1、山西焦煤集團有限責任公司員工職業(yè)技能培訓叢書綜 采 維 修 電 工主編郝利榮煤 炭 工 業(yè) 出 版 社內(nèi) 容 提 要本書是山西焦煤集團有限責任公司員工職業(yè)技能培訓叢書之一。內(nèi)容包括：電工基礎、電子技術基礎、變壓器與交流異步電動機、綜采工作面安全供電及供電系統(tǒng)、綜采電氣設備、采煤機和刮板輸送機的電氣控制、礦用電纜等，并附有綜采維修電工技能鑒定標準。本書可作為參加煤炭行業(yè)職業(yè)技能鑒定、技能大賽的有關人員及綜采維修電工技能培訓的教材，也可供有關工程技術人員與管理人員學習參考。2006 年 8 月第 1 版 2006 年 8 月第 1 次印刷 社內(nèi)編號 5589 定價 31.00 元前言綜合機械化采煤

2、是煤礦現(xiàn)代化采煤的主要生產(chǎn)方式，它使回采工作面的主要生產(chǎn)工序連同平巷運輸?shù)拳h(huán)節(jié)都實現(xiàn)了機械化和連續(xù)化。隨著我國煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，采煤工作面綜合機械化的程度迅速提高，機電設備單機容量和總的容量不斷增大，綜采設備不斷向重型化、強力化發(fā)展，結構系統(tǒng)越來越復雜，技術越來越先進，這就為綜采設備的安裝、回撤、使用、維護提出了較高的要求。綜采工作面電氣設備的維修是綜采工作面生產(chǎn)過程中極為重要的組成部分。由于綜采電氣設備的類型和數(shù)量很多，工作環(huán)境惡劣，所以要求有較多的備件和專門維護。在綜采工作面，一個部件發(fā)生故障后，如果不及時修復或因配件供應不及時而無法更換，就有可能妨礙整個工作面的正常推進。因此，加強電氣

3、設備的維修具有重要的意義。綜采維修電工是指使用機具及儀表從事綜采工作面的供電、通信、控制等電氣設備的定檢、維護、檢修的技術工人。綜采維修電工的職責是：保證本職范圍內(nèi)電氣設備的安全、可靠運行；清楚工作環(huán)境的安全狀況，熟知相關的規(guī)定和標準，熟悉維修范圍內(nèi)的供電系統(tǒng)、設備分布以及電纜、設備的運行情況；熟悉出現(xiàn)事故時停電順序和人員撤離路線；掌握機電設備的結構、原理性能和事故的處理方法，忠于職守、精心維護、遵守各種規(guī)章制度。為了創(chuàng)建學習型企業(yè)，全面提高員工素質(zhì)，為員工學習技術、掌握技能和業(yè)務，以及為技能大賽和技能鑒定提供統(tǒng)一標準的教材和學習資料，山西焦煤集團有限責任公司組織編寫了山西焦煤集團公司員工必讀

4、叢書 ， 綜采維修電工是這套叢書之一。該書按照中華人民共和國工人技術等級標準(煤炭行業(yè))對綜采維修電工的要求而編寫的。全書共分八章。第一章至第四章為基本知識和基本理論，主要內(nèi)容有電工基礎、電子技術基礎、變壓器與交流異步電動機、綜采工作面安全供電及其供電系統(tǒng)等；第五章至第八章為實際操作技能，主要內(nèi)容有綜采電氣設備的工作原理及其維護、檢修、故障分析，礦用電纜，綜采工作面通信控制和照明系統(tǒng)等。在本書編寫過程中，針對煤礦綜采工作面電氣設備的特點，努力貫徹“理論聯(lián)系實際”的原則，在內(nèi)容上由淺入深，循序漸進，既注重了基礎知識和基本技能，又注重了知識的綜合運用以及知識與能力的轉(zhuǎn)化，使教材更貼近實際和應用。在

5、文字的敘述上，力求簡明、通俗，便于自學、易于理解。為了適應生產(chǎn)需要，書中還適當?shù)鼐幦肓苏{(diào)壓調(diào)頻啟動器、電牽引采煤機的電氣控制等新技術和新設備。本書由郝利榮任主編，裴劍平、邵佩林、張志高任副主編，參加編寫的人員有邵佩林、韓錫鈺、曹學貴、李雙珠、張光斌、常玉春、任學明，書中插圖由任學明繪制。在本書編審過程中，得到了太原礦山機器集團有限公司、太原惠特科技有限公司、西山煤礦總公司設備租賃公司、西銘礦機電科、職教辦等有關單位的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝。由于時間倉促，水平有限，書中難免有不當之處，懇請廣大讀者批評指正。編者 2006 年 6 月第一章電工基礎第一章電工基礎 . 3第一節(jié)直流電路的

6、基本概念與基本定律.3第二節(jié)電感、電容與電磁感應.7第三節(jié)正弦交流電路.10第四節(jié)三相正弦交流電路.18第二章電子技術基礎第二章電子技術基礎 .21第一節(jié)半導體的基礎知識.21第二節(jié)晶體二極管與三極管.23第三節(jié)三極管的放大電路.29第四節(jié)整流濾波與穩(wěn)壓電路.34第五節(jié)數(shù)字電路基礎知識.40第三章變壓器與交流異步電動機第三章變壓器與交流異步電動機 .46第一節(jié)變壓器.46第二節(jié)交流異步電動機.50第四章綜采工作面安全供電及供電系統(tǒng)第四章綜采工作面安全供電及供電系統(tǒng) .57第一節(jié)綜采工作面安全供電.57第二節(jié)綜采工作面供電系統(tǒng).60第三節(jié)供電保護.69第五章綜采電氣設備第五章綜采電氣設備 .84

7、第一節(jié)礦用隔爆高壓配電裝置.84第二節(jié)移動變電站.89第三節(jié)礦用低壓饋電開關.97第四節(jié)隔爆型電磁啟動器.103第六章采煤機和刮板輸送機的電氣控制第六章采煤機和刮板輸送機的電氣控制 .114第一節(jié)采煤機電氣控制.114第二節(jié)刮板輸送機電氣控制.129第七章礦用電纜第七章礦用電纜 .131第一節(jié)概述.131第二節(jié)電纜的敷設與維護.134第三節(jié)電纜的連接.135第四節(jié)電纜的現(xiàn)場修補.137第五節(jié)電纜的故障及處理.140第八章綜采工作面通信控制與照明系統(tǒng)第八章綜采工作面通信控制與照明系統(tǒng) .142第一節(jié) CK-2 型通信控制系統(tǒng) .142第二節(jié) ZXZ8-2.5（4）-（）型.151第三節(jié)綜采照明.

8、155附錄：綜采維修電工職業(yè)技能鑒定標準.158參考文獻.166第一章電工基礎學習提示本章主要介紹直流電路的基本概念與基本定律，電感、電容與電磁感應，正弦交流電路，三相正弦交流電路等。初級工應掌握電路的基本概念；中、高級工應掌握電路的基本原理，看懂電路圖；技師、高級技師必須全面掌握電工基礎知識，能看懂和繪制復雜的電路圖。第一節(jié)直流電路的基本概念與基本定律一、 電路的組成與作用電路就是電流通過的路徑。它的作用是實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。電路主要由電源、負載、導線和控制設備四部分組成，可分為外電路和內(nèi)電路。從電源一端經(jīng)過負載再回到電源另一端的電路稱為外電路。電源內(nèi)部的通路稱為內(nèi)電路。(1) 電源：電路

9、中電能的來源，是將其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的裝置，是電路中的原動力，如發(fā)電機、蓄電池等。(2) 負載：即用電設施，也叫負荷，如電動機、燈泡等。(3) 導線：連接電源與負載的裝置。(4) 控制設備：改變電路狀態(tài)或保護電路不受損壞的裝置，如開關、熔斷器等。二、 電路的基本物理量1. 電流在電場力的作用下，自由電子或離子所發(fā)生的有規(guī)則的運動稱為電流。為了計量電流的強弱，人們規(guī)定電流強度這一物理量。電流強度是在電場力的作用下單位時間內(nèi)通過某一導體截面的電量。如果電流強度不隨時間而變化，則稱這種電流為直流電流，簡稱直流。電流強度簡稱電流，其表達式為：電流的單位是安培（A） ，即在 1 秒（s）內(nèi)通過導體

10、截面的電量為 1 庫侖（C）時，則電流為 1 安培（A） 。在計量小電流時，常用毫安（mA） 、微安（A）為單位，而計量大電流時則采用千安（kA） 。其關系為人們習慣上規(guī)定正電荷運動的方向（或負電荷運動的相反方向）為電流的方向。2. 電壓和電位電壓是衡量電場做功能力大小的一個物理量。如圖 1-1 所示，設在電場力 F 的作用下，正電荷 Q 由 A 移到 B，移動距離為 lAB，則電場力所做的功為電場力把單位正電荷從 A 點移到 B 點所做的功，稱為該兩點間的電壓 UAB，用公式表示為：若電場力將 1 庫侖（C）的正電荷從 A 點移到 B 點，所做的功是 1 焦耳（J） ，則A、B 間的電壓值為

11、 1 伏特（V） ，即常用的單位還有千伏（kV） 、毫伏(mV)、微伏(V)。如果選定電路中某一點為參考點，則電路中其他各點與參考點之間的電壓就有一個確定的電壓值（UAO、UBO） ，這些電壓值稱為以為參考點的各點電位，用符號 V 表示，如圖 1-1 所示。在電場中任意兩點間的電壓稱為兩點間的電位差，即電位的單位與電壓的單位相同。電壓和電位是有區(qū)別的，電路中某兩點間電壓的大小是絕對的，與參考點無關；而某點電位的大小則是相對的，隨參考點而變。電壓的方向總是從高電位到低電位，即電位降的方向。3. 電動勢電動勢是衡量電源將非電能轉(zhuǎn)換成電能本領的物理量。電源中，外力將單位的正電荷從電源的負極移到正極所

12、做的功，稱為電源的電動勢，用 E 表示，即電動勢的單位也與電位的單位相同。電動勢的方向是由電源的負極指向正極，因此電動勢的方向與電壓的方向相反，這是兩者的區(qū)別。在數(shù)值關系上，電動勢等于電源內(nèi)部電壓降與負載兩端的電壓降之和，即如忽略電源內(nèi)部的電壓降 Ir，則電動勢就等于負載兩端的電壓降，即當外電路(即負載)開路時，則電動勢就等于電路的開路電壓。4. 電阻導體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號 R 表示，單位為歐姆（） ，簡稱歐。如果導體的兩端電壓為 1 V，通過電流為 1 A，則該導體的電阻為 1 ，即電阻常用的單位還有千歐(k)和兆歐(M)，其換算關系為：實驗證明，導體的電阻與導體截面成反比，與

13、導體長度成正比，并且還與導體的材料有關。用公式表示為：三、 歐姆定律、電功和電功率1. 歐姆定律1） 一段無源電路的歐姆定律在一段電路中不含電動勢，僅有電阻，如圖 1-2 所示。這段電路電阻中流過的電流與加在電阻兩端的電壓成正比，與電阻的大小成反比，即電阻的倒數(shù)稱為電導，引用電導 G 后，歐姆定律還可以寫成：2） 全電路歐姆定律全電路是含有電源的閉合電路，如圖 1-3 所示。圖中 E 為電源電動勢，r0 為電源的內(nèi)阻，R 為負載電阻。全電路歐姆定律的內(nèi)容是：全電路中的電流強度與電源的電動勢成正比，與整個電路中（即內(nèi)電路和外電路）的電阻成反比，其數(shù)學式為：由上式可得全電路中的電壓與電流的變化規(guī)律

14、表現(xiàn)為如下幾個方面：(1) 電路處于通路狀態(tài)時，當負載電阻減小時，電路中電流增大，電源端電壓將略有下降。(2) 電路處于斷路狀態(tài)時，如圖 1-4 所示，電路的特征可用下列各式表示：即：外電路電阻對電源來說等于無限大，電路中電流為零 ，電源端電壓等于電源電動勢，電源不輸出電能。 (3) 短路狀態(tài)時（電源的兩端 a 和 b 由于某種原因連在一起）如圖 1-5 所示，電路的特征可用下列各式表示：電源短路時，外電路電阻可視為零 ，電流不再流過負載，回路中僅含電源內(nèi)阻，這時電流很大稱為短路電流。短路電流可使電源遭受電磁力的沖擊與熱的損傷而損壞。電源所產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻所消耗。2. 電功與電功率 1） 電

15、功電流通過電動機會帶動機器轉(zhuǎn)動，電流通過電爐會發(fā)出大量的熱，電流通過電燈會發(fā)光，這些能量的傳遞和轉(zhuǎn)換，說明電流做功，電流所做的功稱為電功，用符號 W 表示。電功的大小跟通過電器的電流和加在用電器兩端的電壓及通電時間有關。其計算公式為：電功的單位是焦耳(J)，但實用上焦耳太小，而用千瓦時(kWh)， 即度為單位，其換算關系為： 2） 電功率電流在單位時間內(nèi)所做的功稱電功率。其計算公式為：電功率常用的單位瓦特(W)、千瓦(kW)，其關系為：由式(1-13)可以看出：(1) 當電器的電阻一定時，電器消耗的功率與電流的平方或電壓的平方成正比。例如，電流或電壓是原來的 2 倍，功率則是原來功率的 4 倍

16、。(2) 當流過用電器的電流一定時，電功率與電阻成正比。在串聯(lián)電路中，各電阻消耗的功率與電阻成正比。(3) 當加在電器兩端的電壓一定時，功率與電阻成反比。并聯(lián)電路，每個電阻消耗功率與其電阻成反比。四、 電阻的串、并聯(lián)電路1. 電阻的串聯(lián)幾個電阻一個接一個地連接起來，中間沒有分支，這種連法稱為串聯(lián)。如圖 1-6（a）所示為兩個電阻串聯(lián)電路。電阻串聯(lián)的特點：(1） 通過各電阻的是同一個電流；(2） 總電壓等于各電阻上電壓之和，即 (3） 等效電阻 R 等于各電阻之和，即于是可以把電路等效成如圖 1-6（b）所示。各電阻上的電壓分別為：可見，串聯(lián)各電阻上的電壓與相應的電阻成正比。2. 電阻的并聯(lián)幾個

17、電阻連接在兩個公共節(jié)點之間，這種連法稱為并聯(lián)。如圖 1-7（a）所示，表示兩個電阻并聯(lián)。電阻并聯(lián)的特點：(1） 各電阻兩端是同一電壓；(2） 總電流 I 等于各并聯(lián)電阻中電流之和，即 (3） 等效電阻 R 的倒數(shù)，等于各電阻倒數(shù)之和，即式(1-16)也可寫成： 于是，可以把電路等效成如圖 1-7(b)所示。兩個電阻并聯(lián)時，式（1-16）可以寫成：則兩并聯(lián)電阻上的電流分別為：可見，并聯(lián)各電阻上的電流與相應的電阻成反比。3. 電阻混聯(lián)電路中既有串聯(lián)又有并聯(lián)，這樣的聯(lián)接方式叫混聯(lián)。對于這樣的電路，首先將混聯(lián)電路簡化成一個無分支電路，再進行電流電壓計算，簡化方法是：(1） 找出混聯(lián)電路中等電位點進行編

18、號，將電阻對號接入各點；(2） 畫出簡化電路。第二節(jié)電感、電容與電磁感應一、 電容器1. 電容器和電容量被絕緣材料分隔開的兩個導體，就組成一個電容器。圖 1-8 所示為一個簡單的平板電容器及其圖形符號。金屬板 A、B 稱為極板，極板中間的絕緣材料稱為介質(zhì)。如果兩極板接上直流電源，在電場力的作用下，自由電子由電源負極移到極板 B 上，使極板 B 帶負電荷；同時極板 A 帶等量的正電荷，直到極板間的電壓與電源電壓相等為止，這種現(xiàn)象叫充電。充電完成后，極板所帶的電量與外加電壓 U 的大小成正比，即式中的比例常數(shù) C 稱為電容器的電容量，簡稱電容。它的大小完全取決于電容器的結構，是一個固定不變的量，與

19、所帶電量或兩端電壓大小無關。在同樣電壓下，C 越大，則Q 越大，所以電容量表示單位電壓下電容器 1 個極板上儲存電荷量的能力，可寫為：當 U=1 V 時，Q=1 C 時，電容器 C=1 法拉（F） 。由于法拉這個單位太大，通常采用較小的單位微法（F）和皮法(pF)，其換算關系為：2. 電容器的串聯(lián)兩個或兩個以上的電容器正、負極板依次連接的方式，叫電容器的串聯(lián)，如圖 1-9 所示。串聯(lián)電容器的特點是：(1） 每個電容器所帶電量相等，并等于等效電容器上所帶的電量，即 (2） 總電壓等于各電容器兩端電壓之和，即 (3） 總電容的倒數(shù)等于各電容器電容的倒數(shù)和，即由此得兩個串聯(lián)電容器的等效電容為： (4

20、) 串聯(lián)電容器兩端承受的電壓與其電容量成反比,即當兩個電容器串聯(lián)時，各電容器兩端承受的電壓分別為：由此可見，電容器串聯(lián)時總電容量比其中任一串聯(lián)電容器的電容量小。串聯(lián)電容器越多，總電容量越小。而且，電容器串聯(lián)時，電容器電容量越小，承受的電壓會越高。3. 電容器的并聯(lián) 兩個或兩個以上的電容器，同性極板連接在一起的連接方式叫做電容器的并聯(lián)，如圖1-10 所示。并聯(lián)電容器的特點：(1） 每個電容器兩端電壓相同，并等于外加電壓，即 (2） 并聯(lián)電容器的總電量等于各電容器電量之和，即 (3） 并聯(lián)后的總電容等于各電容量之和，即由此可見，并聯(lián)電容器的總電容比其中任一個電容器的電容量都大。而且并聯(lián)電容器越多，

21、總電容量越大。因此，在電容量不能滿足要求的情況下，可以用幾個電容器并聯(lián)使用，但最高工作電壓按并聯(lián)電器中最小額定工作電壓確定。二、 電流的磁場實驗表明，產(chǎn)生磁場的根本原因是電流。在載流導體或永久磁鐵的周圍存在著磁場，磁場是物質(zhì)的一種特殊形態(tài)。磁場有兩種表現(xiàn)形式：一是磁場對處在磁場內(nèi)的載流導體或鐵磁物質(zhì)有力的作用，在對磁場做相對運動的導體上能產(chǎn)生感應電動勢；二是磁場具有能量。為了使磁場形象化，可用磁力線來描繪磁場。磁力線都是些閉合曲線，線上任一點的切線方向即為該點的磁場方向，如圖 1-11（a）所示。載流導體周圍的磁場方向與產(chǎn)生該磁場電流方向有關系，磁場的方向與電流方向之間關系可用右手螺旋定則來確

22、定。用右手握住通電導體，拇指伸直并指向電流方向，則其余四指所指的方向便是磁力線即磁場方向，如圖 1-11（b）所示。對于通電螺旋線圈周圍的磁場，磁場方向也用右手螺旋定則判斷，四指指向線圈中的電流方向，伸直的拇指就表示磁力線的方向，如圖 1-11（c）所示。三、 磁場的基本物理量圖 1-12 導體受到的作用力 1. 磁感應強度磁感應強度是表示磁場內(nèi)某點磁場的強弱和方向的一個物理量，其大小可用該點磁場作用于 1 m 長、通過 1 A 電流的導體在磁場中所受到的力來衡量，如圖 1-12 所示，即2. 磁通磁感應強度 B 與垂直于磁場方向的面積 S 的乘積，稱為通過該面積的磁通，即磁通的單位是韋伯(W

23、b)，簡稱韋。為了把磁通、磁感應強度與磁力線密切聯(lián)系起來，把垂直穿過單位面積上的磁力線數(shù)叫磁感應強度，也叫做磁通密度，即3. 磁勢要使電路中產(chǎn)生電流必須有電源電動勢。同樣，要使線圈中產(chǎn)生磁通，必須要有磁勢。通常把電流與線圈匝數(shù) N 的乘積叫磁勢(FC)，即磁勢的單位是安(A)。磁勢愈大，產(chǎn)生的磁通愈大，說明磁場愈強。4. 磁場強度表示磁場強弱的一個輔助計算量，通過它來確定磁場與電流的關系。磁力線通過的閉合路徑叫磁路。如果磁路長為 L，則磁場強度為：5. 磁導率()磁導率是用來表示磁場媒質(zhì)的磁性的物理量，也就是用來衡量物質(zhì)導磁能力的物理量。它與磁場強度的乘積就等于磁感應強度，即例如，有兩個完全相

24、同的線圈，一個線圈內(nèi)以磁鋼做心，一個以銅做心。這兩個線圈內(nèi)的媒質(zhì)不同，則磁導率 不同，通入同樣大小的電流所產(chǎn)生的磁通也不同。因此，磁感應強度隨著媒質(zhì)的不同而不同。任一媒質(zhì)的磁導率與真空中的磁導率之比叫做相對磁導率用 r 表示，即表示在其他條件相同的情況下，媒質(zhì)中的磁感應強度是真空中的多少倍。從以上分析可知，磁導率 只與磁路材料有關， 愈大說明材料的導磁性能愈好，也就是說能夠用較小的磁場強度產(chǎn)生較大的磁通密度。四、 對載流直導線的作用力把一根通有電流 I 的導線垂直放入均勻磁場中，如圖 1-13（a）所示，載流導線在磁場中受力 F 的大小與磁通密度 B、導線電流 I 及導線有效長度成正比。如果導

25、線 l 以任意方向放在磁場中，如圖 1-13（b）所示，求載流導線所受到的電磁力時，可將導體 l 按投影法則，分解為與磁場垂直的分量和平行的分量，其垂直分量為導體的有效長度，即電磁力的方向可用左手定則來確定，如圖 1-13(a)所示。即伸開左手于磁場內(nèi)，讓磁力線直穿過手心，四指伸直指向電流方向，則與四指垂直的拇指的指向便是導體所受電磁力的方向。應用左手定則可以判斷通電導體在磁場中的運動方向，它和電動機原理相同。五、 電磁感應電流能夠產(chǎn)生磁場，在一定的條件下，變化的磁場也可以產(chǎn)生電動勢。這種變化的磁場能在導體中引起電動勢的現(xiàn)象叫做電磁感應，由電磁感應所產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢，由感應電動勢引起的

26、電流叫感應電流。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機、變壓器等設備都是根據(jù)電磁感應原理制造出來的。1. 自感電動勢當線圈中通過電流時，線圈周圍一定會產(chǎn)生磁場。若線圈中電流發(fā)生變化時，由這個變化的電流所產(chǎn)生的磁通也將隨著變化，這個變化的磁通將在線圈中產(chǎn)生感應電動勢。由于這個感應電動勢是由線圈本身的電流變化而產(chǎn)生的，所以叫自感電動勢。自感電動勢的方向總是反抗線圈中磁通變化。當電流增加時，自感電動勢的方向力圖阻止電流增加；而當電流減小時，自感電動勢的方向力圖阻止電流減小。自感電動勢大小是由下列因素決定的：(1） 與電流變化率有關。電流變化快慢通常用電流變化率表明。所謂電流變化率是指在很短的時間內(nèi)電流變化的數(shù)值與這段

27、時間的比值。(2） 與線圈本身的結構（如幾何形狀、匝數(shù)）有關。(3） 與線圈周圍介質(zhì)有關。2. 互感電動勢兩個互相靠近的線圈，當其中一個線圈接通電源時，其電流的變化將引起磁通變化。這個變化的磁通除穿過本身線圈外，還有一部分穿過與它靠近的另一線圈。因此，在另一線圈中會產(chǎn)生感應電動勢，這種現(xiàn)象稱互感，由互感產(chǎn)生的電動勢稱互感電動勢。第三節(jié)正弦交流電路一、 概述通常把大小和方向隨時間變化的電流、電壓、電動勢，統(tǒng)稱為交流電。在交流電動勢作用下的電路稱為交流電路。如果交流電是按正弦規(guī)律變化的，稱為正弦交流電。圖 1-14所示為正弦交流電流的波形圖。正弦交流電有許多優(yōu)點。例如，可以方便地利用變壓器升壓和降

28、壓，便于高壓輸電，減少輸電損失；交流電動機比直流電動機結構簡單，在制造和維護上都比較經(jīng)濟；在某些場合下必須用直流電時，可以用整流設備很方便地轉(zhuǎn)換成直流電，供給直流負載。所以正弦交流電得到了廣泛的應用。二、 正弦交流電的產(chǎn)生正弦交流電動勢是由交流發(fā)電機產(chǎn)生的，如圖 1-15（a）所示為兩極交流發(fā)電機的結構示意圖。在靜止的兩個磁極 N、S 之間放置圓柱形鐵心，其上繞有線圈(圖中僅示 1 匝)。鐵心和線圈合稱電樞。線圈的兩端分別接到兩只相互絕緣的銅環(huán)上，銅環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，環(huán)上壓接電刷與外電路相連。為了使線圈產(chǎn)生的感應電動勢能按正弦規(guī)律變化，把磁極做成特殊形狀，使其氣隙中的磁場按正弦規(guī)律分布。如圖 1

29、-15（b）所示，當電樞由原動機拖動在按正弦規(guī)律分布的磁場中旋轉(zhuǎn)切割磁力線時，線圈中便會產(chǎn)生正弦感應電動勢。如圖1-15（c）所示，電樞表面的磁感應強度可用公式表示為：電樞在磁場中等速旋轉(zhuǎn)時，線圈中的感應電動勢為：因此，上式可寫成：在圖 1-15(b)中，發(fā)電機電樞在按正弦規(guī)律分布的磁場中旋轉(zhuǎn) 1 周時，線圈中的感應電動勢 e 也按正弦規(guī)律交變 1 次。如果發(fā)電機是四極的，如圖 1-16（a）所示，在 2 的空間角內(nèi)，當電樞旋轉(zhuǎn) 1 周時，電動勢就按正弦規(guī)律變化了 2 次，如圖 1-16（b）所示。交流電在變化過程中經(jīng)過的角度叫電角度。電角度和空間角的關系為：交流電在任一瞬間的值稱為瞬時值，瞬

30、時值用小寫字母表示，如 i、u、e 分別表示交流電流、交流電壓、交流電動勢的瞬時值。三、 正弦交流電的三要素正弦交流電的主要特征表現(xiàn)在量值大小、交變的快慢及初始值三個方面，它們分別由幅值（或有效值） 、頻率（或周期）和初相位來確定。所以，幅值、頻率和初相位就稱為正弦量的三要素。(1) 最大值：瞬時值中的最大值，電動勢、電壓和電流分別用大寫字母 Em、Um 和 Im表示。(2) 周期 T 和效率 f：周期 T 為交流電按正弦規(guī)律變化 1 次所需的時間，單位為 s；頻率 f 為每秒鐘內(nèi)正弦交流電變化的周期數(shù)，單位為 Hz。周期和頻率互為倒數(shù)，即例如，我國發(fā)電廠發(fā)出的交流電頻率為 50 Hz；周期為

31、 0.02 s。(3) 角頻率 ：正弦交流電在 1 s 內(nèi)變化的電角度。即角頻率的單位為弧度/秒(rad/s)，由于 =t，于是式(1-35)可寫成：e=Emsint發(fā)電機所產(chǎn)生的電動勢的頻率與發(fā)電機的磁極對數(shù)和轉(zhuǎn)速有關，即四、 相位與相位差1. 相位與初相位如圖 1-17 所示，設 t=0 時開始計時，a1b1 線圈平面與中性面之間的夾角為 1，a2b2線圈與中性面之間的夾角為 2，則在任意時刻這兩個電動勢的瞬時值可分別為：上式中的電角度(t+)稱為該交流電量的相位或相角，它反映了交流電變化的進程。顯然，e1 的相位(t+1)與 e2 的相位(t+2)不相同。電動勢 e1、e2 的波形圖如圖

32、 1-17(b)所示。t=0 時的相位叫初相位或初相，顯然 e1 的初相是 1，e2 的初相是 2。交流電量的初相可以為正也可以為負，圖 1-18(a)、(b)分別表示初相為+60及初相為-30的正弦電動勢的波形。2. 相位差兩個同頻率交流電量的相位之差叫做相位差，用字母 表示，即可見，兩個同頻率交流電量的相位差就等于它們的初相之差。根據(jù)兩個同頻率正弦量的相位差，可以確立兩個正弦量之間的相位關系。一般的相位關系可分為超前或滯后；特殊的相位關系有同相、反相、正交幾種。(1) 超前、滯后：當兩個同頻率正弦量的相位差 =1-20 時，即 e1 的初相大于e2 的初相時，e1 的變化領先 e2，這種情

33、況叫做 e1 的相位超前 e2，或叫做 e2 的相位滯后于 e1。在圖 1-19 中，e1 超前 e2 為 135，或 e2 滯后 e1 為 135。 (2) 同相、反相、正交：如果 =1-2=0，則稱兩個正弦量同相，在圖 1-20(a)中，電動勢 e1 與 e2 同相。如果 =1-2=180，則稱兩個正弦量反相，在圖 1-20(b)中，電動勢 e1 與 e2 反相。如果 =1-2=90，則稱兩個正弦量正交，在圖 1-20(c)中，電流i1 與 i2 正交。交流電量的相位差實際上反映了兩個交流電量到達最大值的時間差，時差(t)的大小等于相位差除以角頻率。即五、 交流電的有效值1. 有效值的概念

34、交流電流的有效值是以電流的熱效應來規(guī)定的。因此，有效值的定義如下：如果一個交流電通過一個電阻在一個周期時間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量和某一直流電流通過同一電阻在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，那么這個直流電的量值就是交流電的有效值。有效值常用大寫字母 U、E、I 表示。2. 有效值與最大值的關系根據(jù)有效值的定義，采用圖形面積來推導有效值與最大值之間的數(shù)量關系。首先看看接在直流電源上的燈泡 A 所消耗的能量。在圖 1-21(a)中，燈泡 A 的電阻為R，通過的電流為 I 時，燈泡所消耗的功率為：在 t 秒時間內(nèi)，燈泡 A 所消耗的電能為：設直流電流的波形如圖 1-21(c)所示，那么燈泡 A 所消耗的電能可以用

35、圖 1-21（e）中帶有陰影的矩形面積來表示。再來看接在交流電源上的燈泡 B 所消耗的能量。在圖 1-21(b)中，燈泡 B 接在交流電源上，它的電阻也等于 R，通過它的交流電流波形如圖 1-21(d)所示。燈泡消耗的功率為：因為電流 i 的大小是隨時間而變化的，所以功率力也隨時間變化，不能用一個固定的數(shù)值來表示。因此，需要用做圖的方法求出燈泡 B 在 t 時間內(nèi)所消耗的電能 WB。在圖 1-21(d)中，如果將電流 i 每一瞬間的數(shù)值平方，再乘以 R，就可以得到在同一瞬間功率的大小。逐點求出功率的瞬時值，畫在直角坐標中，就得到 pB 的波形圖，如圖 1-21(f)所示。在一個周期內(nèi)，電流值雖

36、有正有負，但是電阻上消耗的功率總是正值。因為在后半周期內(nèi)，電流雖為負值，但 i2R 仍為正值。燈泡 B 所消耗的電能可以用圖中的帶有陰影的矩形面積來表示。從圖中可以看出(或用數(shù)學證明)，矩形的高度(平均高度)為：這時 WB 應為根據(jù)有效值的定義可得即也就是說正弦電流的有效值等于最大值的 0. 707 倍,或正弦電流的最大值等于有效值的 倍。2把正弦電流有效值的概念推廣到正弦電壓和正弦電動勢上,同樣可得到:在交流電路中，通常都是用有效值進行計算的。電氣設備的額定電流、額定電壓也都是用有效值來標定的，交流伏特表和安培表的刻度也都是用有效值來刻度的?？梢?，有效值的應用是十分廣泛的。有效值和最大值是對

37、同一交流電量從不同角度來反映電流強弱和電壓高低的物理量。在計算功率時，要用有效值。但在選擇電器設備的耐壓時，必須考慮到最大值。例如，直流耐壓 160 V 的紙介電容器，就不能用于電壓有效值為 160 V 的交流電路。六、 正弦交流電的表示法為了便于研究交流電，人們通常用四種形式表示一個正弦交流電。第一種形式是解析式，就是用一個數(shù)學式子來表示，例如 i=12sin(100t-30)（A） ；第二種形式是曲線圖；第三種形式是相量圖，即用旋轉(zhuǎn)矢量來表示；第四種形式稱為符號形式，是用復數(shù)來表示一個交流電。本節(jié)的重點是研究正弦交流電的矢量圖表示法。旋轉(zhuǎn)矢量表示法，就是用一個在直角坐標中繞原點不斷旋轉(zhuǎn)的矢

38、量，來表示正弦交流電的方法。旋轉(zhuǎn)矢量常用最大值符號 Em、Im 或 Um 表示。圖 1-22 所示為用旋轉(zhuǎn)矢量表示交流電動勢的方法。旋轉(zhuǎn)矢量 Em 沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，其角速度等于正弦交流電動勢的角頻率，其長度代表正弦交流電動勢的最大值(或有效值)。若旋轉(zhuǎn)矢量與 x 軸的正方向同向時，正弦電動勢的初相為零。若旋轉(zhuǎn)矢量的長度為 Em，角頻率為 ，起始時與橫軸正方向的夾角為 ，則 t=0 時刻旋轉(zhuǎn)矢量在縱坐標軸 y 上的投影就等于正弦電動勢的瞬時值的初始值，即：正弦電動勢的瞬時值可表示為y=e=Emsin(t+)。例如，在 t1 時刻，和其對應的正弦電動勢是瞬時值 e1。這樣規(guī)定以后，正弦電動勢的每

39、一瞬時值將和一個確定的旋轉(zhuǎn)矢量相對應。在 t0、t1時的瞬時值，在 y 軸上有 e0、e1與其對應。由于旋轉(zhuǎn)矢量在坐標中的位置與時間有關，通常稱其為時間矢量。需要說明：該矢量反映了正弦量三要素，它可以表示一正弦量，但它與速度的空間矢量不同，它只是用來作為正弦交流電路的計算工具。通常將這種矢量稱為相量。相量的符號用大寫字母上加“”表示，如 U、I等。將同頻率的交流電畫在同一張旋轉(zhuǎn)相量圖上時，由于這些相量的角頻率相同，不論它們旋轉(zhuǎn)到什么位置時，彼此之間的相位關系始終保持不變，所以在研究各相量之間的關系時，通常不標出角頻率而只按初相和最大值作出相量，這樣作出的圖叫相量圖。例如：它們的相量圖如圖 1-

40、23 所示。作圖時要注意，在同一相量圖上，相同單位的相量，要用相同的尺寸比例繪制，如圖 1-23 中的 Em 或 Um。上面是用最大值作出的相量圖。由于有效值已被人們廣泛使用，因而各正弦量的旋轉(zhuǎn)相量也可以用有效值畫出。以后畫相量圖時，將較多地采用有效值旋轉(zhuǎn)相量圖。有效值相量常用字母 U、I、E 來表示。采用相量來表示正弦交流電的優(yōu)點是，計算和決定幾個同頻率交流電相加或相減時，要比解析式和曲線圖簡便，故相量圖是研究交流電的重要工具之一。正弦交流電用相量表示以后，它們的和差運算就可以采用相量加減的方法進行。一般步驟是先畫出各相量，然后用平行四邊形法則作出總相量，最后用三角方法計算出結果。七、 純電

41、阻電路純電阻電路，就是既沒有電感，又沒有電容而只包含有電阻的電路，如圖 1-24(a)所示。在實際生活中，由白熾燈、電烙鐵、電阻爐或電阻器組成的交流電路都可近似地看成是純電阻電路。圖 1-24 純電阻電路1. 電流與電壓的相位關系為了分析方便起見，設加在電阻兩端的正弦電壓 uR 的初相為零，即根據(jù)歐姆定律，通過電阻的電流瞬時值應為：從上式不難看出，在正弦電壓作用下，電阻中通過的電流也是一個同頻率的正弦電流，且與加在電阻兩端的電壓同相位。圖 1-24(b)和(c)分別畫出了電流、電壓的相量圖(有效值)和波形圖(瞬時值)。在作相量圖時，是以電壓相量作為參考相量的，由于電流與電壓同相，故兩者的指向一

42、致。2. 電流與電壓的數(shù)量關系由式(1-45)可知，通過電阻的最大電流為：若把兩邊除以 2，則得：這說明，在純電阻電路中，電壓與電流的有效值之間符合歐姆定律。3. 電路的功率在任一瞬間，電阻中的電流瞬時值與同一瞬間電阻兩端電壓的瞬時值的乘積，稱為電阻獲取的瞬時功率，用 pR 來表示，即瞬時功率的變化曲線如圖 1-24（c）中的畫有線條的曲線所示。由于電流與電壓同相，所以 pR 在任一瞬間的數(shù)值都是正值。這就說明，在任一瞬時電阻都從電源取用功率，起著負載的作用。由于瞬時功率時刻變動，不便計算，因而通常都是計算一個周期內(nèi)取用功率的平均值，即平均功率。平均功率又稱為有功功率，用 P 表示。電流、電壓

43、用有效值表示時，其功率 P 的計算與直流電路相同，即八、 純電感電路 由電阻很小的電感線圈組成的交流電路，都可以近似地看成是純電感電路。圖 1-25 所示為由一個線圈構成的純電感電路。1. 電流與電壓的關系在純電感線圈的兩端，加上交流電壓 uL，線圈中必定要產(chǎn)生一交流電流 i。由于這一電流時刻都在變化，因而線圈上就產(chǎn)生自感電動勢來“反抗”電流的改變，因此線圈中的電流變化就要落后于線圈兩端的電壓變化，uL 和 i 之間就會有相位差。對于一個內(nèi)阻很小的電源，其自感電動勢與端電壓總是大小相等方向相反的，即由上式可看出，線圈兩端的電壓大小與電流的變化率成正比。下面就通過式（1-48）來分析電流與電壓之

44、間的相位關系。設線圈中的電流的初相為零，電流波形如圖 1-25 所示?，F(xiàn)把一周期內(nèi)電流的變化分成四個階段來研究。(1) 在 02(即第一個 14 周期內(nèi))。電流從零增加到最大正值。此間電流的變化率it 為正值，并且起始時刻最大，然后逐漸減小到零，根據(jù)式(1-48)可知，此期間的電壓uL 從最大正值逐漸變?yōu)榱?，如圖 1-25 所示。 (2) 在 2(即第二個 14 周期內(nèi))。電流從最大正值減小到零。此間電流的變化率it 為負值，且從零變到最大負值，uL 也從零變到最大負值。(3) 在 32(即第三個 14 周期內(nèi))。電流從零變?yōu)樽畲筘撝?，此間電流的變化率仍為負值，且從最大負值變到零，則 uL 也

45、從最大負值變到零。(4) 在 322(即第四個 14 周期內(nèi))。電流從最大負值變到零，此間電流的變化率為正值，且從零變到最大正值，則 uL 也從零變到最大正值。電路中的相位關系從以上分析可得電流和電壓的相位關系。圖 1-25 所示為 i 與 uL 的波形圖，從波形圖中可清楚地看出：在純電感線圈中的正弦電流要比它兩端的電壓滯后90，或者說，電壓總是超前電流 90，圖 1-26 為電流、電壓的相量圖。設流過電感的正弦電流的初相為零，則電流、電壓的瞬時值表達式為： （1-49） 2. 電流與電壓的數(shù)量關系由數(shù)學推導可知，電壓的最大值為：若把兩邊同除以 2，則得：XL 稱為電感抗，簡稱感抗，它的單位是

46、歐姆。因此，電感線圈中的電流有效值，就等于線圈兩端電壓的有效值除以它的感抗。抗是用來表示電感線圈對交流電流阻礙作用的一個物理量。感抗的大小，取決于線圈的電感量 L 和流過它的電流的頻率 f。對具有某一電感量的線圈而言，f 愈高則 XL 愈大，在相同電壓作用下，線圈中的電流就會減小。在直流電路中，因頻率 f=0，故線圈的感抗也等于零，這時線圈只起電阻作用。由于一般線圈的電阻很小，故可視電感線圈為短路。圖 1-27 所示為線圈的感抗隨頻率變化的圖形。3. 電路的功率純電感線圈的瞬時功率為：在圖 1-28 畫出了 pL 的變化曲線，從圖中可以看到：在第一和第三個 1/4 期內(nèi)，pL 是正值，這就表示

47、線圈要從電源方面吸取電能并把它轉(zhuǎn)換成電磁能，儲藏在線圈周圍的磁場中，此時線圈起著一個負載的作用。但在第二和第四個 14 期內(nèi)，pL 為負值，這表示線圈是在向電源輸送能量，也就是線圈把磁能再轉(zhuǎn)換為電能而送回電源，此時線圈起著一個電源的作用。綜上所述，純電感線圈時而“吞進”電能，功率為正；時而“吐出”電能，功率為負，在一個周期內(nèi)的平均功率為零。平均功率不能反映線圈能量交換的情況，因而人們就用電流與電壓有效值之乘積來反映這種能量交換的情況，并把它叫做電路的無功功率。無功功率用字母 QL 表示，QL 的大小為： 為與有功功率相區(qū)別，無功功率的單位用乏爾，簡稱乏。在式(1-53)中，當各物理量的單位分別

48、用 V、A、 時，無功功率的單位就是乏。必須指出， “無功”的含義是“交換”而不是“消耗” ，它是相對“有功”而言的，絕不能理解為“無用” 。九、 純電容電路由介質(zhì)損耗很小、絕緣電阻很大的電容器組成的交流電路，可近似地看成純電容電路，圖 1-29(a)所示就是純電容電路。1. 電流與電壓的相位關系電容器接入直流電源電路中，在電容器充放電過程中會產(chǎn)生電流，穩(wěn)恒直流電流不能通過電容器。當電容器接到交流電路中時，由于外加電壓不斷變化，電容器就不斷充放電，電路中就不斷有電流流過，交流電流可以通過電容器。電容器兩端的電壓隨電荷的積累(即充電)而升高，隨電荷的釋放(即放電)而降低的，由于電容電流等于電荷的

49、積累和釋放的變化率，因此電容中的電流與電容兩端的電壓的變化率成正比。設在 t 時間內(nèi)電容器極板上的電荷變化量是 Q，則圖 1-29(b)中所示為電壓與電流的變化波形，現(xiàn)根據(jù)式(1-54)來分析電流的變化。(1) 在 02(即第一個 14 周期內(nèi))。uC 從零增加到最大正值。電壓變化率為正值且開始為最大，然后逐漸減小到零。根據(jù)式(1-54)可知，電流 i 從最大正值逐漸變?yōu)榱恪?2) 在 2(即第二個 14 周期內(nèi))。uC 從最大正值變?yōu)榱?，變化率為負且從零到最大負值。此間電流也從零變到最大負值。(3) 在 32(即第三個 14 周期內(nèi))。uC 從零變到最大負值，變化率為負且從最大負值變?yōu)榱?。?/p>

50、間電流也從最大負值變?yōu)榱恪?4) 在 322(即第四個 14 周期內(nèi))。uC 從最大負值變?yōu)榱悖兓蕿檎覐牧愕阶畲笳?。此間電流也從零變到最大正值。相位關系從以上分析可清楚地看出：純電容電路中的電流超前電壓 90，這與純電感電路的情況正好相反。圖 1-30 所示就是電流、電壓的相量圖。2. 電壓與電流的數(shù)量關系設加在電容器兩端的交流電壓的初相為零，則電流、電壓的瞬時值表達式為：其中，電流的最大值為：若把上式兩邊同除以 2，則得式(1-56)表明，在純電容電路中，電流的有效值等于它兩端電壓的有效值除以它的容抗。容抗是用來表示電容器對電流阻礙作用大小的一個物理量。容抗的大小與頻率及電容量成反比

51、。當電容器的電容量一定時，頻率 f 愈高，則容抗 XC 愈小。在直流電路中，因頻率 f=0，故電容器的容抗等于無限大。這表明，電容器接入直流電路時，在穩(wěn)態(tài)下是處于斷路狀態(tài)的。圖 1-31 為電容器的容抗隨頻率變化的曲線。3. 電路功率純電容電路的瞬時功率為：圖 1-32 中畫出了 pC 的變化曲線。從圖中可看出，在第一和第三個 14 周期內(nèi)，pC是正值，此時電容器被充電，從電源吸取能量，并把它儲藏在電容器的電場中，此時電容器起著一個負載的作用。但在第二和第四個 14 周期內(nèi)，pC 是負值，此時電容器放電，它把儲藏的電場能量又送回電源，此時電容器又起著一個電源的作用。所以在純電容電路中，電容器也

52、是時而 “吞進”電能，時而“吐出”電能，因而電容器不消耗電能，在一個周期內(nèi)的平均功率為零。和純電感電路相類似，為了衡量電容器和電源之間的能量交換，用其電壓有效值和電流有效值之積來標志其交換的情況，并稱之為無功功率。其表示式為：十、 交流電路的功率因數(shù)1. 功率因數(shù)的概念在交流電路中，由于電壓與電流有相位差，電壓與電流不同相，即電壓和電流不會同時達到最大值。因此，電路實際吸收的有功功率要比同相位時 UI 小些。以 R、L 串聯(lián)電路為例，電路吸收的有功功率就是電阻 R 所消耗的功率。由(圖 1-33)電壓三角形可知： 電感的無功功率為：可見，電路的有功功率等于總電壓、總電流的有效值的乘積再乘以系數(shù)

53、 cos。cos叫做電路的功率因數(shù)， 叫做功率因數(shù)角。電路中電壓、電流有效值的乘積，既不是有功功率，也不是無功功率，稱為視在功率，用符號 S 表示。即視在功率也稱為表觀功率，它表示電源提供電流的總能力，即表示交流電源的容量大小。為區(qū)別起見，視在功率的單位用 VA。有功功率一般小于視在功率，僅當 cos=1 時，即電流、電壓同相位時，二者才相等。2. 提高功率因數(shù)的意義電力系統(tǒng)通常要求有較高的功率因數(shù)，原因如下：(1) 功率因數(shù)過低，電源設備的容量就不能充分利用。發(fā)電機或變壓器在運行時不能超過其額定電壓 U 和額定電流 I 的數(shù)值，也就是其視在功率有一個確定的值。在這種情況下，負載的功率因數(shù)越低

54、，發(fā)電機發(fā)出的有功功率就越小，電源的利用率就愈低。(2) 功率因數(shù)過低，輸電能力、輸電效率下降。由公式 P=UIcos 可知，要求輸送的有功功率一定時，功率因數(shù) cos 越低，線路的電流 I 就越大。電流越大，線路的電壓和功率損耗越大，輸電效率也就越低。綜上所述，提高功率因數(shù)是必要的，其意義就在于能提高供電設備的利用率和提高輸電效率。3. 提高功率因數(shù)的方法電力系統(tǒng)的大多數(shù)負載是感性負載，例如電動機、變壓器等，這類負載的功率因數(shù)較低。為了提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，常在負載兩端并聯(lián)電容器，叫并聯(lián)補償。感性負載和電容并聯(lián)后，線路上的總電流比未補償時減小，總電流和電源電壓之間的相角 也減小了，這就提高

55、了線路的功率因數(shù)。在圖 1-34(a)中，R 和 L 為等效感性負載，C 為補償電容。并聯(lián)電容前(開關未合時)，I=I1，矢量關系如圖 1-34(b)所示。并聯(lián)電容后(開關閉合)，總電流 I 為電流 I1 和 IC 的相量和，相量關系如圖 1-34(c)所示。從圖中可看出，并聯(lián)電容后，總電流從 I1 減小到 I，功率因數(shù)角從 1 減小到 ，從而使功率因數(shù)得到提高。第四節(jié)三相正弦交流電路一、 三相交流電的產(chǎn)生在三相交流電路中同時有三個電動勢在作用。它們的幅值、頻率相等，但在相位上彼此相差 120，這就是三相電動勢。三相電動勢是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的。最簡單的發(fā)電機如圖 1-35（a）所示，它與單

56、相發(fā)電機不同之處在于電樞上有三個相同的繞組， 這三個繞組放置的位置在空間相隔120。當原動機帶動電樞按逆時針方向做等速旋轉(zhuǎn)時，各相繞組分別產(chǎn)生正弦感應電動勢。由于三相繞組結構相同，切割磁力線的速度相同，彼此在空間上相距 120，故所產(chǎn)生的電動勢是三相對稱電動勢。圖 1-35(b)中，三相繞組在電路中的符號以 U1、V1、W1，表示發(fā)電機繞組的首端，U2、V2、W2表示發(fā)電機繞組的末端。三個對稱電動勢可用下列公式表示：相量圖和變化曲線如圖 1-36 所示。二、 三相發(fā)電機繞組的星形連接發(fā)電機(或變壓器)三相繞組的末端 U2、V2、W2連于一點 N，此端點稱為發(fā)電機(或變壓器)的中點，如圖 1-3

57、7 所示。從中點接出的輸電線稱為中線。中線通常與大地相聯(lián)，故稱為地線或零線。從三個始端引出的輸電線稱為端線(俗稱火線)。端線與中線之間的電壓稱為相電壓，用 UU、UV、UW 表示。端線與端線之間的電壓稱為線電壓，用 UUV、UVW、UWU 表示。三相發(fā)電機繞組產(chǎn)生的三相電動勢是對稱的，因此三個相電壓也是對稱的，而三個線電壓可表示為：其相量圖如圖 1-38 所示。從相量圖可以看出：三相對稱一般公式為： 三相發(fā)電機繞組作星形連接時，可以給負載兩種電壓，一種是線電壓；一種是相電壓。三個相電壓對稱，三個線電壓也對稱，并且同一端線輸出的線電壓在相位上超前其輸出相電壓 30。三、 三相發(fā)電機繞組的三角形連

58、接 將各相繞組的首末端依次相連，連成一個三角形回路；再從三個頂點引出三根導線與負載相接，如圖 1-39 所示。從圖 1-39 可見，發(fā)電機繞組作三角形連接時，線電壓就是相電壓，兩者相等，即三角形連接時必須注意要正確接線，當首尾依次連接正確時，回路中三相電壓相量和等于零，在負載對稱的情況下，繞組回路中無環(huán)流流過。如果接法不正確，只要一相繞組始末端接反，閉合回路中的三相電壓相量和不為零，這時回路中將出現(xiàn)很大環(huán)流，會燒壞發(fā)電機。四、 三相負載的星形連接將三組負載的一端分別接在 U 線、V 線和 W 線上，另一端接在中線上，如圖 1-40(a)、(b)所示，這種連接方式稱為三相星形接法，又稱 Y 形連

59、接，高壓時用 Y 表示，低壓時用y 表示。同理從圖 1-40(a)(b)可以看出，加在各相負載兩端的電壓就是該相的相電壓。在各相電壓的作用下，有電流流過各端線、負載和中線。流過端線(火線)的電流稱為線電流，流過負載的電流稱為相電流，流過中線電流稱為中線電流，分別表示為Iu、Iv、Iw，IUN、IVN、IWN 和 IN。三相負載星形連接時，線電流等于相電流，I 線=I 相，即各相電流為：各相負載的電壓與電流之間的相位差分別為：中線電流等于各相電流之相量和，即各相負載取用的有功功率為：Pu=UUNIUNcosUNPv=UVNIVNcosVNPw=UWNIWNcosWN三相總功率為：P=Pu+Pv+

60、Pw（1-67）五、 三相負載的三角形連接將各相負載依次接在兩端線之間，如圖 1-41 所示。這種連接方式稱為三角形接法，又稱為 D 接法，高壓時用 D 表示，低壓時用 d 表示。1. 負載三角形連接的特點因為各相負載都直接接在電源的線電壓上，所以負載的相電壓 UZ 與電源的線電壓相等，即UUVUVWUWUUZU線因此，不論三相負載對稱與否，其相電壓對稱；當三相負載對稱時(各相的電阻、感抗、阻抗分別相等)，負載的相電流 IZ 也是對稱的，即IUV=IUW=IWU=IZ=UZ /Z相在圖 1-42 中，線電流和相電流的關系為：的線電流與相電流關系從圖 1-42 相量圖可以看出,線電流也是對稱的,