電工電子課件

1、日光燈電路連接與安裝項目二 正弦交流電路知識重點知識難點必須掌握的理論知識教學導航知識重點1. 正弦交流電量的三要素及表示方法，正弦交流電路的相量分析法；2. 單一元件電路的電壓電流關系；能量處理方式3.相量形式歐姆定律及基爾霍夫定律；復阻抗；有功功率、無功功率和視在功率，功率因數(shù)；4.三相對稱交流電動勢特征；三相電源的線電壓與相電壓；三相負載星、三角形接法的電壓、電流；5.三相負載的有功、無功、視在功率。知識難點1. 正弦交流電路的相量表示法及相量圖2. 無功功率的概念3. 串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路的特點4.對稱三相負載的星形連接和三角形連接電路的相關計算 必須掌握的理論知識1. 正弦交流

2、電量的三要素及表示方法，正弦交流電路的相量分析法2. 相量形式歐姆定律形式；復阻抗定義及合并方法；有功功率、無功功率和視在功率公式及意義；提高功率因數(shù)的意義和方法3.諧振概念；串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路的特點3. 三相電源線電壓與相電壓的關系；三相負載線電流與相電流的關系；三相四線制中性線的作用4. 單相交流電路和三相交流電路的分析和計算 主要內(nèi)容項目任務實物圖器械與元件背景知識任務操作與指導考核要求日光燈電路連接與安裝項目任務實物圖器材及儀表名稱交流電流表單相功率表萬用電表日光燈2F電容器開關單相插頭導線器材及儀表數(shù)量1只1只1只1套1只1只1只若干器械與元件2.1正弦交流電量的特征2.2正

3、弦交流電路的分析與計算 2.3交流電路中的諧振 2.4 三相交流電路背景知識 2.1 正弦交流電量的特征2.1.1正弦交流電量的三要素2.1.2正弦電量的有效值2.1.3相位和相位差2.1.4正弦電量的相量表示法2.1正弦交流電量的特征知識分布網(wǎng)絡正弦交流電量的特征最大值周期、頻率和角頻率初相位相量圖表示法正弦電量的相量表示法相位差相 位正弦電量的有效值和運算方法正弦電量的相量表示法和運算法方法正弦交流電量的三要素相位和相位差和運算法方法正弦交流電（正弦量）的概念大小與方向隨時間按正弦函數(shù)規(guī)律變化的電動勢、電壓、電流叫做正弦交流電，常簡稱為正弦電量 。周期性交流電：大小和方向隨時間周期性變化的

4、電動勢、電壓或電流稱為周期性交流電。如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等正弦交流電：uTtTut正弦交流電正弦量在任意時刻的表示形式：e=Esin(t+ e) u=Usin(t+ u) I = Isin(t+ i) e mEeTt正弦交流電動勢波形圖2.1.1正弦交流電量的三要素表示交流電量需要三個參數(shù)，稱為三要素 三要素的概念：正弦交流電量的三要素：（1）最大值（2）周期、頻率和角頻率（3）初相位意義：用來衡量正弦電量隨時間變化快慢的物理量意義：反映交流電變化的起點意義：反映交流電變化的幅度三要素之一：最大值 正弦電量在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，也就是最大的瞬時值，又稱峰值、幅值。 e mE

5、to定義：Em、Um、Im表示符號:三要素之二：周期、頻率和角頻率 正弦電量每重復變化一周所需的時間，用大寫字母T表示，單位是秒（s） eTto周期越長，正弦量變化的越慢周期：三要素之二：周期、頻率和角頻率 正弦電量在1s內(nèi)重復變化的周期數(shù)，用字母 f 表示，單位是赫茲（Hz）。f =1/T 或 T =1/f頻率越大，正弦量變化的越快頻率：頻率和周期互為倒數(shù)頻率和周期的關系：三要素之二：周期、頻率和角頻率=2/T=2f角頻率越大，正弦量變化的越塊角頻率：正弦電量在1秒時間內(nèi)變化的電角度，用希臘字母表示，單位是弧度每秒（rads）和周期、頻率的關系：提示 每個國家有特定的交流電標準頻率，稱為工頻

6、。我國及亞洲大多數(shù)國家的工頻是50Hz，歐洲國家的工頻也是50Hz，而美洲國家和亞洲的日本、韓國的工頻則是60Hz。三要素之三：初相位 相位：以正弦交流電動勢為例： e=Esin(t+ )初相位表示正弦交流電變化的起點位置，初相不同，交流電變化的起點不同意義初相：我們把 t+ 稱為相位t=0時的相位稱為初相三要素之三：初相位 e mEeTt交流電量的有效值 將交流電流i和直流電流I分別通過阻值相同的電阻R，如果在交流電流一個周期T的時間內(nèi)，它們產(chǎn)生的熱量相等，則該直流電流的數(shù)值I稱為交流電流i的有效值。正弦電量的有效值分別用大寫字母I、U、E 表示。與最大值的關系 ：有效值的概念：2.1.2

7、交流電量的有效值 在工程實際應用中，如無特別說明，正弦電量的數(shù)值一般都是指有效值，如照明線路的電壓220V、低壓動力線路的電壓380V，異步電動機的額定電流8.8A等。用交流電流表、交流電壓表測量的數(shù)值也是指有效值。提示兩個同頻率正弦電量的相位關系 兩個同頻率的正弦電量在任一瞬時的相位之差，用表示 例： 則：相位差為兩個同頻率正弦電量的相位差就等于它們的初相之差 提示相位差的絕對值不能大于 相位差 :兩個同頻率正弦電量的相位關系 超前滯后同相反相大致有四種:兩個同頻率正弦電量的相位關系 超前： 0 即ui ，電壓比電流先到達零值或最大值，稱電壓超前電流角或電流滯后電壓角。兩個同頻率正弦電量的相

8、位關系 滯后 0 即u 0儲存能量p 0儲存能量p 0儲存能量p 0儲存能量p XC,0 電壓超前電流電路呈感性。XLXC,0 電流超前電壓電路呈容性。XL=XC,=0 電壓與電流同相,電路呈純阻性。1.電阻、電感和電容元件串聯(lián)|Z|、電阻R和電抗X符合直角三角形，稱為阻抗三角形 XL-XC|Z|R（3）阻抗三角形 電路的性質(zhì)取決于（XL-XC）結(jié)論1.電阻、電感和電容元件串聯(lián)3）RLC串聯(lián)電路的功率（1）有功功率： 應等于電阻元件的有功功率。（2）無功功率： P = URI= U I cos Q = QLQC=UIsin（3）視在功率： （瓦）（乏）（伏安）1.電阻、電感和電容元件串聯(lián)SQ=

9、QLQCP（5）功率因數(shù)表示電源容量的利用率用表示為阻抗角，也稱功率因數(shù)角 有功功率P、無功功率Q和視在功率S符合直角三角形，稱為功率三角形 （4）功率三角形 功率三角形、電壓三角形、阻抗三角形是相似三角形。 提示2.功率因數(shù)的提高給感性負載并聯(lián)電容jXLR -jXCI Ua IC I1電動機可以使發(fā)電設備的容量得到充分利用，減小輸電線路的能量損耗。 1）提高功率因數(shù)的意義常用的方法是在感性負載兩端并聯(lián)電容器 2）提高功率因數(shù)的方法在實際電力系統(tǒng)中，綜合考慮經(jīng)濟和技術(shù)的因素，通常要求功率因數(shù)為0.90.95。提示2.功率因數(shù)的提高給感性負載并聯(lián)電容UI1IICIC補償電容的電容量為: 在并聯(lián)補

10、償電容前后，感性負載的電流、電壓、有功功率和功率因數(shù)并沒有發(fā)生變化。但通過并聯(lián)一個適當?shù)难a償電容，卻能提高了整個電路或整個供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，而這正是所我們需要的。 2.3 交流電路中的諧振知識分布網(wǎng)絡交流電路中的諧振電路特點并聯(lián)諧振的條件串聯(lián)諧振電路特點串聯(lián)諧振的條件并聯(lián)諧振2.3 交流電路中的諧振電路總電壓和總電流相位相同，電路呈現(xiàn)電阻特性，這種現(xiàn)象稱為諧振諧振的概念：諧振分兩種：串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。2.3.1 串聯(lián)諧振1.串聯(lián)諧振的條件2.諧振頻率3.諧振電路特征:1) 阻抗最小，ZR2) 電流最大，電流與電壓同相jXLR -jXCI U UR UL UCab2.3.1 串聯(lián)諧振3）無功

11、功率為零4）電感電壓與電容電壓大小相等，相位相反，且都為電路電壓的Q倍。Q為串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù) 一般串聯(lián)諧振電路的Q值可達幾十至幾百，即UL或UC可達U的幾十至幾百倍。所以，利用串聯(lián)諧振可以在電感或電容兩端獲得很高的電壓。因此串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。 提示Q值越大，諧振電路的頻率選擇性越好，電路損耗的能量越少。2.3.2并聯(lián)諧振jXLR -jXCI Ua IC I1電動機1.并聯(lián)諧振的條件2.諧振頻率3.諧振電路特征:1) 阻抗最大，ZR2) 電流最小，電流與電壓同相2.3.2并聯(lián)諧振4）電感支路電流與電容支路電流近似相等，且都為電流的Q倍 品質(zhì)因數(shù) 并聯(lián)諧振時，電感支路電流或電容支 路電

12、流比總電流大許多倍。因此，并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。提示3）無功功率為零2.4 三相交流電路2.4.1 三相交流電源2.4.2 三相負載的連接方式2.4.3 三相電路的功率2.4 三相交流電路知識分布網(wǎng)絡三相交流電路三相交流電源三相負載的連接方式對稱三相電動勢產(chǎn)生三相四線制供電系統(tǒng)三相電路的功率三相負載星形連接三相負載角形連接2.4.1 三相交流電源1.對稱三相電動勢的產(chǎn)生2. 三相四線制供電系統(tǒng)U1U2W2V1W1V2SN三相繞組空間位置各差120o1.對稱三相電動勢的產(chǎn)生1）三相交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)2VVu1VVe+_2WWu1WWe+_2UUu1UUe+_轉(zhuǎn)子定子1.對稱三相電動勢的產(chǎn)生2）三

13、相交流發(fā)電機的工作原理轉(zhuǎn)子逆時針方向以 的角速度旋轉(zhuǎn)。對稱三相定子繞組將依次切割磁場線，三個線圈中便分別感應出三個電動勢eU、eV、eW大小相等，頻率相同，相位互差120稱為對稱三相電動勢三相電動勢的特征：對稱三相電動勢的相量關系Em wteUeVeWWE&UE&VE&1201201200=+WVUEEE&=-=1201200EEEEEEWVU&對稱三相電動勢到達正最大值（或相應零值）的順序相序為UVWU，稱為正序或順序；3）相序1.對稱三相電動勢的產(chǎn)生相序UWVU，則稱為負序或逆序。工程上通用的相序是正序。相序分兩種：正序（順序）和負序（逆序）提示2. 三相四線制供電系統(tǒng)1）三相電源繞組的星

14、形連接NV2W2U2UVWNU1W1V1+（1）中性點：三相繞組的末端U2、V2、W2連接而成的公共端點，接大地的中性點則稱為零點。（2）中性線：從中點引出的輸電線稱為中性線，簡稱中線。接大地的中線則稱為零線或地線。（3）相線：從三相繞組的首端U1、V1、W1引出的三條輸電線稱為相線，又稱端線，俗稱火線，分別用大寫字母U、V、W表示。三相四線制供電系統(tǒng)工程技術(shù)上，相線U、V、W分別用黃、綠、紅三種顏色來區(qū)別，而中性線則用黑色表示。2）相電壓 線電壓 提示三相四線制供電系統(tǒng)能夠提供兩種不同的電壓，即相電壓和線電壓。 相線與中線之間的電壓，也就是三相繞組的端電壓相電壓有效值通常用UP表示（1）相電

15、壓：在我國三相四線制低壓配電線路中相電壓為220V （2）線電壓：相線與相線之間的電壓，在三相四線制供電系統(tǒng)中，三相線電壓也是對稱的，有效值用UL表示（3）線電壓與相電壓的關系 三相四線制供電系統(tǒng)數(shù)值關系： 相位關系：線電壓超前對應的相電壓30在我國三相四線制低壓配電線路中線電壓為380V 2.4.2 三相負載的連接方式三相負載分為兩類：對稱三相負載和不對稱三相負載。對稱三相負載各相負載阻抗相同（即阻抗模相等，阻抗角相同）的三相負載如三相電動機、三相變壓器、三相電爐等；不對稱三相負載各相負載不同的三相負載，如由單相照明電路組成的三相負載2.4.2 三相負載的連接方式星形接法 NUWVZZZ三角

16、形接法UWVZZZ負載有兩種接法1.三相負載的星形連接各相負載上的電流每根端線上的電流UWV N相電流線電流線電流的有效值用IL表示。 相電流的有效值用IP表示 對稱三相負載的相電流對稱，線電流也對稱 提示1.三相負載的星形連接三相相電流對稱三相負載：則有：1.三相負載的星形連接中線電流： 流過中性線的電流稱為中線電流。中線電流的有效值用IN表示。若負載為對稱三相負載 中線的作用： 它能使各相不對稱負載的相電壓對稱，保證各相負載都能正常工作。 2. 三相負載的三角形連接線電流滯后相應的相電流30。三相對稱負載的相電壓等于電源的三個對稱線電壓 2. 三相負載的三角形連接即：相量圖2.4.3 三相

17、電路的功率當三相負載對稱時，為相電壓相電流之間的相位差總有功功率P 2.4.3 三相電路的功率有功功率：無功功率：視在功率：在三相負載對稱的條件下：星形接法時：角形接法時：為相電壓相電流之間的相位差結(jié)論1.交流電量測量2.認識電路3.電路組裝步驟4.調(diào)試與檢測5.注意事項任務操作指導1）交流電流測量使用交流電流表或萬用表的交流電流檔測量交流電流時，應將其串聯(lián)在被測電路中，并合理選擇電流表的量程（一般要求表頭指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的23左右），每次測量前還要使表頭指針處于刻度盤的零點。應當注意的是，交流電流表的讀數(shù)一般是指交流電流的有效值。1.交流電量測量2）交流電壓的測量將交流電壓表或萬用表的交流電

18、壓擋并聯(lián)在被測交流電壓的兩端，并撥動轉(zhuǎn)換開關至適當?shù)慕涣麟妷毫砍虛?。為此可先將轉(zhuǎn)換開關撥到最高交流電壓擋，再根據(jù)表頭指針偏轉(zhuǎn)的情況選擇適當量程。在測量1000V以上的高電壓時，必須采取一定的安全措施。1.交流電量測量1.交流電量測量單相功率表使用功率表時應特別注意： （1）正確選擇功率表的量程。 （2）正確連接測量線路。 （3）正確讀數(shù) 3）有功功率測量。Z接線圖2.認識電路日光燈電路日光燈電路（a）實驗電路（b）相量模型鎮(zhèn)流器。日光燈管啟輝器。鎮(zhèn)流器3.電路組裝步驟1）組裝燈架 根據(jù)日光燈管的長度，固定燈座，制作出與日光燈管配套的燈架。2）連接電路 對照電路圖，將鎮(zhèn)流器、啟輝器底座、燈座等用導線進行連接，并將交流電流表、單相功率表按要求接入電路。3）通電試用 將啟輝器旋入底座、日光燈管裝入燈座，按白熾燈的安裝方法將開關、單相插頭進行接線。接線完畢，要對照電路圖詳細檢