电工电子课件

1、日光灯电路连接与安装项目二 正弦交流电路知识重点知识难点必须掌握的理论知识教学导航知识重点1. 正弦交流电量的三要素及表示方法，正弦交流电路的相量分析法；2. 单一元件电路的电压电流关系；能量处理方式3.相量形式欧姆定律及基尔霍夫定律；复阻抗；有功功率、无功功率和视在功率，功率因数；4.三相对称交流电动势特征；三相电源的线电压与相电压；三相负载星、三角形接法的电压、电流；5.三相负载的有功、无功、视在功率。知识难点1. 正弦交流电路的相量表示法及相量图2. 无功功率的概念3. 串联谐振电路和并联谐振电路的特点4.对称三相负载的星形连接和三角形连接电路的相关计算 必须掌握的理论知识1. 正弦交流

2、电量的三要素及表示方法，正弦交流电路的相量分析法2. 相量形式欧姆定律形式；复阻抗定义及合并方法；有功功率、无功功率和视在功率公式及意义；提高功率因数的意义和方法3.谐振概念；串联谐振电路和并联谐振电路的特点3. 三相电源线电压与相电压的关系；三相负载线电流与相电流的关系；三相四线制中性线的作用4. 单相交流电路和三相交流电路的分析和计算 主要内容项目任务实物图器械与元件背景知识任务操作与指导考核要求日光灯电路连接与安装项目任务实物图器材及仪表名称交流电流表单相功率表万用电表日光灯2F电容器开关单相插头导线器材及仪表数量1只1只1只1套1只1只1只若干器械与元件2.1正弦交流电量的特征2.2正

3、弦交流电路的分析与计算 2.3交流电路中的谐振 2.4 三相交流电路背景知识 2.1 正弦交流电量的特征2.1.1正弦交流电量的三要素2.1.2正弦电量的有效值2.1.3相位和相位差2.1.4正弦电量的相量表示法2.1正弦交流电量的特征知识分布网络正弦交流电量的特征最大值周期、频率和角频率初相位相量图表示法正弦电量的相量表示法相位差相 位正弦电量的有效值和运算方法正弦电量的相量表示法和运算法方法正弦交流电量的三要素相位和相位差和运算法方法正弦交流电（正弦量）的概念大小与方向随时间按正弦函数规律变化的电动势、电压、电流叫做正弦交流电，常简称为正弦电量 。周期性交流电：大小和方向随时间周期性变化的

4、电动势、电压或电流称为周期性交流电。如正弦波、方波、三角波、锯齿波等正弦交流电：uTtTut正弦交流电正弦量在任意时刻的表示形式：e=Esin(t+ e) u=Usin(t+ u) I = Isin(t+ i) e mEeTt正弦交流电动势波形图2.1.1正弦交流电量的三要素表示交流电量需要三个参数，称为三要素 三要素的概念：正弦交流电量的三要素：（1）最大值（2）周期、频率和角频率（3）初相位意义：用来衡量正弦电量随时间变化快慢的物理量意义：反映交流电变化的起点意义：反映交流电变化的幅度三要素之一：最大值 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，又称峰值、幅值。 e mE

5、to定义：Em、Um、Im表示符号:三要素之二：周期、频率和角频率 正弦电量每重复变化一周所需的时间，用大写字母T表示，单位是秒（s） eTto周期越长，正弦量变化的越慢周期：三要素之二：周期、频率和角频率 正弦电量在1s内重复变化的周期数，用字母 f 表示，单位是赫兹（Hz）。f =1/T 或 T =1/f频率越大，正弦量变化的越快频率：频率和周期互为倒数频率和周期的关系：三要素之二：周期、频率和角频率=2/T=2f角频率越大，正弦量变化的越块角频率：正弦电量在1秒时间内变化的电角度，用希腊字母表示，单位是弧度每秒（rads）和周期、频率的关系：提示 每个国家有特定的交流电标准频率，称为工频

6、。我国及亚洲大多数国家的工频是50Hz，欧洲国家的工频也是50Hz，而美洲国家和亚洲的日本、韩国的工频则是60Hz。三要素之三：初相位 相位：以正弦交流电动势为例： e=Esin(t+ )初相位表示正弦交流电变化的起点位置，初相不同，交流电变化的起点不同意义初相：我们把 t+ 称为相位t=0时的相位称为初相三要素之三：初相位 e mEeTt交流电量的有效值 将交流电流i和直流电流I分别通过阻值相同的电阻R，如果在交流电流一个周期T的时间内，它们产生的热量相等，则该直流电流的数值I称为交流电流i的有效值。正弦电量的有效值分别用大写字母I、U、E 表示。与最大值的关系 ：有效值的概念：2.1.2

7、交流电量的有效值 在工程实际应用中，如无特别说明，正弦电量的数值一般都是指有效值，如照明线路的电压220V、低压动力线路的电压380V，异步电动机的额定电流8.8A等。用交流电流表、交流电压表测量的数值也是指有效值。提示两个同频率正弦电量的相位关系 两个同频率的正弦电量在任一瞬时的相位之差，用表示 例： 则：相位差为两个同频率正弦电量的相位差就等于它们的初相之差 提示相位差的绝对值不能大于 相位差 :两个同频率正弦电量的相位关系 超前滞后同相反相大致有四种:两个同频率正弦电量的相位关系 超前： 0 即ui ，电压比电流先到达零值或最大值，称电压超前电流角或电流滞后电压角。两个同频率正弦电量的相

8、位关系 滞后 0 即u 0储存能量p 0储存能量p 0储存能量p 0储存能量p XC,0 电压超前电流电路呈感性。XLXC,0 电流超前电压电路呈容性。XL=XC,=0 电压与电流同相,电路呈纯阻性。1.电阻、电感和电容元件串联|Z|、电阻R和电抗X符合直角三角形，称为阻抗三角形 XL-XC|Z|R（3）阻抗三角形 电路的性质取决于（XL-XC）结论1.电阻、电感和电容元件串联3）RLC串联电路的功率（1）有功功率： 应等于电阻元件的有功功率。（2）无功功率： P = URI= U I cos Q = QLQC=UIsin（3）视在功率： （瓦）（乏）（伏安）1.电阻、电感和电容元件串联SQ=

9、QLQCP（5）功率因数表示电源容量的利用率用表示为阻抗角，也称功率因数角 有功功率P、无功功率Q和视在功率S符合直角三角形，称为功率三角形 （4）功率三角形 功率三角形、电压三角形、阻抗三角形是相似三角形。 提示2.功率因数的提高给感性负载并联电容jXLR -jXCI Ua IC I1电动机可以使发电设备的容量得到充分利用，减小输电线路的能量损耗。 1）提高功率因数的意义常用的方法是在感性负载两端并联电容器 2）提高功率因数的方法在实际电力系统中，综合考虑经济和技术的因素，通常要求功率因数为0.90.95。提示2.功率因数的提高给感性负载并联电容UI1IICIC补偿电容的电容量为: 在并联补

10、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电系统的功率因数，而这正是所我们需要的。 2.3 交流电路中的谐振知识分布网络交流电路中的谐振电路特点并联谐振的条件串联谐振电路特点串联谐振的条件并联谐振2.3 交流电路中的谐振电路总电压和总电流相位相同，电路呈现电阻特性，这种现象称为谐振谐振的概念：谐振分两种：串联谐振和并联谐振。2.3.1 串联谐振1.串联谐振的条件2.谐振频率3.谐振电路特征:1) 阻抗最小，ZR2) 电流最大，电流与电压同相jXLR -jXCI U UR UL UCab2.3.1 串联谐振3）无功

11、功率为零4）电感电压与电容电压大小相等，相位相反，且都为电路电压的Q倍。Q为串联谐振电路的品质因数 一般串联谐振电路的Q值可达几十至几百，即UL或UC可达U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电压。因此串联谐振又称为电压谐振。 提示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。2.3.2并联谐振jXLR -jXCI Ua IC I1电动机1.并联谐振的条件2.谐振频率3.谐振电路特征:1) 阻抗最大，ZR2) 电流最小，电流与电压同相2.3.2并联谐振4）电感支路电流与电容支路电流近似相等，且都为电流的Q倍 品质因数 并联谐振时，电感支路电流或电容支 路电

12、流比总电流大许多倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。提示3）无功功率为零2.4 三相交流电路2.4.1 三相交流电源2.4.2 三相负载的连接方式2.4.3 三相电路的功率2.4 三相交流电路知识分布网络三相交流电路三相交流电源三相负载的连接方式对称三相电动势产生三相四线制供电系统三相电路的功率三相负载星形连接三相负载角形连接2.4.1 三相交流电源1.对称三相电动势的产生2. 三相四线制供电系统U1U2W2V1W1V2SN三相绕组空间位置各差120o1.对称三相电动势的产生1）三相交流发电机的结构2VVu1VVe+_2WWu1WWe+_2UUu1UUe+_转子定子1.对称三相电动势的产生2）三

13、相交流发电机的工作原理转子逆时针方向以 的角速度旋转。对称三相定子绕组将依次切割磁场线，三个线圈中便分别感应出三个电动势eU、eV、eW大小相等，频率相同，相位互差120称为对称三相电动势三相电动势的特征：对称三相电动势的相量关系Em wteUeVeWWE&UE&VE&1201201200=+WVUEEE&=-=1201200EEEEEEWVU&对称三相电动势到达正最大值（或相应零值）的顺序相序为UVWU，称为正序或顺序；3）相序1.对称三相电动势的产生相序UWVU，则称为负序或逆序。工程上通用的相序是正序。相序分两种：正序（顺序）和负序（逆序）提示2. 三相四线制供电系统1）三相电源绕组的星

14、形连接NV2W2U2UVWNU1W1V1+（1）中性点：三相绕组的末端U2、V2、W2连接而成的公共端点，接大地的中性点则称为零点。（2）中性线：从中点引出的输电线称为中性线，简称中线。接大地的中线则称为零线或地线。（3）相线：从三相绕组的首端U1、V1、W1引出的三条输电线称为相线，又称端线，俗称火线，分别用大写字母U、V、W表示。三相四线制供电系统工程技术上，相线U、V、W分别用黄、绿、红三种颜色来区别，而中性线则用黑色表示。2）相电压 线电压 提示三相四线制供电系统能够提供两种不同的电压，即相电压和线电压。 相线与中线之间的电压，也就是三相绕组的端电压相电压有效值通常用UP表示（1）相电

15、压：在我国三相四线制低压配电线路中相电压为220V （2）线电压：相线与相线之间的电压，在三相四线制供电系统中，三相线电压也是对称的，有效值用UL表示（3）线电压与相电压的关系 三相四线制供电系统数值关系： 相位关系：线电压超前对应的相电压30在我国三相四线制低压配电线路中线电压为380V 2.4.2 三相负载的连接方式三相负载分为两类：对称三相负载和不对称三相负载。对称三相负载各相负载阻抗相同（即阻抗模相等，阻抗角相同）的三相负载如三相电动机、三相变压器、三相电炉等；不对称三相负载各相负载不同的三相负载，如由单相照明电路组成的三相负载2.4.2 三相负载的连接方式星形接法 NUWVZZZ三角

16、形接法UWVZZZ负载有两种接法1.三相负载的星形连接各相负载上的电流每根端线上的电流UWV N相电流线电流线电流的有效值用IL表示。 相电流的有效值用IP表示 对称三相负载的相电流对称，线电流也对称 提示1.三相负载的星形连接三相相电流对称三相负载：则有：1.三相负载的星形连接中线电流： 流过中性线的电流称为中线电流。中线电流的有效值用IN表示。若负载为对称三相负载 中线的作用： 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。 2. 三相负载的三角形连接线电流滞后相应的相电流30。三相对称负载的相电压等于电源的三个对称线电压 2. 三相负载的三角形连接即：相量图2.4.3 三相

17、电路的功率当三相负载对称时，为相电压相电流之间的相位差总有功功率P 2.4.3 三相电路的功率有功功率：无功功率：视在功率：在三相负载对称的条件下：星形接法时：角形接法时：为相电压相电流之间的相位差结论1.交流电量测量2.认识电路3.电路组装步骤4.调试与检测5.注意事项任务操作指导1）交流电流测量使用交流电流表或万用表的交流电流档测量交流电流时，应将其串联在被测电路中，并合理选择电流表的量程（一般要求表头指针偏转到满刻度的23左右），每次测量前还要使表头指针处于刻度盘的零点。应当注意的是，交流电流表的读数一般是指交流电流的有效值。1.交流电量测量2）交流电压的测量将交流电压表或万用表的交流电

18、压挡并联在被测交流电压的两端，并拨动转换开关至适当的交流电压量程挡。为此可先将转换开关拨到最高交流电压挡，再根据表头指针偏转的情况选择适当量程。在测量1000V以上的高电压时，必须采取一定的安全措施。1.交流电量测量1.交流电量测量单相功率表使用功率表时应特别注意： （1）正确选择功率表的量程。 （2）正确连接测量线路。 （3）正确读数 3）有功功率测量。Z接线图2.认识电路日光灯电路日光灯电路（a）实验电路（b）相量模型镇流器。日光灯管启辉器。镇流器3.电路组装步骤1）组装灯架 根据日光灯管的长度，固定灯座，制作出与日光灯管配套的灯架。2）连接电路 对照电路图，将镇流器、启辉器底座、灯座等用导线进行连接，并将交流电流表、单相功率表按要求接入电路。3）通电试用 将启辉器旋入底座、日光灯管装入灯座，按白炽灯的安装方法将开关、单相插头进行接线。接线完毕，要对照电路图详细检