电气基础与专业知识.pdf

上海市农村专业技术人员职繇德制同1上海市兴村专业技术人员职称楮制一电气基砒与专业知钠第一章直流电路一、电路的基本概念 1、电路组成及作用(1)、(2)、(3)、(4)、电路作用 电路组成各部分功能电路模型P1P1P1P1 图LL12上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠2、电路的基本物理量(1)、基本物理量和复合物理量(2)、电流a、定义 P2b、方向 P2c、电流强度及单位 P23上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(3)、电位与电压a、电位定义 P2b、电压定义 P2c、参考点问题 P2-P3d、电压和电位的方向及单位P24上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒导专业知钠e、电压和电位的区别：电位是指电场中某点与参考点 之间的电压，而电压是电场中二点之 间的电位差。参考点改变，电位值会 改变，而电压值不会改变。在方向的 规定上也有区别。P35上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(4)、电动势 a、定义及符号 P3 b、大小及方向 P3 c、单位及符号 P36上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(5)、电阻 a、定义及符号 P3 b、影响电阻大小的因素P3 c、电阻的计算及公式、单位P3 d、电阻率 P37上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(6)、电功率 a、定义及符号 b、计算及单位(7)、电能 a、定义及符号 b、计算及单位 c、与焦耳的关系报表统计中用焦耳)P4P4P4P4P4（在8上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 例题：汽车照明用1 2 V蓄电池来供60w车灯，若蓄电池的额定值为1 00A.h（安时），求蓄电池的能量？解：1=P/U=60/12=5（A）1 00A.h（安时）表明提供5A电流可使用 20小时，因此，蓄电池储存的能量为 W=Pt=60X2 0=1.2 kw.h=1.2 X3.6X1 06 J=4.32X1 03 kJ9上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠二、直流电路基本定律1、欧姆定律(1)、部分电路欧姆定律a、定义 P4-5b、公式及单位 P510上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠(2)、全电路欧姆定律 a、定义 P5 b、公式及单位 P5(3)、二者区别 前者不考虑电源内阻对电路的影响,而后者则考虑电源内阻对电路工作状 态的影响。11上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠(4)、例题：习题与思考题一 L 12题 P2 0 解：1、r0=(ETiRj/Ii=(6 2 X2.9)/2=0.1 Q2、I2=E/(R2+r0)=6/(5.9+0.1)(A)答：电阻为2.9 Q时，蓄电池内阻为 0.1 Q；如电阻改为5.9 Q时，电流 为 1(A)12上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠2、基尔霍夫定律(1)、几个常用名词 P5(2)、基尔霍夫电流定律(KCL)a、用途 P6b、定义 P6c、推广使用 P613上海市农忖专业技术人员职蕊楮利电气基砒与专业知第 d、例题：习题与思考题一 147题 P20 解：根据图中标出的电流参考方向，应用 KCL定律，分别由节点a、b、c求得：16=14-11=-5-3=-8(A)l2=l5-l4=8-(-5)=13(A)k：*-U=8-8=-16(A)答:l2=13(A)；l3=-16(A)；l6=-8(A)14上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠(3)基尔霍夫电压定律(KV L)a用途 P6 b、定义 P6 c、列出回路电压方程式的步骤P6-P7 d、推广使用 P715上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(4)、例题：习题与思考题一 L 18题 P2 1 解：应用KCL、KV L定律列出下式:11+=0 E1=IK1+I3R3 E2=I2R2+I3R316上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 将已知数代入 11+L-&=0.(1)1 40=2 01 +6L.(2)X O 90=5I2+6L.(3)由(2)式得 =(140-613)120 由(3)式得 k=(90-613)15 将L、1代入（1）式:17上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(140-613)/20)+(90-6L)/5)-13=0 等号二边各乘20得:140-613+360-2413-2013=0简化后可得：13=10(A)18上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠将L代入I1、12 1=4(A)12=6(A)答：各支路电流：L=4(A)；12=6(A)；13=10(A)19上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(三)、电路的三种工作状态1、三种工作状态 P72、有载状态(1)、简单直流电路P7图1.3.1(2)、电源的伏安特性 P7P8 图 1.3.2 图 1.3.3(3)、有载状态时的额定值P920上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠(4)、有载状态时的工作特征P7P8 式：1.3.1;1.3.2;1.3.3 3、开路状态：(1)、何谓开路？P9(2)、开路状态时的工作特征P9式：1.3.421上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 4、短路状态：(1)、何谓短路？P1 0(2)、短路状态时的工作特征P1 0 式：1.3.5(3)、短路产生原因及其严重性P1 022上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 5、例题：习题与思考题一 1.14题 P2 0 解：当开关S位于位置1时，因电压表内阻相当大，1=0,故：E=Uo=12(v)当开关S位于位置2时，电流表内 阻r=0.03 Q，这时电流I为：23上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠 I=E/(R0+R+r)由此可得 R。=E/I-(R+r)=1 2/1 1.32-1.03=0.03(Q)答：E=12(v)Ro=0.03(Q)24上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 6、例题：习题与思考题一 1.15题 P2 0 解：（1）、电源端 U=EX-U1=E1-R01I 负载端u=e2+au2=e2+r02i25上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒与专业知钠（2）、由（1）中二式可得：*Ei=E2+R01I+R02I 二边同乘以I则得：EJ=E2I+R01I2+R02I2 代入已知数值得：61.489w=61.096w+0.2 89w+0.1 04w其中：EJ=61.489w为电源（充电器）输出26上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠的功率;E2I=61.096w为负载（蓄电池）取用的功率;R01I2=0.2 89w为电源（充电器）内阻 损耗的功率；R02I2=0.1 04W为负载（蓄电池）内阻损耗的功率。27上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠由此可见，在一个电路中，电源产生 的功率和负载取用的功率以及内阻所 消耗的功率是平衡的。28上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒与专业知钠（四）直流电路的计算 1、电阻、电容的串、并联（1）电容器及其单位 电容器是储存电荷和电能的容器，其储存电荷能力的大小称为电容量，用“C”表示。单位为:法拉（F）,但F太大，常用的 是微法（/F）和微微法（PF）o1 F=1 O6 F l/F=1 06 PF29上海市农忖专业技术人员职称后钢一电气基砒鸟专业知钠(2)、串联的特点及其应用P10 串联电阻的分压公式：U广(RR)/(R+R2)；立二(R2U)/(R+R2)(3)、并联的特点及其应用P1 1 并联电阻的计算：R=(Rx X R2)/(R1+R2)(4)、混联的计算P1 130上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠 2、复杂直流电路的计算(1)、复杂直流电路及其计算依据 a、复杂直流电路 P1 2 蓄电池充电电路和电桥电路 b、复杂直流电路的计算依据P1 2(2)、支路电流法 a、计算方法 P1 331上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 b、独立方程式 P1 3 c、计算结果的说明P1 5 d、例题 习题与思考题一 1.9题 P1 9 解：用支路电流法解题 根据基尔霍夫电流定律，对节点b或 e,可列出方程式：32上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠 根据基尔霍夫电压定律，对回路abefa,可列出方程式：*EiE2=IiroI2 r0?一 对回路acdfa,可列出方程式：ElIroi+IR.将已知数据代入式，可得33上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒导专业知钠I2=2 L+2I=(1 2 2-4IJ/1 0将I、12代入式，可得11=3(A)将I1代入I、12式，可得I=11(A)L=8(A)34上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠再来看各部分功率:电源Ei的输出功率：P产 PE1-l12r01=122X3-32X4=330(w)电源E2的输出功率：P2=PE2-l22r02=126 X 8-82 X 2=880(w)35上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠负载所吸收的功率 P=I2R=112X10=1210(w)答：电源匕供给3(A)电流 输出330(w)功率 电源E2供给8(A)电流 输出880(w)功率 负载消耗了 1210(w)功率36上海市兴村专业技术人员职称后钢一电气基砒导专业知物用支路电流法解题步骤:1、选定各支路电流作未知量(b个)并标明参考方向;2、根据KCL对(n1)个独立节点列出电 流方程式；3、根据KVL对b.(n1)个独立回路列出 电压方程式；4、解出b个支路电流。37上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(3)、叠加原理 a、计算方法及步骤 P1 6 b、计算时的注意事项 P1 7 c、例题：用叠加原理法解L 9题解：根据叠加原理分解图1.9 P1 938上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠39上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 1、图a中,电流值为:Ei单独作用任2=0),此时各1/=EX/(r01+(RXr02)/(R+r02)=366/17根据并联电阻的电流分配关系=1/X(R/(R+r02)=305/17I=1/X(r02/(R+r02)=61/1740上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠2、图b中，E2单独作用(E=0),此时各电流值为:I2=E2/(r02+(RXr01)/(R+r01)=441/17同理 1=I2V X(R/(R+r01)=31 5/1 7 I”=L X(r01/(R+r01)=1 2 6/1 741上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒与专业知钠 3、由于IJ与I1同向，所以取正值，而IJ与I1反向，所以取负值。1/-11”=(366/1 7)-(31 5/1 7)=51/17=3(A)同理 I2=f+L”=136/17=8(A)1=r+1=187/17=11(A)计算结果与支路电流法计算结果相同。42上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠第二章磁与电 一、磁路的基本物理量 1、磁感应强度B(1)定义:P22 也可以这样来定义：当在一条具有单位长度、并与磁场垂直的导线中通过 单位电流时，它所受到的电磁力的大小就叫做磁感应强度，用B来表示。43上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠用公式表示：B=F/(IL)式中:F：载流导线所受到的电磁力，牛顿;L:与磁场方向垂直的导线长度，米；I：导线中通过的电流，安培。(2)均匀磁场:P2 2(3)单位：B的国际单位是特斯拉 用(T)表示，也称韦伯/峭(wb/m2)o44上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠但T较大，一般永久磁铁的B大约 在0.4-0.7 T,在电机和变压器的铁芯 中，B可达0.8-1.4,因此工程上常用较小的单位-高斯（GS）来表达。IT=104 GS45上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠2、磁通:(1)、定义：P2 2(2)、与B的关系 P2 2(3)、单位：P2 23、磁场强度H(1)H的概念 P2 2(2)、H与B的区别 P2 2-2 346上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 4、磁导率(1)、定义 P2 3(2)、相对磁导率 P2 3 二、磁性材料的性能 1、磁性物质的磁滞性 P2 3 P2 4 图2.2.2 2、剩磁的功用、危害及消除P2 4 3、涡流的产生、危害及减小办法P2 447上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠三、磁路的分析方法1、磁路欧姆定律与电路欧姆定律比较P2 5P2 6P2 6P2 62、磁路基尔霍夫定律(1)、定义：(2)、计算方法:48上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠四、磁场中的作用力1、通电导体在磁场中的受力 P2 7 图2.4.1分析(1)、磁场力及其方向左手定则(2)、磁场力的大小P2 7 式2.4.1P2 7P2 749上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠(3)、例题P31习题二2.7 解：根据式 2.4.1 F=BILsina 贝!j B=F/(Ilsina),因导线与磁力线方 向垂直，sina=1,故：B=0.0433/(0.9 X 0.1X1)=0.48(T)=4800(GS)50上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠2、电磁感应(1)、什么是电磁感应？P27发电机原理(2)、线圈中感应电动势大小P28(3)、直导线中感应电动势大小P283、单匝线圈电动机作用原理P2851上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠 4、平行载流导线间的相互作用力 P2 9-30 图2.4.3 图2.4.4 电流同向相吸、异向相斥。52上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠第三章正弦交流电路 一、交流电的概念 P32直流电：大小和方向不随时间变化的恒定电流。交流电：大小和方向随时间变化，且内平均值为另的电流。脉动电流:正弦交流电:P32P3253上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 1、波形图(1)什么叫波形图？P32 图 3.1.1(2)、交流电瞬时值的符号P32(3)、交流电的方向：P3354上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 2、正弦交流电的三要素(1)、交流电的变化速度一周期与频率a、期T及单位 P33 b、频率f及单位 P33 c、T与f的关系：T=1/f互为倒数 d、角频率：正弦量每秒所经过的 电角度，单位：弧度/秒(rad/s)55上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 e、与T、f的关系P34式3.L 1工频电流的=2ji f=1 00n=31 4rad/s(2)、交流电的大小一最大值 a、最大值或幅值 P34 b、最大值的符号 P34(3)、交流电的变化起点一初相角 a、初相及单位 P34 b、初相值与时间起点的选择P3456上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠(4)、三要素在图中的表示 见图 3.1.1(c)P33 T=0.02秒 f=50H z 6)=314 rad/s Im=5(A)(D=057上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 3、正弦交流电的有效值 (1)、(2)、(3)、(4)、表示？(5)、实验P36图3.1.2定义及符号 P35与最大值的关系 P35-36为什么交流电流要用有效值来P35交流电气设备铭牌的标称值P3858上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 4、正弦交流电的表示方法（1）、正弦曲线法，即波形图法P33 见图3.1.1（2）、解析法，即函数法P38 e=Emsin（6L）t+C）u=Umsin（6Dt+（I）i=Imsin（6Dt+d）59上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(3)、旋转矢量法 P38(4)、P58 习题3.1;3.3;3.4;3.5 5、单相正弦交流电路的功率(1)、交流电路功率和直流电路功率的不同 P39(2)、有功功率P P39 a、定义及单位 P39 b、计算公式P39式3.1.460上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 c、功率因数cos P39(3)、无功功率Q a、定义及单位 P39 b、计算公式P40式3.L 5(4)、视在功率S a、定义及单位 P40 b、计算公式P40式3.1.661上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(5)、功率三角形SQ。P62上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠 二、电阻、电感和电容的正弦交流电 路 1、纯电阻电路(1)、纯电阻电路中电流和电压的关 系 P40-41 式 3.2.2(2)、纯电阻电路中的功率 P41 式3.2.3;3.2.4;3.2.5(3)、例题P58习题三3.6题63上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠2、纯电感电路(1)、电感L及其单位 P42(2)、电感电路中电流和电压的关系P42 式 3.2.8(3)、感抗及电感的高频扼流作用 a、感抗 P43 式3.2.9b、电感的高频扼流作用P4364上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(4)、电感电路中的功率P44 有功功率式3.2.10;无功功率式3.2.1 1(5)、例题 P59习题三3.9题 答：电抗器是一种电阻很小而感抗很 大的线圈。正常工作情况下，串联在 电路中的电抗器上产生的电压降很小,不会影响电路的正常工作。65上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 在电力系统发生短路时，会产生数值 很大的短路电流。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定 是非常困难的。而采用了电抗器后，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到 了维持母线电压水平的作用，使母线 上的电压波动较小，保证了非故障线 路上的用户电气设备运行的稳定性。66上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 3、纯电容电路(1)电容器的充放电 当外加电压使电容器储存电荷时，叫充电；而电容器向外释放电荷时，就叫放电。当电容器充电结束时，电容器两端虽然仍加有直流电压，但电路中的电 流却为零，这说明电容器具有阻隔直 流电的作用。若电容器不断充放电，67上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 电路中就始终由电流通过，这说明电容器具有能通过交变电流的作用。通常称电容器的这种性质为“隔直通 交”。(2)、电容电路中电流和电压的关系 P45 式3.2.13(3)、容抗与频率的关系P46(4)、电容电路中的功率P4668上海市兴村专业技术人员职称德制一电气基砒与专业知钠 有功功率式3.2.15;无功功率式3.2.16 4、例题、P59习题三3.11题 解：这是一个R、L串联电路，首先求 出日光灯镇流器的感抗Xl和电路总阻 抗Z O XL=2n fL=2 X3.1 4X50X1.65=520(Q)69上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒与专业知钠 z=V(R2+Xl2)=V(3002+5202)二 600(Q)cosO=R/z=300/600=0.5 I=U/z=2 2 0/600=0.367(A)P=UI cos(D=2 2 0 X 0.367 X 0.5=40(w)或 P=I2R=(0.367)2 X 300=40(w)答：cos=0.5 P=40(w)70上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 三、三相交流电路 1、三相电源 三相交流电P47(1)、三相交流电的优点：与单相交 流电比较，三相交流电具有以下优点:a、三相发电机比同尺寸单相发电机 输出功率要大。b、三相发电机使用、维护都较方便,运转时振幅比单相发电机要小。71上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 C、在同样条件下输送同样大功率时,特别在远距离输电时，三相输电线比 单相输电线可节约25%左右的材料。(2)、三相电动势的产生：三相电动势是由三相交流发电机产 生的。三相发电机的定子铁芯中嵌放 三个相同的对称线圈。当发电机转子 在原动机带动下以角速度G作逆时针72上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 匀速转动时，在定子三相绕组中就能 感应出三相正弦交流电动势，其解析 式为：ea=2 Esin(6Jt+0)eb=2 Esin(G)t-1 2 0)e=2 Esin(G)t-2 40)=2 Esin(6)t+1 2 0)一般我们把三个大小相等、频率相同、73上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊 相位彼此相差120。的三个电动势称为 对称三相电动势。(3)、三相输配电网络 P47 图3.3.1(4)、三相电源的供电方式P48 中性线或零线 三相三线制 三相四线制图3.3.274上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 三相电源相电压的瞬时表达式 式3.3.1 P48(5)、相及相序 P48(6)、三相正弦交流电动势的特点 P48-P4975上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠2、三相电源的联接(1)二种联接方法 P49Y形和形(2)、星形(Y)联接 P49P48 图3.3.2中线和火线(相线)(3)、相电压和线电压P5076上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠式 3.3.2(4)、三角形()联接P50联接中的电压 式3.3.3P503、三相负载的联接(1)、二种联接方法 P50Y形和形77上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠（2）、负载的星形（Y）联接P51 图3.3.4三相四线制中的中性线 相电流和线电流关系P51P51（3）、负载的三角形联接P52 图3.3.5相电流和线电流关系P5278上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(4)、Y形联接和 电压和电流的关系形联接时负载上 a、Y形联接：U线=J3 U相 I线二I相 b、形联接：U线二U相 I线=V 3 I相79上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊(5)、思考题P59 3.10;3.12(6)、中线的作用 P51 思考题 P59 3.13;3.14 4、三相功率(1)、三相有功功率P P52(2)、三相无功功率Q P53(3)、三相视在功率80上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 5、例题 例题一：已知某三相对称负载接在线电压为380 v的三相电源中，其中R相二6Q,X相二8Q,试分别计算：（1）、负载作Y形联结时的相电流、线电流以及有功功率；81上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(2)、负载作形联结时的相电流、线电流以及有功功率；(3)、两种负载联结作一比较。解：(1)、负载作Y形联结时Z相二 J(R2相+X2相)=J(62+82)=10 Q%相=3线/V 3=380/V 3=2 2 0v则1丫相二%相/Z相=220/10=2 2 A=Iy 线又 cosd)=R相/Z相=6/10=0.682上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 则：Py=3U相 I 相 cosg=3X220X2 2 X0.6=8.7kw 或：P=J3%cos0=73X380X2 2 X0.6=8.7kw(2)、负载作形联结时*因：U 相=U 线=380 v 贝!I：I相=U相/Z 相=380/10=38 A83上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠I线=J3X I相=73X38=66 A则或:(3)P4=3U相 I 相 cosg=3X380X38X0.6=2 6kwP=J3U线 I线cos cp=73X380X66X0.6=2 6kw 两种联结的比较I 相/1丫相=38/22=V 384上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠I线/1丫线=66/22=3PA/PY=2 6/8.73 例题二：P60习题三 3.15题 解：负载的相电压为 U相=380/V 3=220 v 一相负载阻抗z=V(R2+X2)=V(42+32)=5 Q85上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊 相电流为I相=U相/z=2 2 0/5=44 A 负载为Y联结时I线=I相二44 A 负载的功率因数cos(p=R/z=4/5=0.8 三相功率Py=3U相I相cos0=3X2 2 0X44X0.8=2 3kw 或：Py=J3U线I线cos卬=73X380X44X0.8=2 3kw 答：负载的三相有功功率为2 3kw86上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊 四、交流电路的功率因数 1、什麽叫功率因数？P53 功率因数就是反映交流电源的利用率大小的物理量。2、功率因数的计算(1)、P53 式3.4.1(2)、用有功表和无功表求得P5487上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊 3、提高功率因数的意义 P54-P55 4、提高功率因数的主要方法(1)、二种方法 P55(2)、提高自然功率因数的方法P55(3)、无功补偿法 P55(4)、为什麽补偿电容可以提高功率因数？P55-P5688上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊 5、用补偿电容提高功率因数的计算方法 P56-P57例题 P60习题三3.17题89上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠第四章 变压器与三相异步电动机一、变压器原理及功能1、基本结构(1)、铁芯：P61作用交叉叠片的作用P62P62(2)、绕组：原边和付边P6290上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠2、变压器工作原理(1)、电压变换作用a、变压比：P63 式4.L6 变压器的电压变换作用b、降压变压器和升压变压器P64 k值的不同c、变压器的同名端 P6491上海市农村专业技术人员职称后钢-电气基砒S专业的钢同名端表示各绕组瞬时极性间的相对关系，瞬时极性是随时间而变化的,但它们的相对极性是不变的。变压器的同名端取决于绕组的绕向,改变绕向，极性也随之改变。变压器的同名端标志,关系到各相序和一、二次绕组的相位关系，所以 不允许任意改变。92上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊(2)、电流变换作用 P65 式4.1.9 或K=风/%=-(I2/I)式中的“-”号，表明变压器原付边 的电流在相位上相差180。o(3)、阻抗变换作用 理想变压器：P65 阻抗比：P65式4.1.1093上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊 或写成：Zll=(风/%)2 即：当二次绕组阻抗确定后，一次 绕组的等效阻抗与绕组匝数比的平方 成正比。3、变压器的特性和额定值(1)、变压器的外特性 a、外特性曲线P67图4.L6 夕2=0即电压与电流同相，为电 阻性负载；94上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 少2。即电压超前电流，为电感性负载。b、曲线分析：P66 c、变压器的电压变化率AU：P66 AU：指额定电流下的电压变化率，如变压器工作电流超过额定电流时，U就可能变得很大，U2也就可能跌得 很低。95上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(2)、变压器的损耗和效率 变压器只能实现电能的传递而不能产生电能。输出功率等于输入功率的 只能是理想变压器。a、变压器的损耗、铁损：变压器在铁心中的损耗 P67 式4.1.12、铜损：变压器在绕组中的损耗 P67-P68 式4.1.1396上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 b、变压器的效率：、效率的定义：P68、效率的计算：P68式4.L 15、效率曲线：P67图4.1.7 从效率曲线可以看出什么P68、变压器效率最高的条件P68 式4.L1 6 Kfz=V(APtl/APJ97上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 C、例题:P88习题四4.7题 解：当Kfz=l时，为额定负载情况，故 变压器的输出功率为：P2 0=Scos cp 2=100 X 0.8=80kw=80000w 根据式4.1.1 5可以算出：=P2/(P2o+APtl+APtO)=80000/(80000+600+2400)=0.964=96.4%98上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 变压器的最大效率出现在匕()时，根据式4.L 16这时候负载系数：Kfz=V(APtl/APJ=V(600/2400)=1/2=0.5 即负载为额定负载的一半时，变压器 效率最高。这时变压器的输出功率为:P2=P2 0X0.5=40000w99上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 则最大效率为 77 max*2/(P2+K2fzAPtl+APto)=40000/(40000+(0.5)2X2 400+600)=97.09%答：当Kfz=l时，变压器效率为96.4%;变压器的最大效率为97.09%100上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(3)、变压器的铭牌及额定值a、型号的涵义 P69b、额定容量Sn P69C、额定电压Um，U2 n P69d、额定电流Im，1 2 n P69Sn Un In的关系：P69 式4.1.7;式 4.1.1 8101上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 e、额定频率f P70 f与Xl有关，如f有变化，将影响变压器的正常工作状态。f、额定温升P70 g、连接组别 P70 五种组别的解释(4)、三相变压器的并联运行 a、并联运行的方式 P70102上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 b、为什么要并联运行 P70 c、并联运行的条件 P71(5)、自耦变压器 a、自耦变压器的特殊结构P71 b、自耦变压器原、付边绕组电压与 电流的关系 P71式4.L 19103上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 C、例题 P88习题四4.10题 解：(1)、由式4.1.19,可知抽头处 的圈数应为：N2=U2/UXNi=209/220X 500=475 匝 即应在线圈475匝处抽出一个线头，可 得输出电压U2=209v(2)、自耦变压器的效率很高，可以认为：104上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 UJISXIOA 所以满负载时的电流是：Ii=(1 5X1 03)/2 2 0=68.2(A)I2=(1 5X1 03)/2 09=71.8(A)答：应在线圈475匝处抽出一个线头，可得输出电压U2=209v；满负载时的电流：L=68.2(A);I2=71.8(A)105上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠二、三相异步电动机发电机与电动机 P721、结构与工作原理（1）、结构a、定子：组成部分 P72定子绕组的接线方法P73 图4.2.1106上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 b、转子：组成部分：P73 转子的二种形式P73(2)、旋转磁场的建立和运转 P74-P75 图4.2.6 a、60t=0时，iA=。,为负直 ic为 正值。由右手螺旋定则可知，iB、ic组 成的合成磁场产生一个顺时针的转动 力矩。如图4.2.6(a)。107上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 b、60=60时，iA为正值,iB为负 值,)=0。这时iA、iB组成的合成磁场 产生一个顺时针的转动力矩。如图 4.2.6(b)o c、120时，iA为正值,iB=0,为负值。这时iA、正组成的合成磁场产 生一个顺时针的转动力矩。如图4.2.6(c)o108上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 d、6)t=1 80 时，iA=O,iB为正值=0,ic为负值。这时iB、1组成的合成 磁场产生一个顺时针的转动力矩。如 图4.2.6(d)o/nJ而复始，当三相电源不断随时间E3变化时，所建立的合成磁场也不断地 在空间旋转。由此可得结论：P75旋转磁场的方向及改变方法：P75-76109上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(3)、同步转速5电流变化一周，合成磁场旋转圈，当电源频率为f时，对应的旋转磁 场每分钟转60f转，这就是同步转速 n即nGOfo这是磁场为一对磁极的 情况下，若磁场存在P对磁极，则 nGOf/p 即P76 的式4.2.1。当f=50H z时，%与p的关系见P76110上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(4)、异步电动机的工作原理异步电动机是怎样转起来的?(P88习题四4.14题)当三相电源按A-B-C相序通入定 子绕组后，产生了一个按顺时针方向 转动的旋转磁场。在这个旋转磁场作 用下，转子线圈逆时针切割磁力线而 产生感应电流，即转子电流。根据磁 场力原理，产生感应电流后的转子线 圈与磁场会相互作用而产生电磁力，111上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠其方向按左手定则决定，各个载流的 线圈在旋转磁场作用下受到的电磁力 对于转子转轴所形成的转矩称为电磁 转矩，在其作用下，电动机的转子就转动起来。根据以前的分析，我们可以知道，电 动机转子转动的方向与旋转磁场的方 向相同。112上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊 而它的转速必定低于旋转磁场的转速,即低于电动机的同步转速由。为什么呢？(P88习题四4.15题)P77第8行-第12行(5)、同步电动机的转差率s a、转差 An P77 式4.2.2 b、转差率s P77式4.2.3113上海市兴村专业技术人员职称后钢一电气基砒导专业知伊(6)、例题P89习题四4.2 0题 解：p=(60 X fn)/nN=(60 X 50)/730=4.114%二(60 X fn)/p=(60 X 50)/4=750(r/min)sN=(nrnN)/n广(750-730)/750=0.02 67114上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知伊 答：极对数P=4 同步转速 ni=750(r/min)转差率s=0.0267(如改为：问该电机是几极电机)115上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 2、三相异步电动机的工作特性、工作特性：P77;P78图4.2.8(2)、从工作特性可以看出几点:(P88习题四4.16 题)a b、随P2增大而略有下倾;12近似与P2成正比，略有上翘;cIi随P2增加而逐渐增大，P2=0时,n1产1。为空载电流;116上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠d、P2=0 时，COS0 很小，只有 0.10.2左右，但随P2增加而上升较快;eP2=0时，77=0,但随P2增加而上升较快，在额定负载的70%-100%之间的某一点达到最大值，当负载超过额定负载后，1又开始下降。由此可得结论：P79117上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 3、异步电动机的技术参数 即铭牌上的参数。P79-P80 式 4.2.4 当队为380v,cos 0 n和 n均为08-0.9时，1(A)的数值约为Pn(kw)数 值的二倍。118上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠4、异步电动机的启动问题(1)、启动过程 P80(2)、启动电流片 P80-P81为额定电流的4-7倍(3)、启动电流引起的问题(P88、习题四4.1 8 题)P81启动转矩Tq P82119上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 因启动时转子的cos(P很低，因此启 动转矩不大，约为额定转矩的0.95-2 倍。(5)、异步电动机启动时的主要问题 P82(6)、异步电动机的启动原则P82120上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠(7)、异步电动机的启动方式 a、直接启动优缺点及适用范围P82b、降压启动(a)、降压启动的目的及过程P82(b)、Y-启动的过程及特点P83(c)、自耦补偿器 P83-P84121上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基砒导专业知钠 5、异步电动机的调速问题(1)什么叫调速？P84(2)、几种调速方法 P84(3)、改变p的调速 P84(4)、改变s的调速 P84(5)、改变电源频率的调速 a、改变p或s调速的缺点 P85122上海市兴村专业技术人员职称德钢一电气基