工學(xué)交變電流復(fù)習(xí)課件

交變電流復(fù)習(xí)課件課程大綱交變電流的基本概念介紹交變電流的定義、特點(diǎn)以及與直流電流的區(qū)別。交變電流的參數(shù)學(xué)習(xí)交變電流的周期、頻率、幅值、相位等重要參數(shù)。交變電流電路分析分析交變電流在電阻、電容和電感電路中的特性。交變電流的功率探討交變電流的功率因數(shù)、功率計(jì)算和功率改善方法。交變電流的基本概念交變電流是指電流方向和大小隨時(shí)間周期性變化的電流。它是電力系統(tǒng)中最重要的電流形式。交變電流具有以下特點(diǎn)：方向周期性變化大小周期性變化頻率和周期性變化交變電流的參數(shù)頻率交流電每秒鐘完成的周期數(shù)，單位是赫茲(Hz)周期交流電完成一個(gè)完整變化所需的時(shí)間，單位是秒(s)幅值交流電電壓或電流的最大值，單位是伏特(V)或安培(A)瞬時(shí)值、平均值和有效值1瞬時(shí)值交變電流在某一時(shí)刻的值2平均值在一個(gè)周期內(nèi)，交變電流的平均值為零3有效值交變電流的有效值是指它與直流電流在相同電阻上產(chǎn)生的熱量相等時(shí)的電流值電壓和電流的相位差1相位差概念在交流電路中，電壓和電流通常存在相位差，這表示它們?cè)跁r(shí)間上的同步性不同。2相位差的影響相位差會(huì)影響電路的功率因數(shù)和能量效率，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要加以考慮。3相位差的測量可以通過示波器等儀器測量電壓和電流的相位差，進(jìn)而分析電路的工作狀態(tài)。電阻電路的交變電流分析歐姆定律在電阻電路中，電流與電壓成正比，與電阻成反比，這個(gè)關(guān)系可以用歐姆定律來表示。相位關(guān)系在電阻電路中，電流和電壓的相位相同，也就是說電流和電壓同時(shí)達(dá)到最大值和最小值。功率電阻電路的功率等于電流的平方乘以電阻，或者等于電壓的平方除以電阻。電容電路的交變電流分析1電容電抗電容阻礙電流變化的能力。2電流超前電壓電流相位超前電壓相位。3電容電路的功率電容電路中只有無功功率。電感電路的交變電流分析1電感特性電感對(duì)交變電流有阻礙作用，稱為電感抗性。電感抗性的大小與頻率成正比。2電流滯后電壓電感電路中，電流總是滯后于電壓90度，即電流變化落后于電壓變化。3功率因素由于電感抗性，電感電路中的功率因素小于1，導(dǎo)致能量損失。RLC并聯(lián)電路的交變電流分析1阻抗計(jì)算利用阻抗公式計(jì)算電路的總阻抗，并考慮各元件的阻抗特性。2電流分析分析電路中各元件的電流，包括總電流和支路電流。3相位分析分析電路中各元件的電流相位，并考慮相位差的影響。4功率分析分析電路的功率，包括有功功率、無功功率和視在功率。RLC串聯(lián)電路的交變電流分析阻抗串聯(lián)電路的總阻抗Z由電阻R、電感L和電容C決定。電流電路中的電流I與電壓U之比為總阻抗的倒數(shù)。電壓電壓降落U等于電流I與各自元件阻抗的乘積。相位角電路中電壓和電流之間的相位差取決于電路中電阻、電感和電容的大小。諧振現(xiàn)象當(dāng)電路中電感和電容的阻抗相等時(shí)，電路處于諧振狀態(tài)。諧振頻率為:f=1/(2π√(LC))其中，f為諧振頻率，L為電感量，C為電容量。諧振狀態(tài)下，電路的阻抗最小，電流最大，功率因數(shù)為1。諧振現(xiàn)象在無線電發(fā)射、接收、濾波等方面都有著重要的應(yīng)用。功率因數(shù)的概念和改善概念功率因數(shù)表示有效功率占視在功率的比例，是衡量電路中能量利用率的重要指標(biāo)。改善可以通過添加電容器等措施來提高功率因數(shù)，從而減少無功功率損耗，提高電路效率。電力系統(tǒng)中的功率因數(shù)功率因數(shù)的概念反映了電力系統(tǒng)中電能的利用效率，功率因數(shù)越高，電能利用率越高。功率因數(shù)的影響因素主要受負(fù)載類型和運(yùn)行狀態(tài)的影響，如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等。功率因數(shù)的改善通過使用電容器等補(bǔ)償裝置，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，減少無功功率損耗。單相變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理單相變壓器是一種將交流電從一種電壓水平轉(zhuǎn)換為另一種電壓水平的靜態(tài)電氣設(shè)備。它主要由鐵芯、繞組和絕緣材料構(gòu)成。鐵芯是變壓器的磁路，通常由疊片式鐵芯構(gòu)成，以降低渦流損耗。繞組是變壓器的電路，通常由銅線或鋁線繞制而成。絕緣材料用于隔離變壓器各部分，防止短路和漏電。單相變壓器的工作原理基于電磁感應(yīng)原理。當(dāng)交流電流通過變壓器的一側(cè)繞組時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場。這個(gè)變化的磁場穿過鐵芯，并在另一側(cè)繞組中感應(yīng)出電流。感應(yīng)電流的電壓與原繞組的電壓成比例，但其值會(huì)因繞組的匝數(shù)比而改變。三相變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理鐵芯三相變壓器使用一個(gè)共用鐵芯，用于三個(gè)繞組。繞組每個(gè)繞組都獨(dú)立地繞在鐵芯上，形成三個(gè)獨(dú)立的繞組。外殼變壓器外殼用于保護(hù)繞組和鐵芯，并提供絕緣。三相變壓器的連接方式Y(jié)-Y連接星形-星形連接，各繞組的星形點(diǎn)相連，適用于電源和負(fù)載均為星形連接的情況。Y-△連接星形-三角形連接，初級(jí)繞組星形連接，次級(jí)繞組三角形連接，適用于電源為星形連接，負(fù)載為三角形連接的情況?！?Y連接三角形-星形連接，初級(jí)繞組三角形連接，次級(jí)繞組星形連接，適用于電源為三角形連接，負(fù)載為星形連接的情況?！?△連接三角形-三角形連接，各繞組的三角形點(diǎn)相連，適用于電源和負(fù)載均為三角形連接的情況。三相變壓器的分析1效率變壓器效率是衡量變壓器性能的重要指標(biāo)2電壓調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)率反映了變壓器輸出電壓的穩(wěn)定性3溫度特性溫度特性影響變壓器壽命4短路特性短路特性決定變壓器的耐受能力5空載特性空載特性反映變壓器自身的損耗同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理同步發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的主要設(shè)備。它由定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)組成。定子是固定不動(dòng)的部分，其上繞有定子繞組，用于產(chǎn)生電能。轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的部分，其上繞有勵(lì)磁繞組，用于產(chǎn)生磁場。同步發(fā)電機(jī)的工作原理是利用電磁感應(yīng)原理。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)切割定子繞組的磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。同步發(fā)電機(jī)的頻率取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，而電壓則取決于勵(lì)磁電流的大小。同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行1頻率同步發(fā)電機(jī)頻率要與電網(wǎng)頻率一致。2電壓同步發(fā)電機(jī)電壓幅值和相位要與電網(wǎng)一致。3相位同步發(fā)電機(jī)電壓相位與電網(wǎng)相位一致。異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是異步電動(dòng)機(jī)的主要旋轉(zhuǎn)部件，通常由鋁或銅制成，并具有多個(gè)導(dǎo)條。定子定子是靜止的外部部分，包含繞組，當(dāng)通電時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。磁場定子的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的磁場相互作用，產(chǎn)生電磁力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。異步電動(dòng)機(jī)的特性分析轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化，這反映了其轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性。效率特性效率是異步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)，它隨負(fù)載變化，并在一定范圍內(nèi)達(dá)到最大值。功率因數(shù)特性功率因數(shù)是異步電動(dòng)機(jī)的另一重要參數(shù)，它與負(fù)載有關(guān)，一般情況下功率因數(shù)較低。異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速啟動(dòng)方式異步電動(dòng)機(jī)通常采用直接啟動(dòng)、降壓啟動(dòng)、星形-三角形啟動(dòng)等方法。調(diào)速方法常見的調(diào)速方法包括改變定子電壓、改變定子頻率、改變轉(zhuǎn)子電阻等。啟動(dòng)和調(diào)速原理啟動(dòng)和調(diào)速方法的選擇取決于電動(dòng)機(jī)的類型、負(fù)載特點(diǎn)和應(yīng)用場景。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備，例如泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、起重機(jī)等，驅(qū)動(dòng)機(jī)器運(yùn)行。家用電器在日常生活中，洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等電器也都使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。交通運(yùn)輸感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還應(yīng)用于電動(dòng)汽車、地鐵、火車等交通工具，推動(dòng)其前進(jìn)。發(fā)電機(jī)的基本原理發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理發(fā)電。轉(zhuǎn)子線圈在磁場中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢驅(qū)動(dòng)電流，輸出電能。輸配電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)輸配電系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、輸電線路、配電線路和用電設(shè)備組成。發(fā)電廠負(fù)責(zé)發(fā)電，變電站負(fù)責(zé)升壓和降壓，輸電線路負(fù)責(zé)將電力從發(fā)電廠輸送到城市或鄉(xiāng)村，配電線路負(fù)責(zé)將電力分配到各個(gè)用戶。輸配電系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，保證著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行。配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和供電方式輻射式從一個(gè)變電所引出多條線路，分別供電給各個(gè)用戶。這種方式簡單易行，但可靠性較低。環(huán)狀式從一個(gè)變電所引出多條線路，形成一個(gè)閉合環(huán)路，供電給各個(gè)用戶。這種方式可靠性高，但建設(shè)成本較高?；旌鲜綄⑤椛涫胶铜h(huán)狀式結(jié)合起來，以提高可靠性和降低成本。配電網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析1負(fù)載計(jì)算計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載功率，確定配電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷情況。2線路損耗計(jì)算計(jì)算線路的電流和電壓降，確定線路損耗的大小。3電壓水平分析分析網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓水平，確保電壓質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。4短路電流分析計(jì)算短路電流的大小和分布，確定短路保護(hù)裝置的容量