电气基础知识学习(一)ppt课件

1、.,第1章 电气基础知识回顾,1.1 电路的基本概念 1.2 电路的基本定律 1.3 单相交流电路 1.4 三相交流电路,主要内容,.,1.1 电路的基本概念,1.1.1电路的组成及作用 1.1.2 电路的基本物理量 1.1.3 电路的工作状态,主要内容,.,1.1.1电路的组成及作用,1. 电路的组成 电路是由电工设备和元器件按一定方式联接起来的总体，为电流流通提供了路径。图2-1所示电路是一个手电筒电路，它由电源、负载和中间环节（包括联接导线和开关）三部分组成。其中，干电池为电源，灯泡为负载，连接导线和开关为中间环节。在电路中随着电流的流动，进行着不同形式能量之间的转换。,主要内容,.,1

2、.1.1电路的组成及作用,电源：电路中供给电能的设备和器件称为电源，它是将非电能转换为电能的装置。如发电机、干电池等。 负载：电路中使用电能的设备和元件称为负载，它是将电能转换成非电能的装置。 中间的环节：是把电源与负载联接起来的部分，起传递和控制电能的作用。 对于一个完整的电路来说，电源（或信号源）、负载和中间环节是三个基本组成部分，它们缺一不可。,主要内容,.,1.1.1电路的组成及作用,电路模型 在实际应用中，通常用电路图来表示电路。在电路图中，各种电器元件都不需要画出原有的形状，而是采用国家统一规定的图形符号来表示。图2-2为图2-1所示的手电筒的电路图。这种用理想元件构成的电路也称为

3、实际电路的“电路模型”，我们在进行理论分析时所指的电路，就是这种电路模型。,主要内容,.,1.1.1电路的组成及作用,2. 电路的作用 电路按其功能可分为两类：一类是电力电路，它主要起实现电能的传输和转换作用，因此，在传输和转换过程中，要求尽量减少能量损耗以提高效率。另一类是信号电路，其主要作用是传输和处理信号等（例如语言 、音乐、图像、 温度等）。在这种电路中，一般所关心的是信号传递的质量，如要求不失真、 准确 、灵敏、 快速等。,主要内容,.,1.1.2 电路的基本物理量,1、电流 2电压与电位 3电动势 4. 电功率与电能,主要内容,.,1.1.2 电路的基本物理量,1、电流 电流是一种

4、物理现象，是带电粒子（电荷）的定向运动形成的。电流的大小用电流强度来衡量。电流强度是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度习惯上又常被称为电流。 大小和方向均不随时间改变的电流叫做恒定电流，简称直流，其强度用符号I表示。如果电流的大小和方向都随时间变化，则称为变动电流。其中一个周期内电流的平均值为零的变动电流则称为交变电流，如正弦波电流等，其强度用符号i来表示。,主要内容,.,1.1.2 电路的基本物理量,对于直流电流，单位时间内通过导体横截面的电荷量是恒定不变的，其电流强度 (1-1) 对于变动电流，在很小的时间间隔内，通过导体横截面的电荷量为，则该瞬间电流强度为 (1-2) 电流的单

5、位是安培，国际符号为A。它相当于1秒内通过横截面的电荷为1库仑(C)。有时也会用到千安(KA)，毫安(mA)或微安（A）。.,主要内容,.,1.1.2 电路的基本物理量,习惯上，我们规定正电荷移动的方向为电流的方向。 电流的方向是客观存在的，但在电路分析中，有时某段电流的实际方向难以判断，甚至实际方向在不断改变，为了解决这一问题，需引入电流的参考方向概念。 一段电路中任意选定一个方向就叫电流的参考方向，在电路图中用实线箭头表示，有时也用双下标表示，如iAB，其参考方向是由A指向B。,主要内容,.,1.1.2 电路的基本物理量,选定的参考方向不一定就是电流的实际方向。当电流的参考方向与实际方向一

6、致时，电流为正值（I 0）；当电流的参考方向与实际方向相反时，电流为负值（I B，则沿此参考方向的电压为正值，U0，即电压的实际方向与此参考方向相同；反之，若A点的电位低于B点的电位，即B，则沿此参考方向的电压为负值，UXC时， ，即电压超前 电流 角，电路呈感性；,.,1.3.2 正弦交流电路的计算方法,主要内容,2）当XLXC时， 0，即电压滞后电流，电路呈容性； 3）当XLXC时， 0，即电压与电流同相位，电路呈电阻性。 三种情况的相量图如图2-32所示： 由上面分析可知：-90 90，当电源频率不变时，改变电路参数L或C可以改变电路的性质；若电路参数不变，也可以改变电源频率达到改变电路

7、的性质。,.,1.3.2 正弦交流电路的计算方法,主要内容,.,1.3.2 正弦交流电路的计算方法,主要内容,从图2-32的相量图还可看出，电阻电压 、电抗电压 和端电压 三个相量组成一个直角三角形，又叫电压三角形，它与阻抗三角形是相似三角形。即,其中,.,1.3.2 正弦交流电路的计算方法,主要内容,例2.4 电路如图2-33(a)图所示为正弦交流电路中的一部分,已知电压表V1的读数为6V，V2的读数为8V，试求端口电压U。 解 以电流为参考相量，画出相量图如图2-33(b)所示。,.,1.3.2 正弦交流电路的计算方法,主要内容,由相量图可见， 、 、 三者组成一直角三角形，故得,本例也可

8、用相量法计算：,/ 0,则,/ 0,设电流相量为,=6 V,/ 90,=j8 V,由KVL得,/53.1V,.,1.3.3功率因数及其改善的方法,主要内容,1、功率因数 2、改善功率因素的意义 3、改善功率因素的方法,.,1.3.3功率因数及其改善的方法,主要内容,1.功率因数 二端网络电压、电流参考方向如图2-34所示，则网络在任一瞬间时吸收的功率即瞬时功率为,(2-62),其中 为电压与电流的相位差。,.,1.3.3功率因数及其改善的方法,主要内容,二端网络所吸收的平均功率即有功功率P为,(2-63),可见，正弦交流电路的有功功率等于电压、电流的有效值和电压、电流相位差角余弦 的乘积。这里

9、,称为二端网络的功率因数， 称为功率因数角。,.,1.3.3功率因数及其改善的方法,主要内容,有几种特殊值： ，功率因数 ，二端网络为一等效纯电阻，网络吸收的有功功率 ，没有能量的交换；,，功率因数 ，二端网络为纯电抗，则网络吸收的有功功率 ，这与前面的结果完全一致；,，说明二端网络中必有储能元件，因此，二端网络与电源间有能量的交换。对于感性负载，电压超前电流， ， ；对于容性负载，电压滞后电流， ， 。,.,1.3.3功率因数及其改善的方法,主要内容,电源的额定输出功率为,它除了决定于本身容量（即额定视在功率）外，还与负载功率因数有关。,.,1.3.3功率因数及其改善的方法,主要内容,2改善

10、功率因素的意义 工厂用电设备除了电热设备、电阻炉和白炽灯外，基本上都是电感性负荷，运行时需要电力系统供给大量的无功功率，功率因素较低。由于无功功率的存在使得系统中的电流增大，从而使电力系统的有功损耗增加。为了最大效率发挥发、供、配电设备的能力，减少功率损耗和电能损耗，节约电能，减小电压损失，改善电压质量，必需进行无功功率补偿。,.,1.3.3功率因数及其改善的方法,主要内容,供电部门一般要求新建企业的月平均功率因素达到0.9以上。当企业的自然总平均功率因素较低，单靠提高用电设备的自然功率因素达不到要求时，应装设必要的无功功率补偿设备，以进一步提高企业的功率因素，节约电能。,.,1.3.3功率因

11、素及其改善的方法,主要内容,3.改善功率因素的方法 提高功率因数的方法，基本上分为：改善用电设备自然功率因数和安装人工补偿装置两种。提高用电设备的自然功率因数即合理选择电动机，使其尽可能在高负荷率状态下运行；人工补偿一般选用电力电容器补偿。 下面分析利用并联电容器来提高功率因数的方法。,.,1.3.3功率因素及其改善的方法,主要内容,一感性负载功率因数为 ，电流为 ，在其两端并联电容器C，如图2-35所示，并联电容以后由相量图可知，电容电流补偿了负载中的无功电流，总电流减小，电路的总功率因数 提高了。,.,1.3.3功率因素及其改善的方法,主要内容,通过相量图还可计算由 提高到 时需并联补偿的电容容量。,（2-64）,在实际生产中并