1.1電路的概念,1.2電路的主要物理量,1.3電路的基本元件及其特性,1.4基爾霍夫定律,1.5電路的基本分析方法,直流電路,1.6直流一階電路的過渡過程,第1章,1.1電路的概念,1.1.1電路組成及其作用,1.1.2電路模型,一、電路的組成,電路：電路是電流流通的路徑，是為實(shí)現(xiàn)某種功能而將若干電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接起來的整體。,組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。,1.1.1電路組成及其作用,電源:提供電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、電池、信號(hào)源等。負(fù)載:指用電設(shè)備，如電燈、電動(dòng)機(jī)、洗衣機(jī)等。中間環(huán)節(jié):把電源和負(fù)載連接起來，通常是一些導(dǎo)線、開關(guān)、接觸器、保護(hù)裝置等。,日光燈實(shí)際電路,二、電路的作用,電力系統(tǒng)中：,電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。,電子技術(shù)中：,電路可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理。,實(shí)際電路的分析方法,用儀器儀表對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行測(cè)量，把實(shí)際電路抽象為電路模型，用電路理論進(jìn)行分析、計(jì)算。,一、理想電路元件,實(shí)際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所組成，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電池、電阻器等，它們的電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的。,1.1.2電路模型,電容,電感,電壓源,電流源,電阻,用于構(gòu)成電路的電工、電子元器件或設(shè)備統(tǒng)稱為實(shí)際元件。,例如：一個(gè)線圈在有電流通過時(shí),消耗電能（電阻性）,產(chǎn)生磁場(chǎng)儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量（電感性）,忽略R,為了便于分析與計(jì)算實(shí)際電路，在一定條件下常忽略實(shí)際部件的次要因素而突出其主要電磁性質(zhì)，把它看成理想電路元件。,理想電路元件,將實(shí)際電路中的元件用理想電路元件表示，稱為實(shí)際電路的電路模型。,電源,負(fù)載,負(fù)載,實(shí)體電路,S,中間環(huán)節(jié),電路模型,與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)的電路圖稱為實(shí)體電路的電路模型。,二、電路模型,電路模型,檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果,2.基本的理想電路元件有幾個(gè)？各用什么符號(hào)表示？,1.什么是電路？一個(gè)完整的電路包括哪幾部分？各部分的作用是什么？,3.電路中引入電路模型的意義何在？,1.2電路的主要物理量,1.2.1電流,1.2.2電壓與電動(dòng)勢(shì),1.2.3電位,1.2.4電能和電功率,一、電流定義,帶電粒子或電荷在電場(chǎng)力作用下的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。單位時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體截面的電荷量定義為電流強(qiáng)度。,二、電流的單位,A（安培）、mA(毫安）、A（微安）,1.2.1電流,1A=1000mA,1mA=1000A,三、電流的實(shí)際方向,正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。(客觀存在）,電流的方向可用箭頭表示,也可用字母順序表示(),大小和方向不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。,量值和方向作周期性變化且平均值為零的時(shí)變電流，稱為交流電流。,1.2.2電壓與電動(dòng)勢(shì),一、電壓,電場(chǎng)力把單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。,單位：,定義：,V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）,實(shí)際方向：,由高電位端指向低電位端。,也可用字母順序表示,也可用+，-號(hào)表示。,電壓的方向可用箭頭表示,+u-,定義：,電源力把單位正電荷從“-”極板經(jīng)電源內(nèi)部移到“+”極板所做的。,單位：,二、電動(dòng)勢(shì),V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）,實(shí)際方向：,由低電位端指向高電位端,電動(dòng)勢(shì)的方向用+，-號(hào)表示，,也可用箭頭表示。,U=E,電流、電壓的參考方向,解題前在電路圖上標(biāo)示的電壓、電流方向稱為參考方向。,對(duì)一個(gè)元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨(dú)立地任意確定，但為了方便起見，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向;如不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向。,關(guān)聯(lián)參考方向下：U=IR,非關(guān)聯(lián)參考方向下：U=IR,如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標(biāo)示時(shí)標(biāo)出一種即可。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標(biāo)示。,為什么要在電路圖中標(biāo)示參考方向？,參考方向是為了給方程式中各量前面的正、負(fù)號(hào)以依據(jù),定義：電場(chǎng)力把單位正電荷從一點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功。,單位：,V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）,（電路中電位參考點(diǎn)：接地點(diǎn)，Vo=0）,1.2.3電位,例:如圖（a）所示，E1=12V，E2=3V，R1=R2=R3=3，I1=3A，I2=2A，I3=1A，以a點(diǎn)和b點(diǎn)為參考點(diǎn)，分別求Va，Vb，Vc，Vd及Uab，Uad和Uca。,解：,（1）以b為參考點(diǎn)，則Vb=0。,故有,Va=I3R3=13=3V，Vc=E1=12V，Vd=-E2=-3V,所以,Uab=Va-Vb=3V，Uad=Va-Vd=3-(-3)=6V，Uca=Vc-Va=12-3=9V；,（2）以a為參考點(diǎn)，則Va=0。,Vb=-I3R3=-(13)=-3V，Vc=I1R1=33=9V，Vd=-I2R2=-(23)=-6V,故有,所以,Uab=Va-Vb=0-(-3)=3V，Uad=Va-Vd=0-(-6)=6V，Uca=Vc-Va=9-0=9V。,計(jì)算表明，當(dāng)選取不同的參考點(diǎn)，電路中的各點(diǎn)電位不同，但電壓相同。,電能的轉(zhuǎn)換是在電流作功的過程中進(jìn)行的，因此電能的多少可以用功來量度。,式中電壓的單位為伏特【V】，電流單位為安培【A】，時(shí)間的單位用秒【s】時(shí)，電能（或電功）的單位是焦耳【J】。,日常生產(chǎn)和生活中，電能（或電功）也常用度作為量綱：1度=1KWh=KVAh=1000W3600S=3.6106J,一、電能,1.2.4電能和電功率,功率單位時(shí)間內(nèi)電流所作的功稱為電功率，用“P”表示。,功的單位為焦耳，時(shí)間單位為秒時(shí)，電功率的單位是“瓦”,1W=10-3KW,電阻在t時(shí)間內(nèi)消耗的電能：,1kWh（1千瓦小時(shí)稱為1度）,若P0，電路實(shí)際吸收功率，元件為負(fù)載；,若P0，吸收10W功率。（b）關(guān)聯(lián)方向，P=UI=5(2)=10W，P0，吸收10W功率。,例:,例:求圖示各元件的功率并區(qū)分器件的性質(zhì).（a）關(guān)聯(lián)方向，P=UI=12(5)=60W，P0吸收能量,P0時(shí)的uc(t)和i(t)。,解：,求初值,求終值,時(shí)間常數(shù),代入公式,終值,初值,時(shí)間常數(shù),10,0,10,-500t,同理,得：,也可以這樣算,時(shí)間常數(shù)的求法？,例：,時(shí)間常數(shù)的求法：,RC電路：,時(shí)間常數(shù)為=R0*C,R0為獨(dú)立源失效后,從C兩端看進(jìn)去的等效電阻,R0,本例中,RL電路：,時(shí)間常數(shù)為=L/R0,R0,1.6.3RL電路過渡過程,求如下電路換路后的時(shí)間常數(shù),求如下電路換路后的時(shí)間常數(shù),R0=?,R0=?,5k,5k,求:電感電壓,已知：K在t=0時(shí)閉合，換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。,解：,1.先求出,2.造出,等效電路，求出電路初值。,例：,3.求穩(wěn)態(tài)值,t=時(shí)等效電路,4.求時(shí)間常數(shù),5.將三要素代入通用表達(dá)式得過渡過程方程,6.畫過渡過程曲線（由初始值穩(wěn)態(tài)值）,2.1正弦交流電的表示方法,2.2單一參數(shù)的交流電路,2.3電阻、電感、電容元件的串聯(lián)電路,2.4阻抗的串聯(lián)與并聯(lián),2.5電路中的諧振,正弦交流電路,2.6三相交流電路,第2章,2.1正弦交流電的表示方法,2.1.1正弦交流電的瞬時(shí)值表示法,2.1.2正弦交流電的相量表示法,引言,隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電壓、電流稱為正弦電壓、電流。,正弦交流電路的表示方法有瞬時(shí)值表示法和相量表示法。,正弦量：,正弦電壓、電流等物理量統(tǒng)稱為正弦量。,規(guī)定電流參考方向如圖,正半周：電流實(shí)際方向與參考方向相同,負(fù)半周：電流實(shí)際方向與參考方向相反,+,振幅,角頻率,初相角,正弦量的三要素,2.1.1正弦交流電的瞬時(shí)值表示法,一、周期、頻率、角頻率,描述正弦量變化快慢的參數(shù)：,周期(T):變化一個(gè)循環(huán)所需要的時(shí)間，單位(s)。,頻率(f):單位時(shí)間內(nèi)的周期數(shù)單位(Hz)。,角頻率():每秒鐘變化的弧度數(shù)，單位(rad/s)。,三者間的關(guān)系示為：,f=1/T,我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家采用50Hz作為電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頻率(簡(jiǎn)稱工頻)，少數(shù)國(guó)家采用60Hz。,瞬時(shí)值:正弦量任意瞬間的值稱為瞬時(shí)值，用小寫字母表示i、u、e,振幅:正弦量在一個(gè)周期內(nèi)的最大值，用帶有下標(biāo)m的大寫字母表示:Im、Um、Em,有效值：一個(gè)交流電流的做功能力相當(dāng)于某一數(shù)值的直流電流的做功能力，這個(gè)直流電流的數(shù)值就叫該交流電流的有效值。用大寫字母表示：I、U、E,二、瞬時(shí)值、幅值、有效值,描述正弦量數(shù)值大小的參數(shù)：,振幅Im,同一時(shí)間T內(nèi)消耗的能量,=,=,消耗能量相同,=,即：,則有：,有效值與幅值的關(guān)系推導(dǎo)如下：,以電流為例：設(shè)同一個(gè)負(fù)載電阻R，分別通入周期電流i和直流電流I。,設(shè),代入,整理得：,或,同理：,熟記：,可見,周期電流有效值等于它的瞬時(shí)值的平方在一個(gè)周期內(nèi)的積分取平均值后再開平方，因此有效值又稱為方均根值。,相位：,三、相位、初相、相位差,正弦量：,稱為正弦量的相位角或相位。它表明了正弦量的進(jìn)程。,初相：,t=0時(shí)的相位角稱為初相角或初相位。,（用的角度表示）,相位差：同頻率正弦量的相位角之差或是初相角之差，稱為相位差，用表示。,若所取計(jì)時(shí)時(shí)刻（時(shí)間零點(diǎn)的選擇）不同，則正弦量初相位不同。,i,u,設(shè)正弦量：,i和u的相位差為：,如果：,稱I超前u角。,如果：,稱i滯后u角(如圖示）。,相位差等于i和u的初相之差，與時(shí)間t無關(guān)。,同頻率的正弦量才能比較相位；相位差和初相都規(guī)定不得超過180。,注意,如果:,其特點(diǎn)是：當(dāng)一正弦量的值達(dá)到最大時(shí)，另一正弦量的值剛好是零。,稱i與u同相位,簡(jiǎn)稱同相。,如果:,稱i與u正交。,如果:,稱i與u反相。,同相,正交,反相,當(dāng)兩個(gè)同頻率的正弦量計(jì)時(shí)起點(diǎn)改變時(shí)，它們的初相位角改變，但相位差不變。,注意,已知的交流電，求它的周期和角頻率。,已知,試求電壓有效值。,解：,解：,例：,例：,已知工頻電壓有效值U=220V，初相；工頻電流有效值I=22A，初相，求其瞬時(shí)值表達(dá)式以及它們的相位關(guān)系。,工頻電的角頻率：,電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為：,電流瞬時(shí)值表達(dá)式為：,相位差為：,所以電壓超前電流，二者相位關(guān)系為正交。,例：,解：,求：,已知相量，求瞬時(shí)值。,已知兩個(gè)頻率都為1000Hz的正弦電流其相量形式為：,解：,例：,正弦量的函數(shù)式表示：,正弦量的波形圖表示：,求和：,求和：,為簡(jiǎn)化計(jì)算采用一種新的表示方法：相量表示法（用復(fù)數(shù)表示正弦量）,2.1.2正弦交流電的相量表示法,一、復(fù)數(shù),1、復(fù)數(shù)及其表示,設(shè)A為復(fù)數(shù)則：,A=a+jb,（代數(shù)式）,其中：a稱為復(fù)數(shù)A的實(shí)部，b稱為復(fù)數(shù)A的虛部。,為虛數(shù)單位,在復(fù)平面上可以用一向量表示復(fù)數(shù)A，如右圖：,a,A,b,模,幅角,復(fù)數(shù)的幾種形式：,（指數(shù)式）,（三角式）,（極坐標(biāo)式）,2、復(fù)數(shù)運(yùn)算（熟記公式）,加減運(yùn)算：,設(shè),則,乘法運(yùn)算：,設(shè),則,除法運(yùn)算：,A=a+jb,（代數(shù)式）,則,3、旋轉(zhuǎn)因子,（模為1，輻角為的復(fù)數(shù)）,一個(gè)復(fù)數(shù)乘以,等于把其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角。,相當(dāng)于把A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度,A,稱為旋轉(zhuǎn)因子,相量,（用復(fù)數(shù)表示正弦量）,正弦量具有幅值、頻率和初相位三個(gè)要素，,但在線性電路中各部分電壓和電流都是與電源同頻率的正弦量，計(jì)算過程中可以不考慮頻率。,（用復(fù)數(shù)表示正弦量）,相量,故計(jì)算過程中一個(gè)正弦量可用幅值和初相角兩個(gè)特征量來確定。,如：,一個(gè)復(fù)數(shù)由模和幅角兩個(gè)特征量確定。,一個(gè)正弦量具有幅值、頻率和初相位三個(gè)要素。,在分析計(jì)算線性電路時(shí)，電路中各部分電壓和電流都是與電源同頻率的正弦量，因此，頻率是已知的，計(jì)算時(shí)可不必考慮。,角頻率不變,設(shè)有正弦電流,復(fù)數(shù),比較得：,即：一個(gè)正弦量與一個(gè)復(fù)數(shù)可以一一對(duì)應(yīng)。所以可以借助復(fù)數(shù)計(jì)算完成正弦量的計(jì)算。,比照復(fù)數(shù)和正弦量，正弦量可用復(fù)數(shù)來表示。,（最大值相量）,（有效值相量）,相量和復(fù)數(shù)一樣，可以在復(fù)平面上用矢量來表示，表示相量的圖稱為相量圖。,例：,畫出相量圖。,解：,相量圖,只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上,注意,正弦量與相量是對(duì)應(yīng)關(guān)系，而不是相等關(guān)系。,但,例：,求：,解:（1）,用相量表示,（2）,用相量進(jìn)行計(jì)算,（3）,把相量再表示為正弦量,注意：,1.只有對(duì)同頻率的正弦周期量，才能應(yīng)用對(duì)應(yīng)的相量來進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算。,2.只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上。,3.正弦量與相量是對(duì)應(yīng)關(guān)系，而不是相等關(guān)系（正弦交流電是時(shí)間的函數(shù)）。,4.可推廣到多個(gè)同頻率的正弦量運(yùn)算。,基爾霍夫定律的相量形式,2.2單一參數(shù)的交流電路,2.2.1電阻電路,2.2.2電感電路,2.2.3電容電路,2.2.1電阻電路,1.電壓、電流關(guān)系,設(shè)：,則,或,設(shè)在電阻元件的交流電路中，電壓、電流參考方向如圖示。,電阻的電壓與電流瞬時(shí)值、有效值、最大值都滿足歐姆定律。,瞬時(shí)值,最大值、有效值,2.電壓電流的相位關(guān)系,u、i同相,u,i,3.電壓電流的相量關(guān)系,相量圖,2.2.2電感電路,設(shè)：,則,設(shè)在電感元件的交流電路中，電壓、電流參考方向如圖示。,電感的電壓與電流有效值、最大值滿足歐姆定律形式。,瞬時(shí)值,最大值、有效值,1.電壓、電流關(guān)系,感抗(),當(dāng)L一定時(shí),線圈的感抗與頻率f成正比。頻率越高，感抗越大，在直流電路中感抗為零，可視為短路。,2.電壓電流的相位關(guān)系,u超前i,e,相量圖,3.電壓電流的相量關(guān)系,2.2.3電容電路,設(shè)：,則,設(shè)在電容元件的交流電路中，電壓、電流參考方向如圖示。,電容的電壓與電流有效值、最大值滿足歐姆定律形式。,瞬時(shí)值,最大值、有效值,1.電壓、電流關(guān)系,當(dāng)C一定時(shí),電容的容抗與頻率f成反比。頻率越高，感抗越小，在直流電路中容抗為無限大，可視為開路。,容抗(),2.電壓電流的相位關(guān)系,i超前u,相量圖,3.電壓電流的相量關(guān)系,2.3電阻、電感、電容元件串聯(lián)電路,2.3.1電壓三角形,2.3.2阻抗三角形,2.3.3功率三角形,2.3.4功率因數(shù)的提高,2.3.1電壓三角形,電壓電流參考方向如圖所示。,1.瞬時(shí)值,設(shè)：,則：,根據(jù)KVL可列出,相量模型,2.相量,jXC,R,jXL,相量圖,3.有效值,電壓三角形,2.3.2阻抗三角形,電路的阻抗(),歐姆定律的相量形式,其中：,模：,阻抗角：,阻抗三角形,：電壓與電流之間的相位差角，由電路參數(shù)R、L、C確定。,電流與電壓同相，電路呈阻性。,電壓超前電流，電路呈電感性；,電流超前電壓，電路呈電容性；,阻抗角：,大于零時(shí)的相量圖,例:R、L、C串聯(lián)交流電路如圖所示。已知R=30、L=254mH、C=80F，。求：電流及各元件上的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式。,解:,注意：,各元件上的電壓為,瞬時(shí)值表達(dá)式為,有功，無功，視在功率的關(guān)系：,有功功率:P=UIcosj單位：W,無功功率:P=UIsinj單位：var,視在功率:S=UI單位：VA,功率三角形,阻抗三角形,電壓三角形,3.視在功率(表觀功率),反映電氣設(shè)備的容量。,2.無功功率Q,表示交換功率的最大值,var(乏),1.有功功率P,P=UIcosj(W),表示電路真正消耗的功率,2.3.3功率三角形,功率三角形和阻抗三角形一樣，都不是相量圖，但它們給出了各功率、各阻抗之間的數(shù)量關(guān)系。,在R、L、C串聯(lián)電路中，只有耗能元件R上產(chǎn)生有功功率P；儲(chǔ)能元件L、C不消耗能量，但存在能量吞吐，吞吐的規(guī)模用無功功率Q來表征；電路提供的總功率常稱作視在功率S，三者之間的數(shù)量關(guān)系遵循功率三角形中所示。,負(fù)載消耗多少有功功率由負(fù)載的阻抗角決定。,P=Scosj,cosj=1,P=S,cosj=0.7,P=0.7S,一般用戶為感性負(fù)載異步電動(dòng)機(jī)、日光燈,(1)電源的利用率降低。電流到了額定值，但功率容量還有,(2)線路壓降損耗和能量損耗增大。I=P/(Ucosj),客觀事實(shí),功率因數(shù)低帶來的問題,j1,2.3.4功率因數(shù)的提高,在負(fù)載兩端并聯(lián)電容，提高功率因數(shù),分析:,j1,j2,并聯(lián)電容后,原感性負(fù)載取用的電流不變,吸收的有功無功都不變，即負(fù)載工作狀態(tài)沒有發(fā)生任何變化。由于并聯(lián)電容的電流領(lǐng)先總電流，從相量圖上看,UI的夾角減小了,從而提高了電源端的功率因數(shù)cos,解決辦法,原負(fù)載,新負(fù)載,并聯(lián)電容后，原負(fù)載的任何參數(shù)都沒有改變！,補(bǔ)償容量的確定,代入,綜合考慮，提高到適當(dāng)值為宜(0.9左右)。,補(bǔ)償后電流？補(bǔ)償后功率因數(shù)？,補(bǔ)償容量也可以用功率三角形確定：,思考：能否用串聯(lián)電容提高cosj?,單純從提高cosj看是可以，但是負(fù)載上電壓改變了。在電網(wǎng)與電網(wǎng)連接上有用這種方法的，一般用戶采用并聯(lián)電容。,功率因數(shù)提高后，線路上電流減少，就可以帶更多的負(fù)載，充分利用設(shè)備的能力。,再?gòu)墓β蔬@個(gè)角度來看:,并聯(lián)C后，電源向負(fù)載輸送的有功UILcosj1=UIcosj2不變，但是電源向負(fù)載輸送的無功UIsinj2UILsinj1減少了，減少的這部分無功就由電容“產(chǎn)生”來補(bǔ)償，使感性負(fù)載吸收的無功不變，而功率因數(shù)得到改善。,已知：f=50Hz,U=380V,P=20kW,cosj1=0.6(滯后)。要使功率因數(shù)提高到0.9,求并聯(lián)電容C。,例.,解：,2.4阻抗的串聯(lián)與并聯(lián),2.4.1阻抗的串聯(lián),2.4.2阻抗的并聯(lián),2.4.1阻抗的串聯(lián),在正弦交流電路中,阻抗用復(fù)數(shù)形式表示,阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)的分析方法與電阻的串聯(lián)與并聯(lián)的分析方法相同。,n個(gè)阻抗串聯(lián)：,兩個(gè)阻抗串聯(lián)電路的分壓公式：,兩個(gè)阻抗并聯(lián)時(shí)，等效阻抗為：,分流公式為：,2.4.2阻抗的并聯(lián),n個(gè)電阻并聯(lián)：,對(duì)一無源二端網(wǎng)絡(luò)，端口電壓相量與電流相量之比，定義為該網(wǎng)絡(luò)的阻抗Z。,例:如圖所示電路。已知R1=3、R2=8，XC=6、XL=4，。求：各支路電流及總電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。,解:,+,相量模型,2.5電路中的諧振,2.5.1串聯(lián)諧振,2.5.2并聯(lián)諧振,2.5.1串聯(lián)諧振,在含有電阻、電感和電容的交流電路中，若電路中的電流與電源電壓同相，電路呈電阻性，稱這時(shí)電路的工作狀態(tài)為諧振。,諧振現(xiàn)象,諧振,串聯(lián)諧振：在串聯(lián)電路中發(fā)生的諧振。,并聯(lián)諧振：在并聯(lián)電路中發(fā)生的諧振。,1.諧振條件,即:,電壓與電流同相,電路中發(fā)生串聯(lián)諧振。,2.諧振頻率,諧振角頻率,3.串聯(lián)諧振電路特點(diǎn),諧振頻率,特性阻抗,（1）,總阻抗值最小Z=R;,最大;,（2）,（3）電路呈電阻性，電容或電感上的電壓可能高于電源電壓。,品質(zhì)因數(shù),在串聯(lián)諧振時(shí),UL和UC是Q倍的電源電壓，可能會(huì)損壞設(shè)備。在電力系統(tǒng)中應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧振。而串聯(lián)諧振在無線電工程中有廣泛應(yīng)用。,應(yīng)用舉例：無線電接收設(shè)備的輸入調(diào)諧電路如圖。,信號(hào),接收天線,可調(diào)電容,各電臺(tái)信號(hào)（頻率不同）,2.5.2并聯(lián)諧振,諧振頻率,1.諧振條件,可得,一般線圈電阻RXL(忽略R）得：,線圈,2.并聯(lián)諧振電路的特點(diǎn)：,（1）電壓一定時(shí)，諧振時(shí)電流最??；,（3）電路呈電阻性，支路電流可能會(huì)大于總電流。,（2）總阻抗最大；,通過對(duì)電路諧振的分析，掌握諧振電路的特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)該用其所長(zhǎng)，避其所短。,2.6三相交流電路,2.6.1三相電源及其連接形式,2.6.2三相負(fù)載的連接形式,2.6.3三相電路的功率,目前電力工程上普遍采用三相制供電，由三個(gè)幅值相等、頻率相同（我國(guó)電網(wǎng)頻率為50HZ），彼此之間相位互差120o的正弦電壓所組成的供電相系統(tǒng)。,三相制供電比單相制供電優(yōu)越,在發(fā)電方面：三相交流發(fā)電機(jī)比相同尺寸的單相交流發(fā)電機(jī)容量大。,在輸電方面：如果以同樣電壓將同樣大小的功率輸送到同樣距離，三相輸電線比單相輸電線節(jié)省材料。,在用電設(shè)備方面：三相交流電動(dòng)機(jī)比單相電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、運(yùn)行特性好等等。因而三相制是目前世界各國(guó)的主要供電方式。,三相交流發(fā)電機(jī)主要組成部分：,磁極,三相繞組,n,單相繞組,（是轉(zhuǎn)動(dòng)的，亦稱轉(zhuǎn)子）,三相繞組的三相電動(dòng)勢(shì)幅值相等,頻率相同,彼此之間相位相差120。,+,+,+,鐵心,繞組,2.6.1三相電源及其連接形式,電樞（是固定的，亦稱定子）：定子鐵心內(nèi)圓周表面有槽，放入三相電樞繞組。,三相電源是由三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的頻率相同、幅值相等、相位互差120的三相對(duì)稱正弦電壓。,三相交流電壓出現(xiàn)正幅值（或相應(yīng)零值）的順序稱為相序。在此相序?yàn)?-2-3-1稱為順相序。在電力系統(tǒng)中一般用黃、綠、紅區(qū)別1、2、3三相。,也可用相量表示：,120,120,120,三相電壓相量圖,對(duì)稱正弦量特點(diǎn)為：,頻率相同、幅值相等、相位互差120的三相電壓稱為對(duì)稱正弦電壓。,一、Y形聯(lián)接,N,中點(diǎn)或零點(diǎn),把發(fā)電機(jī)三相繞組的末端聯(lián)接成一點(diǎn)。而把始端作為與外電路相聯(lián)接的端點(diǎn)。這種聯(lián)接方式稱為電源的星形聯(lián)接。,火線,中線(零線),火線,火線,線電壓,相電壓,目前，我國(guó)供電系統(tǒng)線電壓380V，相電壓220V。,三相四線制,線、相電壓關(guān)系式,相量圖,線電壓的有效值用表示,相電壓的有效值用Up表示。由相量圖可知它們的關(guān)系為:,二、形聯(lián)接,發(fā)電機(jī)三相繞組依次首尾相聯(lián)，引出三條線，稱為三角形聯(lián)接。,交流電路中的用電設(shè)備，大體可分為兩類：一類是需要接在三相電源上才能正常工作的叫做三相負(fù)載,如果每相負(fù)載的阻抗值和阻抗角完全相等，則為對(duì)稱負(fù)載，如三相電動(dòng)機(jī)。另一類是只需接單相電源的負(fù)載，它們可以按照需要接在三相電源的任意一相相電壓或線電壓上。對(duì)于電源來說它們也組成三相負(fù)載，但各相的復(fù)阻抗一般不相等，所以不是三相對(duì)稱負(fù)載。如照明燈。,2.6.2三相負(fù)載的連接形式,一、Y形聯(lián)接,N,每相負(fù)載中的電流為:,中性線中的電流為:,若負(fù)載對(duì)稱，即,對(duì)稱負(fù)載相量圖,對(duì)稱負(fù)載可以去掉中線。,三相交流電動(dòng)機(jī),如果三相負(fù)載對(duì)稱,中線中無電流,故可將中線除去,而成為三相三線制系統(tǒng)。如果三相負(fù)載不對(duì)稱,中線上就有電流IN通過,此時(shí)中線是不能被除去的,否則電氣設(shè)備不能正常工作。,解:相電壓,中線電流為,例:圖中電源電壓對(duì)稱，線電壓U=380V，負(fù)載為電燈組，每相電燈（額定電壓220V）負(fù)載的電阻400。試計(jì)算：求負(fù)載相電壓、相電流；(2)如果1相斷開時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流；(3)如果1短路時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流；(4)如果采用了三相四線制，當(dāng)1相斷開、短路時(shí)其他兩相負(fù)載相電壓、相電流。,解：（1）負(fù)載對(duì)稱時(shí)，可以不接中線，負(fù)載的相電壓與電源的相電壓相等（在額定電壓下工作）。,(2)如果1相斷開時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流；,(3)如果1短路時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流；,超過了的額定電壓，燈將被損壞。,(4)如果采用了三相四線制，當(dāng)1相斷開、短路時(shí)其他兩相負(fù)載相電壓、相電流。,因有中線，其余兩相未受影響，電壓仍為220V。但1相短路電流很大將熔斷器熔斷。,中線上不允許接開關(guān)或熔斷器,中線的作用是什么？,二、形聯(lián)接,每相負(fù)載中的電流為:,各線電流為:,若負(fù)載對(duì)稱，即,對(duì)稱負(fù)載相量圖,例:如圖所示的三相三線制電路中,各相負(fù)載的復(fù)阻抗Z=(6+j8),外加線電壓380V,試求正常工作時(shí)負(fù)載的相電流和線電流。,式中,每相阻抗為：,則線電流為：,解：由于是對(duì)稱電路,所以每相相電流為：,三相負(fù)載采用何種聯(lián)接方式由負(fù)載的額定電壓決定。,當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源線電壓時(shí)采用三角形聯(lián)接；,當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源相電壓時(shí)采用星形聯(lián)接。,注意,一、有功功率,三相總的有功功率等于各相功率之和。,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相總功率為,當(dāng)對(duì)稱負(fù)載是星形聯(lián)接時(shí)，,當(dāng)對(duì)稱負(fù)載是三角形聯(lián)接時(shí)，,是相電壓與相電流的相位差角,對(duì)稱不論負(fù)載是何種聯(lián)接方式總功率為：,是相電壓與相電流的相位差角,2.6.3三相電路的功率,二、無功功率,三相總的無功功率等于各相功率之和。,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相總功率為:,三、視在功率,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相總功率為:,三相總的視在功率,例:三相對(duì)稱負(fù)載(),接在線電壓上,試求負(fù)載為星形（）接法和三角形（）接法時(shí),三相電路的總有功功率。,解：,則三相總功率為：,（1）接,（2）接,3.1磁路的基本知識(shí),3.2交流鐵芯線圈電路,3.3變壓器,磁路與變壓器,第3章,3.4常用變壓器,電工設(shè)備中常見的磁路及鐵心線圈,鐵心,3.1磁路的基本知識(shí),一、磁路的概念,1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B(磁通密度)：是表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。,均勻磁場(chǎng)磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的B大小相等，方向相同。,單位：T（特斯拉）,方向：與電流之間用右螺旋定則確定。,（該點(diǎn)磁場(chǎng)作用于1米長(zhǎng)、1安電流的導(dǎo)體上的力）,4.磁場(chǎng)強(qiáng)度H定義：H=B/,3.磁導(dǎo)率,相對(duì)磁導(dǎo)率r=/0對(duì)于鐵磁材料r=102105,單位：A/m(安/米),鐵磁材料廣泛應(yīng)用在變壓器、電機(jī)、電工儀表等。,真空磁導(dǎo)率0=4107H/m（亨/米）,對(duì)于均勻磁場(chǎng)F=BS,F-標(biāo)量單位：Wb（韋伯）,2.磁通F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積。,二、鐵磁材料,根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同,自然界的物質(zhì)可分為兩大類：一類稱為為鐵磁材料，另一類為非鐵磁材料。,相對(duì)磁導(dǎo)率r：,相對(duì)磁導(dǎo)率r：,物質(zhì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值。,真空的磁導(dǎo)率：,三、磁路歐姆定律,磁通勢(shì)：F=NI單位A(安）,單位H-1(每亨）,磁路歐姆定律：,鐵心磁路,鐵心磁路,磁通勢(shì)：勵(lì)磁電流和線圈匝數(shù)的乘積。,磁路磁阻：,磁路磁阻：,磁路與電路各物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,磁通勢(shì)：F,磁路,電路,電動(dòng)勢(shì)：E,磁通:,電流:I,磁路磁阻：,電路電阻:,磁路歐姆定律：,電路歐姆定律：,（不是常數(shù)）,F,F,0,0,磁通隨磁通勢(shì)變化曲線,空心線圈,鐵心線圈,磁飽和,3.2交流鐵芯線圈電路,i,u,+,主磁通,e,e,漏磁通,一、電磁關(guān)系,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值：,設(shè)：=msint,=Nmcost=Emsin(t-90),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值：,當(dāng)電源頻率和線圈匝數(shù)一定時(shí)，只要電壓U不變,就要求磁通m不能變。,ue,R和e很小,UE=4.44fNm,由KVL：u=iRee,二、功率損耗,鐵心線圈的功率損耗=,銅損+,鐵損,線圈導(dǎo)線電阻產(chǎn)生的損耗,銅損：,鐵損：,（在鐵心中產(chǎn)生的感應(yīng)電流而引起的損耗）,磁滯損耗（鐵心反復(fù)磁化時(shí)所消耗的功率）,渦流損耗,為了減少鐵心損耗，變壓器、電機(jī)等電器設(shè)備中鐵心通常用厚度為0.35mm或0.5mm硅鋼片疊裝而成。,鐵磁材料反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場(chǎng)的交變來回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗。,磁滯損耗,鐵磁材料反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場(chǎng)的交變來回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗。,磁滯損耗,渦流在鐵芯中造成的熱量損耗。,渦流損耗,為減小渦流損耗，常用硅鋼片疊壓制成電機(jī)電器的鐵芯。,1.為什么說磁路歐姆定律只能用于定性分析？,2.磁滯損耗和渦流損耗是怎么產(chǎn)生的？如何減小這兩種損耗？,變壓器可以變換電壓、電流和阻抗的功能。應(yīng)用非常廣泛。,電力系統(tǒng)：變壓器用于改變供電系統(tǒng)的電壓。,電子線路：變壓器用于改變電壓、耦合電路、傳送信號(hào)和實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配等。,還有一些特殊變壓器（如：自耦變壓器、電流互感器等）及專用變壓器（如：電焊變壓器、整流變壓器等）。,按相數(shù)分:單相、三相和多相變壓器。,分類：,按用途分:電力變壓器，特殊用途變壓器。,按結(jié)構(gòu)分:心式變壓器、殼式變壓器。,按冷卻方式分:自冷變壓器、油冷變壓器。,3.3變壓器,其它部件:油箱、冷卻裝置、保護(hù)裝置等,殼式變壓器,變壓器主要組成部分,變壓器鐵心:硅鋼片疊壓而成,變壓器繞組:原邊(一次線圈、高壓繞組),副邊(二次線圈、低壓繞組),心式變壓器,線圈,鐵心,鐵心,線圈,1、鐵心,一、變壓器的結(jié)構(gòu),2、繞組,變壓器的繞圈通常稱為繞組。在變壓器中，接到高壓電網(wǎng)的繞組稱為高壓繞組，接到低壓電網(wǎng)的繞組稱為低壓繞組。,按照高壓繞組和低壓繞組的相互位置和形狀的不同，繞組可以分為同心式和交疊式兩種。,殼式變壓器繞組和鐵心的結(jié)構(gòu)示意圖,低壓繞組,高壓繞組,同心式繞組,交疊式繞組,低壓繞組,高壓繞組,變壓器的繞組,二、變壓器的工作原理,其中N1為一次繞組的匝數(shù)，一次繞組也稱為原繞組或原邊。N2為二次繞組的匝數(shù)，二次繞組也稱為副繞組或副邊。,e1,變壓器原理示意圖,e1,主磁通,1,N1,2,原繞組,副繞組,變壓器符號(hào),變壓器變比,E2=4.44fN2m,1.空載運(yùn)行,變壓器空載：,E1=4.44fN1m,e1,e1,N1,變壓器帶載工作時(shí),2.負(fù)載運(yùn)行,變壓器接負(fù)載：,U1E1=4.44fN1m,變壓器接負(fù)載后,副邊磁勢(shì)也產(chǎn)生磁通,主磁通為合成磁通。,電源電壓U1沒有變,變壓器接負(fù)載后,主磁通m不變。,（空載電流很?。?N1I1=N2I2,結(jié)論,有效值,3.阻抗變換,Z1,負(fù)載阻抗,結(jié)論,在電子線路和通信工程中，常用變壓器來實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配。,三、變壓器的額定值和運(yùn)行特性,1.變壓器的額定值,（1）額定電壓（V、KV）,U2N原繞組加U1N時(shí)，副繞組的開路電壓。,U1N原繞組的額定電壓。,三相變壓器為線電壓。,（2）額定容量（VA、KVA）,三相變壓器,單相變壓器,（3）額定電流（A）,I2N副繞組的額定電流。,I1N原繞組的額定電流。,三相變壓器為線電流。,（4）額定頻率fN,額定頻率fN是指變壓器應(yīng)接入的電源頻率，我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz。,（5）型號(hào),例:某收音機(jī)輸出變壓器的原線圈匝數(shù)N1=600匝，N2=30匝，接有阻抗為16揚(yáng)聲器（匹配），現(xiàn)要改接成4揚(yáng)聲器，問二次線圈匝數(shù)為多少才能匹配？,解：原變比,電壓變化率,2.變壓器的外特性,（電壓變化率越小越好，一般在5%左右）,變壓器外特性,當(dāng)電源電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)，的關(guān)系曲線稱為變壓器的外特性。,損耗,銅損,效率,電力變壓器=(9099)%,3.變壓器的功率損耗與效率,鐵損PFe與Bm、f有關(guān),例:有一單相容量為10kVA、額定電壓3300/220V的變壓器。問：（1）變壓器的變比；原、副邊額定電流是多少？（2）副邊接220V、40W的白熾燈，如變壓器在額定狀態(tài)下運(yùn)行，可接多少盞？（3）如果副邊接的是220V、40W、cos=0.45的日光燈可接多少盞？,解：,（3）,每盞燈電流,（2）,每盞燈電流,（1）,1.為什么變壓器的鐵心要用硅鋼片疊成？用整塊的鐵心行不行？,變壓器能否用來變換直流電壓？如果將變壓器接到與額定電壓相同的直流電源上，會(huì)有輸出嗎？會(huì)產(chǎn)生什么后果？,有一臺(tái)220110V的變壓器，可否把變壓器原繞組繞2匝，副繞組繞1匝來滿足變比的要求？為什么？,3.4常用變壓器,一、自耦變壓器和調(diào)壓器,滑動(dòng)頭,原理圖,接零線,接火線,(1)原、副邊不能對(duì)調(diào)使用，否則可能會(huì)燒壞繞組，甚至造成電源短路。(2)接通電源前，應(yīng)先將滑動(dòng)觸頭調(diào)到零位，接通電源后再慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，將輸出電壓調(diào)至所需值。,使用自耦調(diào)變壓器時(shí)應(yīng)該注意：,二、小功率電源變壓器,小功率電源變壓器：在各種儀器設(shè)備中提供所需電源電壓的變壓器，一般容量和體積都較小。,小功率電源變壓器,變壓器線圈極性的測(cè)定,如果變壓器有兩個(gè)相同的原邊，串聯(lián)時(shí)可接于高壓，并聯(lián)時(shí)可接于低壓，但接線時(shí)一定要注意同極性端。,1.同極性端（同名端）：當(dāng)電流從同極性端流入時(shí)，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同。,1、3為同名端,1、4為同名端,正確的串聯(lián)接法,同名端標(biāo)注,2.同名端的測(cè)定,（1）直流法（三“正”法）,電流表正指，1、3為同名端,（2）交流法,1、3為同名端,1、4為同名端,三、三相電力變壓器,在電力系統(tǒng)中，用來變換三相交流電壓，輸送電能的變壓器稱為三相電力變壓器。,三相電力變壓器,三相變壓器的接法,三相電力變壓器的額定容量為：,三相變壓器的原、副邊繞組可以根據(jù)需要分別接成星形或三角形，三相電力變壓器的常見連接方式有Y.yn(Y/Y0星形連接有中線)和Y.d(Y/星形三角形連接)，如圖所示。,有一帶有負(fù)載的三相電力變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下：SN=100kVA，U1N=6000V，U2N=U20=400V，f=50Hz，繞組接成Yyn，由試驗(yàn)測(cè)得，PFe=600W，額定負(fù)載時(shí)的Pcu=2400W。試求：(1)變壓器的額定電流。(2)滿載和半載時(shí)的效率。,(2)滿載時(shí)和半載時(shí)的效率分別為,解：(1)由得,例：,四、儀用互感器,儀用互感器按用途不同可分為電壓互感器和電流互感器兩種。,1、電壓互感器,外形及結(jié)構(gòu)原理如圖所示。,電壓互感器用來擴(kuò)大測(cè)量交流電壓的量程。,通常電壓表的表盤上直接標(biāo)出被測(cè)的電壓值。,注意,測(cè)量時(shí)副繞組電路不允許短路，否則，副邊會(huì)有很大的電流，危及設(shè)備及人身安全。,被測(cè)電流,電流互感器用來擴(kuò)大測(cè)量交流電流的量程。,通常電流表的表盤上直接標(biāo)出被測(cè)的電流值。,測(cè)量時(shí)副繞組電路不允許開路，否則，副邊會(huì)有很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，危及設(shè)備及人身安全。,注意,2、電流互感器,1.自耦變壓器與普通變壓器相比，有何特點(diǎn)？,3.調(diào)壓器用畢后為什么必須調(diào)回零點(diǎn)？如果錯(cuò)誤地把電源電壓220V接到調(diào)壓器的輸出端，試分析會(huì)出現(xiàn)什么問題？,2.為什么在運(yùn)行時(shí)，電壓互感器二次側(cè)不允許短路？而電流互感器的二次側(cè)不能開路？,4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)原理,4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性,4.3三相異步電動(dòng)機(jī)的控制,4.4三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù),異步電動(dòng)機(jī),第4章,4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)原理,4.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),4.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,異步電動(dòng)機(jī)是把交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，廣泛應(yīng)用于工業(yè)（如：機(jī)床、紡織機(jī)械、起重機(jī)、礦山機(jī)械等）、農(nóng)業(yè)（脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、水泵及加工機(jī)械等）、家用電器（電風(fēng)扇、空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱及小功率電動(dòng)工具等）。,電動(dòng)機(jī),發(fā)電機(jī),電機(jī),直流電機(jī),交流電機(jī),同步電機(jī),異步電機(jī)（籠型、繞線型）,特殊電機(jī),三相異步電機(jī),單相異步電機(jī),本章重點(diǎn)介紹三相異步電機(jī)。,三相異步電機(jī),接線盒,轉(zhuǎn)軸,4.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),機(jī)座,定子鐵心,定子繞組,接線盒,端蓋,罩殼,風(fēng)扇,轉(zhuǎn)子,此外，還有端蓋、軸承、風(fēng)扇等部件。,轉(zhuǎn)軸,主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。,三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子,1.定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組組成。,定子繞組,機(jī)座,鐵心,定子鐵心沖片,U1,U2,三相定子繞組,（U相）,2.轉(zhuǎn)子,根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同分為：,三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。,轉(zhuǎn)子鐵心沖片,鐵心,轉(zhuǎn)子繞組,轉(zhuǎn)軸,籠型轉(zhuǎn)子,去掉鐵心后的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條,（轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有鑄鋁導(dǎo)條）,籠型轉(zhuǎn)子,繞線型轉(zhuǎn)子,（轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有三相繞組）,鼠籠式轉(zhuǎn)子,繞線式轉(zhuǎn)子,4.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,異步電動(dòng)機(jī)模型,1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放入三相定子繞組。,定子繞組,U1,U2,V1,V2,W1,W2,定子繞組Y接,接入三相對(duì)稱電源。,t=0iu=0iv為負(fù)值iw為正值,t=0,360,240,120,t=120,t=240,t=360,N,S,N,N,N,S,S,S,空間相差120角的三相繞組，通入對(duì)稱三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序一致。,如果改變流入三相繞組的電流相序,就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向也就跟著改變。,如果電流的相序?yàn)閁-V-W-U則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為順時(shí)針方向。,n1,2.磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向,與繞組中電流的相序一致U-V-W-U。,t=0,360,240,120,t=240,繞組中電流的相序?yàn)閁-W-V-U，磁場(chǎng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。,把三相異步電動(dòng)機(jī)的三根線任意調(diào)換兩根與電源相接，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向反向。,t=360,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p與取決于三相定子繞組的結(jié)構(gòu)和連接方式。,3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p,4.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0,(轉(zhuǎn)/每分）,電源頻率,電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù),+,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n,旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)子同方向旋轉(zhuǎn),異步電動(dòng)機(jī)原理圖,轉(zhuǎn)子,定子,磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1,n,三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。,磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1,轉(zhuǎn)子,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流),5.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理,n=(1s)n1,轉(zhuǎn)差率：,0s,sN=0.010.06,例一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速為1450r/min的三相異步電動(dòng)機(jī)，求：額定轉(zhuǎn)差率。,解：,因?yàn)閟N=0.010.06，所以該電動(dòng)機(jī)為4極電機(jī)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為1500r/min。,某三相異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）n=950r/min，試求工頻情況下電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率及電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。,磁極對(duì)數(shù),額定轉(zhuǎn)差率為：,由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，所以可得電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,例：,4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性,4.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,4.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,4.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子電流的有功分量和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的。,電磁轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電流的有功分量(I2a)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱(0)成正比。,與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù),轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù),電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系：,電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù),U1電動(dòng)機(jī)電源電壓，電源電壓波動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩影響很大。,R2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電阻。,X20電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的漏抗。,S電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。,4.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,S,Tem,1,0,Tem=f(S),TN額定轉(zhuǎn)矩,Tm最大轉(zhuǎn)矩,Tst起動(dòng)定轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系,當(dāng)U1、R2、X20為固定值時(shí)，,機(jī)械特性:,電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。,Tem=f(S),n=f(Tem),三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TemT2,穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：AB段當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)調(diào)節(jié)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。,1.額定轉(zhuǎn)矩TN,電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩,PN單位：千瓦（kW）,nN單位：轉(zhuǎn)每分（r/min）,TN單位：牛米（Nm）,例:有兩臺(tái)功率相同的異步電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)PN=7.5kW，nN=962r/min，UN=380V，另一臺(tái)PN=7.5kW，nN=1450r/min，UN=380V，求電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。,解:第一臺(tái),第二臺(tái),2.最大轉(zhuǎn)矩Tm,令,代入得:,smR2而與U1無關(guān),TmU12而與R2無關(guān),3.起動(dòng)定轉(zhuǎn)矩Tst,過載能力(最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)),Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)T22.2,起動(dòng)瞬間n=0，s=1,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T25.75不允許接起動(dòng)。,（2）Y-換接起動(dòng),不能采用Y-換接起動(dòng)。,例:已知一臺(tái)PN=10kW，IN=20A，UN=380V，nN=1450r/min,接三相籠型電動(dòng)機(jī)，由手冊(cè)查得：Ist/IN=7，Tst/TN=1.4，擬半載起動(dòng),電源容量為200kVA,試選擇適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法,并求此時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流。,解:,（3）自耦補(bǔ)償器起動(dòng),由題意,設(shè)：自耦變壓器的變比為Ka,變壓器抽頭為,（抽頭置于60%位置）,4.3.2電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制,1.能耗制動(dòng),調(diào)節(jié)制動(dòng)電流,能耗制動(dòng)的特點(diǎn)：,制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、能量消耗小。但制動(dòng)力較弱,且需要有直流電源。,固定磁場(chǎng)n1=0,制動(dòng)原理,2.反接制動(dòng),制動(dòng)原理,將電源的任意兩相對(duì)調(diào)，產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。,方法簡(jiǎn)單，制動(dòng)效果好，但能耗大。,特點(diǎn)：,制動(dòng)限流電阻,3.回饋制動(dòng),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1。如起重機(jī)重物下放時(shí)。,電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。,特點(diǎn)：,4.3.3電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制,調(diào)速方法,變頻調(diào)速（籠型電動(dòng)機(jī)）,變極調(diào)速（籠型電動(dòng)機(jī)）,變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（繞線型電動(dòng)機(jī)）,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率有關(guān)。,1.變極調(diào)速,電源頻率不變，改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p調(diào)速。,有級(jí)調(diào)速,P=2,定子繞組接線,電機(jī)磁場(chǎng)情況,P=1,U1,U2,2.變頻調(diào)速,改變頻率（f1)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，屬無級(jí)調(diào)速，調(diào)速性能好，但需有一套專用變頻設(shè)備。,3.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速,在繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中串入可調(diào)電阻R,可改變s和n。,可實(shí)現(xiàn)小范圍無級(jí)調(diào)速，但能耗大，效率低，廣泛應(yīng)用于起重設(shè)備。,特點(diǎn)：,4.4三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù),銘牌的作用：向使用者簡(jiǎn)要說明電動(dòng)機(jī)的一些額定數(shù)據(jù)和使用方法。,例：某電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)如下。,三相異步電動(dòng)機(jī)型