压U之 比是一个常数 即Q/U=C 3). 电容器的电容量 C=Q/U 1).对不同的电容器C值不同，两极板相对面积、间隔，两者之 间的绝缘介质有关。 2).电压U一样时，C值越大阐明电容器所带电荷越多。 3).单位: 法拉F, 法拉这个单位很大，常用较小的单位。 1微法=10-12法拉 1 F=106皮法=1012微法 1 F = 10-6P F =10-12F 1皮法= 10-6微

19、法 4).电容的图形 ，可变电容 在P31续表中左边倒数第二行. P42. 2. 电容器的充、放电。 1).电容的充电上面电路图G是电流检流计很灵敏的电流表 内 阻很小，它在线路中串联。V 是电压表 用它来衡量，电容C的两端电压电压表内 阻很大，原那么上电流 不能经过电压表，它与 元件C并联，此电路与直流电源衔接。充 电就是使C的两极板带有与电源一样电压的 异性电荷过程。开关S与1钮相连时发现检流 计一开场偏转很大，随即逐渐降低至0在检流 计先大后小至0时，电压表指示值上升，最后 稳定指在V=电源电压。至此I=0，V=V电源 ，充电终了，储存的电量Q=CU库仑.2).电容的放电把S与2相接，电

20、容器经过电阻正负电荷中 和，电容器极板上电荷消逝，此过程称为电 容器的放电。在放电过程中，检流计指针反 向偏转，先大后小至0，此时电压表上指示 值很快下降逐渐至0，Q=CU，U减小Q减至 0，电荷全部中和， 3).电容的放电电流 如图，电容器两端电压为u小写是变化的 ，极板上的电量q小写也是变化的。假设 在极短的时间dt极板上的电荷添加了dq，那么 导线上构成的电流i=dq/dt. 由于q = C u代入 所以 i = C (d u/d t) 此式阐明，电容器电流与电容器两端电压的 变化率(d u/d t)成正比。 4).直流电路中电容的“隔直流作用即只经过交流电，对直流电是断路。由于直流中d

21、u/dt=0，故i=0,断路,在交流电路中的电容“导通，实践上是电容两极极板上电荷随电源正负改动而改动，就好似“导通。.P44. 3. 纯电容电路中电流和电压的关系在P212 的电路图a中， 外加的电压 u = Um sin t 而电容器上的电流变化 i=C(du/dt), 所以 i= C(du/dt)= C d(Umsint) /dt = C Umcos t = C Umsin(t+900) 令XC= 1/C 称电容器的容抗 ，单位是欧姆代入 i= Umsin(t+900) / XC= Im sin(t+900) .P45. 小结：1电容器上的电流ic超前电压uc 900， 或电压uc 滞后

22、电流ic 900见前页 图b)。 也可以用向量来表示,如右图。 2电流的有效值从第一章知， 最大值与有效值之间相差 倍。 所以，Im= I 而 Im= Um/ XC = I = U/ XC 故：有效值 I = U / XC 3容抗是电容器对“经过其上的电流变化情况的妨碍才干 XC= 1/C 1/2fc 欧姆 (1).电容器的电容量C与电抗成反比 (2).电容器的电容量C一定时，频率f与容抗XC成反比。故交变电流的频率越高f越大，容抗越小，即高频电流容易经过，反之，当f=0时，为直流电XC趋向于无穷，表示对直流电而言是断路。表现了它的 “隔直作用。故在适用中，对高频就是通路，所以.电路中用一电容

23、一端接地， 而进展旁路通地。 4.无功功率如图127 开关Q1接通时，电容充电建立电场，当开关Q 2接通时灯泡经过电流发光，运用电容器的电能， 这阐明电容可以储存能量，而不耗费且往返不断与 电源交换能量，循环着充电、放电、反向充电、反 向放电，这个交换而不损耗的能量叫无功功率。 无功功率单位时间无功交换的能量 称无功功率。 QC=UI=I2XC=U2/XC 单位:乏Var) 或千乏KVar).P47. 三、 R、L、C串联电路 1、电压和电流的关系u和i的关系 电路中的交变电流i=Imsint I分别流过R、L、C时。 纯电阻元件上的电压uR=iR=R Imsint =URm sint 纯电感

24、元件上的电压uL=iXL=XL Imsint+900 =ULm sin t+900 纯电容元件上的电压uc=iXc=XcImsint-900 =Ucm sin t-900).P48. 故电路上的总电压u=uR+uL+u C 同频率的正弦量相加， 其和仍为同频率的正弦量，即u=uR+uL+ u C =Um sin(t+) 式中表示了幅值为Um与电流i之间的相位差,由于用三角 函数相加的方法求Um和很复杂，而用向量作图法求Um 、更简便。 2. 向量图的画法。图b)电压三角形 (1).在程度方向先画电流I的向量 (2).画三个元件的电压uR、uL、u C的向量R、L、 C我们知 道: R上的电流R

25、与uR同相，故在程度方向上与重合。 L上的电流L与其上的uL关系是U超前于 900，故在的 起始点，垂直向上900，画出L C上的电压u C滞后电流 900，故在I的起始点O向下900画 出 C L、 C在一根线上其和X= L+- C得到R、L、C 串联时的电压三角，如C图 式X称电抗感抗和容抗 的总称电压有效值 ux= uL- u C .P49. 3. R、L、C串联电路的端压由电压直角三角形 U= = 4. 串联电位端电压U与电流I的相位差反映了端压U与电流I 超前或滞后的关系。 5. =arctg(UX/UR)= a rc tg UL-UC/UR 例题：在串联电路中，知交流电电压表PV1

26、=30 V，PV2 =20 V PV3 =10V 求: 1电路端压的有效值； 2端电压与电流 的相位差; 3以电流为参考画出电压电流向量图。.P50. 5、阻抗三角形由前式得到阻抗三角形。 Z总阻抗 由前页电压三角形、阻抗角 =tg-1 UL-UX/UR 同时 =tg-1X/R= tg-1XL-XC/R = tg-1 L-1/ c/R 6. 电路的三种情况 1). XL大于XC， 大于0，阐明电压超前于电流，其相量图在 第一象限，称此电路为电感性电路。 2). XC大于XL， 小于0，电压滞后于电流相量图在第四象 限，称此电路为电容性电路。 3). XC=XL，此时=0，阐明电压与电流同相 ，

27、相量图为右称此种电路叫电阻性电路， 此时会使电路发生谐振，产生一些特殊 景象，对此有专章讨论，趋利避害。 .四.谐振：任一系统有一个固有的振动频频率f ，当外界某一个振动频率f。接近或等于固有振动频率f 时.该系统就会产生很大的振 辐、此振辐对工程而言、那么有利有害，如对电力系统.破坏性很大，在谐振时过大的电压、电流将击穿设备絕缘、 烧毁电力设备、使桥梁 断裂不准列队齐步过桥。但对无线电工程大有稗益，串谐能将远方极其微弱的无线电讯号得以 放大、而视、听设备进入人们生活中。1.串联谐振 ：又称电压谐振。串联电路如图a图：其向量图如右下b图。 1).发生串连谐振的条件：XL=XC IUZUR2XL

28、-XC20.5 (1)2). 相位差arctgXLXCR. 谐振时XLXC 故 0如向量图3).串连谐振的频率 f= 1/(2LC) 4).总阻抗Z= R2XL-XC2在谐振时XLXC故Z=R其值最小,谐振电流I0UR, 到达最大值。 (或由阻抗因 XL=XC, 对边为0, 总阻抗Z=R,且最小,由 I0UR,电流到达最大).P52 因元件阻抗XLXC ,其两端上电压UL= UC 且相位相反,相互抵消, 对电路不起作用,故电源电压U=UR(它们是相量,头上加点) 但因 电流I 特大,故线圈、电容元件两端上电压ULIXLUCIXC 很大,而电路中假设电阻RXLXC 由ULIXLUCIXC 因 R

29、小,故 ULUC UR电源电压, 极大的电压它们分別作用 在元件两端而击穿绝缘,烧 毁设备。故电力系统中要远离谐振 频率f。 2.并联谐振它又称电流谐振，在此仅作 普通引见： .并联谐振的条件：XLXC ; .并联谐振频率 f。与串联谐振频率f。一样； .并联谐振时电路总阻抗Z最大； .并联谐振时电路总电流Z最小； .并联支路各元件上电流ILIX很大、能够烧毁设备。 3.特別指出：在谐振时出现的大电压、大电流、这在直流电路中 是不可想象的，只需但在交流电路中才能够出现。.同理、电容元件两端上电压UCIXC I。特大，故ULIXLUCIXC很大 它们分別作用在元件两端而击穿绝缘,烧 毁设备。故电

30、路中假设电阻RXLXC 由2式因R小而电流电力系统中要远离谐振频率f。 2.并联谐振它又称电流 谐振，其图如右。在此仅作 普通引见：.并联谐振的条 件：XLXC； .并联谐振频率f。与串联谐振频率f。一样； .并联谐振时电路总阻抗Z最大； .并联谐振时电路总电流Z最小； .并联支路各元件上电流ILIX很大、能够烧毁设备。3特別指出：在谐振时出现的大电压、大电流、这在直流电路中是不可想象的，只需但在交流电路中才能够出现。 .P51. 四、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数 在交流电路中，交换电压及电流 u=Umsin(t+ u) i=Imsin(t+ i) 1、瞬时功率p= u i= Ums

31、in(t+ u) Imsin(t+ i) = UmImsin(t+ u) sin(t+ i) .P52. 2. 有功功率P瞬时功率p是变化的，故把它在一个周期内 的平均值称为有功功率，它是负载在单位 时间内得到的能量。根据人们需求而转变 为机械能、光能、热能等等，以供运用。 有功功率的公式: P = UI cos 单位： kW 3.无功功率Q电路中，电源提供的能量除了在电阻负载 上作有功耗费外，还有两个部分即线圈和 电容，在这两元件上，电源只与它们进展 能量交换而不耗费，工程上称为无功功率. 其计算公式: Q = UIsin 单位： kVar 4. 视在功率S电源发电机、变压器等的额定功率， 称为视在功率，它是设备的有效值的乘积 其计算公式: S= UI = 单位：kVA、MVA。 5.功率因数cos 及功率三角形 由S= UI = ，组成一个功率直角三 角形，如图，可知cos =P/S .P53. 1).功率因数cos 是阐明，有功功率 占视在功率的比例， cos 越大， P越大，阐明电源的利用率高， 用于与线圈、电容交换能量的比 较小，普通工程上要求cos 大于 0.8以上。 2).功率因数cos 低表示电