电工基本知识

,电工基本知识,王振东,电工基本知识,一、电路基本构成,二、电源的基本常识,三、电力系统,四、保护接地与保护接零,五、接触控制,六、自动控制简介,电路的三种状态,交流电源与直流电源,4.1,正弦交流电的基本概念,随时间呈正弦规律变化的量。,正弦交流电的优越性：,便于传输；易于变换,便于运算；,有利于电器设备的运行；,. . . . .,正弦交流电：,正弦交流电路：,由正弦交流电组成的电路。,R,u,+,_,一、,正弦交流电压、电流、电动势,1,、用波形表示,R,u,+,_,_,_,i,u,+,_,正半周,负半周,R,u,+,_,2,、用三角函数表示,其中：,I,m,、,U,m,、,E,m,称为最大值（峰值、幅值）,称为角频率,称为初相位角,称为正弦交流电的,三要素,二、,频率、周期、角频率,周期,T,：,变化一周所需的时间（,s,）,角频率：,每秒钟转过的弧度,（,rad/s,）,频率,f,：,正弦量每秒钟变化的次数,（,Hz,）,（反映正弦量变化快慢的要素）,T,i,O,2,*,无线通信频率：,30 kHz 3,0,GMHz,*,电网频率：,我国,50 Hz,，美国 、日本,60 Hz,*,高频炉频率：,200 300 kHZ,*,中频炉频率：,500 8000,Hz,三、交流电幅值、瞬时值与有效值,若正弦交流电流,i,通过一个电阻,R,在,一个周期内,产生的热量与某一直流电流,I,在,相同时间内,产生的热量,相等,的话，则,I,定义为,i,的有效值。,用,I,m,、,U,m,、,E,m,表示,则有,交流,直流,幅值必须大写,下标加,m,同理：,有效值必须大写,1,、最大值：,2,、瞬时值：,用,u,、,i,、,e,表示,3,、有效值：,对应某一时刻的值,反映正弦量做功效果的物理量,用,U,、,I,、,E,表示,四、交流电的相位角、初相位角与相位差,1,、相位角：,注意：,交流电压、电流表测量数据为有效值,交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值,i,O,表示曲线上一点到正弦量,0,点的夹角,2,、初相位角：,等于正弦量在,t,=0,时刻的相位角。,表示坐标,0,点与正弦量,0,点之间的夹角,两,同频率,的正弦量之间的初相位之差。,3,、相位差,：,N,S,A,X,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由,A,X,。,让线圈以,的速度顺时针旋转。,合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到,单相,交流电动势。,5.1,三相交流电,一、三相交流电,单相交流电动势的产生,e,1,、三相交流电的产生,三相电压的产生,工作原理：动磁生电,定子,转子,Z,A,X,Y,N,S,C,-,+,B,铁心,（作为导磁路经）,三相绕组,匝数相同,空间排列互差,120,:,直流励磁的电磁铁,定子,转子,发电机结构,三相绕组：,A,X,B,Y,C,Z,首端,末端,外力带动 转子以,的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。,2,、三相电压表示式,最大值相等,频率相同,相位互差,120,称为三相,对称,正弦电压,三个正弦交流电压的特征：,（,1,）瞬时表达式,0,120,240,360,U,m,t,三相交流电到达正最大值,(,或相应零值,),的顺序称为相序。,供电系统三相交流电的相序为,A,B,C,120,120,120,（,2,）相量表示式及相量图,？,0,1,、三相电源的星形联结,在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。,端线与中性线间的电压,端线与端线间的电压,U,p,U,l,X,Y,Z,N,B,C,A,+,+,+,(1),联接方式,A,X,Y,C,B,Z,N,u,A,+,u,C,+,u,B,+,+,+,+,端线,(,相线、火线,),中性线,（地线、零线）,这种接法称为三相四线制,二,.,三相电源的接法,相电压,：,线电压,：,端线,端线,(2),线电压与相电压的关系,根据,KVL,定律,由相量图可得,30,A,X,Y,Z,N,B,C,+,+,+,同理：,30,30,2.,三相电源的三角形联结,+,+,+,B,A,C,在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为,5.2,负载星形联结的三相电路,不满足,Z,A,=,Z,B,=,Z,C,如由单相负载组成的三相负载,三相负载,Z,A,=,Z,B,=,Z,C,如,三相电动机,1.,三相负载,只需一相电源供电,如照明负载、家用电器,负载,需三相电源同时供电,如三相电动机等,三相负载的联接,三相负载也有,Y,和, 两种接法，至于采用哪种方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。,三相负载：,单相负载：,对称三相负载：,不对称三相负载：,星形接法,A,C,B,N,Z,Z,Z,三角形接法,A,C,B,Z,Z,Z,负载的两种接法,:,A,B,电源,C,保险丝,三相四线制,380/220,伏,N,额定相电压为,220,伏的单相负载,额定线电压为,380,伏的三相负载,2.,负载星形联结的三相电路,流过端线的电流,流过每相负载的电流,(1),联结形式,Z,B,Z,C,Z,A,N,+,N,+,+,N,电源中性点,N,负载中性点,中线电流：,线电流,=,相电流,*,相电流：,线电流：,(2),负载,Y,联结三相电路的计算,负载,Y,联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算,Z,B,Z,C,Z,A,N,+,N,+,+,线电流、相电流计算通式：,*,负载两端的电压等于电源的相电压,负载对称时,问题及讨论,零线是否可以取消？,答：,Y,形连接，三相负载完全对称时，零线可以取消。,称为三相三线制。,Z,Z,Z,+,N,+,+,结论,(1),不对称负载,Y,联结又未接中性线时，负载相电压不再对称,.,(2),中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。,(3),照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式,.,负载,Y,形接法,A,C,B,N,Z,Z,Z,对称负载时：,1.,联结形式,5.3,负载三角形联结的三相电路,线电流,:,流过端线的电流,相电流,:,流过每相负载的电流,Z,AB,Z,BC,Z,CA,A,C,B,+,+,+,(1),负载相电压,=,电源线电压,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即,2.,分析计算,U,AB,=,U,BC,=,U,CA,=,U,l,(2),相电流,线电流不等于相电流,负载对称时,相电流对称,即,各相电,流有效值相等，相位互差,120,三相负载的联接原则,负载的额定电压,=,电源的线电压,应作,联结,负载的额定电压,=,电源线电压,应作,Y,联结,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。,三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三,角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。,5.4,三相功率,无论负载为,Y,或,联结，每相有功功率都应为,P,p,=,U,p,I,p,cos,p,对称负载,联结时：,同理,对称负载,Y,联结时：,相电压与相,电流的相位差,当负载对称时：,P =,3,U,p,I,p,cos,p,所以,U,P,、,I,P,代表负载上的相电压和相电流,三相交流电路的小结（,1,）,-,三相电源,三相四线制,A,C,B,N,三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线制接法。,三相交流电路的小结,(2)-,三相负载,星形负载,三角形负载,A,C,B,N,Z,Z,Z,A,C,B,Z,Z,Z,三相交流电路的小结,(3)-,三相电路计算,负载,形接法,对称负载时：,各相电压、电流单独计算。,负载不对称时：,负载对称时：,电压对称、电流对称，只需计算一相。,求电表读数时，可只算有效值，不算相位。,三相电路的计算要特别注意相位问题。,负载,Y,形接法,对称负载时：,三相交流电路的小结,(4)-,三相功率计算,和接法,无关,有功功率：,无功功率：,视在功率：,在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：,根据功率粗略计算电流和选择导线线径,1.,单相电（,220V,）：电功率瓦数除以,200,2.,三相电（,380V,）：电功率千瓦数乘以,2,3.,铜线（小于,25,平方）：每平方按,6A,计算,4.,铝线（小于,25,平方）：每平方按,3A,计算,5.,相同电流选铝线比铜线搞一个规格,电力系统,TN,系统,保护接地与保护接零原理,保护接地与保护接零原理上本质不同,一、依导线颜色标志电路时,1,.,黑色：装置和设备的内部布线。,2,.,棕色：直流电路的正极。,3,.,红色：三相电路和C相；,4,.,黄色：三相电路的A相；,5,.,绿色：三相电路的B相。,6,.,蓝色：直流电路的负极。,7.,淡蓝色：三相电路的零线或中性线,8.,黄和绿双色；安全用的接地线。,二、 依电路选择导线颜色时,1,.,交流三相电路的：A相：黄色； B相：绿色； C相：红色；,零线或中性线，淡蓝色,谢谢大家,