电气基本原理

电气基本原理

第一节直流电路

一、电路的组成及各部分的作用

1、电路的作用：实现能量的传输和转换、信号的传递和处理。

2、电路的组成：电源、负载和中间环节。

3、电源：将非电能（化学能、热能、原子能、风能、水能等）转换成电能的装置；负载：将电能转化成非电能（机械能、光能、热能、电磁能等）的装置；中间环节：把电源与负载连接起来的部分（导线、开关等），其传递和控制电能的作用。

4

负载

二、电路的工作状态

电路的通常三种工作状态

1、通路状态

开关接通，形成闭合回路，电路中有电流通过。

2、断路状态

开关断开，电路中无电流流过。

3、短路状态

电路被短接。

三、电流

1、电流基本知识

电流的方向：正电荷移动的方向。

电流的符号：I

电流的单位：KA,mA,μA

2、电流的基本效应

电流的热效应、电流的磁效应，电流的趋肤效应

四、电压

1、电压的概念

电压是电场对电荷做功本领大小的衡量。

2、电压的方向

电压的方向：高电位指向低电位。

3、电压的单位

KV, mV,μV

五、电阻器

1、电阻器的作用

反映导体对电流阻碍作用的大小。

2、电阻的种类

固定的电阻器、滑动电阻器

3、电阻器的单位

MΩ，KΩ，Ω

六、电功和电功率

1、电功

①电功的概念

电流做的功

②电功公式

W=UIt

③单位

千瓦·小时（kW·h）,俗称：度

2、电功率

①功率：负载两端的电压与通过负载电流的乘积。

②公式：P=UI

③单位:瓦（W）

七、电路的欧姆定律

全电路欧姆定律

I=E/(R+r)

式中I 电流

E 电源电动势（电源的电压）

R 电路中的负载

r 电源内阻

第二节交流电

一、交流电的基本概念

1、交流电的定义

大小和方向随时间作周期变化的电压（电流）。

2、交流电的产生

正弦交流发电机产生（依据愣次定律：感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化）

3、正弦交流电的三要素

最大值、周期（频率）、初相位

4、正弦交流电的数学表达式

e=E m sinωt

5波形图

二、单相正弦交流电路

1、纯电阻电路

交流负载中只有电阻的交流电路

纯电阻：电炉、电烙铁、白炽灯等

特点：电流与电压同相位

2、纯电感电路

交流负载中只有电感的交流电路

电感负载：线圈、单相电动机、三相电动机等特点：电流滞后电压90°

3、纯电容电路

交流电路中只有电容的交流电路

电容负载：电容器

特点：电流超前电压90°

4、有功与无功

纯电阻负载为有功；电感负载、电容负载为无功

三、三相交流电

1、三相交流电的产生

三相交流发电机产生

2、三相交流电的连接

①星形联结的方法

三相电源的三相绕组末端联结在一起（中性点N），首端外接负载

②三相四线制

相电压：U1与N，V1与N,W1 与N都是220V

线电压：U1与V1，U1与W1，V1与W2都是380V

③三角形联结

三相电源的首尾端依次联结，首端接负载图1所示

第三节变压器

一、变压器的用途和分类

1、变压器的用途

变压器：一种通过电磁耦合关系，将一种交流电转换成同频率的另一种交流电的静止设备。

作用：改变电压、改变电流、变化阻抗和改变相位。

2、变压器的分类

①用途分：电力变压器、特种变压器

②冷却方式分：油浸式变压器、充气式变压器、干式变压器

3、变压器接线方式

有4种基本连接形式：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。我国只采用“Y，y”和“Y，d”

①Y/△接法的接线图

②△/Y接法的接线图

4、单相运行变压器空载运行原理图

二、变压器的铭牌

1、额定电压U1和U2

原边额定电压U1是指原边绕组上应加的电源电压(或输入电压),副边额定输出电压U2通常是指原边加U1时副边绕组的开路电压. 使用时原边电压不允许超过额定值(一般规定电压额定值允许变化±5%).考虑有载运行时变压器有内阻抗压降, 所以副边额定输出电压U2应较负载所需的额定电压高5-10%. 对于负载是固定的电源变压器, 副边额定电压U2有时是指负载下的输出电压.

2、额定电流I1和I2

额定电流是指变压器按规定的工作时间(长时连续工作或短时工作或间歇断续工作)运行时原副边绕组允许通过的最大电流, 是根据绝缘材料允许的温度定下来的. 由于铜耗, 电流会发热. 电流越大,发热越厉害, 温度就越高. 在额定电流下, 材料老化比较慢. 但如果实际的电流大大超过额定值, 变压器发热就很厉害, 绝缘迅速老化, 变压器的寿命就要大大缩短.

3、额定容量S

额定容量是视在功率, 是指变压器副边额定电压和额定电流的乘积. 它不是变压器运行时允许输出的最大有功功率, 后者和负载的功率因数有关. 所以输出功率在数值上比额定容量小.

4. 额定频率

使用变压器时, 还要注意它对电源频率的要求.

因为在变压器中, 在设计变压器时, 是根据给定的电源电压等级及频率来确定匝数及磁通最大值的. 如果乱用频率, 就有可能变压器损坏. 例如一台设计用50Hz, 220V电源的变压器, 若用25Hz, 220V 电源, 则磁通将要增加一倍, 由于磁路饱和, 激磁电流剧增,变压器马上烧毁. 所以在降频使用时, 电源电压必须与频率成正比地下降. 另外, 在维持磁通不变的条件下, 也不能用到400Hz, 1600V 的电源上. 此时虽不存在磁路的饱和问题, 但是升频使用时耐压和铁耗却变成了主要矛盾. 因为铁耗与频率成1.5-2次方的关系. 频率增大时, 铁耗增加很多. 由于这个原因, 一般对于铁心采用0.35mm厚的热轧硅钢片的变压器, 50Hz时的磁通密度可达0.9-1T, 而400Hz时的磁通密度只能取到0.4T. 此外变压器用的绝缘材料的耐压等级是一定的, 低压变压器允许的工作电压不超过300-500V. 所以在升频使用时, 电源电压不能与频率成正比的增加, 而只能适当地增加

5、举例

BK-250