电气工程基础知识

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1、打造绿色电力打造绿色电力尊重成就快乐电什么是电什么是电电是一种自然现象。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥和吸电是一种自然现象。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥和吸引力的一种属性。电是一种重要的能源，广泛用于生产和生活，可以发光、发引力的一种属性。电是一种重要的能源，广泛用于生产和生活，可以发光、发热、产生动力等。热、产生动力等。物质的基本构成单位物质的基本构成单位原子原子 是由电子、是由电子、中子中子和和质子质子三者共同组成。中子不三者共同组成。中子不带电，质子带正电，原子对外不显电性。相对于中子和质子组成的带电，质子带正电，原子对外不显电性。相对于中子和质子组成的

2、原子核原子核，电，电子的质量极小。子的质量极小。 失去电子或得到电子的物体就带有正电荷或负电荷，带有电荷的物体称为带电失去电子或得到电子的物体就带有正电荷或负电荷，带有电荷的物体称为带电体。体。 尊重成就快乐：方向：正电荷移动的方向规定为电流的方向。分分类类直流电流（直流电流（DC）：）：方向不变的电流。方向不变的电流。交流电流（交流电流（AC）：）：方向变化的电流。方向变化的电流。特特恒定电流：方向大小都不变的电流。恒定电流：方向大小都不变的电流。特特周期交流电流：周期性变化的电流。周期交流电流：周期性变化的电流。正弦交流电流：按正弦规律变化。正弦交流电流：按正弦规律变化。电流尊重成就快乐表

3、示表示大写字母大写字母 I ：表示不变的电流。表示不变的电流。小写字母小写字母 i ：表示变化的电流。表示变化的电流。tqI dtdqtqlimi0t大小大小：单位单位：安培安培A，毫安，毫安mA，微安，微安A，千安，千安kA，兆安，兆安MA电流尊重成就快乐电流的参考方向电流的参考方向：分析电流之前，事先假设的电流的分析电流之前，事先假设的电流的 方向，也称作电流的正方向。方向，也称作电流的正方向。实线箭头加字母表示实线箭头加字母表示:i双下标表示：双下标表示：Iab表示表示a到到b的电流的电流（1）表示表示：（2）选择选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则原则上任意选，但若已知实际方向，则

4、 选择参考方向尽量与实际方向一致。选择参考方向尽量与实际方向一致。同正异负：相同时参考方向下的字母为正数，同正异负：相同时参考方向下的字母为正数， 相异时参考方向下的字母为负数。相异时参考方向下的字母为负数。（3）参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系：同正异负。同正异负。电流尊重成就快乐电压电压分分类类直流电压：方向不变的电压。直流电压：方向不变的电压。交流电压：方向变化的电压。交流电压：方向变化的电压。特特恒定电压：方向大小都不变的电压。恒定电压：方向大小都不变的电压。特特周期交流电压：周期性变化的电压。周期交流电压：周期性变化的电压。正弦交流电压：按正弦规律变化。正弦交流电压：

5、按正弦规律变化。表示表示大写字母大写字母 U ：表示不变的电压。表示不变的电压。小写字母小写字母 u ：表示变化的电压。表示变化的电压。尊重成就快乐伏特伏特V，毫伏，毫伏mV，微伏，微伏V，千伏，千伏kV，兆伏，兆伏MVqWababu大小大小：单位正电荷单位正电荷q移动过程中能量的减少量。移动过程中能量的减少量。电压的参考方向：电压的参考方向：分析电压之前，事先假设的电压的分析电压之前，事先假设的电压的 方向，也称作电压的正方向。方向，也称作电压的正方向。实线箭头加字母表示实线箭头加字母表示:U双下标表示：双下标表示：Uab表示表示a到到b的电压的电压（1）表示表示：双极性双极性+ +、加字母

6、表示：、加字母表示：+ +到的电压。到的电压。UabU单位单位：电压电压尊重成就快乐电位电位：参考点：参考点：结论：结论：任意两点间的电压等于这两点的电位的差。任意两点间的电压等于这两点的电位的差。电位电位用字母用字母“O”表示，图形符号为表示，图形符号为连线多的点或接地、接机壳的点。连线多的点或接地、接机壳的点。则则 Va = Uao表示表示：与电压的关系与电压的关系：Uab=Uao+Uob=Uao-Ubo=Va-VbVo = Uoo = 0：参考点又叫零电位点。参考点又叫零电位点。尊重成就快乐电路：电路：是电流流过的路径，由电源、负载和中间环节三部分构成。是电流流过的路径，由电源、负载和中

7、间环节三部分构成。电电源源开开关关灯灯泡泡导导线线路路电路电路电路基本元件有电路基本元件有 1. 电阻电阻 2. 电感电感 3. 电容电容尊重成就快乐电阻（电阻（resistance）：来表示导体对电流阻碍作用的大小。）：来表示导体对电流阻碍作用的大小。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，对信号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，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻电阻SLR大小：大小：导体的长

8、度导体的长度 m 导体的横截面积导体的横截面积 m2导体的电阻率导体的电阻率 m 尊重成就快乐电阻（电阻（resistance）：来表示导体对电流阻碍作用的大小。）：来表示导体对电流阻碍作用的大小。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，对信号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，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻电阻SLR大小：大小：导体的长度导体的长度 m 导体的横截面积导体的横截面积 m2导体

9、的电阻率导体的电阻率 m 尊重成就快乐电感电感:在电路中电流发生变化时能产生电动势的性质称为电感。在电路中电流发生变化时能产生电动势的性质称为电感。当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势自身产生感应电动势电感器电感量的大小，主要取决于线圈的电感器电感量的大小，主要取决于线圈的圈数圈数（匝数）、绕制方式、（匝数）、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。通常，线圈圈数越多、绕制的线圈

10、越密有无磁心及磁心的材料等等。通常，线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大；磁心导集，电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大；磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大。磁率越大的线圈，电感量也越大。 电感电感尊重成就快乐电感电感电压超前电流电压超前电流90电流变化率电流变化率电感线圈的作用就是阻碍：电感线圈的作用就是阻碍：电流要减小，电感就阻碍电流的减小，电流要增大，电感就阻碍电流的增电流要减小，电感就阻碍电流的减小，电流要增大，电感就阻碍电流的增大。大。 电流较小的越快，电感产生的电动势就越大，来补偿它的减小。电流较小的越快，电感产生的电动势就越

11、大，来补偿它的减小。 楞次定律；楞次定律；闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化阻碍引起感应电流的磁通量的变化 尊重成就快乐电感电感当当电流变化率电流变化率 为为0时，时，u=0直流的时候，电感不起作用直流的时候，电感不起作用 交流的时候；电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性交流的时候；电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性 “通直流，阻交流通直流，阻交流” 电感线圈也是一个储能元件，它以磁的形式储存电能，储存的电能大电感线圈也是一个储能元件，它以磁的形式储存电能，储存的电能大小可用下式表示：小可用下

12、式表示：WL=1/2 Li2 尊重成就快乐电容电容电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量非导电体的下述性质非导电体的下述性质:当非导电体的两个相对表面保持某一电位差时，由于电荷移当非导电体的两个相对表面保持某一电位差时，由于电荷移动的结果，能量便贮存在该非导电体之中。动的结果，能量便贮存在该非导电体之中。平行板电容器的电容平行板电容器的电容C跟介电常数跟介电常数成正比成正比 跟正对面积成反比跟正对面积成反比 根极板间的距离根极板间的距离d成成反比反比 C=S/4kd 电容的特性主要是隔直流通交流。电容的特性主要是隔直流通交流。 电容容量的电容容量的大小就是

13、表示能贮存电能的大小，电容对交流大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。率和电容量有关。 容抗容抗XC=1/2f c (f表示交流表示交流信号的频率，信号的频率，C表示电容容量表示电容容量) 尊重成就快乐电容电容电压滞后电流电压滞后电流90电容是因为有充放电过程，电流比电压超前电容是因为有充放电过程，电流比电压超前 通交流、阻直流通交流、阻直流电容也是一个储能元件电容也是一个储能元件 尊重成就快乐全欧姆定律全欧姆定律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）在具有在具有电阻电阻、电感电感和和电容电容的的电路电路里，对里，对交流电交流电所起的阻碍作用叫所起的阻碍作用叫做阻抗。做阻抗。阻抗常用阻抗常用Z表示表示.,是一个复数是一个复数,实部称为电阻实部称为电阻,虚部称为电虚部称为电抗抗 电抗电抗X0 , 呈感性呈感性电抗电抗X0, 呈容性呈容性尊重成就快乐交流电路交流电路直流电：大小和方向都不随时间变化的电流。又称直流电：大小和方向都不随时间变化的电流。又称恒定电流恒定电流。交流电：交流电是大小和方向都随时间变化的一种电。交流电：交流电是大小和方向都随时间变化的一种电。 交流电是用交

15、流发电机发出的交流电是用交流发电机发出的,在发电过程中在发电过程中,多对磁极是按一定多对磁极是按一定的角度均匀分布在一个圆周上的角度均匀分布在一个圆周上,使得发电过程中使得发电过程中,各个线圈就切割磁各个线圈就切割磁力线力线,由于具有多对磁极，每对磁极产生的磁力线被切割产生的电由于具有多对磁极，每对磁极产生的磁力线被切割产生的电压、电流都是按弦规律变化的，压、电流都是按弦规律变化的，,所以能够不断的产生稳定的电流。所以能够不断的产生稳定的电流。交流电的频率一般是交流电的频率一般是50赫兹赫兹,即每秒变化即每秒变化50次次. 尊重成就快乐三相电的产生三相电的产生NS AXe在两磁极中间，放一个线

16、圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈中产生根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由感应电动势，其方向由AX。让线圈以让线圈以 的速度顺时的速度顺时针旋转。针旋转。 合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到端便可得到单相单相交流电动势。交流电动势。tEeAXsin2尊重成就快乐三相交流电的产生三相交流电的产生AXYCBZSN定子定子转子转子 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端三线圈空间位置各差三线圈空间位置各差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度

17、旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。线圈中便产生三个单相电动势。尊重成就快乐三相电动势的表示式三相电动势的表示式三相电动势的特征：三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120。240sin120sinsintEetEetEemCmBmA)120sin(tEm尊重成就快乐AEBECE相量表示式及相互关系相量表示式及相互关系0CBAEEE1201200EEEEEECBAEm BeAeCe0120 240 360 t120120120尊重成就快乐三相交流电源的连接三相交流电源的连接星形接法星形接法AeCeBeAXYCBZN尊重成就快乐三相电源三相电源星形接法的

18、两组电压星形接法的两组电压CCNBBNAANeueueu相电压相电压：火线对零线间的电压。火线对零线间的电压。1201200PCNPBNPANUUUUUUCeceBeACBNAe120 120 120 ANUBNUCNUANuBNuCNu三个相电压是对称的三个相电压是对称的UP代表电源相电压的有效值代表电源相电压的有效值尊重成就快乐BNUABU线电压和相电压的关系线电压和相电压的关系BNUANUCNU30 BNANBNANABUUUUU303ANABUU尊重成就快乐30 330 3CNANCNCABNCNBNBCUUUUUUUU 同理：同理：303ANBNANABUUUUBNUANUCNUAB

19、UBCUCAU三个线电压也是对三个线电压也是对称的：大小相等，称的：大小相等，为相电压的为相电压的 倍，倍，相位领先对应的相相位领先对应的相电压电压30，互成，互成120相位差。相位差。3尊重成就快乐ACBNZZZANuBNuCNuAiCiBiANiCNiBNi相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)：CNBNANIII 、三相对称负载星形接法及计算三相对称负载星形接法及计算线电流线电流(火线上的电流火线上的电流)：CBAIII 、尊重成就快乐plII CNCBNBANAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiANiCNiBNi星形接法特点星形接法特点相电流相电流=线电流线电流* CNBNA

20、NNIIIINI: 零线电零线电流流尊重成就快乐*负载两端的电压等于电源的相电压负载两端的电压等于电源的相电压ACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCUAICIBIANIBNICNINIZUIIZUIICNCNCBNBNBZUIIANANA尊重成就快乐负载星形接法时的一般计算方法负载星形接法时的一般计算方法ZUIIpplACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCUAICIBIANIBNICNINI线电流、相电流计算线电流、相电流计算通式：通式：尊重成就快乐V0pANUU120pBNUU120pCNUU ZZ1201200ZUIIZUIIZUZUZUIIpCNCpBNBpPANAN

21、A结论：三相电源结论：三相电源对称，负载对称对称，负载对称且且Y形连接，则三形连接，则三个线电流也是对个线电流也是对称的。中线电流称的。中线电流为为00CNBNANNIIII尊重成就快乐负载不对称时，各相单独计算负载不对称时，各相单独计算 已知：已知： 三相负载三相负载 R、L、C 以及以及 三相线电压：三相线电压：120 120 0lCAlBClABUUUUUU求：各相、各线及中线电流求：各相、各线及中线电流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI尊重成就快乐解：解： (1) CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI120 120 0lCAlBClABUUUUUU

22、903130 311503130 31303130 31lCACNlBCBNlABANUUUUUUUUU相相电电压压线线电电压压30 3plUU尊重成就快乐CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNIlpUU31令：令：则相电压为：则相电压为：90903115015031303031PlCNPlBNPlANUUUUUUUUU尊重成就快乐相电流相电流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI30RURUIPANAN18090CPCPCCNCNXUjXUjXUI240150LPLPLBNBNXUjXUjXUI尊重成就快乐CAUABUBCU中线电流中线电流CBANIIIINIC

23、NUANUBNUBNICNIANI相量图相量图18024030CPCNLPBNPANXUIXUIRUI尊重成就快乐0CBANIIII)(ZZZZCBA负载对称负载对称 零线是否可零线是否可以取消？以取消？答：答：Y形连接，三相完全对称时，零线可以取消。称为三相形连接，三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。三线制。ceACBZZZCeBeAe尊重成就快乐关于零线的结论关于零线的结论 负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压

24、，都不能正常工作。比如，不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。 中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。允许接保险丝也不允许接刀闸。 尊重成就快乐负载对称时三角形接法的特点负载对称时三角形接法的特点BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB lpUU 负载

25、303plII负载对称三角负载对称三角形接法，负载形接法，负载两端的电压等两端的电压等于电源的线电于电源的线电压；线电流是压；线电流是相电流的相电流的 倍，倍，相位落后对应相位落后对应的相电流的相电流30。3尊重成就快乐负载对称时：负载对称时：cos3ppIUP 三相电路的功率三相电路的功率CBAPPPP三相总有功功率：三相总有功功率： 由负载由负载性质决定性质决定 3plplIIUU星形接法时：星形接法时： 3 plplIIUU三角形接法时：三角形接法时：cos3llIUP UP、IP代表负载上的相电压和相电流代表负载上的相电压和相电流尊重成就快乐llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：谢谢！谢谢！服务创造价值服务创造价值服务赢得尊重服务赢得尊重服务打造品牌服务打造品牌