1、培訓(xùn)教材_下冊(cè)1下冊(cè)總目錄下冊(cè)總目錄第七部分第七部分 電氣專業(yè)電氣專業(yè)第一章 電氣基礎(chǔ)知識(shí) .15第一節(jié) 電工理論基礎(chǔ).15第二節(jié) 正弦交流電路.812第二章 電氣主接線 .1721第一節(jié) 電氣主接線的基本形式及要求、作用.1721第二節(jié) 我公司電氣主接線介紹.2832第三節(jié) 我公司電氣主接線事故處理.3034第三章 廠用電系統(tǒng)與繼電保護(hù) .3337第一節(jié) 廠用電接線.3337第二節(jié) 事故保安及不停電電源.4347第三節(jié) 直流系統(tǒng).5054第四節(jié) 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置.5054第四章 發(fā)電機(jī)部分 .6266第一節(jié) 發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù).6266第二節(jié) 發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu).6569第三節(jié) 發(fā)電機(jī)耐電壓試驗(yàn)

2、.7781第四節(jié) 發(fā)電機(jī)的運(yùn)行.7983第五節(jié) 勵(lì)磁系統(tǒng).9094第五章 變壓器部分 .96100第一節(jié) 歷史與發(fā)展.96100第二節(jié) 分類與特點(diǎn).96100第三節(jié) 設(shè)計(jì)與制造.97101第四節(jié) 運(yùn)行維護(hù)及故障處理.100104第五節(jié) 我廠主要變壓器的技術(shù)參數(shù)和性能要求.102106第六章 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 .116121第一節(jié) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的規(guī)定.116121第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的操作.117122第三節(jié) 電動(dòng)機(jī)的異常分析及事故處理.118123第七章 廠用電快速切換裝置 .121126第一節(jié) 廠用電快切裝置使用的必要性.121126第二節(jié) 廠用電失電的影響與切換分析.121126第三節(jié) 廠用電切換方式

3、.121126第四節(jié) 我公司廠用電快速切換裝置的功能.122127第八章 互感器 .134139第一節(jié) 概述.134139培訓(xùn)教材_下冊(cè)2第二節(jié) 電流互感器.134139第三節(jié) 電壓互感器.134139第四節(jié) 互感器的運(yùn)行.134139第八部分第八部分 熱控專業(yè)熱控專業(yè)第一章 熱力系統(tǒng)三大主機(jī)主要參數(shù) .137143第一節(jié) 鍋爐簡(jiǎn)介.137143第二節(jié) 汽輪機(jī)簡(jiǎn)介.137143第三節(jié) 汽輪發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介.138144第二章 溫度檢測(cè)儀表基礎(chǔ)知識(shí) .139145第一節(jié) 溫度測(cè)量的基本概念.139145第二節(jié) 1990 年國(guó)際溫標(biāo)（ITS-90）簡(jiǎn)介.139145第三節(jié) 熱電偶.139145第三節(jié) 熱

4、電阻.141147第四節(jié) 雙金屬溫度計(jì).141147第五節(jié) 壓力式溫度計(jì).143149第六節(jié) 溫度測(cè)量元件安裝注意事項(xiàng).143149第三章 流壓檢測(cè)儀表基礎(chǔ)知識(shí) .145151第一節(jié) 概述.145151第二節(jié) 壓力的測(cè)量與壓力計(jì)的選擇.145151第三節(jié) 差壓式水位計(jì).146152第四節(jié) 差壓式流量計(jì).147153第五節(jié) 流量顯示儀.148154第四章 全廠控制網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 .155161第一節(jié) 概述.155161第二節(jié) 全廠控制網(wǎng)絡(luò)布置.155161第三節(jié) 單元機(jī)組分散控制系統(tǒng) DCS.155161第四節(jié) 脫硫島分散控制系統(tǒng) SMARTPRO.157163第五節(jié) 輔助車間控制網(wǎng) BOP.1571

5、63第五章 SMARTPRO 分散控制系統(tǒng)介紹.158164第一節(jié) DCS 概述.158164第二節(jié) SMARTPRO分散控制系統(tǒng)配置和性能指標(biāo).158164第三節(jié) SMARTPRO系統(tǒng)主要功能和控制邏輯.163169第四節(jié) SMARTPRO系統(tǒng)部分功能模件.192198第五節(jié) SMARTPRO系統(tǒng)軟件.226232第六章 汽輪機(jī)軸系監(jiān)測(cè)系統(tǒng) .302308第一節(jié) 概述.302308第二節(jié) TSI 系統(tǒng)的傳感器.302308第三節(jié) TSI 系統(tǒng)的二次表3500 系統(tǒng).308314第四節(jié) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)診斷專家系統(tǒng) SYSTEM1.310316第七章 旁路系統(tǒng) .311317培訓(xùn)教材_下冊(cè)3第一節(jié)

6、 旁路系統(tǒng)簡(jiǎn)介.311317第二節(jié) 旁路系統(tǒng)的控制過(guò)程.312318第三節(jié) 旁路的保護(hù)功能.313319第八章 汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng) .314320第一節(jié) 汽輪機(jī)控制的主要內(nèi)容.314320第二節(jié) 汽輪機(jī)控制的發(fā)展階段.314320第三節(jié) EH 油系統(tǒng).315321第四節(jié) DEH 系統(tǒng)的組成.324330第五節(jié) OVATION控制回路的生成和維護(hù).328334培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)電氣分冊(cè)目錄電氣分冊(cè)目錄第一章 電氣基礎(chǔ)知識(shí) .15第一節(jié) 電工理論基礎(chǔ).15第二節(jié) 正弦交流電路.812第二章 電氣主接線 .1721第一節(jié) 電氣主接線的基本形式及要求、作用.1721第

7、二節(jié) 我公司電氣主接線介紹.2832第三節(jié) 我公司電氣主接線事故處理.3034第三章 廠用電系統(tǒng)與繼電保護(hù) .3337第一節(jié) 廠用電接線.3337第二節(jié) 事故保安及不停電電源.4347第三節(jié) 直流系統(tǒng).5054第四節(jié) 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置.5054第四章 發(fā)電機(jī)部分 .6266第一節(jié) 發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù).6266第二節(jié) 發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu).6569第三節(jié) 發(fā)電機(jī)耐電壓試驗(yàn).7781第四節(jié) 發(fā)電機(jī)的運(yùn)行.7983第五節(jié) 勵(lì)磁系統(tǒng).9094第五章 變壓器部分 .96100第一節(jié) 歷史與發(fā)展.96100第二節(jié) 分類與特點(diǎn).96100第三節(jié) 設(shè)計(jì)與制造.97101第四節(jié) 運(yùn)行維護(hù)及故障處理.100104第五節(jié)

8、 我廠主要變壓器的技術(shù)參數(shù)和性能要求.102106第六章 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 .116121第一節(jié) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的規(guī)定.116121第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的操作.117122第三節(jié) 電動(dòng)機(jī)的異常分析及事故處理.118123第七章 廠用電快速切換裝置 .121126第一節(jié) 廠用電快切裝置使用的必要性.121126第二節(jié) 廠用電失電的影響與切換分析.121126第三節(jié) 廠用電切換方式.121126第四節(jié) 我公司廠用電快速切換裝置的功能.122127第八章 互感器 .134139第一節(jié) 概述.134139第二節(jié) 電流互感器.134139第三節(jié) 電壓互感器.134139第四節(jié) 互感器的運(yùn)行.134139培訓(xùn)教材_下冊(cè)

9、_電氣分冊(cè)3培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)4第一章第一章 電氣基礎(chǔ)知識(shí)電氣基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié) 電工理論基礎(chǔ)一、電路和電路模型(一)電路和電路模型一些電氣元器件按照一定的方式組合起來(lái)，所構(gòu)成的電流的通路，叫做電路也叫網(wǎng)絡(luò)。有各種形式的電路，就其主要功能而言，可以分為兩類：一類電路的功能是傳輸、分配和使用電能。例如由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線、電動(dòng)機(jī)等主要設(shè)備構(gòu)成的電力網(wǎng)就是。另一類電路的功能是傳輸、變換、貯存和處理電信號(hào)。例如擴(kuò)音機(jī)中，輸入的是較微弱的信號(hào)，通過(guò)電子管或晶體管組成的放大器，輸出的是放大了的信號(hào)。隨著電流的流通，電路中進(jìn)行著電能和其他形式能量的相互轉(zhuǎn)換。構(gòu)成電路的電氣器件的電磁性能一般是比較復(fù)雜

10、的。為便于數(shù)學(xué)分析，根據(jù)實(shí)際器件的主要電磁性能，引用由數(shù)學(xué)定義的理想電路元件，簡(jiǎn)稱元件。用元件來(lái)模擬實(shí)際器件的主要電磁性能。電路理論中，引用的元件主要有電阻、電容、電感、理想電壓源、理想電流源，這些元件都具有兩個(gè)端鈕，叫做二端元件。還有不止兩個(gè)端鈕的元件，叫做多端元件。元件都用規(guī)定的圖形符號(hào)表示，再用連線表示元件之間的電的連接，這樣畫出的圖形叫電路圖。電路圖乃是用圖形表達(dá)的實(shí)際電路的模型。(二)有關(guān)電路的一些名詞成串相連，中間沒(méi)有分支的一些二端元件叫做串聯(lián)元件。兩個(gè)端鈕分別連在一起的二端元件叫做并聯(lián)元件。每一個(gè)二端元件叫做一個(gè)支路。兩個(gè)及兩個(gè)以上支路的連接點(diǎn)叫做節(jié)點(diǎn)。由幾個(gè)支路組成的閉合路徑叫

11、做回路。(三)電流、電壓電流和電壓是電路的基本物理量。帶電粒子在電場(chǎng)力作用下有秩序地運(yùn)動(dòng)形成電流，金屬導(dǎo)體中的電流是自由電子運(yùn)動(dòng)而形成的，自由電子的運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)方向相反。衡量電流強(qiáng)弱的量是電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流。某處電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)該處的電荷量，用 i 表示電流。如果在極短時(shí)間內(nèi)通過(guò)某處的電荷量為 dq,則此時(shí)該處的 (1-1)dtdqi 并規(guī)定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向(即負(fù)電運(yùn)動(dòng)的相反方向)為電流的方向。電流的單位為安培，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)為 A。大小和方向不隨時(shí)間變化的電流叫做恒定電流或直流電流，簡(jiǎn)稱直流(DC)。電荷在電場(chǎng)中一點(diǎn)移到另一點(diǎn)，它所具有的能量的改變量只和這兩點(diǎn)的位置有關(guān)，而與移動(dòng)

12、的路徑無(wú)關(guān)(電場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)流定律)。電壓就是據(jù)此定義的，用來(lái)衡量電場(chǎng)移動(dòng)電荷而作功的能力的。電壓用 u 表示。兩點(diǎn)間電壓的大小等于單位電荷量從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)能量的改變量，如電荷量為 dq 的電荷在電場(chǎng)中從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)能量的改變量為 dW,則此兩點(diǎn)間電壓的大小 (1-2)dqdWu 并規(guī)定：如果正電荷由 a 移到 b 時(shí)能量減少，則此兩點(diǎn)間電壓的方向從 a 到 b。能量的單位為焦耳(簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)為 J)。電荷量的單位為庫(kù)。電壓的單位為伏特，簡(jiǎn)稱伏，符號(hào)為 V。大小和方向都不隨時(shí)間變化的電壓叫恒定電壓或直流電壓，用 U 表示。(四)電流、電壓的參考方向電流、電壓都有大小和方向兩個(gè)方面。為了分析

13、的方便，人們應(yīng)用正負(fù)數(shù)的概念，用一個(gè)數(shù)值同培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)5時(shí)表達(dá)電流(或電壓)的大小和方向。以電壓為例，在其可能的兩個(gè)方向中任意選定一個(gè)方向，作為決定其數(shù)值為正的標(biāo)準(zhǔn)，叫做參考方向。如果該電壓的方向與參考方向一致，就在它的大小前面加正號(hào)，即其數(shù)值為正。如果該電壓的方向與參考方向相反，就在它的大小前面加負(fù)號(hào)，即其數(shù)值為負(fù)。如無(wú)聲明，電流、電壓都是對(duì)應(yīng)于所選參考方向而言的有正、負(fù)的數(shù)值。它們?cè)诟魉查g的值叫瞬時(shí)值，符號(hào)用小寫字母。表達(dá)瞬時(shí)值隨時(shí)間變化規(guī)律的數(shù)學(xué)式叫解析式，用 i(t)、u(t)等表示。表達(dá)瞬時(shí)值隨時(shí)間變化規(guī)律的圖形叫波形。一個(gè)周期內(nèi)平均值為零的周期性電壓(或電流)叫交變電壓

14、(或電流)，交變電流簡(jiǎn)稱交流(AC)。參考方向是電路理論中的一個(gè)基本概念。下面提出需要注意的幾個(gè)問(wèn)題：1.電流、電壓的方向是客觀存在的，可能是隨時(shí)間變化的。參考方向是人為選擇的決定電流、電壓數(shù)值為正的標(biāo)準(zhǔn)。參考方向一經(jīng)選定，整個(gè)分析計(jì)算過(guò)程中就必須以此為準(zhǔn)，而不能變動(dòng)。2.由于電流、電壓的正負(fù)值是對(duì)應(yīng)于所選參考方向而言，所以分析每一個(gè)電流、電壓，都需先選定它的參考方向。不說(shuō)明參考方向，而說(shuō)某電流的值為正或負(fù)，是沒(méi)有意義的。3.對(duì)同一電流(或電壓)，如果參考方向選擇不同，結(jié)果是：瞬時(shí)值大小一樣而異號(hào)。一些結(jié)論是在一定的參考方向選擇之下得出的，應(yīng)用這些結(jié)論時(shí)必須遵照原先選擇的參考方向。支路的電流叫

15、支路電流；支路端鈕間的電壓叫支路電壓。一個(gè)支路的支路電流、支路電壓可以選一致的參考方向，叫做關(guān)聯(lián)參考方向。也可以選擇不一致的參考方向，叫做非關(guān)聯(lián)參考方向。如不加說(shuō)明，都選擇關(guān)聯(lián)參考方向。電動(dòng)勢(shì)、磁通都可引用參考方向，用有正負(fù)的數(shù)值同時(shí)表達(dá)其大小和方向。(五)電位在電路中任選一點(diǎn)，叫做參考點(diǎn)。則某點(diǎn)的電位就是參考方向由該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓。參考點(diǎn)的電位為零，所以參考點(diǎn)又叫零電位點(diǎn)。如果 a、b 兩點(diǎn)的電位各為 a、b,則此兩點(diǎn)間的電壓uab=uao-ubo=a-b (1-3)即兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)的電位的差，所以電壓又叫電位差。(六)電動(dòng)勢(shì)在實(shí)際電源中，有一種電源力，正電荷在它的作用下將從低電位

16、處移向高電位處；由于電源力而使電源兩端具有的電位的差叫做電動(dòng)勢(shì)。并規(guī)定電動(dòng)勢(shì)的方向是由電位低的一端到電位高的一端，把電位高的一端叫正極，電位低的一端叫負(fù)極。則電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定從負(fù)極到正極。電動(dòng)勢(shì)與電壓的物理意義是不同的。電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于電源力將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)其內(nèi)部移到正極所做的功，電壓相當(dāng)于電場(chǎng)力將單位正電荷從高電位處移到低電位處所做的功。(七)電功率傳送、轉(zhuǎn)換電能的速率叫電功率，簡(jiǎn)稱功率，用 p 或 P 表示。習(xí)慣把發(fā)出或接受電能說(shuō)成發(fā)出或接受功率。功率的單位為瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)為 W。一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)端鈕電流、端鈕間電壓方向一致時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接受功率；當(dāng)它們方向相反時(shí)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)出功率。功率 (

17、1-4)uidtdqdqdwdtdwp即任一二端網(wǎng)絡(luò)的功率等于其電壓與電流的乘積。用式(1-4)時(shí)，如果所選為關(guān)聯(lián)參考方向，則所得的 p 應(yīng)看成網(wǎng)絡(luò)接受的功率；即算得的功率為正值時(shí)，表示網(wǎng)絡(luò)實(shí)際接受功率。算得的功率為負(fù)值時(shí)，表示網(wǎng)絡(luò)實(shí)際發(fā)出功率。在直流情況下，功率不變培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)6 P=UI由 p(t)=u(t)i(t),可以求得網(wǎng)絡(luò)在 t1到 t2一段時(shí)間內(nèi)接受或發(fā)出的電能21)(ttdttpW在直流情況下，經(jīng)過(guò)時(shí)間 t,接受或發(fā)出的電能 W=UIt功率的單位 W=J/s,時(shí)間的單位為 s 時(shí)，電能的單位為焦耳，符號(hào)為 J。如果功率的單位為 KW。時(shí)間的單位為小時(shí)(h),所得電能

18、的單位為千瓦時(shí)，符號(hào)為 kWh1kWh=103W3600s=3.6106J二、基爾霍夫定律(一)基爾霍夫電流定律基爾霍夫定律包括兩個(gè)內(nèi)容。一是基爾霍夫電流定律，它是電荷守恒定律在電路中的體現(xiàn)。流進(jìn)一個(gè)地方某一電荷量的電荷，必定同時(shí)從這個(gè)地方流出同一電荷量的電流。所以流向一個(gè)地方的電流必定與由這個(gè)地方流出的電流相等，即電流是連續(xù)的。對(duì)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，任一瞬間，向它流進(jìn)的所有電流的和必定等于從它流出的所有電流的和，即電路的任一瞬間。連接在任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流的代數(shù)和為零 (1-5) 0)(ti此即為基爾霍夫電流定律。參考方向背離節(jié)點(diǎn)的電流取正號(hào)，同時(shí)對(duì)指向節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)號(hào)。雖然基爾霍夫電流定律是

19、對(duì)節(jié)點(diǎn)而言的，根據(jù)電荷守恒定律，可以推廣應(yīng)用于電路中任一假設(shè)的封閉面，通過(guò)電路中任一封閉面的電流的代數(shù)和為零。(二)基爾霍夫電壓定律由電場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)流定律決定的電壓與路徑無(wú)關(guān)這一性質(zhì)?？傻茫貉仉娐分械娜我换芈防@行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和等于零。推廣到一般情況，電路的任一瞬間，任一回路的各支路電壓的代數(shù)和為零，這就是基爾霍夫電壓定律。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 (1-6) 0)(tu基爾霍夫電壓定律決定了并聯(lián)的各個(gè)支路的電壓相等?；鶢柣舴螂娏骱碗妷憾膳c構(gòu)成電路的元件的性質(zhì)是無(wú)關(guān)的，適用于任何電路，它們只與支路的連接方式有關(guān)。連接在一個(gè)節(jié)點(diǎn)的各支路的電流，必須受基爾霍夫電流定律的約束；與一個(gè)回路相關(guān)的各支

20、路的電壓，必須受基爾霍夫電壓定律的約束。這種約束稱互連約束或拓?fù)浼s束，互連約束關(guān)系是線性關(guān)系。(三)功率的守恒性可以證明：任一具有 b 個(gè)支路的電路，任一瞬間，如各支路關(guān)聯(lián)參考方向下的電壓、電流各為u1ukub、i1ikib。則有01kbkkiu本書不證明這一結(jié)論。三、電阻、電容、電感元件(一)電阻導(dǎo)體或半導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫電阻作用。在導(dǎo)體中，自由電子在電場(chǎng)力的作用下作定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)和晶格中的原子發(fā)生碰撞；有的電子被吸收，又會(huì)撞出新的自由電子，這種碰撞、摩擦的效應(yīng)培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)7反映為對(duì)電流的阻礙作用。電阻作用使得導(dǎo)體或半導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)進(jìn)行著把電能轉(zhuǎn)換成熱能或其他形式能量的不可逆

21、過(guò)程。實(shí)際電路中，還會(huì)由其他原因而發(fā)熱消耗電能。電流流過(guò)電阻器時(shí)，要消耗電能。所以沿電流方向就會(huì)出現(xiàn)電壓。為了衡量電阻器對(duì)電流的阻礙作用，把電阻器兩端的電壓 u 和通過(guò)它的電流 i 的比值叫做它的電阻，用 R 表示。則電阻的定義式為 (1-7)iuR 電阻的單位是歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)是 。較大的電阻用千歐(k)或兆歐(M)為單位。電阻器簡(jiǎn)稱電阻，電阻的倒數(shù)叫做電阻器的電導(dǎo)，用 G 表示電導(dǎo)。則 (1-8)uiRG1電導(dǎo)大的電阻器的導(dǎo)電性能好。電導(dǎo)的單位為西門子，簡(jiǎn)稱西，符號(hào)為 S。金屬導(dǎo)體的電阻和它的幾何尺寸、材料有關(guān)。在一定的溫度下，截面均勻、材料一樣的一段金屬導(dǎo)體的電阻 (1-9)SlR式中

22、 l 為導(dǎo)體的長(zhǎng)度，S 為導(dǎo)體的截面積， 為導(dǎo)體的電阻率，單位為歐姆米。(m)電阻率的倒數(shù) 叫電導(dǎo)率。1電阻器兩端的電壓和通過(guò)它的電流的方向總是一致的。電阻器的電壓和電流關(guān)系遵從歐姆定律u=Ri (1-10)電壓和電流的大小成正比即遵從歐姆定律的電阻元件叫做線性電阻元件。其大小不成正比的電阻元件叫非線性電阻元件。電阻元件簡(jiǎn)稱電阻。它的圖形符號(hào)如圖所示：當(dāng)電阻的電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)。其接受的功率 (1-11)GuRiuip22上式體現(xiàn)了電阻元件總是接受功率的，是一種耗能元件。對(duì)式(1-11)。是對(duì)任何支路、任何二端網(wǎng)絡(luò)都適用的。而只對(duì)電阻元件適uip GuRip22用。且使用時(shí)，u 必須是

23、電阻元件的電壓，i 必須是電阻元件的電流。電路理論中引用的電路元件，其工作電壓、電流和功率是沒(méi)有限制的。但實(shí)際電器在一定的電壓、電流和功率范圍內(nèi)才能正常工作。否則，將會(huì)對(duì)電路元件造成損壞。導(dǎo)體的電阻和溫度有關(guān)。金屬的電阻都是隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減??；在其溫度接近絕對(duì)零度時(shí)，金屬導(dǎo)體的電阻變得很??；有些金屬和合金在溫度低于某一溫度時(shí)，其電阻突然低到無(wú)法測(cè)量的數(shù)值，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)電性。超導(dǎo)體的另一基本特性是具有完全抗磁性，其內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度永遠(yuǎn)為零。超導(dǎo)電性的實(shí)用價(jià)值很大，現(xiàn)正致力于擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。(二)電容1.電容元件R培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)8實(shí)際電路中，以儲(chǔ)存電場(chǎng)形式的能量而

24、實(shí)現(xiàn)一定功能為主要目的的器件是電容器。被絕緣材料分隔開(kāi)的兩塊導(dǎo)體，組成一個(gè)電容器，這兩塊導(dǎo)體叫電容器的極板，隔開(kāi)極板的絕緣材料叫絕緣介質(zhì)。電容器的兩塊極板經(jīng)電極接到電路中，兩個(gè)極板就分別聚集等量而異號(hào)的電荷，絕緣介質(zhì)中有了電場(chǎng)，儲(chǔ)存著電場(chǎng)形式的能量。電容器極板聚集的電荷改變時(shí)，就形成電流。每一極板的電荷量與電壓的大小成代數(shù)關(guān)系。電荷量與電壓的大小成正比的電容元件叫線性電容元件。否則叫非線性電容元件。本書只討論線性電容元件，簡(jiǎn)稱電容元件，電容元件的 (1-12)uqc 為一正常數(shù)，叫做它的電容。電容的單位為法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)為 F。由于法拉這個(gè)單位太大。實(shí)際應(yīng)用中常用微法()或皮法()作為電容的

25、單位。電容元件又簡(jiǎn)稱電容。FF6101FpF12101其圖形符號(hào)見(jiàn)下圖2.電容元件的電壓電流關(guān)系對(duì)電容元件的電流、電壓，一般都選擇關(guān)聯(lián)參考方向而不加說(shuō)明。電容元件導(dǎo)數(shù)形式的電壓電流約束關(guān)系 (1-13)dtduCi 式(1-13)表明。電容元件電壓增加時(shí)電壓電流方向一致，電壓減少時(shí)電壓電流方向相反，并特別表明：電容元件任一瞬間電流的大小并不取決于這一瞬間電壓的大小，而是與這一瞬間電壓的變化率成正比。電容電壓變化越快，電流越大。電容電壓變化越慢，電流越小。電容元件雖有電壓，但如果電壓不變，則其電流為零。這時(shí)的電容元件如同無(wú)限大電阻開(kāi)路。電容元件積分形式的電流電壓約束關(guān)系： (1-14)diCtu

26、tutt)(1)()(00上式表明：電容元件在 t0 以后某一時(shí)刻 t 的電壓，除與 t0 開(kāi)始作用的電流有關(guān)外，還與 t0)(i以前電流的全部歷史有關(guān)；而 t0 以前電流歷史的效果，則可由 t0 時(shí)的電容電壓來(lái)反映。)(0tu所以電容電壓有“記憶”電流的作用。電容元件是一種記憶元件，而電阻元件則是無(wú)記憶元件。電流和電壓成導(dǎo)數(shù)關(guān)系或積分關(guān)系的元件叫動(dòng)態(tài)元件；電容元件是一種動(dòng)態(tài)元件。電流和電壓成代數(shù)關(guān)系的元件叫靜態(tài)元件；電阻元件是一種靜態(tài)元件。一般電容器的極板面積越大，其電容越大。電容器的極板間距離越小，其電容越大。電容器的電容與極板間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)成正比。電容量和耐壓是電容器的兩個(gè)主要技術(shù)

27、指標(biāo)。3.電容元件的電場(chǎng)能量電容元件的電壓增加(叫做充電)時(shí)，電流和電壓方向一致，所以這時(shí)電容元件從外部接受能量，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)能量?jī)?chǔ)存。電容元件的電壓減少(叫做放電)時(shí)，電流和電壓方向相反，這時(shí)電容元件向外部釋放儲(chǔ)能。電容電壓由零增加到 u 時(shí)。它接受的能量總共為 (1-15)221CuWc 上式就是電容元件電壓為 u 時(shí)儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量。上式表明：電容元件有電壓 u。就儲(chǔ)存有C培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)9的能量，與達(dá)到 u 的過(guò)程無(wú)關(guān)，并與電流的大小及有無(wú)沒(méi)有關(guān)系。電容元件是一種儲(chǔ)能元件。221Cu4.電容器的并聯(lián)和串聯(lián)電容器的電容量不合適或耐壓不夠時(shí)，可以將一些電容器適當(dāng)連接起來(lái)滿足需要。幾個(gè)電

28、容器連接起來(lái)，充電的總電量和它們的端電壓的比值。叫做它們的等效電容或總電容。并聯(lián)電容器的等效電容等于各電容的總和。C=C1+C2+C3 (1-16)并聯(lián)電容器的數(shù)目越多，其等效電容越大。電容器串聯(lián)時(shí)，各電容的電壓與電容成反比，串聯(lián)電容器的等效電容的倒數(shù)等于各電容倒數(shù)之和： (1-17)3211111CCCC串聯(lián)電容器的數(shù)目越多，其等效電容越小，因?yàn)殡娙萜鞔?lián)相當(dāng)于加大了極板間的距離，從而減小了電容。但是每個(gè)電容器的電壓都比總電壓小，所以電容器的耐壓不夠高時(shí)，可以串聯(lián)起來(lái)，在較高的電壓之下使用。(三)電感元件1.線圈實(shí)際電路中，以儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量而實(shí)現(xiàn)一定功能為主要目的的器件是用導(dǎo)線繞制成的線圈。線

29、圈能增強(qiáng)其內(nèi)部的磁場(chǎng)，以鐵磁性物質(zhì)為線圈的芯子，磁場(chǎng)會(huì)大大加強(qiáng)。發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器及很多儀器儀表中都有線圈。線圈通過(guò)電流，就有磁通與線圈交鏈。媒質(zhì)中有了磁場(chǎng)，儲(chǔ)存著磁場(chǎng)形式的能量。與線圈交鏈的磁通改變時(shí)，線圈要因電磁感應(yīng)引起電壓，這些就是線圈在電路中的基本性能。此外線圈的繞線總有電阻作用，鐵芯線圈由于磁通的變化引起能量的損耗。電感元件就是根據(jù)線圈的基本性能定義的，反映磁場(chǎng)儲(chǔ)能的理想電路元件。電感元件是一個(gè)二端元件，其電流與磁鏈的方向成右手螺旋關(guān)系，大小成代數(shù)關(guān)系。磁鏈與電流的大小成正比關(guān)系的電感元件叫線性電感元件，否則叫非線性電感元件。線性電感元件的磁鏈與電流的大小的比值 (1-18)iL

30、為一正常數(shù)，叫做它的電感。電感單位為亨利，簡(jiǎn)稱亨，符號(hào)為 H。電感元件又簡(jiǎn)稱電感。其圖形符號(hào)見(jiàn)下圖： 2.電感元件的電壓電流關(guān)系選擇電感元件的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流參考方向一致的情況下。其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流總是異號(hào)的。并得 dtdiLeL又由于所選 u 與 eL的參考方向一致。這樣電感元件的電壓、電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三者的Leu參考方向一致的情況下。L培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)10 (1-19)dtdiLeuL對(duì)電感元件，一般直接計(jì)算因感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而具有的電壓。式(1-19)表明：電感元件的電流增加時(shí)電壓電流方向一致，電流減小時(shí)電壓電流方向相反。并特別表明：電感元件任一瞬間電壓的大小并不取決于這一瞬間電流的大

31、小，而是與這一瞬間電流的變化率成正比。電感電流變化越快，電壓越大。電感電流變化越慢，電壓越小。電感元件雖有電流，但如果電流不變，則其電壓為零。這時(shí)的電感元件如同零電阻短路。電感元件積分形式的電壓電流方程： (1-20)ttduLtiti0)(1)()(0上式表明：電感元件在 t0 以后某一時(shí)刻 t 的電流，除與 t0 開(kāi)始作用的電壓有關(guān)外，還與)(ut0 以前電壓的全部歷史有關(guān)；而 t0 以前電壓歷史的效果，則可由 t0 時(shí)的電感電流來(lái)反映，電感電流有記憶電壓的作用。電感元件也是一種記憶元件，也是一種動(dòng)態(tài)元件。電感量 L 是電路的又一個(gè)參數(shù)，由于單弦電阻。一般空心線圈常用電阻、電感串聯(lián)組合構(gòu)成

32、其電路模型。有時(shí)也可直接以電感元件為其電路模型。線圈的電感與線圈的匝數(shù)的平方成正比，芯子的截面越大，電感越大；芯子越長(zhǎng)，電感越小。同樣形狀、尺寸的鐵芯線圈的電感比空心線圈大得多。3.電感元件的磁場(chǎng)能量電感元件的電流增加時(shí)，電壓與電流方向一致，所以這時(shí)它從外部接受能量，轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能量而儲(chǔ)存著。其電流減小時(shí)，電壓與電流方向相反，這時(shí)它向外部釋放儲(chǔ)能。電感電流由零增加為 i 時(shí)，它接受的能量總共為 (1-21)2021LiLidiWiL上式表明電感元件有電流 i，就儲(chǔ)存有的能量，與達(dá)到 i 的過(guò)程無(wú)關(guān)，并與電壓的大小及有221Li無(wú)沒(méi)有關(guān)系，i 增加，它的儲(chǔ)能就增加。它從外部接受能量，i 減少，它的

33、儲(chǔ)能就減少，它向外部釋放儲(chǔ)能。四、電壓源、電流源、受控源(一)電壓源理想電壓源簡(jiǎn)稱電壓源，是一個(gè)二端元件。它的電壓為一定的時(shí)間函數(shù)，與通過(guò)它的電流無(wú)關(guān)，它的電流(以及功率)由與之相連的外部電路決定。一般電壓源的圖形符號(hào)如下圖所示： us us 電壓的大小和方向都不變的電壓源叫直流電壓源。上圖 2 是直流電壓源的另一種圖形符號(hào)，并且長(zhǎng)線表示參考正極性，短線表示參考負(fù)極性。(二)電流源理想電流源簡(jiǎn)稱電流源，是一個(gè)二端元件，它的電流為一定的時(shí)間函數(shù)，與它的電壓無(wú)關(guān)，它的電壓(以及功率)由與之相連的外部電路決定。電流源的圖形符號(hào)如下圖：培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)11電流源的電流大小和方向都不變的電流源叫

34、直流電流源。電壓源的電壓和電流源的電流不因其外部電路的不同而不同，它們是獨(dú)立存在的。所以電壓源和電流源總稱為獨(dú)立電源，簡(jiǎn)稱獨(dú)立源。另外，以電壓或電流形式向電路輸入的能量或信號(hào)叫做激勵(lì)信號(hào)，簡(jiǎn)稱激勵(lì)。經(jīng)過(guò)電路傳輸處理后輸出的信號(hào)叫做響應(yīng)信號(hào)，簡(jiǎn)稱響應(yīng)。作為輸出量的電壓、電流，以及激勵(lì)在電路中引起的各電壓、電流，都可叫做響應(yīng)。(三)受控源一個(gè)受控源由兩個(gè)支路組成。一個(gè)支路是短路(或是開(kāi)路)。另一個(gè)支路如同電流源(或電壓源)。而其電流(或電壓)受短路支路的電流(或開(kāi)路支路的電壓)控制。受控源與控制量成正比的受控源叫線性受控源，并簡(jiǎn)稱受控源。受控源不能獨(dú)立存在，它屬于非獨(dú)立源，在電路中獨(dú)立源用圓形符號(hào)

35、，受控源用菱形符號(hào)，以示區(qū)別。第二節(jié) 正弦交流電路一、正弦交流電路介紹一個(gè)周期內(nèi)平均值為零的周期電流(或電壓)叫做交變電流(或電壓)。交變電流(或電壓)中，廣泛應(yīng)用的是隨時(shí)間按正弦函數(shù)規(guī)律變化的，叫做正弦電流(或電壓)，統(tǒng)稱正弦量。一般說(shuō)的交流電，都是指正弦交流電而言。線性動(dòng)態(tài)電路中所有電壓源的電壓和電流源的電流都為同頻率的正弦量。電路中所有響應(yīng)終將成為與激勵(lì)同頻率的正弦量，這樣情況下的電路就是通常說(shuō)的正弦交流電路。(一)正弦量的三要素以電流為例。正弦量的一般解析式為： )sin()(tItimis(t)培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)12其波形如圖 1-2-1(設(shè) 0)。T圖 1-2-1 正弦量波形

36、圖正弦量的解析式和波形都是對(duì)應(yīng)于已經(jīng)選定的參考方向而言的。正弦量的大小、方向隨時(shí)間變化，瞬時(shí)值為正，表示其方向與所選參考方向一致。瞬時(shí)值為負(fù)，表示其方向與所選參考方向相反。下面解釋上式中字母代表意義：Im 是正弦量各瞬時(shí)值中的最大值，叫做正弦量的最大值，也叫振幅。正弦量的一個(gè)周期內(nèi)，兩次達(dá)到同樣的最大值。只是方向不同。正弦量解析式中的角度(t+)叫做正弦量的相位角，簡(jiǎn)稱相位。正弦量在不同的瞬間 t，有不同的相位，在不同的瞬間，正弦量的值(包括大小和正負(fù))不同，而且變化趨勢(shì)(增加、減少或減少的快慢)也不同。相位反映了正弦量每一瞬間的狀態(tài)，隨著時(shí)間的推移，相位逐漸加大，相位每增加 2 弧度，正弦量

37、經(jīng)歷了一個(gè)周期，又重復(fù)原先的變化規(guī)律。正弦量相位增加的速率 叫做正弦量的角頻率。角頻率的單位為 rad/s(弧度/秒)。正弦量的角頻率 、周期 T 和頻率 f 三者的關(guān)系為 (2-1)fT22我國(guó)和世界上大多數(shù)國(guó)家,電力工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)頻率即所謂“工頻”是 50HZ。它的周期為 0.02s,它的角頻率為 srad /314100即工頻正弦量的相位每秒鐘增長(zhǎng) 314rad。少數(shù)國(guó)家的工頻為 60HZ。 為 t=0、即計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)正弦量的相位，叫做正弦量的初相位，簡(jiǎn)稱初相。初相反映了正弦量在計(jì)時(shí)起點(diǎn)的狀態(tài)。最大值為 Im、初相為 的正弦電流在計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)的值。sin)0(mIiIm 反映了正弦量的幅度， 反

38、映了正弦量變化的快慢， 反映了正弦量在 t=0 時(shí)的狀態(tài)，一個(gè)正弦量的 Im、 這三者確定了。這個(gè)正弦量才是確定的。Im(或有效值)、(或 f、T)、 合起來(lái)叫做正弦量的三要素。(二)正弦量的有效值電路的一個(gè)主要作用是轉(zhuǎn)換能量。周期量的瞬時(shí)值、最大值都不能確切反映它們?cè)谵D(zhuǎn)換能量方面的效果。為此，引用有效值，周期量的有效值用大寫字母表示。如 I、U 等。周期量的有效值定義如下：一個(gè)周期量和一個(gè)直流量，分別作用于同一電阻。如果經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的時(shí)間產(chǎn)生相等的熱量。則這個(gè)周期量的有效值等于這個(gè)直流量的大小。因此周期電流的有效值可推出：Imti培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)13 TRTIRdti022 (2-2

39、)TdtiTI021對(duì)于正弦量。其有效值可推出得 (2-3)mmIII707. 02交流電氣設(shè)備銘牌上所標(biāo)的電流、電壓值都是有效值。一般交流電流表、交流電壓表的標(biāo)尺都是按有效值刻度的。如果不加說(shuō)明，交流量的大小皆指有效值而言。正弦值的解析式常寫為(用有效值表示)： )sin(2)(tIti在分析整流器擊穿電壓、計(jì)算電氣設(shè)備的絕緣耐壓水平時(shí)。要按交流電壓的最大值考慮。(三)正弦量的相量表示法一個(gè)復(fù)數(shù)可以同時(shí)表達(dá)一個(gè)正弦量的有效值和初相，相量法就是用復(fù)數(shù)表示正弦量。分析計(jì)算正弦交流電路的方法。設(shè)一個(gè)正弦量為。用旋轉(zhuǎn)因子表示的其形式為：)sin(2)sin()(tItItim。這樣，時(shí)間正弦函數(shù)可用

40、模不變、輻角隨時(shí)間增長(zhǎng)的復(fù)數(shù)完整表示。)(tjmtjjmeIeeI上述對(duì)正弦量的表示還可簡(jiǎn)化：由于正弦交流電路中所有響應(yīng)和激勵(lì)都是同頻率的正弦量。表示它們的那些旋轉(zhuǎn)矢量的角速度相同，相對(duì)位置不變，所以可以不考慮它們的旋轉(zhuǎn)。只用起始位置的矢量就能表示正弦量。對(duì)應(yīng)地，表示同頻率正弦量的那些復(fù)數(shù)中，都含有這一因子，便可省去這一tje因子，而用不隨時(shí)間變化的復(fù)數(shù) jmmeII表示正弦量。又因?yàn)槌Ｓ玫氖怯行е?，所以常用模等于正弦量的有效值、輻角等于正弦量的初相的?fù)數(shù)的矢量 jIeI 表示正弦量。這樣的模等于正弦量的有效值(或最大值)、輻角等于正弦量的初相的復(fù)數(shù)。以及與此復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)的復(fù)平面上的矢量，統(tǒng)稱為這

41、個(gè)正弦量的相量，也叫做表示這個(gè)正弦量的相量。本書中如不加說(shuō)明，都用有效值相量。相量符號(hào)上加的圓點(diǎn)“” 。表示它是對(duì)應(yīng)于一個(gè)時(shí)間正弦函數(shù)的復(fù)數(shù)，而不是普通的復(fù)數(shù)。正弦量并不等于相量，而是與相量對(duì)應(yīng)?？梢杂孟嗔勘硎?。如一個(gè)正弦電壓的相量。ujUeU將該相量乘以所對(duì)應(yīng)的矢量以 的角速度旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)矢量每一時(shí)刻在虛軸的投影才等于這個(gè)正2弦電壓在該時(shí)刻的值。也就是將乘以。再乘以所成的復(fù)數(shù)的虛部才是該正弦電壓。即：U2tje )sin(22Im2Im)()(utjtjtUUeUetuu將表示不同頻率的正弦量的相量畫在同一復(fù)平面上是沒(méi)有意義的。將一些同頻率正弦量的相量畫在同一平面上，所成的圖形叫相量圖。作相

42、量圖時(shí)，實(shí)軸和虛軸一般都省略而不畫出。培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)14(四)同頻率正弦量的加減兩個(gè)、并可推廣到一些同頻率正弦量相加(或相減)的結(jié)果。仍是一個(gè)同頻率的正弦量，但相加(或相減)所得正弦量的有效值 I 一般不等于 I1+I2，且與兩個(gè)正弦量的初相角有關(guān)。相加(或相減)所得正弦量的初相角一般不等于兩個(gè)正弦量初相角的和，且與兩個(gè)正弦量的電流值有關(guān)。用傳統(tǒng)方法求其結(jié)果會(huì)很麻煩。因此，用相量求和就方便多了。正弦量的和的相量，等于正弦量的相量的和。根據(jù)這一定理，求同頻率正弦量的和、差的問(wèn)題。就轉(zhuǎn)化為求復(fù)數(shù)或平面矢量的和、差。由矢量計(jì)算，形象而不易準(zhǔn)確，一般是作相量圖分析情況。由復(fù)數(shù)計(jì)算結(jié)果。(五)

43、相量形式的基爾霍夫定律基爾霍夫兩定律適用于電路的任一瞬間。與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)，因此便有相量形式的基爾霍夫電流定律和電壓定律：連接在電路任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流的相量的代數(shù)和為零。即 (2-4)0I在正弦交流電路中。任一回路的各支路電壓的相量的代數(shù)和為零。即 (2-5)0U二、正弦交流電路中的電阻、電感、電容(一)電阻元件正弦交流電路中。電阻元件的同頻率正弦電壓、電流的有效值、最大值之間都符合歐姆定律。關(guān)聯(lián)參考方向下的電壓和電流同相。電阻元件的電壓、電流相量之間也符合歐姆定律。即 (2-6)IRU電壓、電流變化時(shí)。功率也是變化的。工程上都是計(jì)算瞬時(shí)功率 p 的平均值。并叫做平均功率。用大寫字母 P 表示

44、。周期性交流電路中的平均功率就是瞬時(shí)功率在電壓、電流的一個(gè)周期內(nèi)的平均值，也就是電路平均每秒鐘接受或發(fā)出的電能。平均功率為 (2-7)TpdtTP01平均功率簡(jiǎn)稱功率。通常說(shuō)的功率，都指平均功率而言。設(shè) i=0。正弦交流電路中電阻元件接受的瞬時(shí)功率 )2cos1 (sin2sin2sin2)(2tUItUItItUtp上式所得的 p(t)中，一部分 UI 是不變的，其平均值就是 UI。一部分 (-UIcos2t)是變化的。其平均值為零，所以電阻元件接受的平均功率 GURIUIP22這和直流情況下的結(jié)果一樣。但這里的 P 是平均功率。U 和 I 是有效值。有效值乃是按交流量在熱效應(yīng)方面相當(dāng)?shù)闹绷?/p>

45、值而定義的。所以有同樣的結(jié)果。(二)電感元件1.電感元件電壓的大小不取決于電流的大小，而是和電流的變化率成正比。所以在正弦交流電路中的電感元件，電流為零時(shí)電壓達(dá)到最大值；電流達(dá)到最大值時(shí)電壓為零。這樣。在所選參考方向下，電壓達(dá)到零值比電流早 1/4 周期。所以電壓比電流超前 /2。培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)15由如電感元件的電流相量為，則其電壓相量為dtdiLu I (2-8)IjXILjUL上式中的 XL叫感抗。感抗的單位為 。和電阻的單位相同。感抗的倒數(shù) (2-9)LXBLL11在同樣的 U 下，XL越大。I 越小。所以感抗反映了電感元件對(duì)正弦電流的限制能力。感抗和頻率成正比，因?yàn)殡娏鞔笮∫?/p>

46、定時(shí)，頻率越高，電流變化越快。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感抗又和電感成正比。因?yàn)殡娏饕欢〞r(shí)，電感越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；在直流，感抗為零，電感元件如同短路。2.功率和能量電感元件接受的平均功率為零。因?yàn)樗莾?chǔ)能元件，不消耗能量，只和外部進(jìn)行能量的交換。不同電感元件與外界交換能量的規(guī)模是不同的。而任何電感元件的平均功率都為零，所以平均功率這個(gè)量不能反映電感元件的能量情況，而需引用別的量。實(shí)際線圈的電阻較小。它既能像電阻器那樣起限流的作用，又能比電阻器消耗較少的能量，所以交流電路中常用線圈限流。例如日光燈的鎮(zhèn)流器、異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電抗器、限制短路電流的電抗器等。(三)電容元件1.正弦交流電路中，電容元件的同頻

47、率正弦電壓、電流的有效值及最大值關(guān)系是 (2-10)CmmXfCCIUIU211電容元件的電壓比電流滯后 /2。電容元件電流的大小不取決于電壓的大小，而是和電壓的變化率成正比。所以在正弦交流電路中的電容元件，電壓為零的瞬間電流達(dá)到最大值；電壓達(dá)到最大值時(shí)電流為零。這樣，在所選參考方向下，電流達(dá)到零值比電壓早 1/4 周期，所以電流比電壓超前 /2，或者說(shuō)電壓比電流超前(-/2)。式(2-10)中的 XC叫容抗。在同樣電壓 U 作用下，XC越大，電流 I 越小。所以容抗反映了電容元件對(duì)正弦電流的限制能力。容抗和頻率成反比，因?yàn)殡妷捍笮∫欢〞r(shí)，頻率越高。電壓變化越快，電流越大。容抗又與電容成反比，

48、因?yàn)殡妷阂欢〞r(shí)，電容越大，電流越大。在直流情況下，容抗為無(wú)限大。電容元件如同開(kāi)路。電容的單位為 F。容抗的單位為 。和電阻的單位相同。容抗的倒數(shù) (2-11)CXBCC1叫容納，單位為 S。從電壓、電流的有效值關(guān)系而言，電容元件的容抗、容納分別和電阻元件的電阻、電導(dǎo)相當(dāng)。但是：容抗、容納只有在正弦交流電路中才有意義。容抗不等于電容元件的電壓和電流瞬時(shí)值的比值。即 XCu/i。設(shè)電容元件的電壓相量為。則其電流相量U UCjI培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)16或 (2-12)ICjICjU112.功率和能量電容元件接受的平均功率為零，因?yàn)樗彩莾?chǔ)能元件，不消耗能量，只和外部進(jìn)行能量的交換。 三、RLC

49、串、并聯(lián)電路(一)RLC 串聯(lián)電路電阻為 R、電感為 L、電容為 C 的三個(gè)元件串聯(lián)的電路如下圖所示：培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)17RLCuRuL uCiuXu LULUCU UXU RUICU作電路的相量圖如上圖所示。從上圖可看到，和反相，圖中用表示它們的LUCUCLXUUU總和。、反相，表明串聯(lián)的 L、C 的作用是相反的、相互補(bǔ)償?shù)?。的值可能比、都LUCUXULUCU小。而且可能小的很多。以致、的值都可能比端口電壓大。LUCU設(shè)電流相量為，則列 R、L、C 串聯(lián)電路的電壓、電流相量方程I(2-13)IZIeZIjXRIXXjRUUUUUUjCLXRCLR上式便是電路的端口電壓、電流相量的關(guān)系

50、式。式中的只是一個(gè)復(fù)數(shù)，復(fù)阻抗 Z 的jXRZ實(shí)部為電路的電阻，虛部叫電抗，單位為 ，X 為有正、負(fù)的代數(shù)量，XLXC 時(shí) X 為正值，反之則為負(fù)值。復(fù)阻抗 Z 的模叫阻抗。復(fù)阻抗 Z 的輻角叫阻抗角，阻抗角就是關(guān)聯(lián)參考方向下端口電壓超前電流的相位差。(二)R、L、C 并聯(lián)電路R、L、C 并聯(lián)電路的同其串聯(lián)電路分析方法基本相同。電感和電容的電流也是反相，表明并聯(lián)的L、C 的作用也是相互補(bǔ)償?shù)?。這里引出復(fù)導(dǎo)納的概念： jBGY單位為 S。Y 只是一個(gè)復(fù)數(shù)，其實(shí)部為電導(dǎo)，虛部為電納。(三)復(fù)阻抗、復(fù)導(dǎo)納的等效互換對(duì)正弦交流電路中的一個(gè)不含獨(dú)立源的二端網(wǎng)絡(luò)，定義網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)參考方向下端口電壓相量與電流

51、相量的比值叫做網(wǎng)絡(luò)的復(fù)阻抗。正弦交流電路中的任一不含獨(dú)立源的二端網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電阻電抗串聯(lián)組合等效代替。等效電阻等于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)阻抗的實(shí)部 R。等效電抗等于復(fù)阻抗的虛部 X，與這樣代替相應(yīng)的是把電壓分解為有功分量和無(wú)功分量。對(duì)同一網(wǎng)絡(luò)。還可定義關(guān)聯(lián)參考方向下端口電流相量與電壓相量的比值叫做網(wǎng)絡(luò)的復(fù)導(dǎo)納。這樣，培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)18同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，又可以用電導(dǎo)電納并聯(lián)組合等效代替。等效電導(dǎo)等于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)導(dǎo)納的實(shí)部 G。等效電納等于復(fù)導(dǎo)納的虛部 B。同一網(wǎng)絡(luò)，既可用電阻電抗串聯(lián)組合等效代替；又可用電導(dǎo)電納并聯(lián)組合等效代替。這也意味著這兩種組合可以等效互換。并稱之為復(fù)阻抗與復(fù)導(dǎo)納的等效互換，它們等效

52、的條件為： 1ZY即1)(jBGjXR（四、正弦交流電路中的功率(一)瞬時(shí)功率設(shè)正弦交流電路中電壓、電流各為 )sin(2)(tUtutItisin2)(其中為電壓比電流超前的相位差，它與電壓、電流參考方向的選擇有關(guān)。二端網(wǎng)絡(luò)接受的瞬時(shí)功率為 tItUtitutpsin2)sin(2)()()( ttUIsin)sin(2 )2cos(costUIUI tUItUI2sinsin)2cos1 (cos )()(tptpra上式表明。瞬時(shí)功率是由、兩個(gè)分量組成的。分量與電阻元件的功率相似，兩)(tpa)(tpr)(tpa倍于電流頻率而變化，但總為正值。它是網(wǎng)絡(luò)接受能量的瞬時(shí)功率，它的平均值為。c

53、osUI分量與電感元件或電容元件的功率相似。是一個(gè)兩倍與電流頻率而變化的正弦函數(shù)，是網(wǎng))(tpr絡(luò)與其外部交換能量的瞬時(shí)功率，它的最大值為。sinUI(二)有功功率、無(wú)功功率、視在功率上述的平均值為零，所以網(wǎng)絡(luò)接受的平均功率 P 就等于的平均值。即)(tpr)(tpa (2-14)cosUIP 由于交流電路中，除了消耗能量外還有著能量的交換。為了衡量交換能量的規(guī)模，定義網(wǎng)絡(luò)與外部交換能量的最大瞬時(shí)功率，叫做網(wǎng)絡(luò)接受的無(wú)功功率。用 Q 表示。則 (2-15)sinUIQ 相對(duì)于無(wú)功功率，平均功率又稱為有功功率。無(wú)功功率和有功功率具有相同的單位。但它不是實(shí)際接受能量的平均功率，為了與平均功率相區(qū)別

54、。無(wú)功功率的單位不用瓦，而用乏，乏的符號(hào)是 var。無(wú)功功率反映了具有儲(chǔ)能元件的網(wǎng)絡(luò)與其外部交換能量的規(guī)模。 “無(wú)功”意味著“交換而不消耗” ，不能理解為“無(wú)用” 。Q 是有正、負(fù)的代數(shù)量。由于不含獨(dú)立源的感性網(wǎng)絡(luò)在電壓、電流參考方向一致情況下接受的無(wú)功功率為正值。不含獨(dú)立源的容性網(wǎng)絡(luò)在電壓、電流參考方向一致情況下接受的無(wú)功功率為負(fù)值，所以把網(wǎng)絡(luò)接受或發(fā)出的正的無(wú)功功率叫做感性的，把負(fù)的無(wú)功功率叫做容性的。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接受容性無(wú)功功率，等于發(fā)出感性無(wú)功功率。無(wú)功功率的接受或發(fā)出，習(xí)慣上都是對(duì)感性無(wú)功功率而言的。由于電壓、電流間存在相位差。正弦交流電路中的平均功率一般不等于電壓、電流有效值的乘積，培

55、訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)19這個(gè)看來(lái)象是功率的網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流有效值的乘積 (2-16)22QPUIS叫做視在功率。與平均功率相區(qū)別，它的單位也不用瓦，而用伏安，符號(hào)為 VA。一般電機(jī)、電器都是按照額定的電壓、電流設(shè)計(jì)和使用的。用視在功率表示設(shè)備的容量是比較方便的，通常所說(shuō)的變壓器的容量。就是指它的視在功率說(shuō)的。(三)功率因數(shù)上面有功功率的公式中的叫做網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)。它為有功功率與視在功率的比值，等于網(wǎng)cos絡(luò)的電壓比電流超前的相位差的余弦。對(duì)不含獨(dú)立源的網(wǎng)絡(luò)，就是網(wǎng)絡(luò)的阻抗角，可見(jiàn)功率因數(shù)由網(wǎng)絡(luò)本身及電源的頻率決定。功率因數(shù)不為 1 的負(fù)載。它的無(wú)功功率就不等于零，就意味著它從電源接受的能量中

56、有一部分是交換而不消耗的。因數(shù)值越低，交換部分所占比例越大。負(fù)載的功率因數(shù)低，對(duì)電力系統(tǒng)不利：負(fù)載的功率因數(shù)過(guò)低，使電源設(shè)備的容量不能充分利用。在一定的電壓下向負(fù)載輸送一定的有功功率時(shí)，負(fù)載的功率因數(shù)越低，通過(guò)輸電線的電流越大，導(dǎo)線電阻的能量損耗和導(dǎo)線阻抗的電壓降落越大。培訓(xùn)教材_下冊(cè)_電氣分冊(cè)20第二章第二章 電氣主接線電氣主接線第一節(jié) 電氣主接線的基本形式及要求、作用一、對(duì)電氣主接線的基本要求電氣主接線是由高壓電器通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套

57、裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。對(duì)電氣主接線的基本要求，概括地說(shuō)應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。(一)可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)。保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求，停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門帶來(lái)的損失將更加嚴(yán)重，往往比少發(fā)電能的價(jià)值大幾十倍，至于導(dǎo)致人身

58、傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠，因事故被迫中斷供電的機(jī)會(huì)越少，影響范圍越小，停電時(shí)間越短，主接線的可靠程度就越高。分析和評(píng)估主接線可靠性通常應(yīng)從以下幾方面綜合考慮：1.發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用發(fā)電廠和變電所都是電力系統(tǒng)的重要組成部分。其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)相適應(yīng)，例如：對(duì)一個(gè)中小型發(fā)電廠的主接線則毋須要求過(guò)高的可靠性，所以沒(méi)有必要采用復(fù)雜的接線形式。而對(duì)一個(gè)大型發(fā)電廠或超高壓變電所，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位很重要。供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行破壞，甚至瓦解，造成巨大損失。為此，其電氣主

59、接線應(yīng)采用供電可靠性高的接線形式。在設(shè)計(jì)時(shí)，除予以定性論證外，還需對(duì)主接線可靠性進(jìn)行定量分析和計(jì)算。2.發(fā)電廠和變電所接入電力系統(tǒng)的方式現(xiàn)代化的發(fā)電廠和變電所都接入電力系統(tǒng)運(yùn)行。其接入方式的選擇與容量大小、電壓等級(jí)、負(fù)荷性質(zhì)以及地理位置和輸送電能距離等因素有關(guān)。例如：對(duì)中小型發(fā)電廠和變電所一般靠近負(fù)荷中心且常常有 6-10KV 電壓級(jí)的近區(qū)負(fù)荷。與系統(tǒng)的連接只是輸送本廠剩余功率，容量不大，此時(shí)，其主接線的設(shè)計(jì)對(duì) 6-10KV 發(fā)電機(jī)電壓等級(jí)接線宜采用供電可靠性較高的母線接線形式，以便適應(yīng)近區(qū)各類負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。而與系統(tǒng)的連接則可采用單回線弱聯(lián)系的接入方式，大型發(fā)電廠一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，

60、電能須用較高電壓輸送，其容量也較大，此時(shí)宜采用雙回路或環(huán)網(wǎng)等強(qiáng)聯(lián)系形式接入系統(tǒng)。該發(fā)電廠或變電所相應(yīng)電壓等級(jí)接線方式的可靠性必須與之適應(yīng)。3.發(fā)電廠和變電所的運(yùn)行方式及負(fù)荷性質(zhì)電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是：發(fā)電、變電、輸電和用電同一時(shí)刻完成。而負(fù)荷的性質(zhì)按其重要性又有 I 類、II 類和 III 類之分。對(duì)擔(dān)任基本負(fù)荷的發(fā)電廠，設(shè)備利用率較高，年利用小時(shí)數(shù)在 5000h 以上。且主要供應(yīng) I、II 類負(fù)荷用電時(shí)，必須采用供電較為可靠的接線形式，且保證有兩路電源供電。承擔(dān)一般負(fù)荷的發(fā)電廠，年利用小時(shí)數(shù)在 3000h 以下，其接線的可靠性要求，需要進(jìn)行綜合分析。例如：鋼鐵企業(yè)雖屬 I 類用戶、但不是所有負(fù)荷都