电气技术培训讲义 电工基础上海雷诺尔成套技术部2009年8月 1 第一章 电路的基本概念与基本定律 2 第一节电路 3 一 电路的基本组成1 什么是电路 图1 1简单的直流电路 电路是由各种元器件 或电工设备 按一定方式联接起来的总体 为电流的流通提供了路径 第一节电路 4 2 电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分 电源 供能元件 为电路提供电能的设备和器件 如电池 发电机等 负载 耗能元件 使用 消耗 电能的设备和器件 如灯泡等用电器 3 控制器件 控制电路工作状态的器件或设备 如开关等 4 联接导线 将电器设备和元器件按一定方式联接起来 如各种铜 铝电缆线等 第一节电路 5 3 电路的状态 通路 闭路 电源与负载接通 电路中有电流通过 电气设备或元器件获得一定的电压和电功率 进行能量转换 2 开路 断路 电路中没有电流通过 又称为空载状态 3 短路 捷路 电源两端的导线直接相连接 输出电流过大对电源来说属于严重过载 如没有保护措施 电源或电器会被烧毁或发生火灾 所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器 保险丝等保险装置 以避免发生短路时出现不良后果 第一节电路 6 二 电路模型 电路图 由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型 也叫做实际电路的电路原理图 简称为电路图 例如 图1 2所示的手电筒电路 理想元件 电路是由电特性相当复杂的元器件组成的 为了便于使用数学方法对电路进行分析 可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件 模型 来代替 而对它的实际上的结构 材料 形状等非电磁特性不予考虑 图1 2手电筒的电路原理图 第一节电路 7 表1 1常用理想元件及符号 第二节电流和电压 一 电流的基本概念电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流 其方向规定为正电荷流动的方向 或负电荷流动的反方向 其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量 称为电流强度 简称电流 用符号I或i t 表示 讨论一般电流时可用符号i 电流的国际单位制为安培 A 常用的电流单位还有毫安mA 微安 A 千安kA等 它们与安培的换算关系为1mA 10 3A 1 A 10 6A 1kA 103A 第二节电流和电压 二 直流电流如果电流的大小及方向都不随时间变化 即在单位时间内通过导体横截面的电量相等 则称之为稳恒电流或恒定电流 简称为直流 记为DC或dc 直流电流要用大写字母I表示 直流电流I与时间t的关系在I t坐标系中为一条与时间轴平行的直线 第二节电流和电压 三 交流电流如果电流的大小及方向均随时间变化 则称为变动电流 对电路分析来说 一种最为重要的变动电流是正弦交流电流 其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化 将之简称为交流 记为AC或ac 交流电流的瞬时值要用小写字母i或i t 表示 第二节电流和电压 四 电压1 电压的基本概念电压是指电路中两点A B之间的电位差 简称为电压 其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功 电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向 电压的国际单位制为伏特 V 常用的单位还有毫伏 mV 微伏 V 千伏 kV 等 它们与伏特的换算关系为1mV 10 3V 1 V 10 6V 1kV 103V 第二节电流和电压 2 直流电压与交流电压如果电压的大小及方向都不随时间变化 则称之为稳恒电压或恒定电压 简称为直流电压 用大写字母U表示 如果电压的大小及方向随时间变化 则称为变动电压 对电路分析来说 一种最为重要的变动电压是正弦交流电压 简称交流电压 其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化 交流电压的瞬时值要用小写字母u或u t 表示 第三节电阻 一 电阻元件电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件 例如灯泡 电热炉等电器 电阻定律 L 绕制成电阻的导线长度 国际单位制为米 m S 绕制成电阻的导线横截面积 国际单位制为平方米 m2 R 电阻值 国际单位制为欧姆 经常用的电阻单位还有千欧 k 兆欧 M 它们与 的换算关系为1k 103 1M 106 制成电阻的材料电阻率 国际单位制为欧姆 米 m 第四节电功率和电能 一 电功率电功率 简称功率 所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能 两端电压为U 通过电流为I的任意二端元件 可推广到一般二端网络 的功率大小为P UI功率的国际单位制单位为瓦特 W 常用的单位还有毫瓦 mW 千瓦 kW 它们与W的换算关系是1mW 10 3W 1kW 103W 第四节电功率和电能 二 电能电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量 用符号W表示 其国际单位制为焦尔 J 电能的计算公式为W P t UIt通常电能用千瓦小时 kW h 来表示大小 也叫做度 电 1度 电 1kW h 3 6 106J 即功率为1000W的供能或耗能元件 在1小时的时间内所发出或消耗的电能量为1度 第四节电功率和电能 三 电气设备的额定值为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作 规定了额定电压 额定电流 额定功率等铭牌数据 额定电压 电气设备或元器件在正常工作条件下允许施加的最大电压 额定电流 电气设备或元器件在正常工作条件下允许通过的最大电流 额定功率 在额定电压和额定电流下消耗的功率 即允许消耗的最大功率 额定工作状态 电气设备或元器件在额定功率下的工作状态 也称满载状态 轻载状态 电气设备或元器件在低于额定功率的工作状态 轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作 过载 超载 状态 电气设备或元器件在高于额定功率的工作状态 过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故 轻载和过载都是不正常的工作状态 一般是不允许出现的 第四节电功率和电能 三 电气设备的额定值为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作 规定了额定电压 额定电流 额定功率等铭牌数据 额定电压 电气设备或元器件在正常工作条件下允许施加的最大电压 额定电流 电气设备或元器件在正常工作条件下允许通过的最大电流 额定功率 在额定电压和额定电流下消耗的功率 即允许消耗的最大功率 额定工作状态 电气设备或元器件在额定功率下的工作状态 也称满载状态 轻载状态 电气设备或元器件在低于额定功率的工作状态 轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作 过载 超载 状态 电气设备或元器件在高于额定功率的工作状态 过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故 轻载和过载都是不正常的工作状态 一般是不允许出现的 第二章 正玄交流电路 18 第二章正弦交流电路 概述 如果电流或电压每经过一定时间 T 就重复变化一次 则此种电流 电压称为周期性交流电流或电压 如正弦波 方波 三角波 锯齿波等 记做 u t u t T 第二章正弦交流电路 正弦交流电路 如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化 由此产生的电流 电压大小和方向也是正弦的 这样的电路称为正弦交流电路 为正弦电流的最大值 正弦波特征量之一 幅度 第二章正弦交流电路 第二章正弦交流电路 正弦波特征量之二 角频率 描述变化周期的几种方法1 周期T 变化一周所需的时间单位 秒 毫秒 2 频率f 每秒变化的次数单位 赫兹 千赫兹 3 角频率 每秒变化的弧度单位 弧度 秒 第二章正弦交流电路 小常识 电网频率 中国50Hz美国 日本60Hz 有线通讯频率 300 5000Hz 无线通讯频率 30kHz 3 104MHz 第二章正弦交流电路 正弦波特征量之三 初相位 t 0时的相位 称为初相位或初相角 第二章正弦交流电路 三相交流电路 三种电压初相位各差120 t 第二章正弦交流电路 平均功率P与总电压U 总电流I间的关系 其中 总电压 总电流 u与i的夹角 第二章正弦交流电路 无功功率Q 在R L C串联的电路中 储能元件R L C虽然不消耗能量 但存在能量吞吐 吞吐的规模用无功功率来表示 其大小为 第二章正弦交流电路 单位 伏安 千伏安 注 S UI可用来衡量发电机可能提供的最大功率 额定电压 额定电流 功率三角形 无功功率 有功功率 视在功率 第二章正弦交流电路 功率因数的提高 问题的提出 日常生活中很多负载为感性的 其等效电路及相量关系如下图 第二章正弦交流电路 第二章正弦交流电路 40W白炽灯 40W日光灯 发电与供电设备的容量要求较大 供电局一般要求用户的 否则受处罚 提高功率因数的原则 必须保证原负载的工作状态不变 即 加至负载上的电压和负载的有功功率不变 提高功率因数的措施 并电容 第二章正弦交流电路 第二章正弦交流电路 功率因素补偿问题 呈电容性 呈电感性 呈电阻性 功率因数补偿到什么程度 理论上可以补偿成以下三种情况 34 谢谢你的光临 THANKYOUVERYMUCH