技能培訓(xùn)資料之直流電路基礎(chǔ)知識(shí)

電工基礎(chǔ)有時(shí)稱為電工學(xué)或理論電工，對(duì)于電氣技術(shù)人員來(lái)說，必須掌握基本專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。電力專業(yè)的技術(shù)人員，以交流工頻電路為主，如單相交流電、三相交流電；電信(或稱弱電)專業(yè)的技術(shù)人員，則以電場(chǎng)理論、直流電路直至復(fù)雜直流電路的分析與計(jì)算為主。因此，電氣專業(yè)的技術(shù)人員，都需要通過電工基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)一步掌握本專業(yè)的技術(shù)理論，以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。例如，對(duì)事故的分析，對(duì)設(shè)備的技術(shù)性能的了解與設(shè)計(jì)、改進(jìn)等工作都需要相當(dāng)深度與廣度的電工基礎(chǔ)知識(shí)。高壓電工實(shí)用技術(shù)，突出實(shí)用的特點(diǎn)。既然是實(shí)用，就必須有理論依據(jù)，應(yīng)用電工理論作為供、用電系統(tǒng)電氣設(shè)備的運(yùn)行維修、值班及安裝設(shè)計(jì)等工作的指導(dǎo)，就是實(shí)踐必須以專業(yè)理論為依據(jù)，理論要聯(lián)系實(shí)際。一、直流電路的分析方法直流電路分為簡(jiǎn)單直流電路和復(fù)雜直流電路。分析直流電路的主要方法是應(yīng)用歐姆定律、基爾霍夫定律、疊加定理、戴維寧定理、支路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法等。這些方法也適用于交流電路，但是交流電路的分析運(yùn)算采用幾何運(yùn)算，即應(yīng)用相量的運(yùn)算或符號(hào)法，在電路的分析運(yùn)算過程中，著重解決電路中電流、電壓、功率等物理量間的關(guān)系，所以，重點(diǎn)介紹交流電路和直流電路的共性部分，例如，電路的等效化簡(jiǎn)串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)電路的特點(diǎn)等。1.串聯(lián)電路的特點(diǎn)(1)

電流處處相等。(2)

總電阻等于各段電路的電阻之和。(3)

分壓比等于該段電路的電阻和總電阻之比。(4)

總電壓等于各段電壓之和。2.并聯(lián)電路的特點(diǎn)(1)總電壓等于各支路的電壓。(2)總電流等于各支路電流之和。(3)總電阻等于各支路電阻之和，即總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。(4)電流分配與該支路電阻成反比，與相鄰支路電阻成正比。3.混聯(lián)電路的特點(diǎn)混聯(lián)電路又稱復(fù)聯(lián)電路，在電路中同時(shí)存著串聯(lián)和并聯(lián)。因此，分析解決混聯(lián)電路，實(shí)際上就是先解決電路的串聯(lián)、并聯(lián)部分，最后根據(jù)電路總體結(jié)構(gòu)，求出總電路及各部分的未知量。4.

對(duì)電路進(jìn)行等效化簡(jiǎn)常用的方法及基本規(guī)律1)

常用的方法進(jìn)行電路的等效化簡(jiǎn)，要依據(jù)電路串聯(lián)和并聯(lián)的特點(diǎn)，對(duì)電路加以分析，把電路中多分支的部分應(yīng)用等效電阻來(lái)代替，使電路成為無(wú)分支電路。簡(jiǎn)單地說，串聯(lián)的部分要串聯(lián)相加，并聯(lián)的要進(jìn)行并聯(lián)計(jì)算，然后用等效電阻代替。這樣可使多分支電路變成為無(wú)分支電路，然后應(yīng)用歐姆定律求解電路中的未知量。另一種方法是等效電源法，這種方法是根據(jù)有源二端網(wǎng)絡(luò)定理(又叫做等效電源定理)對(duì)電路進(jìn)行等效化簡(jiǎn)的，這種方法適用于多電源的復(fù)雜電路。常用于交、直流電路中網(wǎng)絡(luò)等效化簡(jiǎn)的方法是星形一三角形等效變換法?？傊?，上述方法可根據(jù)不同形式的電路采用相適應(yīng)的方法對(duì)電路進(jìn)行等效化簡(jiǎn)，以求出電路中的未知量。2)

化簡(jiǎn)簡(jiǎn)單直流電路的基本規(guī)律簡(jiǎn)單直流電路可以用串聯(lián)和并聯(lián)的方法進(jìn)行化簡(jiǎn)，其基本規(guī)律是：(1)

分析電路的并聯(lián)部分，把并聯(lián)的電阻進(jìn)行并聯(lián)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是其等效電阻值小于支路的最小電阻值，(2)

如果N個(gè)電阻并聯(lián)，且阻值都相等，則等效電阻值等于其中一個(gè)電阻值的(3)

在幾個(gè)并聯(lián)電阻中，如果其中一個(gè)支路的電阻為0，則等效電阻等于0。(4)

兩個(gè)電阻并聯(lián)，如阻值相等，可用一個(gè)阻值為其中一個(gè)電阻的阻值的電阻代替；如果兩個(gè)電阻不等，且阻值相差懸殊，，則可認(rèn)為等效電阻值等于R2(5)

電路等效化簡(jiǎn)過程中，如果已知某支路的電流等于0,可以將該支路去掉使電路大大簡(jiǎn)化。(6)

如果電路中任意兩點(diǎn)的電位相等，則可以用導(dǎo)線連起來(lái)看成一個(gè)點(diǎn)，化簡(jiǎn)后比較容易地利用串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，應(yīng)用歐姆定律求解電路。3)

歐姆定律的應(yīng)用方法歐姆定律是分析和計(jì)算簡(jiǎn)單直流電路的基本定律，歐姆定律揭示了電路中電源電動(dòng)勢(shì)、負(fù)載端電壓、電源內(nèi)阻以及負(fù)載電阻和電流等物理量之間的關(guān)系。例如，對(duì)于一個(gè)閉合電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)E、電源內(nèi)阻R2和負(fù)載電阻R，則可根據(jù)全電路歐姆定律求出電路的電流，也可以求出各段電路的電壓降。對(duì)于一個(gè)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，可以應(yīng)

用部分電路歐姆定律，根據(jù)電流、電壓與電阻之間的關(guān)系求出未知量。此外，在直流電路中，功率等于電壓乘以電流，即P=UI也可以根據(jù)歐姆定律，在已知物理量的條件下，求出未知量。例如，已知電路的電流與電阻，則功率可表示為如果已知電路的端電壓和電阻，則功率可表為所以，可根據(jù)上式求出電路的電阻R，即已知電路的電壓和功率，則電阻可表示為因此，歐姆定律是電路分析中的主要定律。4)

電流的熱效應(yīng)在交、直流電路中電流的熱效常應(yīng)用于人們生產(chǎn)和生活，例如，電爐的應(yīng)用.電加熱等.電流的熱效應(yīng).電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量可表示為式中:R—導(dǎo)體的電(Ω)I—流過導(dǎo)體的電流（A）t—導(dǎo)體流過電流的時(shí)間（s）。由上式可以看出，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻、流過電流的時(shí)間成正比，與流過導(dǎo)體的電流的平方成正比。在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，導(dǎo)體的熱損失越小越好，因此，選擇電阻較小的導(dǎo)體，功率損失也較小。但是，由于導(dǎo)體或電氣設(shè)備的連接部分存在接觸電阻，再通過較大負(fù)荷電流或較長(zhǎng)工作時(shí)間條件下，也可能使導(dǎo)體或電氣設(shè)備的發(fā)熱超過允許值。因此，需要對(duì)電氣設(shè)備和電氣線路進(jìn)行巡視檢查，而且要經(jīng)常解決和處理設(shè)備或?qū)w發(fā)熱的問題，以保證電氣設(shè)備和電氣線路的安全運(yùn)行，同時(shí)也降低線路的功率損耗。5)

應(yīng)用星形一三角形變換法對(duì)電路進(jìn)行等效化簡(jiǎn)。星形一三角形變換法與三角形一星形變換法原則上是等效的。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以把星形連接的電路變換成等效三角形，也可把三角形連接的電路變換為等效星形。即電路等效化簡(jiǎn)后，對(duì)電路未進(jìn)行變換的部分沒有影響。也就是說，u，v，w三相之外的電路，各點(diǎn)之間的電壓或支路中的電流都不受影響。具體方法簡(jiǎn)述如下：圖2-1是星形連接，電阻分別為RA,RB,RC。圖2-2是三角形連接，電阻分別為RAB,RBC,RAC。電路中經(jīng)常出現(xiàn)這些連接，有時(shí)是連接組合。在電力供電系統(tǒng)中.三相交流電力網(wǎng)的連接常是以三角形或星形形式出現(xiàn)的.不過電力網(wǎng)中常把星形連接看做T形連接.把三角形連接看做п形連接。因此，星形一三角形等效變換法也適用于交流電路。星形連接變換為等效三角形連接應(yīng)用以下公式：三角形連接變換為等效星形連接應(yīng)用以下公式：若星形連接的三個(gè)電阻阻值等，則等效三角形的電阻為:三角形連接的三個(gè)電阻阻值相等.則等效星形的電阻為:如圖2

-3所示的電路，計(jì)算電路的電流就需要將電路進(jìn)行化簡(jiǎn)，求出電路總電阻后，才能計(jì)算出電路的總電流。例2-1

如圖2-3電路中，已知：E=220v，RAB=40Ω，RBD=36Ω,RDC=5