1、电学基础知识 什么是电？l电是一种自然现象，在古代人们是通过闪电发现它的存在的。l电是原子或分子之间产生排斥力和吸引力的一种属性。l电是原子处在转动状态时的一种表现。l自然界存在正、负两种电荷。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。物质的分类自然界的物质按导电能力来分有哪几种:-导体 容易导电的物体叫导体。如：金属，人体，大地，酸、碱、盐的水溶液等。-半导体 导电性介于二者之间，我们就把这类材料叫做半 导体。-绝缘体 不容易导电的物体叫绝缘体。如：橡胶，玻璃，陶瓷，塑料，油，纯水等。物体的结构物体的结构l 物体由物体由分子分子组成，分子由组成，分子由原子原子组成，原子由组成，原子由原子原子核核和
2、和核外电子核外电子组成，原子核又由中子和质子组成。组成，原子核又由中子和质子组成。质子带质子带正正电，电子带电，电子带负负电，通常情况下质子和电电，通常情况下质子和电子带有子带有等量的异种等量的异种电荷，则原子对外电荷，则原子对外不显不显电性电性（中性）。（中性）。l 导体和绝缘体的主要区别是：导体内有大量导体和绝缘体的主要区别是：导体内有大量自由自由移动的电荷移动的电荷，而绝缘体内，而绝缘体内几乎没有几乎没有自由移动的电自由移动的电荷，但导体和绝缘体是没有荷，但导体和绝缘体是没有绝对绝对的界限，在一定的界限，在一定条件下可以条件下可以互相转化互相转化。原子结构电子,质子和中子1.电子2.中子
3、3.质子少电子多电子多电子电量的单位l电荷-电荷是物体的一种属性，用以描述物荷是否因带电而产生了相互作用。l电荷分正电荷和负电荷两种。l一个电子的电量为一个基本电荷。l一个带电体所带电荷的多少可以用电子数目来表示，不过在实用上这个单位的大小，我们常以库伦作为电量的单位。l 1库伦=6.241018个电子电荷 1库仑=1安培秒。电量的符号用Q表示。电场强度和电位 l 在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受到电场力的作用。l 电场强度和电位是表示静电场中各点性质的两个基本物理量。l 电场强度-电场强度即是单位正电荷在某点所受到的作用力的大小。l 电场强度的单位是牛顿库伦(N/Co)电场中某点
4、的电位是指在电场中将单位正电荷从该点移至电位参考点的电场力所作的功。l 电位的常用单位是伏特(V)或毫伏(mV)，即1V=1000mVe电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电压降。电压的单位与电位的单位相同。基尔霍夫电压定律l定义：定义：对于任意一个集中参数电路中的任意一个回路，在任何时刻，沿该回路的所有支路电压代数和等于零。Uq1 +Uq2+(-U1)+(-U2)=0 V电压的测量电流电流是由带电粒子的定向移动形成的1.开关2.电流表3.电阻电流的方向技术电流方向物理电流方向电流的单位l安培-Amp（A）l1安培=1000 毫安l1毫安=1000微安l即 1A=1000mA 1mA
5、=1000uA电流的测量1.开关2.电流表3.电阻1.电流夹钳2.蓄电池负极单线基尔霍夫电流定律l定义：定义：对于任意一个集中参数电路中的任意一个结点或闭合面，在任何时刻，通过该结点或闭合面的所有支路电流代数和等于零I1 +I2-I3-I4-I5=0 A电流流动的模型1.水泵2.阀3.涡轮4.水流1.电源电压2.开关3.灯泡4.电流方向电阻电气符号R-电阻-电阻率I-导线长度A-线径不同材料的电阻率材料比电阻(mm2/m)银0.0161铜0.0178金0.023铝0.0303锡0.11铁0.13下表列出了一些电工学所用导体的比电阻。电阻的串联与并联Rges=R1+R2+R3 电路l由电源、导线
6、、负载和开关组成的闭合回路叫电路.l电路的工种状态：(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路（有时也叫断 路）;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路 叫短路.通路开路短路焦耳定律l定义：以热的形态在一个均匀导体中发生定义：以热的形态在一个均匀导体中发生的功率，与此导体的电阻和通过此电阻的的功率，与此导体的电阻和通过此电阻的电流平方之乘积成正比。电流平方之乘积成正比。l焦耳定律是定量说明焦耳定律是定量说明传导电流传导电流将电能转换将电能转换为热能的定律。内容是：电流通过导体产为热能的定律。内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体生的热量跟电流的二次方成正
7、比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律耳定律数学数学表达式：表达式：Q=I2;Rt（适用于（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导所有电路）；对于纯电阻电路可推导出出:Q=W=PT;Q=UIT;Q=(U2/R)T欧姆定律l定义：定义：在直流情况下，一闭合电路中的电流与电动势成在直流情况下，一闭合电路中的电流与电动势成正比，或当一电路元件中没有电动势时，其中的正比，或当一电路元件中没有电动势时，其中的电流与两端的电位差成正比。电流与两端的电位差成正比。在同一电路中，导体中的在同一电路中，导体中的电流电流跟导体两端的电压跟导体两端的电压成正比，跟导
8、体的成正比，跟导体的电阻电阻阻值成反比，这就是欧姆阻值成反比，这就是欧姆定律，基本公式是定律，基本公式是I=U/R。欧姆定律由。欧姆定律由乔治乔治西西蒙蒙欧姆欧姆提出，为了纪念他对提出，为了纪念他对电磁学电磁学的贡献，物的贡献，物理学界将电阻的单位命名为欧姆，以符号理学界将电阻的单位命名为欧姆，以符号表示。表示。欧姆定律U=I*R UI=-R UR=-I欧姆定律练习题l如图所示，阻值为R1=6，R2=3的两个电阻串联接入9V的电路中，求：-电路的总电阻R；-电路的总电流I；-R1两端的电压U1；欧姆定律练习题1.如图所示，阻值为R1=6，R2=3的两个电阻串联接入9V的电路中，求：-电路的总电
9、阻R；-电路的总电流I；-R1两端的电压U1；R总=R1+R2=6+3=9 I =U/R总=99=1（A）U1=IR1=16=6（V）欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10，当开关S分别与a、b接通时，电流表的读数分别为1.2A和0.8A，求：（1）电源电压。（2）R2 的阻值。欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10，当开关S分别与a、b接通时，电流表的读数分别为1.2A和0.8A，求：（1）电源电压。U=I1R1 =1.2 10=12(V)（2）R2 的阻值。R2=UI=120.8=15(V)电源电压的内阻电源电压的内阻I/AU/V00.2 0.4 0.63.02.01.0电
10、源电压内阻计算 如下图所示，当开关打在S1位置时，电流表和电压表的读数分别是0.50A和1.30V；当开关打在S2位置时两表的读数分别为0.20A和1.42V，求电池的电动势和内电阻。电源电压内阻计算 如下图所示，当开关打在S1位置时，电流表和电压表的读数分别是0.50A和1.30V；当开关打在S2位置时两表的读数分别为0.20A和1.42V，求电池的电动势和内电阻。设电动式E为x,电源内阻为Y得：X-0.5Y=1.30 X-0.2Y=1.42 解得X=1.5，Y=0.4，即电池的电动势=1.5V,内电阻=0.4电功与电功率l 电功是指电场力对自由电荷所做的功，即电流所做的功叫电功。l 电功的
11、单位：国际单位：电功的单位：国际单位：焦耳焦耳。常用单位有：。常用单位有：度度（千瓦时千瓦时），），1度度=1千瓦时千瓦时=3.6106焦耳。焦耳。l 电功率：是指电场力对自由电荷所做的功的多少物理意义：一段电路上功率，跟这段电路两端电压和电路中电流强度成正比。单位：功的单位用焦耳（J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（W）。l 1W=1Js，它的实用单位是千瓦时，用kWh表示。1KW3.6106J3.6MJ电功率l电功率简称功率，即单位时间内电流所做的功，以P表示。其表达式为 PW/t=IU=I2R=U2/R I 电路中的电流，A；U 电路两端的电压，V；R 电阻；t 秒秒电功率的计算公
12、式电功率的计算公式练习题l某灯泡标有“220V 110W”字样，将其接入家庭电路中。求：（1）通过该用电器的电流多大？（2）该用电器工作时的电阻多大？（3）若它工作2h，消耗的电能是多少？练习题l某灯泡标有“220V 110W”字样，将其接入家庭电路中。求：（1）通过该用电器的电流多大？I=P/U=110/220=0.5 A（2）该用电器工作时的电阻多大？R=U2/P=2202/110=440（3）若它工作2h，消耗的电能是多少？110W*2h=220Wh=0.22度电能提供能提供持续电流持续电流（或电压）的装置（或电压）的装置-电源直流电直流电直流电（Direct Current，简称DC）
13、-l 直流电的电流大小和方向都不随时间变化l 直流电有正极（+）、负极（-）区分，电流从正极流向负极.l 在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。l 直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。l 直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。交流电交流电alternating current，简称为AC-l交流电路中的电流、电压随时间的变化而变化.l大小和方向随时间作周期性变化的电动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压和交变电流，统称为交流电。l交流电电源主要是通过发电机发电而得。l交流电主要应用于照
14、明、动力、电热等方面。正弦交流电的三要素l幅值l频率l初相位Ueff:交流电压的均方根值正弦交流电的三要素l幅值是指正弦波的最低端到最高低的幅值，也称峰-峰值.l频率-正弦交流电在每秒钟内的变化周期数称为频率，以f表示：f=1/T，单位Hz.l初相位t=0时的相位称为正弦交流电的相位.它决定正弦交流电在t=0时的初值，即初始状态.正弦交流电的最大值、有效值与平均值l最大值幅值l有效值 UmUmU707.02Im707.02ImIEmEmE707.02正弦交流电的最大值、有效值与平均值l平均值 UmUmUav637.0/2Im637.0Im/2Iav 单相交流电NS AXe在两磁极中间，放一个线
15、圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，圈中产生感应电动势，其方向由其方向由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，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相正弦单相正弦交流电动势。交流电动势。单相电动势的产生单相电动势的产生单相交流电l 在电路中只具有单一的交流电压，在电路中产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。比如在单个线圈的发电机中（即只有一个线圈在磁场中转动）。l 我国的单相交流电由相线Live wire，简称（L)和零线 Neutral
16、wire，简称（N).也叫火线和零线.l 根据GB50258-1996标准3.19条规定，当配线采用多相导线时其相线的颜色应易于区分相线与零线的颜色应不同同一建筑物构筑物内的导线其颜色选择应统一保护地线（PE线)应采用黄绿颜色相间的绝缘导线零线宜采用淡兰色绝缘导线。单相交流电l 火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：火线的对地电压等于220V；零线的对地的电压等于零（它本身跟大地相连接在一起的).l 零线和地线（“E”Earth Wire）区别-零线和地线这两个是不同的概念，不是一回事。-地线的对地电位为零.使用电器的最近点接地。-零线的对地电位不一定为零。零线的最近接地点是在变电所或者供电
17、的变压器处.l 在我照明电路中，使用的交流电压为220V；频率为50Hz.三相交流电三相交流电是由三相交流发电机产生的.三相电源三相电源返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页产生对称的三相电动势的电源。产生对称的三相电动势的电源。一、三相（同步）发电机一、三相（同步）发电机:铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组尺寸、匝数相同尺寸、匝数相同空间排列互差空间排列互差120:直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子最大值相等最大值相等频率相同（频率相同（f=pn/60)相位互差相位互差120对称三相电动势对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动
18、势满足以下特征L3L1L1L2NSL3-+L2定子定子转子转子(尾端尾端)+e1e2e3L1L1L2L2L3L3(首端首端)+相序：相序：三相电动势由超前相到滞后相的顺序。三相电动势由超前相到滞后相的顺序。L1-L2-L3 表达式表达式:e1=Emsint e2=Emsin(t 120o)e3=Emsin(t 240o)波形图波形图返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页ee1e2e3tO相量图相量图相量表示法相量表示法:E1 E2 1200E3 12001200EEE 01)23j21(1202 EEE)23j21(1203 EEE特点：特点：对称三相电动势的和对称三相电动势的和为为
19、00321 eee即即：0321 EEE或或(一一)三相电源的星形联结（三相电源的星形联结（Y接）接）（三相绕组的末端相联）（三相绕组的末端相联）三相四线制三相四线制:L1、L2、L3 加加 N 三相三线制三相三线制:L1、L2 、L3 无无 N 相电压相电压:U1、U2、U3线电压线电压:U12 、U23、U31+U1_ _U2+_U3+U12_+U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N可提供两种电压可提供两种电压:返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页端线、相线、火线端线、相线、火线中性线、零线、地线中性线、零线、地线1.相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系根
20、据根据 KVL 定律定律:U12=U1-U2=U1+(-U2)U31=U3-U1 U23=U2-U3+U1_ _U2+_U3+U12_+U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3NU1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页11123cos302UUU 332211,EUEUEU 303112UU P3UUL(1)相电压对称相电压对称:Up=U1=U2=U3 线电压也对称线电压也对称:Ul=U12=U23=U31 结论结论:(大小关系大小关系)(相位关系相位关系)(2)Ul =3 UpUl 超前与之对应的超前与之对应的 Up
21、 30oU1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页2.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系IL1=I1IL2=I2IL3=I3根据根据 KCL:相电流和线电流都是对称的；相电流和线电流都是对称的；Ip=Il 并且相位对应相同。并且相位对应相同。+U1_ _U2+_U3+U12_+U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3NIL3 IL2 IL1 IN I2 I1 I3 返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页相电流：绕组上的电流相电流：绕组上的电流线电流：端线上的电流线电流：端线上的电流在三相对称交流电路中在三相
22、对称交流电路中(二二)三相电源的三角形联结（三相电源的三角形联结（接）接）注意：注意：这种接法只有三相三线制。这种接法只有三相三线制。L1L2L3132+U12=U1 _ +U23=U2 _ _ U31=U3 +IL1 IL2 IL3 I1 I2 I3 返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页 每相绕组的每相绕组的末端末端与相邻的下一相绕组的与相邻的下一相绕组的首端首端依次相联依次相联1.相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系根据根据 KVL 定律定律:U12=U1U23=U2U31=U3结论结论:（1）相电压和线电压都对称。）相电压和线电压都对称。（2）Up=Ul 且相位对应相同。且
23、相位对应相同。L1L2L3132+U12=U1 _ +U23=U2 _ _U31=U3+E=0 电源内部无环流电源内部无环流返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页2.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系根据根据 KCL 定律定律:IL1=I1-I3 IL3=I3-I2 IL2=I2-I1 I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 若相电流对称若相电流对称 _ U31=U3+L1L2L3132+U12=U1 _ +U23=U2 _ IL1IL2IL3I1I2I3=I1+(-I3)返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页3011L13cos302III 3031L1II注意
24、注意:一般所说的三相电源电压、电流是指一般所说的三相电源电压、电流是指线电压线电压、线线电流电流。结论：结论：Il=3 IpIl 滞后与之对应的滞后与之对应的 Ip 30o 在在对称电路对称电路中，相电流和线电流对称。中，相电流和线电流对称。返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 三相负载三相负载三相负载分为两种三相负载分为两种:对称负载对称负载:不对称负载不对称负载:三相负载的连接方式有两种三相负载的连接方式有两种:1.星形星形联结联结2.三角形三角形联结联结上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页321ZZZ 3213
25、21XXXRRR 321321 ZZZ单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电 （照明负载、家用电器）照明负载、家用电器）负载负载三相负载：三相负载：需三相电源同时供电需三相电源同时供电 （三相电动机等）三相电动机等）三相对称电源三相对称电源+三相对称负载三相对称负载=三相对称电路三相对称电路+U23_U31+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 三相负载为三相四线制时星形联三相负载为三相四线制时星形联结结。(一一)三相负载的星形联结三相负载的星形联结上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页每相负
26、载接在端线和中性线之间每相负载接在端线和中性线之间。1.线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系 U12=U1-U2 U31=U3-U1 U23=U2-U3 根据根据 KVL 定律定律:若电源电压对称若电源电压对称,负载的相电压也是对称的。负载的相电压也是对称的。上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页负载承受的电压即相电压是电源的相电压。负载承受的电压即相电压是电源的相电压。+U23_U31+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 结论结论:负载相电压对称。负载相电压对称。Ul=3 UpUl 超前与之对应的超
27、前与之对应的 Up 300相量图相量图:U1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 U12=U1 U2 =U1+(U2)上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页 2.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系 U2 =Z2 U1=Z1 U3 =Z3得出得出:IL1=I1 IL2=I2 IL3=I3IN=I1 +I2+I3+U12_+U23_U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页负载负载 Y 联结带中性线时联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路
28、计算可将各相分别看作单相电路计算若负载对称若负载对称,相电流和线电流就对称。相电流和线电流就对称。Ip=Il相位对应相同。相位对应相同。结论结论:一般中性线可不要，一般中性线可不要，必须有中性线必须有中性线，否则相电压不对称。，否则相电压不对称。1.负载对称时负载对称时,=0 IN=I1+I2+I3 上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页2.负载不对称时负载不对称时,0 IN=I1+I2+I3只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。A15010A,9010 A3010321 III可知：可知：如：如：P3LUU
29、 但但此此时时上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页N+L2IL3IL1INI1U2U3UN R1R2R3L1L3L2例例1 1：若若R1=R2=R3=5 ，求线电流及中性线电求线电流及中性线电若若R1=5 ,R2=10 ,R3=20 ,求线电流及求线电流及 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为负载为V)30314sin(238012 tu电灯组，电灯组，流流 IN;中性线电流中性线电流 IN。N+L2IL3IL1INI1U2U3UN R1R2R3L1L3L2中性线电流中性线电流0L3L2L1N IIII
30、解解：已知已知：V3038012 UV02201 U A044A5022011L1 RUI(1)(1)线电流线电流 三相对称三相对称A12044L2 IA12044L3 I上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页(2)(2)三相负载不对称三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ）分别计算分别计算各线电流各线电流中性线电流中性线电流A12011A2012022033L3 RUIA12022A1012022022L2 RUIA1929 1201112022044321NIIIIA044A5022011L1 RUI上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上
31、一页例例2 2：照明系统故障分析照明系统故障分析解解:(1)L1相短路相短路1)中性线未断中性线未断 NR1R3R2L1L2NL3L1相短路电流很大，相短路电流很大，将熔丝熔断，将熔丝熔断，L2和和L3相相不受影响，相电压仍为不受影响，相电压仍为220V,正常工作正常工作。在上例（在上例（2）中，试分析下列情况）中，试分析下列情况 (1)L1相短路相短路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。(2)L1相断路相断路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断
32、开时，求各相负载电压。上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页此情况下，此情况下，L2和和L3相的电灯组承受电压都超过相的电灯组承受电压都超过额定电压额定电压（220V)，这是不允许的。这是不允许的。2)L1相短路相短路,中性线断开中性线断开时时,负载中性点负载中性点N 即为即为L1,故故负载各相电压为负载各相电压为V380V380,03132121 UUUUU L1L2NL3N i1i3i2+1U 2U 3U 上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页(2)L1相断路相断路2)中性线断开中性线断开 L1、L2相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压,正常工作。正
33、常工作。1)中性线未断中性线未断变为单相电路，变为单相电路，如图如图(b)所示所示,由图可求得由图可求得A7.1202103803223 RRUIV127107.1222 IR UV254207.1233 IR UIL2L3U 1U 2+(b)NR1R3R2L1L2NL3(a)上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页 （1）不对称负载）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。高。（2）中性线的作用：保证星形联结三相不对称负）中性线的作用：保证星形联结三相不对
34、称负载的相电压对称。载的相电压对称。（3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或闸刀开关。闸刀开关。结论结论上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页(二二)三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结这种连接方法只能是三相三线制。这种连接方法只能是三相三线制。+U1_U12=+U2_U23=_U3+=U31上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3每相负载接在端线和端线之间每相负载
35、接在端线和端线之间。1.相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系结论：结论：负载相电压是对称的电源线电压。负载相电压是对称的电源线电压。Up=Ul U12=U1 U23=U2 U31=U3得出：得出：上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页+U1_U12=+U2_U23=_U3+=U31Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I32.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系根据根据 KCL 定律定律:IL3=I3-I2 IL2=I2-I1 IL1=I1-I3 =I1+(-I3)上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页Z1Z3Z2L1L2L3 IL1
36、IL2IL3I1I2I3 I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 30333222111,ZUIZUIZUI 若对称负载，则相电流对称。若对称负载，则相电流对称。11L13cos302III 3031L1II 若若负载对称，负载对称，相电流和线电流对称。相电流和线电流对称。若负载不对称若负载不对称,由于电源电压对称由于电源电压对称,故负载的相故负载的相电压对称电压对称,但相电流和线电流不对称。但相电流和线电流不对称。结论：结论：Il 滞后与之对应的滞后与之对应的 Ip 30o。Il=3 Ip上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页三相负载的联结原则三相负载的联结原则负
37、载的额定电压负载的额定电压 =电源的线电压电源的线电压应作应作 联结联结负载的额定电压负载的额定电压 =电源线电压电源线电压31应作应作 Y 联结联结 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。与电源的联接方式无关。三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页上一节上一
38、节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页L1L2电源电源L3保险丝保险丝三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏 额定相电压额定相电压为为220伏的单相负载伏的单相负载 额定相电压为额定相电压为220伏的三相负载伏的三相负载上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页无论负载为无论负载为 Y 或或联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为 Pp=Up Ip cos pllIIUU31 ,pp 对称负载对称负载 联结时：联结时：PPPPcos3cos3 llIUIUP 同理同理ppppsin3 sin3 llIUIUQ llIIUU pp ,31对称负载对
39、称负载Y联结时联结时：相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差当负载对称时当负载对称时：P=3Up Ipcos pLLPP223 3 IUIUQPS 所以所以 三相电路的功率三相电路的功率有功功率有功功率无功功率无功功率视在功率视在功率说明说明任意任意负载负载P=P1+P2+P3Q=Q1+Q2+Q3S=S1+S2+S3 对称对称负载负载P=3P1=3Up Ip cos =3 Ul Il cos Q=3Q1 =3Up Ip sin =3Ul Il cos S=3S1 =3Up Ip =3 Ul Il相值相值线值线值 三相电路的功率三相电路的功率上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上
40、一页上一页22QPS 正误判断正误判断对称负载对称负载 Y联结联结ZUIll 21121ZZUI 21121ZZUI ZUIlP P3IIl PUUl P3UUl ZUIPP 1I2I3INI1I+Z2Z3Z1NN1U2U3U+上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页对称负载对称负载 Y联结联结11213ZUI Wcos23202203803 PWcos53202203803 P Wcos53202202203 P 正误判断正误判断2121330ZUI 1121330ZUI 5320V3038012YZU接接三相对称负载三相对称负载已知：已知：上一节上一节返返 回回下一节下一
41、节下一页下一页上一页上一页 例例1 1：有一个三相对称负载，每相负载有一个三相对称负载，每相负载 R=29，X=21.8，且每相负载的额定电压为且每相负载的额定电压为 380 V。求求:1.有一个三相星接电源有一个三相星接电源,电压为电压为 380 V，负负 载应如何联结？载应如何联结？画出电路图；画出电路图；2.负载的负载的相电流和线相电流和线电流电流?3.负载所消耗的功率负载所消耗的功率?4.电源的相电流及线电流？电源的相电流及线电流？解解：1.采取采取 形联结形联结ZZZ电源电源负载负载 Ip Il上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页2.Z =R2+X2=36.1
42、Ip=UPZ=38036.1 A=10.5 AIl=3 Ip=18.2 A=9 800 W3.P=3Up Ip cos cos =0.8 RZ上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页ZZZ电源电源负载负载 Ip Il4.ISl=Il =18.2AISP=ISl=18.2A例例2:三相对称负载星形联接，接至线电压三相对称负载星形联接，接至线电压380V的三相的三相电源上。其电流为电源上。其电流为10A，功率为功率为5700W。求负载求负载的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功功率和视在功率。功率和视在功率。解解:cos3llIUP
43、866.0103803/57003/cos llIUP 221033803plppIUIUZ 30866.0arccos 3022 ZZvar329130sin103803sin3 llIUQAV65281038033 llIUS上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页例例3:(1)各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流 由于三相负载对称，所以只需计算一相，其由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。它两相可依据对称性写出。线电压线电压Ul为为380 V的三相电源上，接有两组对称的三相电源上，接有两组对称三相负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相三相负载：
44、一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗阻抗 ;另一组是星形联结的电阻性另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻负载，每相电阻RY=10 ,如图所示。试求：如图所示。试求：(1)各组负载的相电流；各组负载的相电流；(2)电路线电流；电路线电流；(3)三相有功功率三相有功功率。373.36Z设设解：解：V038012 UV302201 U则则L1L2L3 ZYRL1i L1iYL1i上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载三角形联接时，其相电流为负载三角形联接时，其相电流为(2)电路线电流电路线电流一相电压与电流的相量图如图所
45、示一相电压与电流的相量图如图所示 A37-47.10A3736.30380121 ZUI A03-22Y1L1YY1 RUII A6713.1803-37347.10L1 I A7.463830226713.18YL1L1L1 III上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页1U12UYL1I L1IL1I一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示Wk4.2144809546W223803W8.013.183803cos3cos3YLYLLLY IUIUPPP(3)三相电路的有功功率三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o上一节上一节返返 回回下一节下一
46、节下一页下一页上一页上一页 某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装4040瓦瓦日光灯日光灯210盏盏(cos(cos 1 1=0.5)，60瓦白炽灯瓦白炽灯90盏盏(c(cosos 2 2=1),=1),它们的额定电压都是它们的额定电压都是220V，由由380V/220V的电网供的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下下,线路电流为多少？线路电流为多少？例例4：解解:(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图L1INL1L2L330盏盏L11IL12IPU+70盏盏上一节上一节返返 回回下一
47、节下一节下一页下一页上一页上一页解解:(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图A605.02204070L12 IA6046.25 A5.464.30L12L11L1 IIIA012206030L11 IA01818.8 .V (2)计算线电流计算线电流U1设设 =220 0L1INL1L2L330盏盏L11IL12IPU+70盏盏上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页另解另解:(2)605.0arccos1 01arccos2 02 Qvar1454906tg21040tg111 PQW1380090602104021 PPPvar1454921 QQQAV20
48、05314549138002222 QPSA4.303803/200533/llUSI故故上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页例例5：某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因是什么原因？解解:(1)本系统供电线路图本系统供电线路图三层三层二层二层L1L
49、2L3N3U+一层一层上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页(2)当当P处断开时，二、三层楼的灯串联接处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，电压，所所以以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不电压亮度不变。变。解解：(1)本系统供电线路图本系统供电线路图(3)因为因为三楼灯多于二楼灯即三楼灯多于二楼灯即 R3 R2,所以三楼灯比所以三楼灯比二楼灯暗。二楼灯暗。P 三三层层二层二层L1L2L3NCU+一层一层上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页电力系统电力系统电力传输过程：电力传输过程：电力网额定电压等级为电力
50、网额定电压等级为:3 kV、6 kV、10 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页低压供电系统的连接方式：低压供电系统的连接方式：1.放射式：放射式：2.树干式：树干式：上一节上一节返返 回回下一节下一节下一页下一页上一页上一页图图 4.4.1 放射式供电线路放射式供电线路图图 4.4.2 树干式供电线路树干式供电线路三相交流电l在电路中同时存在3个交流电压，在电路中产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。他们之间的相位差分别是120.l我国的三相交流电采用3相4线制形式。由3根相线Live wire A-B-C
