電工電子課件

1、日光燈電路連接與安裝項(xiàng)目二 正弦交流電路知識(shí)重點(diǎn)知識(shí)難點(diǎn)必須掌握的理論知識(shí)教學(xué)導(dǎo)航知識(shí)重點(diǎn)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(guān)系；能量處理方式3.相量形式歐姆定律及基爾霍夫定律；復(fù)阻抗；有功功率、無(wú)功功率和視在功率，功率因數(shù)；4.三相對(duì)稱(chēng)交流電動(dòng)勢(shì)特征；三相電源的線電壓與相電壓；三相負(fù)載星、三角形接法的電壓、電流；5.三相負(fù)載的有功、無(wú)功、視在功率。知識(shí)難點(diǎn)1. 正弦交流電路的相量表示法及相量圖2. 無(wú)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(diǎn)4.對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的星形連接和三角形連接電路的相關(guān)計(jì)算 必須掌握的理論知識(shí)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(fù)阻抗定義及合并方法；有功功率、無(wú)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(diǎn)3. 三相電源線電壓與相電壓的關(guān)系；三相負(fù)載線電流與相電流的關(guān)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(jì)算 主要內(nèi)容項(xiàng)目任務(wù)實(shí)物圖器械與元件背景知識(shí)任務(wù)操作與指導(dǎo)考核要求日光燈電路連接與安裝項(xiàng)目任務(wù)實(shí)物圖器材及儀表名稱(chēng)交流電流表單相功率表萬(wàn)用電表日光燈2F電容器開(kāi)關(guān)單相插頭導(dǎo)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(jì)算 2.3交流電路中的諧振 2.4 三相交流電路背景知識(shí) 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(shí)分布網(wǎng)絡(luò)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(yùn)算方法正弦電量的相量表示法和運(yùn)算法方法正弦交流電量的三要素相位和相位差和運(yùn)算法方法正弦交流電（正弦量）的概念大小與方向隨時(shí)間按正弦函數(shù)規(guī)律變化的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流叫做正弦交流電，常簡(jiǎn)稱(chēng)為正弦電量 。周期性交流電：大小和方向隨時(shí)間周期性變化的

4、電動(dòng)勢(shì)、電壓或電流稱(chēng)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(shí)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(dòng)勢(shì)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(gè)參數(shù)，稱(chēng)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(lái)衡量正弦電量隨時(shí)間變化快慢的物理量意義：反映交流電變化的起點(diǎn)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(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值，也就是最大的瞬時(shí)值，又稱(chēng)峰值、幅值。 e mE

5、to定義：Em、Um、Im表示符號(hào):三要素之二：周期、頻率和角頻率 正弦電量每重復(fù)變化一周所需的時(shí)間，用大寫(xiě)字母T表示，單位是秒（s） eTto周期越長(zhǎng)，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(fù)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(guān)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(shí)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(guān)系：提示 每個(gè)國(guó)家有特定的交流電標(biāo)準(zhǔn)頻率，稱(chēng)為工頻

6、。我國(guó)及亞洲大多數(shù)國(guó)家的工頻是50Hz，歐洲國(guó)家的工頻也是50Hz，而美洲國(guó)家和亞洲的日本、韓國(guó)的工頻則是60Hz。三要素之三：初相位 相位：以正弦交流電動(dòng)勢(shì)為例： e=Esin(t+ )初相位表示正弦交流電變化的起點(diǎn)位置，初相不同，交流電變化的起點(diǎn)不同意義初相：我們把 t+ 稱(chēng)為相位t=0時(shí)的相位稱(chēng)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(guò)阻值相同的電阻R，如果在交流電流一個(gè)周期T的時(shí)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(chēng)為交流電流i的有效值。正弦電量的有效值分別用大寫(xiě)字母I、U、E 表示。與最大值的關(guān)系 ：有效值的概念：2.1.2

7、交流電量的有效值 在工程實(shí)際應(yīng)用中，如無(wú)特別說(shuō)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(dòng)力線路的電壓380V，異步電動(dòng)機(jī)的額定電流8.8A等。用交流電流表、交流電壓表測(cè)量的數(shù)值也是指有效值。提示兩個(gè)同頻率正弦電量的相位關(guān)系 兩個(gè)同頻率的正弦電量在任一瞬時(shí)的相位之差，用表示 例： 則：相位差為兩個(gè)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(duì)值不能大于 相位差 :兩個(gè)同頻率正弦電量的相位關(guān)系 超前滯后同相反相大致有四種:兩個(gè)同頻率正弦電量的相位關(guān)系 超前： 0 即ui ，電壓比電流先到達(dá)零值或最大值，稱(chēng)電壓超前電流角或電流滯后電壓角。兩個(gè)同頻率正弦電量的相

8、位關(guān)系 滯后 0 即u 0儲(chǔ)存能量p 0儲(chǔ)存能量p 0儲(chǔ)存能量p 0儲(chǔ)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(chēng)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(yīng)等于電阻元件的有功功率。（2）無(wú)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(chēng)功率因數(shù)角 有功功率P、無(wú)功功率Q和視在功率S符合直角三角形，稱(chēng)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(fù)載并聯(lián)電容jXLR -jXCI Ua IC I1電動(dòng)機(jī)可以使發(fā)電設(shè)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(fù)載兩端并聯(lián)電容器 2）提高功率因數(shù)的方法在實(shí)際電力系統(tǒng)中，綜合考慮經(jīng)濟(jì)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(fù)載并聯(lián)電容UI1IICIC補(bǔ)償電容的電容量為: 在并聯(lián)補(bǔ)

10、償電容前后，感性負(fù)載的電流、電壓、有功功率和功率因數(shù)并沒(méi)有發(fā)生變化。但通過(guò)并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電容，卻能提高了整個(gè)電路或整個(gè)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(shí)分布網(wǎng)絡(luò)交流電路中的諧振電路特點(diǎn)并聯(lián)諧振的條件串聯(lián)諧振電路特點(diǎn)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(chēng)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(wú)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(dá)幾十至幾百，即UL或UC可達(dá)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(chēng)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(dòng)機(jī)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(shí)，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(chēng)為電流諧振。提示3）無(wú)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(fù)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(shí)分布網(wǎng)絡(luò)三相交流電路三相交流電源三相負(fù)載的連接方式對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生三相四線制供電系統(tǒng)三相電路的功率三相負(fù)載星形連接三相負(fù)載角形連接2.4.1 三相交流電源1.對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)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(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生1）三相交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)2VVu1VVe+_2WWu1WWe+_2UUu1UUe+_轉(zhuǎn)子定子1.對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生2）三

13、相交流發(fā)電機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蛞?的角速度旋轉(zhuǎn)。對(duì)稱(chēng)三相定子繞組將依次切割磁場(chǎng)線，三個(gè)線圈中便分別感應(yīng)出三個(gè)電動(dòng)勢(shì)eU、eV、eW大小相等，頻率相同，相位互差120稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)三相電動(dòng)勢(shì)的特征：對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)的相量關(guān)系Em wteUeVeWWE&UE&VE&1201201200=+WVUEEE&=-=1201200EEEEEEWVU&對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)到達(dá)正最大值（或相應(yīng)零值）的順序相序?yàn)閁VWU，稱(chēng)為正序或順序；3）相序1.對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生相序UWVU，則稱(chēng)為負(fù)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(fù)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(diǎn)：三相繞組的末端U2、V2、W2連接而成的公共端點(diǎn)，接大地的中性點(diǎn)則稱(chēng)為零點(diǎn)。（2）中性線：從中點(diǎn)引出的輸電線稱(chēng)為中性線，簡(jiǎn)稱(chēng)中線。接大地的中線則稱(chēng)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(chēng)為相線，又稱(chēng)端線，俗稱(chēng)火線，分別用大寫(xiě)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(lái)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(guó)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(duì)稱(chēng)的，有效值用UL表示（3）線電壓與相電壓的關(guān)系 三相四線制供電系統(tǒng)數(shù)值關(guān)系： 相位關(guān)系：線電壓超前對(duì)應(yīng)的相電壓30在我國(guó)三相四線制低壓配電線路中線電壓為380V 2.4.2 三相負(fù)載的連接方式三相負(fù)載分為兩類(lèi)：對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載和不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載。對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載各相負(fù)載阻抗相同（即阻抗模相等，阻抗角相同）的三相負(fù)載如三相電動(dòng)機(jī)、三相變壓器、三相電爐等；不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載各相負(fù)載不同的三相負(fù)載，如由單相照明電路組成的三相負(fù)載2.4.2 三相負(fù)載的連接方式星形接法 NUWVZZZ三角

16、形接法UWVZZZ負(fù)載有兩種接法1.三相負(fù)載的星形連接各相負(fù)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(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的相電流對(duì)稱(chēng)，線電流也對(duì)稱(chēng) 提示1.三相負(fù)載的星形連接三相相電流對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載：則有：1.三相負(fù)載的星形連接中線電流： 流過(guò)中性線的電流稱(chēng)為中線電流。中線電流的有效值用IN表示。若負(fù)載為對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載 中線的作用： 它能使各相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載的相電壓對(duì)稱(chēng)，保證各相負(fù)載都能正常工作。 2. 三相負(fù)載的三角形連接線電流滯后相應(yīng)的相電流30。三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載的相電壓等于電源的三個(gè)對(duì)稱(chēng)線電壓 2. 三相負(fù)載的三角形連接即：相量圖2.4.3 三相

17、電路的功率當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，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(wú)功功率：視在功率：在三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)的條件下：星形接法時(shí)：角形接法時(shí)：為相電壓相電流之間的相位差結(jié)論1.交流電量測(cè)量2.認(rèn)識(shí)電路3.電路組裝步驟4.調(diào)試與檢測(cè)5.注意事項(xiàng)任務(wù)操作指導(dǎo)1）交流電流測(cè)量使用交流電流表或萬(wàn)用表的交流電流檔測(cè)量交流電流時(shí)，應(yīng)將其串聯(lián)在被測(cè)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(mǎn)刻度的23左右），每次測(cè)量前還要使表頭指針處于刻度盤(pán)的零點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)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(cè)量2）交流電壓的測(cè)量將交流電壓表或萬(wàn)用表的交流電

18、壓擋并聯(lián)在被測(cè)交流電壓的兩端，并撥動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)至適當(dāng)?shù)慕涣麟妷毫砍虛酢榇丝上葘⑥D(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)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(dāng)量程。在測(cè)量1000V以上的高電壓時(shí)，必須采取一定的安全措施。1.交流電量測(cè)量1.交流電量測(cè)量單相功率表使用功率表時(shí)應(yīng)特別注意： （1）正確選擇功率表的量程。 （2）正確連接測(cè)量線路。 （3）正確讀數(shù) 3）有功功率測(cè)量。Z接線圖2.認(rèn)識(shí)電路日光燈電路日光燈電路（a）實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)度，固定燈座，制作出與日光燈管配套的燈架。2）連接電路 對(duì)照電路圖，將鎮(zhèn)流器、啟輝器底座、燈座等用導(dǎo)線進(jìn)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(kāi)關(guān)、單相插頭進(jìn)行接線。接線完畢，要對(duì)照電路圖詳細(xì)檢