電工電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)課件PPT.ppt

電工電子技術(shù)基礎(chǔ),鄧 世 平,1615981897第2章 正弦交流電路,學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 正弦交流電的基本概念及其表示方法 正弦交流電的三要素 正弦量的相量表示及運(yùn)算 正弦交流電中的基本參數(shù)元件的伏安關(guān)系 阻抗串、并聯(lián)電路的分析計(jì)算 對(duì)稱三相電路的連接方式及計(jì)算,正弦交流電簡(jiǎn)稱交流電，是目前供電和用電的主要形式，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到最為廣泛的應(yīng)用，如電動(dòng)機(jī)、照明、家用電器等。不僅因?yàn)榻涣麟娙菀桩a(chǎn)生、傳輸經(jīng)濟(jì)、便于使用，而且交流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、廉價(jià)耐用、維護(hù)方便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，所以，應(yīng)用廣泛。 正弦交流電的優(yōu)點(diǎn)： 便于能量的轉(zhuǎn)換和電流電壓的變換。,2.1 正弦交流電的基本概念及其表示法 2.1.0正弦交流電的基本概念 隨時(shí)間按正弦規(guī)律周期變化的電壓、電流稱為正弦電壓和正弦電流。 正弦交流電路就是指含有正弦交流電源的電路，即電路中的電壓和電流隨時(shí)間均按正弦規(guī)律變化的電路。 為分析方便，在電路中也標(biāo)出其參考方向（實(shí)線箭頭表示）。電壓的實(shí)際方向用正負(fù)極表示，電流實(shí)際方向用虛線箭頭表示。 正弦交流電的優(yōu)越性：便于傳輸；易于變換，便于運(yùn)算；有利于電器設(shè)備的運(yùn)行。,+,_,+,_,u,u,正半周,負(fù)半周,直流電的方向不隨時(shí)間變化，交流電的方向隨時(shí)間變化。圖（a）所示為穩(wěn)恒直流電流，圖（b）所示為波動(dòng)直流電流，圖（c）所示為正弦交流電流，圖（d）所示為非正弦交流電流。,2.1.1 正弦交流電的三要素及特征參數(shù) 正弦電壓和正弦電流等物理量，統(tǒng)稱正弦量。解析表達(dá)式為：,正弦量的特征表現(xiàn)在變化的大小、快慢及初始值三個(gè)方面，分別由幅值、角頻率和初相位決定，所以幅值、角頻率和初相位稱為正弦量的三要素。,2,o,幅值、角頻率、初相角稱為正弦量的三要素。,1）幅值 正弦量在任意瞬間的值稱為瞬時(shí)值，用小寫字母表示。如i、u、e 瞬時(shí)值中的最大值稱為正弦量的幅值或最大值。用大寫字母加下標(biāo)m表示。如im、um、em,2）周期、頻率和角頻率 周期（t）：正弦量變化一次所用的時(shí)間。單位：秒（s） 頻率（f）：正弦量在單位時(shí)間（每秒）內(nèi)變化的次數(shù)。單位：赫茲（hz） 角頻率（）： 正弦量在單位時(shí)間（每秒）內(nèi)變化的幅角（或弧度），單位：弧度/秒(rad/s),i,o,t,t,2,電網(wǎng)頻率：我國(guó) 50 hz ，美國(guó) 、日本 60 hz 中頻爐頻率：5008000hz 高頻爐頻率：200300khz 無線通信頻率： 30 khz30gmhz,3）相位、初相位、相位差 在正弦量的表達(dá)式中隨時(shí)間變化的角度 稱為正弦交流電的相位角，簡(jiǎn)稱相位。 初相位： 表示正弦量在 t =0時(shí)的相位。 初相位給出了觀察正弦波的起點(diǎn)或參考點(diǎn)。 其取值范圍為 相位差：兩個(gè)同頻率正弦量的相位之差，用字母 表示，其值等于它們的初相位之差，通常情況下 。,u,i,t,o,相位差為：,若,電壓超前電流,當(dāng)正弦波形的起始點(diǎn)在時(shí)間原點(diǎn)0的左側(cè)時(shí)，初相位為“+”；當(dāng)正弦波形的起始點(diǎn)在時(shí)間原點(diǎn)0的右側(cè)時(shí)，初相位為“”；當(dāng)正弦波形的起始點(diǎn)與時(shí)間原點(diǎn)0重合時(shí)，初相位為零。,u,i,t,u,i,電流超前電壓 ,電流超前電壓,電壓與電流同相,t,o,電壓與電流反相,o,u,i,電壓與電流反相,4）正弦交流電的有效值 有效值是從電流的熱效應(yīng)來定義交流量大小的物理量。規(guī)定：一個(gè)交流電流流過一個(gè)電阻，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量和某一直流電流流過同一電阻在相同的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相同，那么這個(gè)直流電流的量值就稱為交流電流的有效值。,交流,直流,同理：,有效值用大寫字母表示。常見的交流電壓的大小220v、380v就是有效值。正弦交流電的大小可用有效值和幅值來表示。,2.1.2 正弦交流電的旋轉(zhuǎn)矢量表示法 正弦交流電用三角函數(shù)和波形圖來描述，雖然直觀，但不便計(jì)算，引入復(fù)數(shù)可簡(jiǎn)化計(jì)算，旋轉(zhuǎn)矢量和相量法是求解正弦量的簡(jiǎn)單方法。,1 復(fù)數(shù)及其運(yùn)算 設(shè)x2=-1，我們規(guī)定一個(gè)新數(shù)j具有以下性質(zhì):(1)j2=-1，即j= ；（2）j可與實(shí)數(shù)一起進(jìn)行運(yùn)算。顯然，x2+1=0有兩個(gè)根，j和-j，(-j)2=(j)2=-1，把j= 稱為虛數(shù)單位， j的性質(zhì)：j1=j；j2=-1；j3=j2j=-j；j4=(j2)2=(-1)2=1； j4n=(j4)n=1n=1，具有周期性。 x2+2=0的兩個(gè)根為 j； x2+4=0的兩個(gè)根為2j； (x-1)2+1=0的兩個(gè)根為1j；形如a+bj(a、b為實(shí)數(shù)，且b0)的數(shù)稱為虛數(shù)，形如bj(b為實(shí)數(shù)，b0)的數(shù)稱為純虛數(shù)。 虛數(shù)和實(shí)數(shù)總稱復(fù)數(shù)；復(fù)數(shù)可能是虛數(shù)或者實(shí)數(shù)。 為了統(tǒng)一虛數(shù)和實(shí)數(shù)，我們把形如a+bj(a、b為實(shí)數(shù))的數(shù)統(tǒng)稱為復(fù)數(shù)，b=0為實(shí)數(shù)，b0為虛數(shù)， a=0，b0為純虛數(shù)。,對(duì)任意二實(shí)數(shù)a、b，稱a=a+bj為復(fù)數(shù)，又分別稱a、b為復(fù)數(shù)a的實(shí)部和虛部，記作a=rea，b=ima；b=0時(shí)，稱為實(shí)數(shù)；b0時(shí)，稱為虛數(shù)；a=0，b0時(shí)，稱為純虛數(shù)。,由純虛數(shù)構(gòu)成一條虛軸y，虛數(shù)單位為j,由實(shí)數(shù)構(gòu)成一條實(shí)數(shù)軸x，實(shí)數(shù)單位為1；由實(shí)軸x和虛軸y為坐標(biāo)軸構(gòu)成的平面稱為復(fù)平面,虛軸不含原點(diǎn)，原點(diǎn)只在實(shí)軸x上，不在虛軸上。顯然，復(fù)數(shù)a+bj的實(shí)部a和虛部b相當(dāng)于點(diǎn)m(a，b)在x軸上的坐標(biāo)和y軸上的坐標(biāo)，所以復(fù)數(shù)可用直角坐標(biāo)系上的點(diǎn)來表示。直角坐標(biāo)系所在的平面稱為復(fù)平面。 需注意：復(fù)平面內(nèi)虛軸y（縱坐標(biāo)軸）上的單位長(zhǎng)度是1，而不是j，復(fù)平面內(nèi)的點(diǎn)(0，1)表示這點(diǎn)與原點(diǎn)的距離是1，該復(fù)數(shù)正好等于一個(gè)虛數(shù)單位j。,已知一復(fù)數(shù)a，就唯一確定了實(shí)數(shù)對(duì)（a，b），所以復(fù)數(shù)a可用復(fù)平面上的點(diǎn)和原點(diǎn)到該點(diǎn)的有向線段來表示。有向線段的長(zhǎng)度r稱為復(fù)數(shù)a的模，可表示為 ,?？偸侨≌?。該有向線段與實(shí)軸正方向的夾角稱為復(fù)數(shù)a的輻角 。其中“+1”表示實(shí)數(shù)數(shù)軸，“+j”表示虛數(shù)數(shù)軸。,復(fù)數(shù)a可用以下六種形式表示。 1)復(fù)數(shù)的表示形式 （1）代數(shù)式: a=a + jb,復(fù)數(shù)的模,復(fù)數(shù)的輻角,（4） 三角式:,由歐拉公式:,可得,（2） 復(fù)平面上的點(diǎn)表示。,（3） 復(fù)平面上的向量表示，向量的模為r，向量的幅角 。,(5) 指數(shù)式： (6) 極坐標(biāo)式： 除幾何表示外，復(fù)數(shù)a可表示成代數(shù)型、三角函數(shù)型、指數(shù)型和極坐標(biāo)型等4種公式形式。,2)復(fù)數(shù)的運(yùn)算 設(shè)兩復(fù)數(shù)為： (1)相等。若a1=a2，b1=b2，則a=b。 (2)加減運(yùn)算： 其幾何意義表示兩個(gè)向量相加減。 (3)乘除運(yùn)算： 表示向量的模相乘，幅角相加。 表示向量的模相除，幅角相減。 (4)乘方和開方運(yùn)算：略。,注意：開方后的幅角等于,代數(shù)式加減法舉例。,代數(shù)式、指數(shù)式、極坐標(biāo)式乘除法舉例。,若以 乘,若以 乘,因,即 =90 因此，任意一個(gè)向量a乘上j后，即向前（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)了90，乘上j（即除以j）后，即向后（順時(shí)針）旋轉(zhuǎn)了90，j 稱為旋轉(zhuǎn)90的算子。如將橫軸的單位向量1乘以j，則單位向量1向前（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)了90，即變?yōu)榭v坐標(biāo)的單位向量j，如將縱坐標(biāo)的單位向量j再乘以j，則變?yōu)闄M軸的單位向量-1，即(j)(j)= j2=-1。,若以 乘 得 顯然，我們就得到一個(gè)以初始角為 ，角速度為的隨時(shí)間旋轉(zhuǎn)的復(fù)數(shù)或稱旋轉(zhuǎn)向量。,得,得,+1,+j,o,2 旋轉(zhuǎn)矢量表示法 將復(fù)數(shù)imej i乘上因子ejt，得到a= imej i ejt = imej（t+ i），其模不變，輻角隨時(shí)間均勻增加，即向量a在復(fù)平面上以角速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱為旋轉(zhuǎn)向量，其在虛軸上的投影即虛部ima等于imsin(t+i )，正好是用正弦函數(shù)表示的正弦電流i。任一時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)矢量a與實(shí)軸ox的夾角即為正弦量的相位。 可見復(fù)數(shù)a=imej（t+ i）與正弦電流 i=imsin(t+i)是一 一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可用復(fù)數(shù)a=imej（t+ i）來表示正弦電流 i。,2.1.3 正弦交流電的相量表示法 1）正弦量的相量表示,由于在線性電路中，只要各電源是同頻率的正弦量，則電路中所有電壓和電流都是同頻率正弦量，可以把頻率作為已知量處理，即ejt為已知量，那么只需知道有效值（或幅值）和初相位兩個(gè)要素就可確定一個(gè)正弦量。,與,一 一對(duì)應(yīng),與,即復(fù)常數(shù)一 一對(duì)應(yīng),復(fù)常數(shù) 稱為該正弦電流的電流相量，記著,因 為最大值，所以 稱為電流i的最大值（幅值）相量。,復(fù)指數(shù)函數(shù)的常數(shù),同樣,工程上常用極坐標(biāo)運(yùn)算,所以，正弦量的運(yùn)算相當(dāng)于相量的運(yùn)算，只要將相量的運(yùn)算結(jié)果，如 乘上 再取虛部，即：,因此，求出相量 就可直接寫出電壓正弦函數(shù)：,所以，用 表示電壓正弦量,同樣，用 表示電流正弦量,稱為有效值相量,正弦量的最大值（或有效值）可用復(fù)數(shù)的模來表示，正弦量的初相角可用復(fù)數(shù)的幅角表示，我們把這個(gè)表示正弦量的復(fù)數(shù)稱為相量。相量表示正弦量可使正弦量的計(jì)算得以簡(jiǎn)化。,正弦量,相量,正弦量的相量表示既可用幅值相量，也可用有效值相量，在分析中盡量用同一種相量。,有效值相量和幅值相量的關(guān)系：,能不能劃等號(hào),能不能劃等號(hào)？,2）相量圖 相量圖: 相量在復(fù)平面上的圖形表示。 同一相量圖中的相量必須同頻率。 3）正弦量的相量法計(jì)算 （1）相量運(yùn)算規(guī)則 規(guī)則1：若i為正弦量，代表它的相量為 ，則ki也是正弦量，代表它的相量為k 。 規(guī)則2：若i1與 i2為同頻率的正弦量，代表它們的相量分別為 與 ，則i1 + i2也是同頻率的正弦量，其相量為 。 規(guī)則3：若i1與 i2為同頻率的正弦量，代表它們的相量分別為 與 ，則i1 = i2的充分必要條件是代表它們的相量相等，即： 。 規(guī)則4：若i為角頻率為的正弦量，代表它的相量為 ，則 也是同頻率的正弦量，其相量為 。,可不畫坐標(biāo)軸,注意事項(xiàng):,相量只是表示正弦量，而不等于正弦量，只有相量乘以ejt并取虛部后才等于正弦量。,注意:,只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。 只有表示正弦量的復(fù)數(shù)才是相量。相量是復(fù)數(shù)，而復(fù)數(shù)不一定是相量。,只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上。,相量的兩種表示形式 相量式和相量圖。,相量的書寫方式,模用最大值表示 ，則用符號(hào)：,模采用有效值表示，則用符號(hào)：,如：已知,則,或,如：已知,則,“向量”與“相量”的區(qū)別，前者用來表征具有大小和方向的物理量，如力和速度等。后者用來表征具有一定振幅及相位的正弦量。 正弦交流電路中，只有瞬時(shí)值和相量滿足kcl、kvl，最大值和有效值不滿足kcl、kvl，交流電路中標(biāo)注正弦量時(shí)，只能用瞬時(shí)值（u、i等）和相量（ 、 等）。 kcl、kvl的相量形式：,kcl：,kvl：,正誤判斷,1.已知：,？,有效值,？,3.已知：,復(fù)數(shù),瞬時(shí)值,j45,？,最大值,？,？,負(fù)號(hào),解: (1) 相量式,(2) 相量圖,例1: 將 u1、u2 用相量表示,例2: 已知,有效值 i =16.8 a,求：,解：,例3:,圖示電路是三相四線制電源， 已知三個(gè)電源的電壓分別為：,試求uab ，并畫出相量圖。,返回163頁(yè),(2) 相量圖,由kvl定律可知,返回163頁(yè),2.2 單一參數(shù)正弦交流電路 交流電路與直流電路的不同之處在于，分析各種交流電路不但要確定電路中電壓與電流之間的大小關(guān)系，而且要確定它們之間的相位關(guān)系，同時(shí)還要討論電路中的功率問題。為分析復(fù)雜的交流電路，首先應(yīng)掌握單一參數(shù)（電阻、電感、電容）元件電路中電壓與電流之間的關(guān)系，因?yàn)槠渌娐肪煽闯墒菃我粎?shù)元件電路的組合。由于交流電路中的電壓和電流都是交變的，因而有2個(gè)作用方向。為分析電路方便，常把其中的一個(gè)方向規(guī)定為正方向，且在同一電路中的電壓和電流以及電動(dòng)勢(shì)的正方向完全一致。 為簡(jiǎn)化分析，常規(guī)定電路中某一正弦量的初相位為零，并以這個(gè)正弦量為基準(zhǔn)，確定其他正弦量的初相位，這個(gè)人為規(guī)定其初相位為零的正弦量稱為參考相量。,2.2.1電阻元件的正弦交流電路及特性分析 1）電壓與電流的關(guān)系 電阻元件伏安關(guān)系：u=ri 設(shè)r上的電流為：,設(shè),則,大小關(guān)系：,相位關(guān)系 ：,u、i 相位相同, 頻率相同,相位差 ：,那么,相量式：,相量式：,可得：,由于,得到,即,又得,所以,又因,所以,復(fù)數(shù)運(yùn)算方法求解電壓、電流關(guān)系：,2）功率關(guān)系 (1) 瞬時(shí)功率 p： 在任何瞬間，瞬時(shí)電壓值u與瞬時(shí)電流值i 的乘積，稱為瞬時(shí)功率，用小寫字母p表示：,結(jié)論: 耗能元件，且隨時(shí)間變化。,(2)平均功率(有功功率)p,瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值,大寫,單位:瓦（w）,注意：通常銘牌數(shù)據(jù)或測(cè)量的功率均指有功功率。,電阻元件消耗的電能：w = pt 千瓦小時(shí)（kwh）,2.2.2 電感元件的正弦交流電路 1）電感元件電壓與電流的關(guān)系,基本關(guān)系式：,設(shè)：,那么,設(shè),則：, 頻率相同, 大小關(guān)系：um =im l u =i l,相位差, 相位關(guān)系：電壓超前電流90,結(jié)論：,令,稱為感抗(),則:,或, 電感l(wèi)具有通直流阻交流的作用,直流：,f = 0, xl =0，電感l(wèi)視為短路,感抗xl是頻率的函數(shù),設(shè)：,2）電壓與電流的相量關(guān)系,則相量式：,可得：,則相量式：,設(shè)：,因?yàn)?同理可得：,極坐標(biāo)式與 指數(shù)式關(guān)系,電感電路復(fù)數(shù)形式的歐姆定律,由于,所以,顯然,復(fù)數(shù)運(yùn)算方法求解電感元件電壓、電流關(guān)系：,可得,又得,免講,電感電路中復(fù)數(shù)形式的歐姆定律：,電感電路中幅值和有效值形式的歐姆定律：,由于,3）電感元件功率關(guān)系 （1）電感元件的瞬時(shí)功率 p： 在任何瞬間，瞬時(shí)電壓值u與瞬時(shí)電流值i的乘積，稱為瞬時(shí)功率，用小寫字母p表示：,設(shè),（2）電感元件的平均功率p:,l是非耗能元件,則,儲(chǔ)能,放能,儲(chǔ)能,放能, 電感l(wèi)是儲(chǔ)能元件。,結(jié)論： 純電感不消耗能量，只和電源進(jìn)行能量交換（能量的吞吐)。,可逆的能量 轉(zhuǎn)換過程,（3）電感元件的無功功率q 瞬時(shí)功率幅值反映了能量交換規(guī)模的大小，這部分功率沒有被消耗，我們稱為無功功率。用以衡量電感電路中能量交換的規(guī)模，用瞬時(shí)功率達(dá)到的最大值表征，即：,單位：var,瞬時(shí)功率 ：,例1:把一個(gè)0.1h的電感接到 f=50hz, u=10v的正弦電源上，求i，如保持u不變，而電源 f = 5000hz, 這時(shí)i為多少？ 解：(1) 當(dāng) f = 50hz 時(shí) （2）當(dāng) f = 5000hz 時(shí),所以電感元件具有通低頻阻高頻的特性。,練習(xí)題：,1.一只l=20mh的電感線圈，通以 的電流，求(1)感抗xl；(2)線圈兩端的電壓u；(3)有功功率和無功功率。,2.2.3 電容元件的交流電路 1）電容元件電壓與電流的關(guān)系,基本關(guān)系式：,設(shè)：,則：,電流與電壓的變化率成正比。,或,那么,設(shè)：, 頻率相同, 大小關(guān)系： im = um c i =u c,相位差, 相位關(guān)系：電流超前電壓90,結(jié)論：,令,稱為容抗(),則:,或,歐姆定律形式：,所以電容c具有隔直流通交流的作用,xc,直流：,xc ，電容c視為開路,交流：f,容抗xc是頻率的函數(shù),設(shè)：,2）電壓與電流的相量關(guān)系,則相量式：,可得：,則相量式：,設(shè)：,因?yàn)?同理可得：,極坐標(biāo)式與 指數(shù)式關(guān)系,電容電路復(fù)數(shù)形式歐姆定律,電容電路中復(fù)數(shù)形式的歐姆定律,由于,所以,顯然,復(fù)數(shù)運(yùn)算方法求解電容元件電壓、電流關(guān)系：,可得,又得,免講,電容電路中復(fù)數(shù)形式的歐姆定律：,電容電路中幅值和有效值形式的歐姆定律：,由于,3）電容元件功率關(guān)系 （1）電容元件的瞬時(shí)功率 p： 在任何瞬間，瞬時(shí)電壓值u與瞬時(shí)電流值i的乘積，稱為瞬時(shí)功率，用小寫字母p表示：,設(shè),（2）電容元件的平均功率p:,c是非耗能元件,則,瞬時(shí)功率 ：,充電,放電,充電,放電,所以電容c是儲(chǔ)能元件。,結(jié)論： 純電容不消耗能量，只和電源進(jìn)行能量交換（能量的吞吐)。,單位：var,與電感電路的無功功率一樣，電容瞬時(shí)功率的最大值定義為無功功率。,（3）無功功率 q,則,指出下列各式中哪些是對(duì)的，哪些是錯(cuò)的？,在電阻電路中：,在電感電路中：,在電容電路中：,【練習(xí)】,2.2.4 基爾霍夫定律的相量表示 根據(jù)基爾霍夫電流定律，在電路中任意節(jié)點(diǎn)，任何時(shí)刻都有,即,若這些電流都是同頻率的正弦量，則可以用相量形式表示為,即,基爾霍夫電壓定律對(duì)電路中任意回路任一瞬時(shí)都是成立的，即,基爾霍夫電壓定律在正弦交流電路中的相量形式,事實(shí)上，設(shè),則,即,【例】,如圖a、b所示電路中，已知電流表 的讀數(shù)都是5a,試求電路中電流表a的讀數(shù)。,解： 對(duì)a圖，由于并聯(lián)電路中各支路的電壓相同，所以設(shè)端電壓為參考相量為,由kcl得,所以，圖（a）中電流表 的讀數(shù)為,（電感上電流滯后電壓 ）,(電阻上電流與電壓同相),（電感上電流滯后電壓 ）,對(duì)b圖,(電阻上電流與電壓同相),(電容元件上電流超前電壓 ),由kcl得,所以，圖（b）中電流表a的讀數(shù)為5a。,2.3 簡(jiǎn)單正弦交流電路分析,將正弦交流電路中的電壓、電流用相量表示，元件參數(shù)用阻抗來代替。運(yùn)用基爾霍夫定律的相量形式和元件歐姆定律的相量形式來求解正弦交流電路的方法稱為相量法。運(yùn)用相量法分析正弦交流電路時(shí)，直流電路中的結(jié)論、定理和分析方法同樣適用于正弦交流電路。下面用相量法分析交流電路,設(shè)：,則,1) 瞬時(shí)值表達(dá)式,根據(jù)kvl可得：,2.3.1 rlc串聯(lián)的交流電路,用相量法分析比較簡(jiǎn)單,2)相量法,設(shè),則,(1)相量式,令,則,前面的公式即為：,與 垂直， 為 與 的矢量和，顯然， 、 與 構(gòu)成一個(gè)直角三角形，稱為電壓三角形。,xl xc 與 方向相同，呈感性,xl xc 與 方向相同，呈容性,xl xc,當(dāng), 0 呈感性,xl xc, 0 呈容性,稱電抗壓降。,總電壓與總電流 的相量關(guān)系式,根據(jù),得,z 的模z(阻抗)表示 u、i 的大小關(guān)系，輻角（阻抗角）為 u、i 的相位差。,z 是一個(gè)復(fù)數(shù)，不是相量，上面不能加點(diǎn)。,注意,可以得到：,令,則,稱為電路復(fù)阻抗,復(fù)數(shù)形式的 歐姆定律,因?yàn)?稱為電抗,阻抗串并聯(lián)舉例,電路參數(shù)與電路性質(zhì)的關(guān)系：,阻抗模：,阻抗角：,當(dāng) xl xc 時(shí)， 0 ，u 超前 i 呈感性,當(dāng) xl xc 時(shí) ， 0 ， u 滯后 i 呈容性,當(dāng) xl = xc 時(shí) ， = 0 ， u. i 同相 呈電阻性, 由電路參數(shù)決定。,阻抗 三角形,根據(jù),(2) 相量圖,( 0 感性),xl xc,參考相量,由電壓三角形可得:,電壓 三角形,( 0 容性),xl xc,由電壓三角形也可求得:,由阻抗三角形：,電壓 三角形,阻抗 三角形,例：rlc串聯(lián)電路。已知r=5k，l=6mh，c=0.001f，u=5 sin106tv。(1) 求電流i和各元件上的電壓u，畫出相量圖；(2)當(dāng)角頻率變?yōu)?105rad/s時(shí)，電路的性質(zhì)有無改變。,解：(1),k,k,k,由,，得電壓相量為：,按幅值相量計(jì)算,由,，得電壓有效值相量為：,按有效值相量計(jì)算,(2)當(dāng)角頻率變?yōu)?105rad/s時(shí)，電路阻抗為：,2.3.2 rlc并聯(lián)的交流電路,若已知,，便可求出各個(gè)電流相量。,復(fù)阻抗并聯(lián),例：rlc并聯(lián)電路中。已知r=5，l=5h，c=0.4f，電壓有效值u=10v，=106rad/s，求總電流i，并說明電路的性質(zhì)。,解：,設(shè),即,則,因?yàn)殡娏鞯南辔怀半妷海噪娐烦嗜菪浴?如果每條支路都有電阻、電感、電容則用復(fù)阻抗公式z=r+j(xl-xc),2.3.3 正弦交流電路的阻抗 1）相量形式的歐姆定律,電阻、電感、電容串并聯(lián)后相量形式的歐姆定律,單一元件相量形式的歐姆定律,2）阻抗的一般定義 電阻、感抗、容抗統(tǒng)稱阻抗，形式上滿足歐姆定律。無源二端網(wǎng)絡(luò)端口電壓相量與端口電流相量的比值稱為該無源二端網(wǎng)絡(luò)的阻抗，并用符號(hào)z表示，即：,電阻,電抗,阻抗模,阻抗角,3）阻抗的性質(zhì),分壓公式：,通式:,4）阻抗的串聯(lián) 阻抗串聯(lián)時(shí)，等效阻抗等于各阻抗之和。,令,則,z 等效復(fù)阻抗,解：,同理：,例:,有兩個(gè)阻抗,它們串聯(lián)接在,的電源上;,求:,和,并作相量圖。,或利用分壓公式：,注意：,相量圖,5) 阻抗并聯(lián),分流公式：,通式:,令,則,z 等效復(fù)阻抗,例2:,解:,有兩個(gè)阻抗,它們并聯(lián)接在,的電源上;,求:,和,并作相量圖。,書上52頁(yè)例題,相量圖,注意：,或,同理：,電壓為參考相量,總功率為,2.3.4 功率因素的提高 在交流電路中，相位差起著很重要的作用。由于有電感或電容的存在，一般情況是電壓和電流兩正弦量的頻率相同，但兩者有一定的相位差。由于二端網(wǎng)絡(luò)的電流與電壓之間有相位差，使交流電路的功率出現(xiàn)能量交換，因此，對(duì)一般交流電路功率的分析要比對(duì)直流電路功率的分析復(fù)雜得多，需要引入新的概念，如有功功率（平均功率）、無功功率、視在功率和功率因數(shù)等。,圖2-26 正弦交流電路,單一參數(shù)中，電阻消耗能量，電感、電容只存儲(chǔ)能量，不消耗能量，所以，r、l、c電路中，總有能量損耗，即有功功率為電阻上消耗的功率。 1、無源二端網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)功率,設(shè)：,耗能元件上的瞬時(shí)功率,儲(chǔ)能元件上的瞬時(shí)功率,在每一瞬間,電源提供的功率一部分被耗能元件消耗掉,一部分與儲(chǔ)能元件進(jìn)行能量交換。,2、無源二端網(wǎng)絡(luò)的有功功率（即平均功率p ）,單位: w,總電壓,總電流,u 與 i 的夾角,cos 稱為功率因數(shù)，用來衡量對(duì)電源的利用程度。,3、 無功功率q,單位：var,總電壓,總電流,u 與 i 的夾角,電感和電容與電源之間的能量互換,瞬時(shí)功率可化為,q反應(yīng)了電路中儲(chǔ)能元件與電源之間的能量交換規(guī)模的大小。,4、 視在功率 s,電路中總電壓有效值與總電流有效值的乘積。,單位：va,注： 額定視在功率snun in 稱為發(fā)電機(jī)、變壓器 等供電設(shè)備的容量，可用來衡量發(fā)電機(jī)、變壓器可能提供的最大有功功率。,p、q、s 都不是正弦量，不能用相量表示。,5、 功率三角形,阻抗三角形、電壓三角形、功率三角形,例1：,已知:,求:(1)電流的有效值i與瞬時(shí)值 i ;(2) 各部分電壓的有效值與瞬時(shí)值；(3) 作相量圖；(4)有功功率p、無功功率q和視在功率s。,在rlc串聯(lián)交流電路中，,解：,書上52頁(yè),(1),(2),方法1：,通過計(jì)算可看出：,而是,(3)相量圖,(4),或,返回111,或,呈容性,方法2：相量（復(fù)數(shù)）運(yùn)算,例2：,已知:,在rc串聯(lián)交流電路中，,解：,輸入電壓,(1)求輸出電壓u2，并討論輸入和輸出電壓之間的大小和相位關(guān)系 (2)當(dāng)將電容c改為 時(shí),求(1)中各項(xiàng)；(3)當(dāng)將頻率改為4000hz時(shí),再求(1)中各項(xiàng)。,(1)方法1：,方法2：復(fù)數(shù)運(yùn)算,方法3：相量圖,(2),(3),從本例中可了解兩個(gè)實(shí)際問題：,(1)串聯(lián)電容c可起到隔直通交的作用(只要選擇合適的c，使 ),(2)rc串聯(lián)電路也是一種移相電路，改變c、r或 f 都可達(dá)到移相的目的。,例：這是一種rc移相電路，已知r=100歐，輸入信號(hào)頻率為500赫，如要求輸出電壓u2與輸入電壓u1間的相位差為45，試求電容值。,1.假設(shè)r、l、c 已定，電路性質(zhì)能否確定？阻性？感性？容性？,2.rlc串聯(lián)電路的 是否一定小于1？,4.在rlc串聯(lián)電路中，當(dāng)lc時(shí)，u超前i，當(dāng)lc時(shí)，u滯后i，這樣分析對(duì)嗎？,見ppt104,正誤判斷,？,？,？,？,在rlc串聯(lián)電路中，,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,6、功率因素及提高功率因素的意義與方法 正弦交流電路中有功功率與視在功率的比值稱功率因數(shù)，是一個(gè)很重要的物理量，它反映了二端網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，也涉及到電源的“利用率”。如果功率因數(shù)pf=1，表示二端網(wǎng)絡(luò)和電源之間不存在能量互換，這時(shí)有功功率等于視在功率，電源最大限度地輸出有功功率，電源得到充分利用。如果功率因數(shù)pf1，電路和電源之間出現(xiàn)能量互換，這時(shí)有功功率小于視在功率，電源的利用率降低。,1）提高功率因數(shù)的意義： (a)提高發(fā)、配電設(shè)備的利用率； (b)減少輸電線路的電壓降和功率損失。 有功功率 的功率因素取決于電路的參數(shù)，只有電阻性負(fù)載下，功率因素為1，對(duì)其它負(fù)載，其功率因素介于0到1之間。當(dāng) 時(shí)，電路中發(fā)生能量互換,出現(xiàn)無功功率 這樣引起兩個(gè)問題:,(1) 電源設(shè)備的容量不能充分利用,如：,若用戶： 則電源可發(fā)出的有功功率為：,若用戶： 則電源可發(fā)出的有功功率為：,所以 提高 可使發(fā)電設(shè)備的容量得以充分利用,（2）增加線路和發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗,設(shè)輸電線和發(fā)電機(jī)繞組的電阻為 :,當(dāng)輸出功率和輸出電壓一定時(shí),所以提高 可減小線路和發(fā)電機(jī)繞組的損耗。,除電阻性負(fù)載外，工業(yè)及民用等其它負(fù)載多為電感性負(fù)載-如電動(dòng)機(jī)、日光燈，而功率因素的提高必須在保證負(fù)載正常工作的前提下實(shí)現(xiàn)，即保證負(fù)載兩端的電壓和流過負(fù)載的電流不變，為此，常在電感性負(fù)載兩端并聯(lián)一電容，這樣既提高了線路的功率因數(shù)，又保證了原感性負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即：加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變，又使總線路的功率因素提高。,2）提高功率因素的方法,并聯(lián)電容c前：,功率因數(shù)為,總電流 等于感性支路的電流,并聯(lián)一個(gè)電容相當(dāng)于并聯(lián)一個(gè)復(fù)阻抗，成為兩個(gè)復(fù)阻抗的并聯(lián)電路，其總電流為兩個(gè)電流的相量（矢量）和。即：,并聯(lián)電容c后：,(3) 電路總的有功功率不變,因?yàn)殡娐分须娮铔]有變， 所以消耗的功率也不變。,(1)減小總電壓 i和總電流u的相位差，電路總功率因數(shù) ，電路的總電流,電路總視在功率s,（4）并聯(lián)電容值的計(jì)算,又由相量圖可得：,即:,電容補(bǔ)償?shù)臒o功功率為,思考題:,1.電感性負(fù)載采用串聯(lián)電容的方法是否可提高功率因數(shù),為什么? 這種提高功率因數(shù)的方法是否可行？ 2.并聯(lián)電容后，原負(fù)載所需的無功功率是否有變化,為什么? 3.電源提供的無功功率是否有變化,為什么?,例1:,即,即,求并c前后的線路電流,并c前:,可見 : cos 接近于1時(shí)再繼續(xù)提高，則所需電容值很大（不經(jīng)濟(jì)），所以一般不必提高到1。,并c后:,感性負(fù)載兩端的并聯(lián)電容稱為補(bǔ)償電容，若并聯(lián)電容后仍為感性，稱為欠補(bǔ)償；功率因數(shù)提高到1時(shí)，電路呈電阻性，此時(shí)為全補(bǔ)償；再增加電容，電路呈容性，功率因數(shù)開始下降，稱為過補(bǔ)償。,例2:,解：,(1)負(fù)載電流即電源提供的電流為：,電源的額定電流為：,該電源供出的電流超過其額定電流。,（2）如將 提高到0.9后，電源提供的電流為：,該電源還有富裕的容量。即還有能力再帶負(fù)載；所以提高電網(wǎng)功率因數(shù)后，將提高電源的利用率。,2.3.5 諧振及諧振電路 諧振的概念： 在r、l、c組成的電路中，當(dāng)端口電壓和端口電流同相位，阻抗角為零，電路呈電阻性質(zhì)，這時(shí)稱電路就處于諧振狀態(tài),此時(shí)電路與電源之間不再有能量的交換。發(fā)生在串聯(lián)電路中的諧振稱為串聯(lián)諧振，發(fā)生在并聯(lián)電路中的諧振稱為并聯(lián)諧振。 研究諧振的目的，就是一方面在生產(chǎn)上充分利用諧振的特點(diǎn)，(如在無線電工程、電子測(cè)量技術(shù)等許多電路中應(yīng)用)。另一方面又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。,1）串聯(lián)諧振,(1)串聯(lián)諧振的條件：,如圖所示的r、l、c串聯(lián)電路中，電路的復(fù)阻抗和阻抗角為：,根據(jù)諧振的定義，當(dāng)電路發(fā)生諧振時(shí)，電路呈阻性，端口電壓和端口電流同相位，產(chǎn)生諧振的條件為,或,諧振角頻率,諧振頻率,(2)串聯(lián)諧振的電路特性：,由式 可知，當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)， ，這時(shí)的 具有最小值。因此，當(dāng)電壓一定時(shí)，串聯(lián)諧振電流值最大， 。 當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)， 電感上的電壓與電容上的電壓大小相等，方向相反，互相抵消。,電阻電壓：ur = i r = u,電容、電感電壓：,大小相等、相位相差180,uc 、ul將大于 電源電壓u,當(dāng) 時(shí)：,有：,由于 可能會(huì)擊穿線圈或電容的絕緣，因此在電力系統(tǒng)中一般應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧振，但在無線電工程上，又可利用這一特點(diǎn)達(dá)到選擇信號(hào)的作用。,表征串聯(lián)諧振電路的諧振質(zhì)量,品質(zhì)因數(shù)，,品質(zhì)因數(shù),(3)串聯(lián)諧振電路品質(zhì)因數(shù)： 電容或電感上的電壓有效值與電源電壓有效值之比稱為品質(zhì)因數(shù),所以串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。,相量圖：,如q=100,u=220v,則在諧振時(shí),所以電力系統(tǒng)應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧振。,（4）串聯(lián)諧振應(yīng)用舉例,接收機(jī)的輸入電路,為來自3個(gè)不同電臺(tái)(不同頻率) 的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)；,調(diào)c，對(duì)所需信號(hào)頻率產(chǎn)生串聯(lián)諧振,最大,則,例1：,已知：,解：,若要收聽 節(jié)目，c 應(yīng)配多大？,則：,結(jié)論：當(dāng) c 調(diào)到 204 pf 時(shí)，可收聽到 的節(jié)目。,(1),已知：,信號(hào)在電路中產(chǎn)生的電流 有多 大？在 c 上 產(chǎn)生的電壓是多少？,(2),這時(shí),實(shí)際中線圈的電阻很小，所以在諧振時(shí)有,則：,2）并聯(lián)諧振,（1） 諧振條件,（2）諧振頻率,或,可得出：,由：,（3） 并聯(lián)諧振的特征,(a) 阻抗最大，呈電阻性,這時(shí),(c)支路電流與總電流 的關(guān)系,當(dāng) 0l r時(shí),(b)總電壓與總電流 的關(guān)系,并聯(lián)諧振時(shí)，支路電流可能是總電流的 q倍， 所以并聯(lián)諧振也稱電流諧振。,相量圖,（4）品質(zhì)因數(shù)q 電容或電感上的電流有效值與干路（總）電流有效值的倍數(shù)。,例2：,已知：,解：,試求：,轉(zhuǎn)至161頁(yè),例3：,解：(1) 利用相量圖求解，相量圖如圖:,由相量圖可知電路諧振，則：,免講,又：,(2) 用相量法求解,例3：,解：,圖示電路中u=220v,故:,免講,例4：,已知電源電壓和電路參數(shù)，電路結(jié)構(gòu)為串并聯(lián)。求電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。,一般用相量式計(jì)算:,分析題目：,已知:,求:,免講,解：用相量式計(jì)算,同理：,例5：,下圖電路中已知：i1=10a、uab =100v，,求：總電壓表和總電流表 的讀數(shù)。,解題方法有兩種：,(1) 用相量(復(fù)數(shù))計(jì)算,(2) 利用相量圖分析求解,分析：已知電容支路的電流、電壓和部分參數(shù),求總電流和電壓,免講,求：a、v 的讀數(shù),已知：i1= 10a、 uab =100v，,解法1: 用相量計(jì)算,所以a讀數(shù)為 10安,求：a、v 的讀數(shù),已知：i1=10a、 uab =100v，,解法2: 利用相量圖分析求解,畫相量圖如下：,設(shè) 為參考相量,由相量圖可求得：,i =10 a,求：a、v 的讀數(shù),已知：i1=10a、 uab =100v，,超前,ul= i xl =100v,v =141v,由相量圖可求得：,求：a、v 的讀數(shù),已知：i1=10a、 uab =100v，,設(shè) 為參考相量,由相量圖可求得：,解：,例6：,已知,開關(guān)閉合后 u，i 同相。,開關(guān)閉合前,求:,(1)開關(guān)閉合前后i2的值不變。,免講,解：(2)用相量計(jì)算,開關(guān)閉合后 u，i 同相，,由實(shí)部相等可得,由虛部相等可得,解：,求各表讀數(shù),(1)復(fù)數(shù)計(jì)算,免講,(2) 相量圖,根據(jù)相量圖可得：,求參數(shù) r、l、c,方法1：,方法2：,即: xc=20,例8：,圖示電路中,已知:u=220 v,=50hz,分析下列情況:,(1) k打開時(shí), p=3872w、i=22a，求：i1、ur、ul,(2) k閉合后發(fā)現(xiàn)p不變，但總電流減小，試說明 z2是什么性質(zhì)的負(fù)載？并畫出此時(shí)的相量圖。,解: (1) k打開時(shí):,免講,(2) 當(dāng)合k后p不變 i 減小, 說明z2為純電容負(fù)載,相量圖如圖示:,方法2:,同計(jì)算復(fù)雜直流電路一樣,網(wǎng)孔電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法、疊加原理、戴維南等方法也適用于計(jì)算復(fù)雜交流電路。所不同的是電壓和電流用相量表示，電阻、電感、和電容及組成的電路用阻抗或?qū)Ъ{來表示，采用相量法計(jì)算。下面通過舉例說明。,試用疊加原理求電流 i3。,免講,應(yīng)用戴維南定理計(jì)算上例。,例9:,解：(1)斷開z3支路，求開路電壓,(2)求等效內(nèi)阻抗,2.4 三相正弦交流電路,由3個(gè)頻率相同、振幅相同、相位互差120的正弦電壓源所構(gòu)成的電源稱為三相電源。由三相電源供電的電路稱為三相電路。,2.4.1 三相交流電源,三相電源由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。在三相交流發(fā)電機(jī)中有3個(gè)相同的繞組。3個(gè)繞阻的首端分別用a、b、c表示，末端分別用x、y、z表示。這3個(gè)繞組分別稱為a相、b相、c相，所產(chǎn)生的三相電壓分別為：,三個(gè)電壓 同幅值 同頻率相位互差120,三個(gè)電壓達(dá)最大值的先后次序叫相序，圖示相序?yàn)閍bc,t,u,u,a,u,b,u,c,o,120,120,120,(a),波形圖,(b),相量圖,1）三相電源的星形連接,星形連接：3個(gè)末端連接在一起引出中線（又叫零線，用n表示），由3個(gè)首端引出3條相線，也稱火線（用a、b、c表示，控制線路中常用l1、l2、l3表示），稱為三相四線制。,相線與中線之間的電壓稱為相電壓，有效值up，即繞組兩端電壓。,每?jī)筛嗑€或火線之間的電壓稱為線電壓，有效值ul,2.4.2 三相電源的連接,見34頁(yè),由相量圖可得：,可見，三個(gè)線電壓幅值相同，頻率相同，相位相差120。,設(shè),2）三相電源的三角形連接,注：三角形連接時(shí)，對(duì)稱三相電壓或電流的瞬時(shí)值或相量和為零，回路總電壓為零，無環(huán)流。此種接法如一相接反，電壓相量和不為零，繞組中出現(xiàn)環(huán)流，使發(fā)電機(jī)燒毀，將造成嚴(yán)重后果。,三角形連接：將三相繞組的首、末端依次相連，從3個(gè)點(diǎn)引出3條火線。,2.4.3 三相負(fù)載的連接,如果三相負(fù)載的阻抗相等，則稱為對(duì)稱三相負(fù)載。由對(duì)稱三相電源和對(duì)稱三相負(fù)載組成的三相電路稱為對(duì)稱三相電路。,1三相負(fù)載星形連接,相電流：負(fù)載中的電流，用ip表示。,線電流：相線或火線中的電流，用il表示。,（1）對(duì)稱三相負(fù)載星形連接,中線中沒有電流，因而取消中線不會(huì)影響工作。,則,因三相對(duì)稱,120,120,120,（2）不對(duì)稱三相負(fù)載星形連接 如果三相負(fù)載的阻抗zazbzc，稱三相負(fù)載不對(duì)稱，這時(shí)相電流不對(duì)稱，中性線電流不為零。 樓房等線路中的三相負(fù)載都不是三相對(duì)稱的，所以采用三相四線制。 例： 相電壓為220v，a相接20歐姆電阻，b相接9歐姆電阻， c相接1歐姆電阻。求（1）負(fù)載相電壓、負(fù)載電流及中線電流。（2）a相斷路時(shí)，負(fù)載電流及中線電流。（3）a相及中線都斷路時(shí)，負(fù)載電流及電壓。 解：（1）有中線時(shí)，負(fù)載相電壓等于電源相電壓，有效值為220v。,中線電流:,(2)a相斷路，中線存在時(shí)：,（3）a相及中線都斷路時(shí)：b、c兩相電阻相當(dāng)于接在380v電壓上,b相及c相電壓：,2對(duì)稱三相負(fù)載三角形連接,相電流,若 ，則線電流：,3.三相電路的功率,三相電路中，三相負(fù)載總的瞬時(shí)功率為各相負(fù)載瞬時(shí)功率之和。,1) 瞬時(shí)功率,在三相電路中，不論負(fù)載是星形聯(lián)接還是三角形聯(lián)結(jié)，三相負(fù)載所消耗的總的有功功率為各相有功功率之和。單位：瓦（w）、千瓦（kw）。,2)有功功率,三相負(fù)載的無功功率為各相無功功率之和。單位：乏（var）。,3)無功功率,單位：瓦（w）、千瓦（kw）,三相負(fù)載總的視在功率,4)視在功率,單位：伏安（va）。,當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱時(shí),三相負(fù)載的各相有功功率相等。,5)對(duì)稱三相電路的功率,三相負(fù)載總的功率為,可見，在對(duì)稱三相電路中，三相負(fù)載的有功功率為每相負(fù)載有功功率的三倍。,三角形連接時(shí) ：,星形連接時(shí)：,同樣，對(duì)稱負(fù)載無論作星接還是作角接，三相無功功率,三相視在功率,但對(duì)同一負(fù)載，三角形接法的功率是星形接法的三倍。,對(duì)稱負(fù)載無論是星形連接還是三角形連接,形式一樣。,例:對(duì)稱三相電源線電壓380v，形對(duì)稱負(fù)載每相阻抗z=(12+j16) ，試求各相電流和線電流。如將負(fù)載改為形對(duì)稱接法，求各相電流和線電流，分別計(jì)算形、形接法時(shí)的三相總功率。,解：,由形接法可知，相電壓為線電壓的,設(shè),免講,轉(zhuǎn)至210頁(yè),形接法中，線電流相電流，三相功率為,形接法時(shí)，相電流為,形接法中，線電壓相電壓，三相功率為,電能作為當(dāng)今社會(huì)最重要的能源之一，它以各種各樣的形式造福于人類，不僅從根本上改變了當(dāng)今人類的物質(zhì)生活，更為人類的未來文明鋪就了堅(jiān)實(shí)的道路。在電力與人類生活越來越密不可分的今天，清晰地了解電，掌握安全用電的相關(guān)知識(shí)是非常有必要的。,2.5 安全用電技術(shù),2.5.1 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,電由發(fā)電廠發(fā)出，通過輸電和配電將其送給用戶使用。輸電和配電設(shè)施都包括變電站、線路等設(shè)備。所有輸電設(shè)備連接起來組成輸電網(wǎng)，也稱為輸電系統(tǒng)。從輸電網(wǎng)到用戶之間的配電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)稱為配電網(wǎng)，也稱配電系統(tǒng)。 輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)再加上發(fā)電廠和用電設(shè)備統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。,轉(zhuǎn)至210頁(yè),1 發(fā)電,電能的生產(chǎn)主要來自各種類型的發(fā)電廠，發(fā)電方式多種多樣,常見的觸電情況主要： 1、火力發(fā)電 2、水力發(fā)電 3、核能發(fā)電 4、太陽(yáng)能發(fā)電 5、風(fēng)力發(fā)電,輸電,輸電是指從發(fā)電廠向消費(fèi)電能地區(qū)輸送大量電力的主干渠道，或者不同電網(wǎng)之間互送電力的聯(lián)絡(luò)渠道。,我國(guó)目前常用的高壓輸電電壓等級(jí)有110kv、220kv、330kv以及500kv等幾種。,目前采用的送電線路有兩種： 一種是電力電纜 ，另一種是最常見的架空線路,2,3 配電,配電是在消費(fèi)電能地區(qū)內(nèi)將電力分配至用戶的手段，直接為用戶服務(wù)。配電可以是將電力分配到城市、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村，也可以是分配和供給農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)、居民住宅以及特殊需要的用電。,常用的配電電壓有6l0kv高壓與220/380v低壓2種,所謂安全用電，是指電氣工作人員及其他人員在既定的環(huán)境條件下，采取必要的措施和手段，在保證人身及設(shè)備安全的前提下，正確使用電力。,1 安全用電注意事項(xiàng),家中配備一些必要的電工器具 不可用銅絲或鐵絲代替保險(xiǎn)絲 檢查和修理電器時(shí)，必須先斷開電源 當(dāng)配電設(shè)備不能滿足電器容量要求時(shí)，應(yīng)予以更換、改造。 發(fā)現(xiàn)電源線破損或金屬外露時(shí)，應(yīng)立即更換或用帶黏性的絕緣黑膠布或塑料帶加以包扎。 當(dāng)電器或電線發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)先斷開電源再滅火,2.5.2 安全用電,觸電,當(dāng)人體觸及帶電體時(shí)，電流通過人體，這就叫觸電。電流通過人體時(shí)，會(huì)對(duì)人的身體和內(nèi)部組織造成不同程度的損傷，這種損傷分電傷和電擊兩種。,電傷是指電流對(duì)人體外部造成的局部損傷。電傷從外觀看一般有電弧燒傷、電的烙印和熔化的金屬滲入皮膚（稱皮膚金屬化）等傷害。 電擊是指電流通過人體時(shí)，使人的內(nèi)部組織受到較為嚴(yán)重的損傷。電擊會(huì)使人覺得全身發(fā)熱、發(fā)麻，肌肉發(fā)生不由自主的抽搐，逐漸失去知覺。,2,觸電對(duì)人體的傷害程度，主要決定于通過人體的電流大小、頻率、時(shí)間及觸電者自身的身體狀況等。,在工頻電流下， 能引起人體感覺的最小電流稱為感知電流：一般成年男性為1.1ma，成年女性為0.7ma。 人觸電后能自主擺脫的最大電流稱為擺脫電流。一般成年男性為10ma，成年女性為6ma。 在短時(shí)間內(nèi)危及生命的最小電流稱為致命電流，為3050ma。 我國(guó)規(guī)定安全電流為30ma，并且通電時(shí)間不超過1s。,人體站在地面而觸及一根火線，電流通過人體、大地和電源中線或?qū)Φ仉娙菪纬苫芈?，稱為單相觸電，也非常危險(xiǎn)，如圖（a）所示。 人體同時(shí)觸及兩根火線，承受線電壓的作用，電流由一根火線經(jīng)人體到另一根火線的觸電稱為兩相觸電，是最危險(xiǎn)的一種，如圖（b）所示。 某些電氣設(shè)備火線接觸外殼短路接地或帶電導(dǎo)線直接觸地時(shí)，人體雖沒有接觸帶電設(shè)備外殼或帶電導(dǎo)線，但跨步行走在電位分布曲線的范圍內(nèi)而造成的觸電，稱為跨步觸電或跨步電壓觸電，如圖（c）所示。,（a）單相觸電,（b）兩相觸電,（c）跨步電壓觸電,觸電方式,3,使用安全電壓 絕緣保護(hù) 漏電保護(hù)器 接零或接地,4,防范措施,電氣上所謂的“地”指電位等于零的地方。用接地線把電氣設(shè)備的某些部分與接地體進(jìn)行可靠而又符合技術(shù)要求的電氣連接，稱為接地，如電動(dòng)機(jī)、變壓器和開關(guān)設(shè)備的金屬外殼接地。,在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較多的有: 工作接地 保護(hù)接地 保護(hù)接零 重復(fù)接地,接零和接地,2.5.3,電力系統(tǒng)由于運(yùn)行和安全的需要，將中性點(diǎn)接地的方式稱為工作接地，如圖所示。當(dāng)一相出現(xiàn)接地故障時(shí)，由于接近單相短路，接地電流較大，保護(hù)裝置動(dòng)作迅速，這時(shí)會(huì)立即切斷故障設(shè)備。由于火線對(duì)地為相電壓，因而降低了電氣設(shè)備對(duì)地的絕緣水平。工作接地時(shí)，觸電電壓接近相電壓（220v），有人身危險(xiǎn)。,工作接地,工作接地,2,把電氣設(shè)備的金屬外殼用導(dǎo)線單獨(dú)與電源中線相連的方式稱為保護(hù)接零。保護(hù)接零適用于電壓低于lkv且電源中點(diǎn)接地的三相四線制供電線路。保護(hù)接零后，一旦電氣設(shè)備的某相絕緣損壞且碰殼時(shí)，就會(huì)造成該相短路，這時(shí)就會(huì)立即把熔絲熔斷或使其他保護(hù)裝置動(dòng)作，因而自動(dòng)切斷電源，避免觸電事故的發(fā)生。,家用電器等單相負(fù)載的外殼，用接零導(dǎo)線接到電源線三腳插頭中央的長(zhǎng)而粗的插腳上，使用時(shí)通過插座與中線單獨(dú)相連，如圖所示。,保護(hù)接零,3,保護(hù)接零示意圖,絕不允許把用電器的外殼直接與用電器的零線相連，這樣不僅不能起到保護(hù)作用，還可能引起觸電事故，如圖所示的是幾種錯(cuò)誤的接零方法。,單相用電器錯(cuò)誤的保護(hù)接零的方式,在圖（a）和圖（b）中，一旦中線因故斷開，用電器外殼將帶電，這是非常極為危險(xiǎn)的。圖（c）中，一旦插座或接線板上的火線與零線接反，當(dāng)用電器正常工作時(shí)，外殼也帶電，就有觸電危險(xiǎn)，