電氣工程基礎知識

1、打造綠色電力打造綠色電力尊重成就快樂電什么是電什么是電電是一種自然現象。電是像電子和質子這樣的亞原子粒子之間的產生排斥和吸電是一種自然現象。電是像電子和質子這樣的亞原子粒子之間的產生排斥和吸引力的一種屬性。電是一種重要的能源，廣泛用于生產和生活，可以發(fā)光、發(fā)引力的一種屬性。電是一種重要的能源，廣泛用于生產和生活，可以發(fā)光、發(fā)熱、產生動力等。熱、產生動力等。物質的基本構成單位物質的基本構成單位原子原子 是由電子、是由電子、中子中子和和質子質子三者共同組成。中子不三者共同組成。中子不帶電，質子帶正電，原子對外不顯電性。相對于中子和質子組成的帶電，質子帶正電，原子對外不顯電性。相對于中子和質子組成的

2、原子核原子核，電，電子的質量極小。子的質量極小。 失去電子或得到電子的物體就帶有正電荷或負電荷，帶有電荷的物體稱為帶電失去電子或得到電子的物體就帶有正電荷或負電荷，帶有電荷的物體稱為帶電體。體。 尊重成就快樂：方向：正電荷移動的方向規(guī)定為電流的方向。分分類類直流電流（直流電流（DC）：）：方向不變的電流。方向不變的電流。交流電流（交流電流（AC）：）：方向變化的電流。方向變化的電流。特特恒定電流：方向大小都不變的電流。恒定電流：方向大小都不變的電流。特特周期交流電流：周期性變化的電流。周期交流電流：周期性變化的電流。正弦交流電流：按正弦規(guī)律變化。正弦交流電流：按正弦規(guī)律變化。電流尊重成就快樂表

3、示表示大寫字母大寫字母 I ：表示不變的電流。表示不變的電流。小寫字母小寫字母 i ：表示變化的電流。表示變化的電流。tqI dtdqtqlimi0t大小大?。簡挝粏挝唬喊才喟才郃，毫安，毫安mA，微安，微安A，千安，千安kA，兆安，兆安MA電流尊重成就快樂電流的參考方向電流的參考方向：分析電流之前，事先假設的電流的分析電流之前，事先假設的電流的 方向，也稱作電流的正方向。方向，也稱作電流的正方向。實線箭頭加字母表示實線箭頭加字母表示:i雙下標表示：雙下標表示：Iab表示表示a到到b的電流的電流（1）表示表示：（2）選擇選擇：原則上任意選，但若已知實際方向，則原則上任意選，但若已知實際方向，則

4、 選擇參考方向盡量與實際方向一致。選擇參考方向盡量與實際方向一致。同正異負：相同時參考方向下的字母為正數，同正異負：相同時參考方向下的字母為正數， 相異時參考方向下的字母為負數。相異時參考方向下的字母為負數。（3）參考方向與實際方向的關系參考方向與實際方向的關系：同正異負。同正異負。電流尊重成就快樂電壓電壓分分類類直流電壓：方向不變的電壓。直流電壓：方向不變的電壓。交流電壓：方向變化的電壓。交流電壓：方向變化的電壓。特特恒定電壓：方向大小都不變的電壓。恒定電壓：方向大小都不變的電壓。特特周期交流電壓：周期性變化的電壓。周期交流電壓：周期性變化的電壓。正弦交流電壓：按正弦規(guī)律變化。正弦交流電壓：

5、按正弦規(guī)律變化。表示表示大寫字母大寫字母 U ：表示不變的電壓。表示不變的電壓。小寫字母小寫字母 u ：表示變化的電壓。表示變化的電壓。尊重成就快樂伏特伏特V，毫伏，毫伏mV，微伏，微伏V，千伏，千伏kV，兆伏，兆伏MVqWababu大小大?。簡挝徽姾蓡挝徽姾蓂移動過程中能量的減少量。移動過程中能量的減少量。電壓的參考方向：電壓的參考方向：分析電壓之前，事先假設的電壓的分析電壓之前，事先假設的電壓的 方向，也稱作電壓的正方向。方向，也稱作電壓的正方向。實線箭頭加字母表示實線箭頭加字母表示:U雙下標表示：雙下標表示：Uab表示表示a到到b的電壓的電壓（1）表示表示：雙極性雙極性+ +、加字母

6、表示：、加字母表示：+ +到的電壓。到的電壓。UabU單位單位：電壓電壓尊重成就快樂電位電位：參考點：參考點：結論：結論：任意兩點間的電壓等于這兩點的電位的差。任意兩點間的電壓等于這兩點的電位的差。電位電位用字母用字母“O”表示，圖形符號為表示，圖形符號為連線多的點或接地、接機殼的點。連線多的點或接地、接機殼的點。則則 Va = Uao表示表示：與電壓的關系與電壓的關系：Uab=Uao+Uob=Uao-Ubo=Va-VbVo = Uoo = 0：參考點又叫零電位點。參考點又叫零電位點。尊重成就快樂電路：電路：是電流流過的路徑，由電源、負載和中間環(huán)節(jié)三部分構成。是電流流過的路徑，由電源、負載和中

7、間環(huán)節(jié)三部分構成。電電源源開開關關燈燈泡泡導導線線路路電路電路電路基本元件有電路基本元件有 1. 電阻電阻 2. 電感電感 3. 電容電容尊重成就快樂電阻（電阻（resistance）：來表示導體對電流阻礙作用的大小。）：來表示導體對電流阻礙作用的大小。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經過它就產生內能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號流經過它就產生內能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。來說，交流與直流信號都可以通過電阻。電阻電阻SLR大?。捍笮。簩w的長

8、度導體的長度 m 導體的橫截面積導體的橫截面積 m2導體的電阻率導體的電阻率 m 尊重成就快樂電阻（電阻（resistance）：來表示導體對電流阻礙作用的大小。）：來表示導體對電流阻礙作用的大小。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經過它就產生內能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號流經過它就產生內能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。來說，交流與直流信號都可以通過電阻。電阻電阻SLR大?。捍笮。簩w的長度導體的長度 m 導體的橫截面積導體的橫截面積 m2導體

9、的電阻率導體的電阻率 m 尊重成就快樂電感電感:在電路中電流發(fā)生變化時能產生電動勢的性質稱為電感。在電路中電流發(fā)生變化時能產生電動勢的性質稱為電感。當線圈中有電流通過時，線圈的周圍就會產生磁場。當線圈中電流發(fā)當線圈中有電流通過時，線圈的周圍就會產生磁場。當線圈中電流發(fā)生變化時，其周圍的磁場也產生相應的變化，此變化的磁場可使線圈生變化時，其周圍的磁場也產生相應的變化，此變化的磁場可使線圈自身產生感應電動勢自身產生感應電動勢電感器電感量的大小，主要取決于線圈的電感器電感量的大小，主要取決于線圈的圈數圈數（匝數）、繞制方式、（匝數）、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等等。通常，線圈圈數越多、繞制的線圈

10、越密有無磁心及磁心的材料等等。通常，線圈圈數越多、繞制的線圈越密集，電感量就越大。有磁心的線圈比無磁心的線圈電感量大；磁心導集，電感量就越大。有磁心的線圈比無磁心的線圈電感量大；磁心導磁率越大的線圈，電感量也越大。磁率越大的線圈，電感量也越大。 電感電感尊重成就快樂電感電感電壓超前電流電壓超前電流90電流變化率電流變化率電感線圈的作用就是阻礙：電感線圈的作用就是阻礙：電流要減小，電感就阻礙電流的減小，電流要增大，電感就阻礙電流的增電流要減小，電感就阻礙電流的減小，電流要增大，電感就阻礙電流的增大。大。 電流較小的越快，電感產生的電動勢就越大，來補償它的減小。電流較小的越快，電感產生的電動勢就越

11、大，來補償它的減小。 楞次定律；楞次定律；閉合回路中感應電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來閉合回路中感應電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻礙引起感應電流的磁通量的變化阻礙引起感應電流的磁通量的變化 尊重成就快樂電感電感當當電流變化率電流變化率 為為0時，時，u=0直流的時候，電感不起作用直流的時候，電感不起作用 交流的時候；電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性交流的時候；電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性 “通直流，阻交流通直流，阻交流” 電感線圈也是一個儲能元件，它以磁的形式儲存電能，儲存的電能大電感線圈也是一個儲能元件，它以磁的形式儲存電能，儲存的電能大小可用下式表示：小可用下

12、式表示：WL=1/2 Li2 尊重成就快樂電容電容電容是表征電容器容納電荷的本領的物理量電容是表征電容器容納電荷的本領的物理量非導電體的下述性質非導電體的下述性質:當非導電體的兩個相對表面保持某一電位差時，由于電荷移當非導電體的兩個相對表面保持某一電位差時，由于電荷移動的結果，能量便貯存在該非導電體之中。動的結果，能量便貯存在該非導電體之中。平行板電容器的電容平行板電容器的電容C跟介電常數跟介電常數成正比成正比 跟正對面積成反比跟正對面積成反比 根極板間的距離根極板間的距離d成成反比反比 C=S/4kd 電容的特性主要是隔直流通交流。電容的特性主要是隔直流通交流。 電容容量的電容容量的大小就是

13、表示能貯存電能的大小，電容對交流大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關。率和電容量有關。 容抗容抗XC=1/2f c (f表示交流表示交流信號的頻率，信號的頻率，C表示電容容量表示電容容量) 尊重成就快樂電容電容電壓滯后電流電壓滯后電流90電容是因為有充放電過程，電流比電壓超前電容是因為有充放電過程，電流比電壓超前 通交流、阻直流通交流、阻直流電容也是一個儲能元件電容也是一個儲能元件 尊重成就快樂全歐姆定律全歐姆定律U/I=Z =R+X j =R+（XL+ XC ）j = R+（ 2f L -1/（

14、2f C ）j感抗感抗XL=2f L容抗容抗XC=-1/（2f C）在具有在具有電阻電阻、電感電感和和電容電容的的電路電路里，對里，對交流電交流電所起的阻礙作用叫所起的阻礙作用叫做阻抗。做阻抗。阻抗常用阻抗常用Z表示表示.,是一個復數是一個復數,實部稱為電阻實部稱為電阻,虛部稱為電虛部稱為電抗抗 電抗電抗X0 , 呈感性呈感性電抗電抗X0, 呈容性呈容性尊重成就快樂交流電路交流電路直流電：大小和方向都不隨時間變化的電流。又稱直流電：大小和方向都不隨時間變化的電流。又稱恒定電流恒定電流。交流電：交流電是大小和方向都隨時間變化的一種電。交流電：交流電是大小和方向都隨時間變化的一種電。 交流電是用交

15、流發(fā)電機發(fā)出的交流電是用交流發(fā)電機發(fā)出的,在發(fā)電過程中在發(fā)電過程中,多對磁極是按一定多對磁極是按一定的角度均勻分布在一個圓周上的角度均勻分布在一個圓周上,使得發(fā)電過程中使得發(fā)電過程中,各個線圈就切割磁各個線圈就切割磁力線力線,由于具有多對磁極，每對磁極產生的磁力線被切割產生的電由于具有多對磁極，每對磁極產生的磁力線被切割產生的電壓、電流都是按弦規(guī)律變化的，壓、電流都是按弦規(guī)律變化的，,所以能夠不斷的產生穩(wěn)定的電流。所以能夠不斷的產生穩(wěn)定的電流。交流電的頻率一般是交流電的頻率一般是50赫茲赫茲,即每秒變化即每秒變化50次次. 尊重成就快樂三相電的產生三相電的產生NS AXe在兩磁極中間，放一個線

16、圈。在兩磁極中間，放一個線圈。根據右手定則可知，線圈中產生根據右手定則可知，線圈中產生感應電動勢，其方向由感應電動勢，其方向由AX。讓線圈以讓線圈以 的速度順時的速度順時針旋轉。針旋轉。 合理設計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩合理設計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到端便可得到單相單相交流電動勢。交流電動勢。tEeAXsin2尊重成就快樂三相交流電的產生三相交流電的產生AXYCBZSN定子定子轉子轉子 定子中放三個線圈：定子中放三個線圈：A XB YC Z首端首端末端末端三線圈空間位置各差三線圈空間位置各差120o 轉子裝有磁極并以轉子裝有磁極并以 的速度旋轉。三個的速度

17、旋轉。三個線圈中便產生三個單相電動勢。線圈中便產生三個單相電動勢。尊重成就快樂三相電動勢的表示式三相電動勢的表示式三相電動勢的特征：三相電動勢的特征： 大小相等，頻率相同，相位互差大小相等，頻率相同，相位互差120。240sin120sinsintEetEetEemCmBmA)120sin(tEm尊重成就快樂AEBECE相量表示式及相互關系相量表示式及相互關系0CBAEEE1201200EEEEEECBAEm BeAeCe0120 240 360 t120120120尊重成就快樂三相交流電源的連接三相交流電源的連接星形接法星形接法AeCeBeAXYCBZN尊重成就快樂三相電源三相電源星形接法的

18、兩組電壓星形接法的兩組電壓CCNBBNAANeueueu相電壓相電壓：火線對零線間的電壓?；鹁€對零線間的電壓。1201200PCNPBNPANUUUUUUCeceBeACBNAe120 120 120 ANUBNUCNUANuBNuCNu三個相電壓是對稱的三個相電壓是對稱的UP代表電源相電壓的有效值代表電源相電壓的有效值尊重成就快樂BNUABU線電壓和相電壓的關系線電壓和相電壓的關系BNUANUCNU30 BNANBNANABUUUUU303ANABUU尊重成就快樂30 330 3CNANCNCABNCNBNBCUUUUUUUU 同理：同理：303ANBNANABUUUUBNUANUCNUAB

19、UBCUCAU三個線電壓也是對三個線電壓也是對稱的：大小相等，稱的：大小相等，為相電壓的為相電壓的 倍，倍，相位領先對應的相相位領先對應的相電壓電壓30，互成，互成120相位差。相位差。3尊重成就快樂ACBNZZZANuBNuCNuAiCiBiANiCNiBNi相電流相電流(負載上的電流負載上的電流)：CNBNANIII 、三相對稱負載星形接法及計算三相對稱負載星形接法及計算線電流線電流(火線上的電流火線上的電流)：CBAIII 、尊重成就快樂plII CNCBNBANAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiANiCNiBNi星形接法特點星形接法特點相電流相電流=線電流線電流* CNBNA

20、NNIIIINI: 零線電零線電流流尊重成就快樂*負載兩端的電壓等于電源的相電壓負載兩端的電壓等于電源的相電壓ACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCUAICIBIANIBNICNINIZUIIZUIICNCNCBNBNBZUIIANANA尊重成就快樂負載星形接法時的一般計算方法負載星形接法時的一般計算方法ZUIIpplACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCUAICIBIANIBNICNINI線電流、相電流計算線電流、相電流計算通式：通式：尊重成就快樂V0pANUU120pBNUU120pCNUU ZZ1201200ZUIIZUIIZUZUZUIIpCNCpBNBpPANAN

21、A結論：三相電源結論：三相電源對稱，負載對稱對稱，負載對稱且且Y形連接，則三形連接，則三個線電流也是對個線電流也是對稱的。中線電流稱的。中線電流為為00CNBNANNIIII尊重成就快樂負載不對稱時，各相單獨計算負載不對稱時，各相單獨計算 已知：已知： 三相負載三相負載 R、L、C 以及以及 三相線電壓：三相線電壓：120 120 0lCAlBClABUUUUUU求：各相、各線及中線電流求：各相、各線及中線電流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI尊重成就快樂解：解： (1) CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI120 120 0lCAlBClABUUUUUU

22、903130 311503130 31303130 31lCACNlBCBNlABANUUUUUUUUU相相電電壓壓線線電電壓壓30 3plUU尊重成就快樂CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNIlpUU31令：令：則相電壓為：則相電壓為：90903115015031303031PlCNPlBNPlANUUUUUUUUU尊重成就快樂相電流相電流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI30RURUIPANAN18090CPCPCCNCNXUjXUjXUI240150LPLPLBNBNXUjXUjXUI尊重成就快樂CAUABUBCU中線電流中線電流CBANIIIINICNUANUBNUBNICNIANI相量圖相量圖18024030CPCNLPBNPANXUIXUIRUI尊重成就快樂0CBANIIII)(ZZZZCBA負載對稱負載對稱 零線是否可零線是否可以取消？以取消？答：答：Y形連接，三相完全對稱時，零線可以取消。稱為三相形連接，三相完全對稱時，零線可以取消。稱為三相三線制。三線制。ceACBZZZCeBeAe尊重成就快樂關于零線的結論關于零線的結論 負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小不等的電負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小不等的電壓，有的超