運(yùn)維人員崗位培訓(xùn)電源理論1章基礎(chǔ)知識與通信系統(tǒng)組成.ppt

第一章 基礎(chǔ)知識 （講師用PPT）,中國網(wǎng)通（集團(tuán)）有限公司 2006年12月,中國網(wǎng)通運(yùn)維人員崗位培訓(xùn)叢書動力專業(yè),內(nèi)部資料 注意保密,電工基礎(chǔ)與系統(tǒng)組成,基礎(chǔ)知識,第一章,電工基礎(chǔ)與系統(tǒng)組成,基礎(chǔ)知識,第一章,第一節(jié) 直流電路 1.1電路及其組成 把一些電器設(shè)備或元件，按其所要完成的功能，用一定方式連接而成的電源通路稱為電路。 一個完整的電路是由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)（包括開關(guān)和導(dǎo)線等）三部分組成。 電源是將非電能如化學(xué)能、機(jī)械能和原子能等轉(zhuǎn)換為電能，并向電路提供能量；負(fù)載是指電路中能將電能轉(zhuǎn)換為非電能的用電設(shè)備，如電燈、電動機(jī)和電熱器等；中間環(huán)節(jié)是指將電源連接成閉合電路的導(dǎo)線、開關(guān)設(shè)備和保護(hù)設(shè)備等，也經(jīng)常接有測量儀表或測量設(shè)備。,第一節(jié) 直流電路,第一節(jié) 直流電路,如圖11（a）所示是按實(shí)物做出的手電筒電路的示意圖，這是最簡單的實(shí)際電路，它由干電池（電源）、小燈泡（負(fù)載）和開關(guān)（中間環(huán)節(jié)）三部分組成。,圖1.1 簡單電路,1.2 電路的主要物理量及元件 1. 電流 電流的強(qiáng)弱用電流強(qiáng)度來表示，其數(shù)值等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量。設(shè)在dt時間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量為dq，則通過該截面的電流強(qiáng)度為 (1.1) 在一般情況下，電流強(qiáng)度是隨時間而變的。如果電流強(qiáng)度不隨時間而變，即dq/dt常數(shù)，則這種電流就稱為恒定電流，簡稱直流。在直流電路中，式（1.1）可寫成 (1.2) 在國際單位制（SI）中，規(guī)定電量Q的單位為庫侖（C），時間的單位為秒（s），電流的單位為安培（A），即1A=1C/s。電流的單位還有毫安（mA）、微安（A），其換算關(guān)系為,第一節(jié) 直流電路,第一節(jié) 直流電路,電流的方向習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動的方向或負(fù)電荷移動的反方向?yàn)殡娏鞯姆较颍▽?shí)際方向）。電流的方向是客觀存在的，在簡單電路中,可以很容易判斷出電流的實(shí)際方向,如圖1.2(a)中的I1、I2。倘若在圖中A、B兩點(diǎn)間再接入一個電阻如圖1.2（b）所示，那么該電阻中的電流方向就很難直觀判斷了。另外，在交流電路中，電流是隨時間變化的，在圖上也無法表示其實(shí)際方向，為了解決這一問題，須引入電流的參考方向這一概念。,第一節(jié) 直流電路,電流的參考方向可以任意選定，在電路中一般用箭頭表示。當(dāng)然，所選的電流參考方向不一定就是電流的實(shí)際方向，當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向一致時，電流為正值（I0）；當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向相反時，電流為負(fù)值（I0）。這樣，在選定的參考方向下，根據(jù)電流的正負(fù)值，就可以確定電流的實(shí)際方向，如圖1.3所示。,2. 電壓 在電路中，如果設(shè)正電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)時電場力所做的功為dW，則A、B兩點(diǎn)間的電壓為 (1.3) 也就是說，電場力把單位正電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)所做的功在數(shù)值上等于A、B兩點(diǎn)間的電壓。在直流電路中，上式可寫成 (1.4) 在國際單位制中，電壓的單位是伏特（V）。當(dāng)電場力把1庫侖（C）的電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功為1焦耳（J）時，該兩點(diǎn)間的電壓為1伏特（V）。電壓的單位還有毫伏（mV）、微伏（V）、千伏（kV）。其換算關(guān)系為： 。,第一節(jié) 直流電路,第一節(jié) 直流電路,習(xí)慣上規(guī)定從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)為電壓方向（實(shí)際方向），即電壓降的方向。但在分析電路時，也須選取電壓的參考方向。當(dāng)電壓的參考方向與實(shí)際方向一致時，電壓為正（U0）；相反時，電壓為負(fù)（U0），如圖1.4所示。 參考方向在電路圖中可用箭頭表示，也可用極性“+”、“-”表示?！?”表示高電位，“-”表示低電位。符號可用UAB表示。 在分析和計算電路時，電壓和電流參考方向的假定，原則上是任意的。但為了方便，元件上的電壓和電流常取一致的參考方向，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。 圖1.4 電壓的參考方向與實(shí)際方向,第一節(jié) 直流電路,在圖1.5（a）所示的U與I參考方向一致，則其電壓與電流的關(guān)系是U=IR；而圖1.5（b）所示的U與I參考方向不一致，則電壓與電流的關(guān)系是U=-IR。可見，在寫電壓與電流的關(guān)系式時，式中的正負(fù)號由它們的參考方向是否一致來決定。 圖1.5 關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向,第一節(jié) 直流電路,3. 電位 在電器設(shè)備的調(diào)試和檢修中，經(jīng)常要測量某個點(diǎn)的電位，看其是否符合設(shè)計數(shù)值。電位是度量電勢能大小的物理量，在數(shù)值上等于電場力將單位正電荷從該點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功，即 (1.5) 由此可以看出：電路中任意一點(diǎn)的電位，就是該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，而電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓，則等于這兩點(diǎn)電位之差。因此，電位的測量實(shí)質(zhì)上就是電壓的測量，即測量該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓。電壓與電位的關(guān)系為： （1.6）,第一節(jié) 直流電路,V0=0 VA=VA-V0=UA0=1V 則 VB=VB-V0=UB0=-U0B=-1V UAB=UA-UB=2V 在圖1.6(b)中,以B點(diǎn)為參考點(diǎn),即令 VB=0 則 VA=VA-VB=UAB=2V UAB=VA-VB=2V 在圖1.6(C)中,以A為參考點(diǎn),即令 VA=0V 則 VB=VB-VA=UBA=-UAB=-2V UAB=VA-VB=2V,第一節(jié) 直流電路,可以看出，參考點(diǎn)選得不同，電路中各點(diǎn)電位也不同，但任意兩點(diǎn)間的電位差即電壓不變。電路中各點(diǎn)的電位高低是相對于參考點(diǎn)而言的，而兩點(diǎn)間的電壓則與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)，如果不選擇參考點(diǎn)去討論電位是沒有意義的。 在電子技術(shù)的學(xué)習(xí)中，經(jīng)常用電位來分析和討論問題，這給電路分析帶來方便。因此，在電子電路中，往往不再把電源畫出，而改用電位標(biāo)出。 電位參考點(diǎn)的選取原則上是任意的，但實(shí)用中常選大地為參考點(diǎn)，在電路圖中用符號“ ”來表示。有些設(shè)備的外殼是接地的，凡與機(jī)殼相連的各點(diǎn)，均是零電位點(diǎn)。有些設(shè)備的機(jī)殼不接地，則選擇許多導(dǎo)線的公共點(diǎn)（也可以是機(jī)殼）做參考點(diǎn)，電路中用符號“ ”表示。,第一節(jié) 直流電路,4. 電動勢 在電源中,正電荷在電場力作用下不斷從正極流向負(fù)極,如果沒有一種外作用力,正極因正電荷的減少會使電位逐漸降低,而負(fù)極則因正電荷的增多會使電位逐漸升高,故正、負(fù)極板間的電位差就會減小,最后為零。為了維持電流，必須使正、負(fù)極板間保持一定的電壓，這就要借助電場力使移動到負(fù)極的正電荷經(jīng)電源內(nèi)部移到正極。為了衡量電源力對電荷做功的本領(lǐng)，引出電動勢的概念。,5. 電能和電功率 設(shè)直流電路中，A、B兩點(diǎn)間的電壓為U，在時間t內(nèi)電荷Q受電場力作用從A點(diǎn)經(jīng)負(fù)載移動到B點(diǎn)，電場力所做的功為 (1.7) 這就是在t時間內(nèi)所消耗（或吸收）的電能，而單位時間內(nèi)消耗的電能稱為電功率（簡稱功率），即負(fù)載消耗（或吸收）的電功率為 (1.8) 在時間t內(nèi)，電源力將電荷Q從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功為 (1.9) 電源力產(chǎn)生（或發(fā)出）的電功率為 (1.10) 在國際單位制中，功的單位是焦耳（J）,功率的單位是瓦特（W）、還有千瓦（kW）、毫瓦（mW），且1kW=103W=106mW。,第一節(jié) 直流電路,第一節(jié) 直流電路,在電路分析中，一個電路，電源產(chǎn)生的功率與負(fù)載、導(dǎo)線及電源內(nèi)阻上消耗的功率總是平衡的，遵循能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。同時電路中不僅要計算功率的大小，有時還要判斷功率的性質(zhì)，即該元件是產(chǎn)生功率還是消耗功率。根據(jù)電壓和電流的實(shí)際方向可以確定電路元件的功率性質(zhì)。 當(dāng)U和I的實(shí)際方向相同，即電流從“+”端流入，從“-”端流出，則該元件是消耗（吸收）功率，屬負(fù)載性質(zhì)；當(dāng)U和I的實(shí)際方向相反，即電流從“+”端流出，從“-”端流入，則該元件是輸出（提供）功率，屬電源性質(zhì)。 由此可見，在電路元件上U和I在關(guān)聯(lián)參考方向的條件下，當(dāng)P為正值時，表明U、I的實(shí)際方向相同，該元件是負(fù)載性質(zhì)消耗功率；當(dāng)P為負(fù)值時，表明U、I的實(shí)際方向相反，該元件是電源性質(zhì)提供功率。如果U、I取非關(guān)聯(lián)參考方向，則情況相反。,第一節(jié) 直流電路,6. 電阻元件 電阻元件是從實(shí)際電阻器中抽象出來的，如電燈、電爐等。圖形符號如圖1.9所示，用字母R表示。當(dāng)電阻上的電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向時，如圖1.9所示，根據(jù)歐姆定律有 （1.11） 當(dāng)電阻上的電壓與電流取非關(guān)聯(lián)參考方向時，如圖1.10所示，根據(jù)歐姆定律有 （1.12）,第一節(jié) 直流電路,在關(guān)聯(lián)參考方向下，當(dāng)R=/i是常數(shù)時，也稱其為線性電阻，其伏安特性曲線為通過原點(diǎn)的一條直線，如圖1.11所示。 圖1.9 電阻關(guān)聯(lián)參考方向 圖1.10 電阻非關(guān)聯(lián)參考方向 圖1.11 電阻元件伏安特性 由式（1.11）可得電阻元件的功率為 由上式可知：電阻總是消耗能量的。,7. 電感元件 電感元件是從實(shí)際電感線圈抽象出來的電路模型。當(dāng)電感線圈通以電流時，將產(chǎn)生磁通，在其內(nèi)部及周圍建立磁場，儲存磁場能量。當(dāng)忽略導(dǎo)線電阻及線圈匝與匝之間的電容時，可將其抽象為只具有儲存磁場能量性質(zhì)的電感元件。電感上的磁鏈與電流成正比， 即 式中：比例系數(shù)L稱為電感，是表征電感元件的特征參數(shù)。 在國際單位制中，電感的單位為亨（H），當(dāng)線圈中電流變化率為1A/s，產(chǎn)生1V的感應(yīng)電動勢時，則該電感線圈的電感為1H。實(shí)際中常采用毫亨（mH）或微亨（H），即 。,第一節(jié) 直流電路,第一節(jié) 直流電路,如圖1.12所示，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)電感線圈中的電流i變化時，磁場也隨之變化，并在線圈中產(chǎn)生自感電動勢eL。當(dāng)電壓、電流和電動勢的參考方向如圖1.12所示時，則有 （1.13） 式（1.13）表明，電感元件兩端的 電壓與電流相對時間的變化率成正比。 電流變化越快，電感元件產(chǎn)生的自感電 動勢越大，與其平衡的電壓也越大。 當(dāng)電感元件中流過穩(wěn)定的直流電流時， 因di/dt0，eL0，故0，這時 電感元件相當(dāng)于短路。 將式（1.13）兩邊乘上i并積分，可得 圖1.12 電感元件 電感元件中儲存的磁場能量為 （1.14） 式（1.14）說明，電感元件在某時刻儲存的磁場能量，只與該時刻流過的電流的平方成正比，與電壓無關(guān)。電感元件不消耗能量，是儲能元件。,8. 電容元件 電容元件是從實(shí)際電容器抽象出來的電路模型。實(shí)際電容器通常由兩塊金屬板中間充滿介質(zhì)構(gòu)成，電容器加上電壓后，兩塊極板上將出現(xiàn)等量異號電荷，并在兩極板間形成電場，儲存電場能。當(dāng)忽略電容器的漏電阻和電感時，可將其抽象為只具有儲存電場能量性質(zhì)的電容元件。電容器極板上儲存的電量q與外加電壓成正比，即 （1.15） 式中，比例系數(shù)C稱為電容，是表征電容元件特性的參數(shù)。 在國際單位制中，電容的單位為法（F）。當(dāng)將電容器充上1V的電壓時，極板上若儲存了1C的電量，則該電容器的電容就是1F。實(shí)際中常采用微法（F）或皮法（pF），即 。,第一節(jié) 直流電路,第一節(jié) 直流電路,如圖1.13所示，當(dāng)電容上的電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向時，有 （1.16） 式（1.16）表明，電容元件上通過的電流，與元件兩端的電壓 相對時間的變化率成正比。電壓變化越快，電流越大。當(dāng)電容元件 兩端加恒定電壓時，因du/dt0，i0， 這時電容元件相當(dāng)于開路，故電容元件有 隔直流的作用。將式（1.16）兩邊乘以u并 積分，可得電容元件極板間儲存的電場能 量為 （1.17） 式（1.17）說明，電容元件在某時刻儲存的電場能量與元件在該時刻所承受的電壓的平方成正比，與電流無關(guān)，電容元件不消耗能量，是儲能元件。,圖1.13 電容元件,13歐姆定律 歐姆定律是德國的物理學(xué)家歐姆通過大量試驗(yàn)，總結(jié)出電流跟電壓、電阻的關(guān)系。它是研究和分析任何電路的最基本定律之一。 歐姆定律指出：導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比。 歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 或 (1.18) 式中，電壓U的電位為V，電流I的單位為A，電阻R的單位為，電導(dǎo)G的單位是S(西門子)。,第一節(jié) 直流電路,第一節(jié) 直流電路,由于在電阻中的電流與電壓的實(shí)際方向總是一致的，即電流是從電壓的“+”極端流入的，所以式（1.18）只有在關(guān)聯(lián)參考方向下才適用，如圖1.14（a）所示。 圖1.14 歐姆定律 如果電阻兩端的電壓和電流的參考方向選取的相反，即電流從電壓的“-”極端流入，如圖1.14（b）所示，電壓和電流的值總是異號的，這時歐姆定律應(yīng)加一個負(fù)號，即寫為 或 （1.19） 所以，當(dāng)電壓U和電流I為關(guān)聯(lián)參考方向時，歐姆定律URI；當(dāng)電壓U和電流I為非關(guān)聯(lián)參考方向時，歐姆定律URI。,第一節(jié) 直流電路,14電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路 141電阻的串聯(lián)電路 在一段電路上，將幾個電阻的首尾依次相連所構(gòu)成的一個沒有分支的電路，叫做電阻的串聯(lián)電路。如圖1.18a所示是電阻的串聯(lián)電路；圖1.18b是圖1.18a的等效電路。 圖1.18 電阻的串聯(lián)電路a)及其等效電路b),第一節(jié) 直流電路,串聯(lián)電路的特點(diǎn) 多個電阻串聯(lián)的電路有以下特點(diǎn)： 1 串聯(lián)電路中流過各個電阻的電流都相等，即： 2 串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各個電阻兩端的電壓之和，即： 3 串聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)等于各串聯(lián)的電阻之和,即： 根據(jù)歐姆定律得出， ， ， ， ，可以得 出： 或者 , ， ， （1.20） 此公式表明，在串聯(lián)電路中，電阻的阻值越大，這個電阻所分配到的電壓越大；反之，電壓越小。即電阻上的電壓分配與電阻的阻值成正比。這個結(jié)論是電阻串聯(lián)電路中最重要的結(jié)論。,第一節(jié) 直流電路,在如圖1.18a) 所示的電路中，將 代入公式（1.18 ）中 這兩個公式可以直接計算出每個電阻從總電壓中分得的電壓值，習(xí)慣上就把這兩個式子叫做分壓公式。,電阻串聯(lián)的應(yīng)用,第一節(jié) 直流電路,電阻串聯(lián)的應(yīng)用 電阻串聯(lián)的應(yīng)用極為廣泛。例如： (1）用幾個電阻串聯(lián)來獲得阻值較大的電阻。 (2）用串聯(lián)電阻組成分壓器，使用同一電源獲得幾種不同的電壓。如圖1.19所示，由 組成串聯(lián)電路，使用同一電源，輸出4 種不同數(shù)值的電壓。 圖1.19 電阻分壓器 (3)當(dāng)負(fù)載的額定電壓（標(biāo)準(zhǔn)工作電壓值）低于電源電壓時，采用電阻與負(fù)載串聯(lián)的方法，使電源的部分電壓分配到串聯(lián)電阻上，以滿足負(fù)載正確的使用電壓值。例如，一個指示燈額定電壓6V ，電阻60 ，若將它接在12V電源上，必須串聯(lián)一個阻值為60 的電阻，指示燈才能正常工作。 (4)用電阻串聯(lián)的方法來限制調(diào)節(jié)電路中的電流。在電工測量中普遍用串聯(lián)電阻法來擴(kuò)大電壓表的量程。,第一節(jié) 直流電路,1.4.2電阻的并聯(lián)電路 將兩個或兩個以上的電阻兩端分別接在電路中相同的兩個節(jié)點(diǎn)之間，這種連接方式叫做電阻的并聯(lián)電路。如圖1.20a)所示是電阻的并聯(lián)電路，圖1.20b)是圖1.20a)的等效電路。 圖1.20 電阻的并聯(lián)電路及其等效電路,第一節(jié) 直流電路,1.電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn) 多個電阻并聯(lián)的電路有如下特點(diǎn)： (1)并聯(lián)電路中各個支路兩端的電壓相等，即： （1.21） (2)并聯(lián)電路中總的電流等于各支路中的電流之和，即 (3)并聯(lián)電路的總電阻（即等效電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即： 若是兩個電阻并聯(lián)，根據(jù)上式可求并聯(lián)后的總電阻為：,第一節(jié) 直流電路,根據(jù)公式（1.21）及歐姆定律可以得出： 上述公式表明，在并聯(lián)電路中，電阻的阻值越大，這個電阻所分配到的電流越小，反之越大，即電阻上的電流分配與電阻的阻值成反比。這個結(jié)論是電阻并聯(lián)電路特點(diǎn)的重要推論。,電阻并聯(lián)的應(yīng)用,第一節(jié) 直流電路,電阻并聯(lián)的應(yīng)用 電阻并聯(lián)的應(yīng)用，同電阻串聯(lián)的應(yīng)用一樣，也很廣泛。例如： (1)因?yàn)殡娮璨⒙?lián)的總電阻小于并聯(lián)電路中的任意一個電阻，因此，可以用電阻并聯(lián)的方法來獲得阻值較小的電阻。 (2)由于并聯(lián)電阻各個支路兩端電壓相等，因此，工作電壓相同的負(fù)載，如電動機(jī)、電燈等都是并聯(lián)使用，任何一個負(fù)載的工作狀態(tài)既不受其他負(fù)載的影響，也不影響其他負(fù)載。在并聯(lián)電路中，負(fù)載個數(shù)增加，電路的總電阻減小，電流增大，負(fù)載從電源取用的電能多，負(fù)載變重；負(fù)載數(shù)目減少，電路的總電阻增大，電流減小，負(fù)載從電源取用的電能少，負(fù)載變輕。因此，人們可以根據(jù)工作需要啟動或停止并聯(lián)使用的負(fù)載。 (3)在電工測量中應(yīng)用電阻并聯(lián)方法組成分流器來擴(kuò)大電流表的量程。,第一節(jié) 直流電路,1.5 基爾霍夫定律 支路：通常情況下，電路中通過同一電流的分支稱為支路。圖1.21電路中有acb、adb和ab三條支路。其中acb、adb支路中有電源，稱為有源支路；ab支路中無電源，稱為無源支路。 節(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上支路的連接點(diǎn) 稱為節(jié)點(diǎn)。圖1.21電路中有a、b兩個節(jié)點(diǎn)，c、d 不是節(jié)點(diǎn)。 圖1.21 電路舉例 回路：電路中任一閉合路徑都稱為回路，不含交叉支路的回路稱為網(wǎng)孔。圖1.21電路中共有abca、adba、cbdac三個回路，abca、adba兩個網(wǎng)孔。,第一節(jié) 直流電路,基爾霍夫電流定律（KCL） 基爾霍夫電流定律用以約束連接在同一節(jié)點(diǎn)上的各個支路之間的電流關(guān)系。 KCL定義為：在任何時刻，連接電路中任一節(jié)點(diǎn)的所有支路電流的代數(shù)和恒等于零。即 (1.22) 式中，規(guī)定電流方向?yàn)榱飨蚬?jié)點(diǎn)a的電流為正值，則流出節(jié)點(diǎn)a的電流即為負(fù)值。由此 也可表示為 上式說明在任一時刻流進(jìn)該節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流。,第一節(jié) 直流電路,基爾霍夫電流定律也可推廣應(yīng)用于包圍幾個節(jié)點(diǎn)的閉合面（廣義節(jié)點(diǎn)），即在任一時刻，通過任何一個閉合面的電流代數(shù)和也恒為零。也就是說，流入閉合面的電流等于流出閉合面的電流。如圖1.22中，閉合面內(nèi)由三個節(jié)點(diǎn)A、B、C。由KCL可得 圖1.22 KCL的推廣應(yīng)用,第一節(jié) 直流電路,基爾霍夫電壓定律（KVL） 基爾霍夫電壓定律用以約束回路中的各段電壓間的關(guān)系。 KVL定義為：在任一回路中，從任一點(diǎn)以順時針或逆時針方向沿回路繞行一周，則所有支路或元件電壓的代數(shù)和恒等于零。即 或 (1.23) 為了應(yīng)用KVL ，必須指定回路的繞行方向，若電壓的參考方向與回路的繞行方向一致時取正號，反之則取負(fù)號。,第一節(jié) 直流電路,如圖1.23所示，回路cadbc 中的電源電壓、電流和各段電壓的參考方向均已標(biāo)出，順時針回路繞行方向可列出如下為 以上回路是由電動勢和電阻構(gòu)成的，因此上式也可表示為 圖1.23,廣義回路,第一節(jié) 直流電路,基爾霍夫電壓定律不僅適用于閉合回路，也可以推廣應(yīng)用到回路的部分電路（廣義回路），用于求回路的開路電壓。例如圖1.24電路，求Uab。由于 對回路acdb ，由基爾霍夫電壓定律得 則 注意：一般對獨(dú)立回路列電壓方程，網(wǎng)孔一般都是獨(dú)立回路。在電路中，設(shè)有b條支路，n個節(jié)點(diǎn)，獨(dú)立回路數(shù)為b-(n-1)。 圖1.24,第一節(jié) 直流電路,1.6 電路的基本分析方法 支路電流法分析和計算電路的具體步驟。 步驟1 ：確定支路數(shù)b ，同時設(shè)定各支路電流的參考方向。 步驟2 ：確定節(jié)點(diǎn)數(shù)n ，根據(jù)KCL列出n-1個節(jié)點(diǎn)電流方程式。 步驟3 ：確定獨(dú)立回路數(shù)（一般選取網(wǎng)孔數(shù)，網(wǎng)孔是獨(dú)立回路）， 根據(jù)KVL列出b-(n-1)個回路電壓方程式。 步驟4 ：解聯(lián)立方程式，求各支路電流。,電工基礎(chǔ)與系統(tǒng)組成,基礎(chǔ)知識,第一章,第二節(jié) 交流電路,第二節(jié) 交流電路 2.1 正弦交流電路 2.1.1正弦交流電的瞬時值表示 大小和方向隨時間按正弦規(guī)律變化的電流、電壓和電動勢統(tǒng)稱為交流電，交流電的瞬時值用小寫字母i 、u 和e表示。以i為例，其波形圖如圖2.1 所示。 它的表達(dá)式可寫成式中，幅值Im、角頻率 和 初相 稱為交流電的三要素。,圖(2.1),幅值Im,初相,（2.1）,第二節(jié) 交流電路,三要素 1).幅值 幅值是交流電在某一瞬間的最大值，表示交流電的強(qiáng)度，用帶下標(biāo)m的字母表示，如式(2.1)中的Im。 在分析和計算正弦交流電路的問題時，常用的是有效值，有效值是根據(jù)交流電流與直流電流熱效應(yīng)相等的原則規(guī)定的，即交流電流的有效值是熱效應(yīng)與它相等的直流電流的數(shù)值。有效值用大寫字母I 、U 等表示。有效值與幅值的關(guān)系為 (2.2) 例如常說的民用電是220V，即為有效值，而其幅值是 V。用萬用表等測得的交流電數(shù)值均為有效值。,返回,第二節(jié) 交流電路,2).角頻率 交流電每秒內(nèi)變化的次數(shù)，稱為頻率,用f表示，單位是赫茲(Hz)。我國的工業(yè)與民用電采用50Hz作為電力標(biāo)準(zhǔn)頻率，又稱工頻。交流電變化一次所需要的時間稱為周期，用T表示，單位是秒(s)。頻率與周期的關(guān)系為 （2.3) 交流電的變化快慢除了用周期、頻率表示外，還可用角頻率表示。角頻率是指單位時間內(nèi)角度（相位）的變化率，單位為弧度每秒(rad / s)。與f 和T 之間的關(guān)系為 （2.4）,返回,第二節(jié) 交流電路,3).初相 式（2.1）中的（ ）稱為交流電的相位。它表示交流電隨時間變化的進(jìn)程。當(dāng) 時， ，此時的相位為 ，稱為交流電的初相。它表示計時開始時交流電所處的狀態(tài)，如圖2.1中所示。,返回,第二節(jié) 交流電路,2 相位差 在正弦交流電路中，有時要比較兩個同頻率正弦量的相位。兩個同頻率正弦量相位之差稱為相位差，以 表示。 設(shè) ， ，則電壓與電流的相位差為 即兩個同頻率正弦量的相位差等于它們的初相差。,第二節(jié) 交流電路,若 0，表明 ,則u比i先達(dá)到最大值，稱 u超前于 i一個相位角 ,或者說 i滯后于 u一個相位角 。 若 =0，表明 ，則u與i同時達(dá)到最大值,稱u與i同相位，簡稱同相。 若 ，則稱 u與 i的相位相反。 若 0 ，表明 ，則 u 滯后于 i（或i超前于u）一個相位角 。 由上可知：兩個同頻率的正弦量計時起點(diǎn)（t=0）不同時，則它們的相位和初相位不同，但它們之間的相位差不變。在交流電路中，常常需要研究多個同頻率正弦量之間的關(guān)系，為了方便起見，可以選其中某一個正弦量作為參考，稱為參考正弦量。令參考正弦量的初相=0，其他各正弦量的初相，即為該正弦量與參考正弦量的相位差（或初相差）。,第二節(jié) 交流電路,2.1.2正弦交流電的相量表示法 交流電的瞬時值表達(dá)式，是以三角函數(shù)的形式表示出交流電的變化規(guī)律；交流電的波形圖可直觀地看出交流電的變化狀態(tài)；而交流電的相量表示法，是為了便于交流電的分析和計算。 用復(fù)數(shù)表示交流電的方法，稱為交流電的相量表示法。,2、相量與復(fù)數(shù),1、復(fù)數(shù)的兩種表示形式,3、相量的運(yùn)算,第二節(jié) 交流電路,1.復(fù)數(shù)的兩種表示形式 如圖2.2所示復(fù)平面中，A為復(fù)數(shù)，橫軸為實(shí)軸，單位是+1 , a是A的實(shí)部，A與實(shí)軸的夾角稱為輻角，縱軸為虛軸，單位是 。在數(shù)學(xué)中虛軸的單位用i，這里為了和電流符號相區(qū)別而改用j。b是A的虛部，r為A的模。這些量之間的關(guān)系為 (2.5) 根據(jù)以上關(guān)系可得出復(fù)數(shù)常用的兩種表示形式，即代數(shù)式和極坐標(biāo)式 (2.6) 代數(shù)式適合于復(fù)數(shù)的加減運(yùn)算，極坐標(biāo)式適合于復(fù)數(shù)的乘除運(yùn)算。,圖2.2,返回,第二節(jié) 交流電路,2相量與復(fù)數(shù) 用復(fù)數(shù)表示的正弦量稱為相量，為了與一般的復(fù)數(shù)有所區(qū)別，規(guī)定正弦量相量用上方加“”的大寫字母來表示。例如： 正弦電流 ,其相量形式可寫成 式中， ， 。與其對應(yīng)的相量圖如圖2.3所示。那么正弦電流 , 的相量形式就可寫成 或,返回,圖2.3 相量,第二節(jié) 交流電路,3.相量的運(yùn)算 前面已講過，相量的代數(shù)形式適合于加減運(yùn)算，而極坐標(biāo)形式適合于乘除運(yùn)算，設(shè)相量 , ,則 相量只是正弦交流電的一種表示方法和運(yùn)算的工具，只有同頻率的正弦交流電才能進(jìn)行相量運(yùn)算，所以相量運(yùn)算只含有交流電的有效值（或幅值）和初相兩個要素。,返回,第二節(jié) 交流電路,2.2正弦交流電路的計算 最簡單的交流電路是由電阻、電容和電感中任一個元件組成的，這些電路元件僅由R、L、C三個參數(shù)中的一個來表征其特性，這樣的電路稱為單一參數(shù)的交流電路。,第二節(jié) 交流電路,2.2.1 電阻電路 日常生活中所用的白熾燈、電飯鍋和熱水器等在交流電路中都可以看成是電阻元件，如圖2.5（a）所示。,圖2.5 電阻電路,第二節(jié) 交流電路,電壓與電流的關(guān)系 如選擇電流為參考正弦量，即電流的初相為0 ，瞬時值表達(dá)式為 , 電阻兩端的電壓 (2.7) 其波形圖如圖2.5(b)所示。由式(2.7)及波形圖可知，電阻電路中u與i同頻率同相位。其有效值及相量關(guān)系分別為 (2.8) 式（2.8）為電阻電路中歐姆定律的有效值形式和相量形式。電壓與電流的相量圖如圖2.5（c）所示。,第二節(jié) 交流電路,2.電阻電路中的功率 電阻上的瞬時功率 （2.9） 由此可見：功率p的頻率是u、i的頻率的兩倍，其波形如圖2.5(d）所示。由波形圖可見功率雖然隨時間變化，但均為正值。由波形圖和式（2.9）即可得出平均功率 （2.10） 由波形圖可知：P為正值，說明電阻是吸收功率的元件，它是把電功率轉(zhuǎn)換成其他有用的功率消耗掉了，所以稱電阻為耗能元件。其平均功率又稱為有功功率。,第二節(jié) 交流電路,2.2.2 電感電路 在生產(chǎn)和生活中所接觸到的將電能轉(zhuǎn)換成動能的設(shè)備，如電動機(jī)、風(fēng)機(jī)等，還有改變電壓大小的變壓器等，在交流電路中起主要作用的是電感（忽略導(dǎo)線電阻）。,圖2.6 電感電路,第二節(jié) 交流電路,1.電壓與電流關(guān)系 如仍選擇電流為參考正弦量，即電流i的初相為0，則其瞬時值表達(dá)式 為 電感兩端的電壓 （2.11） 由式（2.11）可見，對于電感電路，u與i頻率相同，相位卻不同，u 超前i為90。其波形如圖2.6(b)所示。有效值的關(guān)系為 或 （2.12） （2.13）,第二節(jié) 交流電路,式（2.13）中， 稱為感抗，單位也是歐姆（）。它表示電感對電流阻礙作用大小的物理量。 與電感L和頻率f成正比，如果L一定，f愈高XL愈大，f愈低XL愈小。在直流電路中，f=0, L2fL = 0，說明電感在直流電路中可視為短路。即電感有通直阻交的作用。電感兩端的電壓與電流的相量關(guān)系為 或 (2.14) 相量圖如圖2.6(c)所示。圖2.6(c)中i的初相0, =I0則,第二節(jié) 交流電路,2.電感電路中的功率 電感的瞬時功率 (2.15) 由式（2.15）可知：電感上瞬時功率p的頻率是u或i頻率的兩倍，并按正 弦規(guī)律變化，如圖2.6(d）所示。在0/2區(qū)間p 正值，電感吸收功率并把吸收的電功率轉(zhuǎn)換成磁場能量儲存起來；在/2區(qū)間p為負(fù)值，電感發(fā)出功率，是將其儲存的磁場能量再轉(zhuǎn)換成電場能量送回到電源。電感并不消耗功率，所以稱電感為儲能元件。 由圖2.6(d）可見，電感的平均功率P=0。雖然電感不消耗功率，但作為負(fù)載的電感與電源之間存在著能量交換，交換的能量用無功功率Q來計量，大小為 無功功率的單位為乏（var） 。,第二節(jié) 交流電路,2.2.3 電容電路 下面討論電容元件在交流電路中的作用，找出電容與電感作用的區(qū)別，電容電路如圖2.7(a）所示。,圖2.7 電容電路,第二節(jié) 交流電路,1.電壓與電流關(guān)系 如選擇電壓為參考正弦量，即電壓的初相為0 ，電壓u 的瞬時值表達(dá)式為 則電容上所流過的電流 （2.16） 由式（2.16）可見對于電容電路，u與i也是同頻率不同相位，i超前u為90,其波形如圖2.7（b）所示。有效值的關(guān)系為 （2.17） （2.18）,或,第二節(jié) 交流電路,式（2.18）中，Xc稱為容抗，單位仍是歐姆（）。它是表示電容對電流阻礙作用大小的物理量。Xc與頻率f成反比，如果C確定后，f愈高Xc愈小，f愈低Xc愈大。在直流電路中，f=O,Xc=1/2fC，說明電容在直流電路中可視為開路，即電容有隔直通交作用。電容兩端的電壓與電流的相量關(guān)系為 （2.19） 相量圖如圖2.7(c）所示。圖2.7(c）中u的初相0, =U 0 ，則,或,第二節(jié) 交流電路,2.電容電路中的功率 電容的瞬時功率 (2.20) 由式（2.20）可見，電容p的頻率也是i或u頻率的兩倍,并按正弦規(guī)律變化，如圖2.7(d)所示。由p的波形圖可見，在0/2區(qū)間，p為正值,電容吸收功率，并把吸收的電功率以電場能量的形式儲存起來；在/2區(qū)間，p為負(fù)值，電容發(fā)出功率，是將其儲存的電場能量再送回到電源。電容并不消耗功率，所以電容元件也是儲能元件。 由圖2.7(d)可見，電容的平均功率P=0。電容與電源之間交換的能量用無功功率Q來計量，其大小為 (2.21) 無功功率的單位是乏（var）。,第二節(jié) 交流電路,2.2.4 RLC串聯(lián)交流電路 電阻、電感和電容串聯(lián)的電路如圖2.8所示。下面討論串聯(lián)后的阻抗、電壓、電流及功率的關(guān)系。 、 和 是分析計算電路的 重要依據(jù)。,圖2.8 RLC串聯(lián)電路,阻抗三角形,電壓三角形,功率三角形,無功功率的單位是乏（var）,1.阻抗三角形 R、C、L串聯(lián)后對電流的阻礙作用稱為阻抗，用字母Z表示，單位為歐姆（）。阻抗的復(fù)數(shù)表達(dá)式為 （2.22） 式中，X 稱為電抗，單位為歐姆（）。 （2.23） 阻抗值為 （2.24） 式中，Z、R、X三者之間符合直角三角形的關(guān)系，如圖2.9所示，稱其為阻抗三角形。三角形中的稱為阻抗角 （2.25）,第二節(jié) 交流電路,圖2.9 阻抗三角形,第二節(jié) 交流電路,由式（2.25）表明：當(dāng)電流的頻率一定時，電路的性質(zhì)（電壓與電流的相位差）由電路的參數(shù)R、L、C決定。 (1）當(dāng)X0 時，即XLXC時，此時0 ,表示電壓超前電流角。如圖2.10（a）所示。電感電壓 補(bǔ)償電容電壓 后尚有余量,即電感的作用大于電容的作用，此時電路呈電感性。 (2）當(dāng)X0 時，即XLXC時，此時0，表明電壓滯后電流角。電容電壓 補(bǔ)償電感電壓 后尚有余量，即電容的作用大于電感的作用，此時電路呈電容性。 (3)當(dāng)X=0時，即XL=XC時，此時=0，表明電壓與電流同相，此時電路呈電阻性。,返回,第二節(jié) 交流電路,2.電壓三角形 根據(jù)KVL定律，利用阻抗三角形，就可得出R、L、C串聯(lián)電路的各個電壓之間的關(guān)系。在圖2.8中，R、L、C串聯(lián)，三者流過的電流相同，設(shè)電流為 根據(jù)KVL定律可得 對應(yīng)的電流電壓有效值相量表達(dá)式為 （2.26） 由式（2.26）可見，將阻抗三角形的各個邊乘以電流 就可得到R、L、C串聯(lián)的電壓關(guān)系圖，如圖2.10所示。,圖2.10,第二節(jié) 交流電路,圖2.10(a)為電壓相量圖，為電壓與電流之間的相位差，數(shù)值上與阻抗角相等。圖2.10(b）為電壓相量三角形，圖2.10(c）是電壓有效值三角形，簡稱電壓三角形，有效值之間的關(guān)系為 （2.27） 電壓與電流有效值之間的關(guān)系為 （2.28） 與 之間的相位差 （2.29）,返回,第二節(jié) 交流電路,3.功率三角形 將電壓三角形的各個邊乘以電流I ，就可得到功率三角形，如圖2.11所示。圖2.11中P為有功功率，即電阻所消耗的功率，單位是瓦（W） P=URI=Scos 圖2.11中Q為總的無功功率，是L和C串聯(lián)后與電源之間的互換功率，單位是乏（var）。 Q = QL- QC = Ssin （2.30） 式（2.30）說明L和C兩種儲能元件同時接在電路中，兩者之間可進(jìn)行能量的互換，減少了與電源之間能量的互換。,第二節(jié) 交流電路,圖2.11中S稱為視在功率，是電源所提供的功率，單位為伏安（VA ) S=UI= = 圖2.11中的 稱為功率因數(shù)角，在數(shù)值上功率因數(shù)角、阻抗角和總電壓與電流之間的相位差，三者之間是相等的。,圖2.11功率三角形,返回,第二節(jié) 交流電路,2.3功率因數(shù)的提高 功率因數(shù)是有功功率與視在功率之比，用字母 表示。 在只有電感或電容元件的電路中，P=O , S = Q ， = O ，功率因數(shù)最低，在只有電阻元件的電路中，Q = 0 , S = P， =1 ，功率因數(shù)最高。如果電感L很大，可采用并接電容的方法提高功率因數(shù)，電路如圖2.12 ( a ）所示。圖2.12(a）中的R為電感線圈的導(dǎo)線電阻。,圖2.12 提高功率因素的方法,第二節(jié) 交流電路,并聯(lián)電路選擇電壓為參考量, ，電流之間的相量關(guān)系可根據(jù)KCL定律得出 。由圖2.12(b)相量圖和式 得出電容支路電流的有效值為 又根據(jù)電容電路有 (2.31),第二節(jié) 交流電路,式中， 為沒并電容時的功率因數(shù)角，可根據(jù)條件在三個三角形中的任意一個求得。 為并入電容后的功率因數(shù)角，可根據(jù)要達(dá)到的 =cos 的值求得。一般要求0 .9 1 。如 =1 電路則產(chǎn)生諧振，損壞電氣設(shè)備。提高功率因數(shù)能使電源設(shè)備得到充分利用，又能減小供電電流，減小線路的損耗。,第二節(jié) 交流電路,2.4 電路中的諧振 所謂諧振，是指在含有電容和電感的電路中，當(dāng)調(diào)節(jié)電路的參數(shù)或電源的頻率，使電路的總電壓和總電流相位相同時，整個電路的負(fù)載呈電阻性，這時電路就發(fā)生了諧振，諧振分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。 R、L、C串聯(lián)電路如圖2.13(a）所示。,圖2.13串聯(lián)諧振,第二節(jié) 交流電路,2.4.1串聯(lián)諧振 當(dāng) 與 同相時，即 =0，電路產(chǎn)生串聯(lián)諧振。由阻抗三角 形可得出，串聯(lián)諧振的條件是 即 = 式中， 為諧振頻率 (2.32) 式（2.32）說明，當(dāng)調(diào)節(jié)L或C時就可改變諧振頻率 ，而調(diào)節(jié)電源的頻率使f= ，就可產(chǎn)生諧振。,=,第二節(jié) 交流電路,串聯(lián)諧振的特點(diǎn)： ( 1 )電路的阻抗最小并呈電阻性，根據(jù)阻抗三角形有 ( 2 )電路中的電流最大，為 ( 3 ）當(dāng) 時， ，串聯(lián)諧振可以在電容和電感兩端產(chǎn) 生高壓，故又稱其為電壓諧振。 諧振電容兩端的電壓 或電感線圈兩端的電壓 與總電壓U的比值， 稱為串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)，用字母Q表示為 Q= = = =,第二節(jié) 交流電路,2.4.2并聯(lián)諧振 電感線圈與電容并聯(lián)的電路如圖2.15(a）所示。 圖2.15 并聯(lián)諧振 圖2.15(a)中R為線圈電阻，一般很小，特別是在頻率較高時，R L , 與 同相時，即 0 ，電路產(chǎn)生并聯(lián)諧振。由復(fù)阻抗的串并聯(lián)關(guān)系可推導(dǎo)出并聯(lián)諧振的 條件是（在 R 時，一般情況都能滿足） = 。諧振頻率為,=,第二節(jié) 交流電路,并聯(lián)諧振的特點(diǎn)： ( 1 )電路的阻抗最大，呈電阻性， = ( 2 )電路的總電流量小， = ( 3 )諧振總電流 和支路電流和 和 的相量關(guān)系如圖2.15(b）所示。 并聯(lián)諧振各支路電流大于總電流，所以并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。并聯(lián)諧振 在電子線路中有著廣泛的應(yīng)用，而在電力工程中應(yīng)避免諧振給電氣設(shè)備帶來 危害。,第二節(jié) 交流電路,2.5 三相交流電路 目前發(fā)電及供電系統(tǒng)都是采用三相交流電，在日常生活中所使用的交流電源，只是三相交流電中的一相。本小節(jié)主要介紹三相交流電源，以及對電壓、電流和功率的分析。,第二節(jié) 交流電路,2.5.1 三相交流電源 三相交流電是由三相同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。三相同步發(fā)電機(jī)內(nèi)有三個結(jié)構(gòu)相同、空間位置互差1200對稱分布的固定繞組，在同一旋轉(zhuǎn)磁場中切割磁力線，產(chǎn)生三相對稱的交流電，如圖2.16所示。 圖2.16 三相交流電,、 、 分別為三個對稱的單相交流電，三個引出線分別稱為A 相線、B 相線、C 相線，俗稱火線。N 引出線稱為中線，俗稱零線。相線與中線之間的電壓 、 、 稱為相電壓，其有效值用 表示。相線與相線之間的電壓 、 、 稱為線電壓，其有效值用 表示。線電壓 與相電壓 的關(guān)系， = 如在我國低壓配電系統(tǒng)中相電壓為220V , 線電壓 = 220=380V。,第二節(jié) 交流電路,第二節(jié) 交流電路,2.5.2 三相交流電的功率 三相負(fù)載總功率與負(fù)載的連接方式無關(guān), 三相負(fù)載總的有功功率等于各相有功功率代數(shù)和， 即： 三相總的無功功率等于各相無功功率的代數(shù)和， 即： 三相總的視在功率根據(jù)功率三角形可得：,第二節(jié) 交流電路,負(fù)載與三相電源連接時盡可能對稱分布。如果負(fù)載對稱，則三相總的功率分別為： 式中， 是相電壓 與相電流 之間的相位差。 應(yīng)該注意，雖然Y形連接和形連接計算功率的形式相同，但其具體的計算值并不相等。,電工基礎(chǔ)與系統(tǒng)組成,基礎(chǔ)知識,第一章,第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),第三節(jié) 變壓器與電動機(jī) 3.1 變壓器 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的，它是傳輸電能或信號的靜止電器，種類很多，應(yīng)用十分廣泛。它能實(shí)現(xiàn)變壓、變流、變阻抗及電隔離作用。,第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),變壓器由鐵心和繞組兩部分組成，如圖3.1所示。這是一個簡單的雙繞組變壓器，在一個閉合鐵心上套有兩組繞組。Nl為一次繞組的匝數(shù)，一次繞組也稱為原繞組或原邊。N2為二次繞組的匝數(shù)，二次繞組也稱為副繞組或副邊。通常繞組都用銅或鋁制漆包線繞制而成。 圖3.1 變壓器結(jié)構(gòu)示意圖 鐵心是用0.350.5的硅鋼片疊壓而成，為了降低磁阻，一般用交錯疊安裝的方式，即將每層硅鋼片的接縫處錯開。 變壓器一、二次繞組電流、電壓的有效值與匝數(shù)的關(guān)系為：,第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),3.2 三相異步電動機(jī) 電動機(jī)是能量轉(zhuǎn)換裝置，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為發(fā)電機(jī)，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置稱為電動機(jī)。電動機(jī)主要用于拖動生產(chǎn)機(jī)械之用，電動機(jī)按所需電源的種類可分為交流電動機(jī)和直流電動機(jī)，交流電動機(jī)又可分為異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。其中異步電動機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便和價格便宜，是所有電動機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種。,第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),3.2.1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步電動機(jī)分成兩個基本組成部分：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分），如圖3.2所示。 圖3.2 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),三相異步電動機(jī)的定子由機(jī)座和裝在機(jī)座內(nèi)的圓筒形鐵心及三相定子繞組構(gòu)成。機(jī)座是用鑄鐵或鑄鋼所制成，鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊成（與變壓器鐵心一樣）。鐵心圓筒內(nèi)表面沖有槽，如圖3.3所示，用來放置三相對稱繞組AX , BY，CZ，三相繞組可接成星形或三角形。 圖3.3 定子和轉(zhuǎn)子的鐵心,第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種形式，即鼠籠式和繞線式。轉(zhuǎn)子鐵心是圓柱狀，也用硅鋼片疊成，表面沖有槽，以放置導(dǎo)條或繞組，軸上加機(jī)械負(fù)載。鼠籠式轉(zhuǎn)子做成鼠籠狀，就是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中置入銅條或鋁條（導(dǎo)條），其兩端用端環(huán)連接，稱為短路環(huán)，如圖3.4所示。在中小型鼠籠式電動機(jī)中，轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條多用鑄鋁制成。 圖3.4 鼠籠式轉(zhuǎn)子,第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),繞線式異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3.5所示，它的轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣，也是三相，接成星形。每相的始端接在三相滑環(huán)上，尾端接在一起，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，同軸一起旋轉(zhuǎn)，環(huán)與環(huán)，環(huán)與軸，都相互絕緣，在環(huán)上用彈簧壓著碳質(zhì)電刷，借助于電刷可以改變轉(zhuǎn)子電阻以改變它的起動和調(diào)速性能。 3.5圖 繞線式轉(zhuǎn)子,第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),3.2.2 三相異步電動機(jī)的工作原理 1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 在三相異步電動機(jī)定子鐵心中放有三相對稱繞組AX、BY、CZ，將三相繞組結(jié)成星形接在三相電源上，繞組中便通入三相對稱正弦電流為 其波形如圖3.6所示。 圖3.6 三相對稱正弦電流,第三節(jié) 變壓器與電動機(jī),設(shè)在正半周時，電流從繞組的首端流入，尾端流出。在負(fù)半周時，電流從繞組的尾端流入，首端流出。取各個不同的時刻，分析定子繞組中電流產(chǎn)生合成磁場的變化情況，用以判斷它是否為旋轉(zhuǎn)磁場。 在 時，定子繞組中電流方向如圖3.7(a）所示，此時iA=0, iC為正半周，其電流從首端流入，尾端流出，iB為負(fù)半周，電流從尾端流入，首端流出?？捎捎沂侄▌t判斷合成磁場的方向。同理可得出 （b圖）和 (c圖）時的合成磁場方向，由圖發(fā)現(xiàn)，當(dāng)定子繞組中通入三相電流后，它們產(chǎn)生的合成磁場是隨電流的變化在空間不斷地旋