电路基础知识讲座

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电路基础知识讲座,电源,电路基础知识讲座,交流电,直流电,电路基本元件,电路元件的伏安特性,直流特性,交流特性,波形图,相量图,电路元件的,功率特性,感性负载,容性负载,功率三角形,电阻,电感,电容,电流的微观概念,欧姆定律,阻碍作用,内容简述,电源,电源是提供电能的装置。电源因可以将其它形式的能转换成电能，所以把这种提供电能的装置叫做电源。,广义上讲，电源分为直流电和交流电。,两端极性不随时间改变的是直流电源,两端极性随时间改变的是交流电源,我国三相电网,由三个相位差,120,度角的交变频率为,50HZ,（每秒极性改变,100,次，振荡周期为,1/50,秒）,众所周知，我国三相电网中，相线与零线的电压为（照明电路）,220V,相线与相线的电压（动力电路）为,380V,这里所表述的电压是,真实值,吗？,相线与零线,220V,，相线与相线,380V,，均是,有效值,！,通过积分计算,R,在正弦交流电压下，,T,时间内，发热量（消耗电能）为,Q,让,R,在,T,时间内，发热为,Q,，求所需要的直流电压,U=,？,电网相电源，在,T,时间内，对同一元件，所产生的,热效应,等同于,220V,直流电源所产生的热效应,电路基本元件,电阻,电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。,导体的电阻通常用字母,R,表示，电阻的单位是欧姆（,ohm,），简称欧，符号是,（希腊字母，读作,Omega),，,1=1V/A,。比较大的单位有千欧（,k,）、兆欧（,M,）（兆,=,百万，即,100,万）。,欧姆定律,导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。,【,表达式：,I=U/R】,欧姆定律适用于,纯电阻,电路，金属导电和电解液导电,在气体导电和半导体元件等中欧姆定律将不适用。,电流的微观概念,单位时间内流过某导体截面的电荷量,1A=1C/S,正电荷的移动,形成电流,1C,约相当于,6.251018,个电子的电量,C,代表库仑，描述电荷量,I,电路基本元件,电感,电感是闭合回路的一种,属性,。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产感应电流来抵制通过线圈中的电流。生这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，单位是,“,亨利,电感量：自感系数，是表示电感原件自感应能力的一种物理量。当通过一个线圈的磁通发生变化时，线圈中便产生电势，这是电磁感应现象。所产生的电势称感应电势，大小正比于磁通变化的会速度和电感系数（线圈匝数，励磁特性）。电感量的基本单位为,H,（亨），还有毫亨（,mH,），微亨（,uh,）。,电生磁：通电导线周围产生磁场,通电导线在周围会产生磁场,磁生电：变化的磁场周围感生出电场,电路基本元件,电容,电容，用字母,C,表示。顾名思义，电容器就是“,储存电荷的容器,”。,任何两块金属导体中间用绝缘体隔开就形成了电容器。金属板称为极板,绝缘体称为介质,.,电容器极板上的带电量,Q,与电容器两端电压,U,之比称为电容量,C,，既,C = Q/U,电容单位：,1C/1V=1F,（法）,1C=1F*1V,1F=106uF 1uF=106pF,电路元件的直流特性,小灯泡正常发光,小灯泡缓慢发光，电感阻碍电流突变，,待电路导通时，,没有电阻,小灯泡不发光，电容电阻,无穷大,，,相当于开路,正弦相量图,用,长短,示意有效值的,大小,用,角度,示意,初始状态,正弦相量图,目的：,简化波形图，便于感性认识,正弦相量图,正弦相量图,相位差,同一交流电路中，某些元件上的电压和电流变化不同步，存在,时间差,。,为了便于分析，用角度差表示,时间差,，即,相位差,相位差,纯电阻电路波形与相量图,电压波形与电流波形,同相,没有,时间差,纯电感电路波形与相量图,电压波形,超前,电流波形,90,度角,纯电容电路波形与相量图,电压波形,滞后,电流波形,90,度角,电路元件上的电压与电流的变化,时间差异,取决于元件自身的,属性,为什么同一元件上的电压电流会有变化差异？,储能特性,励磁特性,电路元件的交流特性,电压与电流同相（变化相同）,电流滞后电压,90,电角度,电压滞后电流,90,电角度,对交流电路的阻碍作用,纯电感的,感抗,和交流电路的频率和自感系数成正比,纯电容的,容抗,和交流电路的频率以及电容量成反比,纯电阻阻值在交流电路里不随频率而改变,所有的单位均是,欧姆,通直流，阻交流,通交流，隔直流,电路元件的阻碍作用使得电流对其做功,电功的概念,用于发光，发热，以及电力拖动的所消耗的电能，叫做,有用功,用于建立交变磁场电场，从而使互相转换的叫,无用功,功的基本单位是,焦耳,（电费）,功率（直流电路）,有功功率的单位是,瓦特,功率（交流电路）,无功功率的单位是,乏,视在功率的单位是,伏安,视在功率,有功功率,无功功率在数值上有什么联系？,实例一 电气设备铭牌的含义,实例二 计算瞬时功率因数,功率补偿,为什么要进行无功补偿？,功率补偿,功率补偿,1000KVA,的变压器，如果功率因数为,0.8,，只能输出,800KW,的有功功率，另外,200KVar,作为无功输出,降低电源利用率，增加了损耗（线路发热，变压器励磁损耗）,低压电网中的无功补偿状态有哪些？,功率补偿,136,厂房南配电室,功率因数表,功率补偿,功率补偿,欠补偿,过补偿,全补偿（功率因数为,1,）,感性负载,容性负载,纯电阻,功率补偿,全补偿（功率因数为,1,）,由于电力系统中的负载和线路并非理想状况，均有损耗，所以功率因数达到,1,的状态无法维持,低压电网中，功率因数能否达到,1,？,功率因数达到,1,，会出现什么状况？,产生谐振！,谐振,R,L,C,电路,发生谐振,电压与电流同相，总阻抗呈电阻型,并联谐振,谐振时,B,=0,，即,C,L,R,时，发生并联谐振！,并联谐振,C,L,R,谐振特点：,电压与电流同相,支路电流远大于总电流,并联谐振,C,L,R,并联谐振现象,烧接触器,烧电容,烧线圈,总电流小于支路电流,并联谐振,107,燃气锅炉房的谐波治理设备是感性负载,严禁与容性负载使用！,串联谐振,R,j,L,+,_,R,j,L,+,_,LC,上,的电压大小相等，相位相反，,串联总电压,为,零，,称电压谐振,支路产生高电压！,串联谐振,谐波,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。,谐波,谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有,UPS,、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。,谐波,非线性电器元件特点：伏安特性曲线不是直线,二极管，稳压管，三极管，场效应管，晶闸管等等,谐波,谐波危害,谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。,1.,降低系统容量如变压器、断路器、电缆等,2.,加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备,危害生产安全与稳定,3.,浪费电能等。,谐波,谐波治理有哪几种方式？,108,厂房并联电抗器,107,燃气锅炉房谐波治理设备,谐波,无源谐波,无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成,LC,串联回路，并联于系统中，,LC,回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如,5,次、,7,次、,11,次谐振点上，达到滤除这,3,次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受。虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本，市场的需求也就大，一般而言，低压,0.4KV,系统大多数采用无源滤波方式，高压,10KV,几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。,谐波,利用感性负载的,通低频，阻高频特性,LC,滤波电路,无源滤波,谐波,有源谐波,有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。对单台的装置而言，其利润是可观的，但用户一般不愿意用有源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净，只要不危害其他用电器也就可以了。,谐波,谐波,变压器励磁涌流,为什么合上,134,厂房,#2,变压器环网柜后跳闸？,为什么高压间每个中置柜内配备,630A,的开关？,变压器励磁涌流,当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流,变压器励磁涌流,如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。,当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通，如果合闸时铁芯还有剩磁，磁通还会更大！实际运行中可达到,2.7,倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸会产生很大的磁通，导致励磁涌流现象。,变压器励磁涌流,1),涌流含有数值很大的高次谐波分量,(,主要是二次和三次谐波,),，主要是偶次谐波，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。,2),励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经,0.5,1s,后其值不超过,(0.25,0.5),3),一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。,4),励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的,6,8,倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。,5),对于容量小的变压器衰减得快，约几个周波即达到稳定，大型变压器衰减得慢，全部衰减持续时间可达几十秒。,6),励磁涌流和铁芯饱和程度有关，同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可以影响其大小。,励磁涌流特点,分,/,合闸指示灯,合闸时,红灯,亮，分闸时,绿灯,亮，什么原理？,分,/,合闸指示灯,分闸，继电器线圈不得电，,绿灯,亮,合闸，继电器线圈得电，常开触点闭合，常闭触点断开，,红灯,亮,三相带电显示器,三相带电显示器,三相带电显示器,三相带电显示器,正向,导通,反向,截止,D,LED,三相带电显示器,正向导通电压,0.7V,反向超过,VT,时击穿,三相带电显示器,压敏电阻,工作原理：电压达到小于阈值时不导通，大于阈值时导通，多用于,保护后级电路,三相带电显示器,三相带电显示器,滤波电容的作用：去除,高频信号，,使整流后的波形,平缓,三相带电显示器,由,全桥整流电路，滤波电容，压敏电阻，发光二极管,构成,电压互感器（,VV,）,JDZ10,型电压互感器，一次线圈,10KV,二次线圈,100V,变比,100,，最大容量不超过,500VA,中性点接地方式,10KV,线路中性点接地方式,特点：串联感性负载，使接地电流在,10A,范围内，避免产生,电弧,供电故障判断,当高压间电脑监控上电压显示不正常时，如何立即判断是否为,10KV,线路接地故障？断相故障？哪相接地？哪相断了？,谢谢大家,