電路基礎(chǔ)知識(shí)講座

電路基礎(chǔ)知識(shí)講座1第一頁(yè)，共79頁(yè)。電源電路基礎(chǔ)知識(shí)講座交流電直流電電路基本元件電路元件的伏安特性直流特性交流特性波形圖相量圖電路元件的功率特性感性負(fù)載容性負(fù)載功率三角形電阻電感電容電流的微觀概念歐姆定律阻礙作用內(nèi)容簡(jiǎn)述2第二頁(yè)，共79頁(yè)。電源電源是提供電能的裝置。電源因可以將其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能，所以把這種提供電能的裝置叫做電源。廣義上講，電源分為直流電和交流電。兩端極性不隨時(shí)間改變的是直流電源兩端極性隨時(shí)間改變的是交流電源3第三頁(yè)，共79頁(yè)。我國(guó)三相電網(wǎng)由三個(gè)相位差120度角的交變頻率為50HZ（每秒極性改變100次，振蕩周期為1/50秒）4第四頁(yè)，共79頁(yè)。眾所周知，我國(guó)三相電網(wǎng)中，相線與零線的電壓為（照明電路）220V相線與相線的電壓（動(dòng)力電路）為380V這里所表述的電壓是真實(shí)值嗎？5第五頁(yè)，共79頁(yè)。相線與零線220V，相線與相線380V，均是有效值！通過(guò)積分計(jì)算R在正弦交流電壓下，T時(shí)間內(nèi)，發(fā)熱量（消耗電能）為Q讓R在T時(shí)間內(nèi)，發(fā)熱為Q，求所需要的直流電壓U=？電網(wǎng)相電源，在T時(shí)間內(nèi)，對(duì)同一元件，所產(chǎn)生的熱效應(yīng)等同于220V直流電源所產(chǎn)生的熱效應(yīng)6第六頁(yè)，共79頁(yè)。電路基本元件——電阻電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說(shuō)它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。導(dǎo)體的電阻通常用字母R表示，電阻的單位是歐姆（ohm），簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)是Ω（希臘字母，讀作Omega)，1Ω=1V/A。比較大的單位有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）（兆=百萬(wàn)，即100萬(wàn)）。7第七頁(yè)，共79頁(yè)。歐姆定律導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比?！颈磉_(dá)式：I=U/R】歐姆定律適用于純電阻電路，金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電在氣體導(dǎo)電和半導(dǎo)體元件等中歐姆定律將不適用。8第八頁(yè)，共79頁(yè)。電流的微觀概念單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某導(dǎo)體截面的電荷量1A=1C/S正電荷的移動(dòng)形成電流1C約相當(dāng)于6.25×10^18個(gè)電子的電量

C代表庫(kù)侖，描述電荷量I9第九頁(yè)，共79頁(yè)。電路基本元件——電感電感是閉合回路的一種屬性。當(dāng)線圈通過(guò)電流后，在線圈中形成磁場(chǎng)感應(yīng)，感應(yīng)磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)感應(yīng)電流來(lái)抵制通過(guò)線圈中的電流。生這種電流與線圈的相互作用關(guān)系稱為電的感抗，也就是電感，單位是“亨利電感量：自感系數(shù)，是表示電感原件自感應(yīng)能力的一種物理量。當(dāng)通過(guò)一個(gè)線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中便產(chǎn)生電勢(shì)，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電勢(shì)稱感應(yīng)電勢(shì)，大小正比于磁通變化的會(huì)速度和電感系數(shù)（線圈匝數(shù)，勵(lì)磁特性）。電感量的基本單位為H（亨），還有毫亨（mH），微亨（uh）。10第十頁(yè)，共79頁(yè)。電生磁：通電導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)通電導(dǎo)線在周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)11第十一頁(yè)，共79頁(yè)。磁生電：變化的磁場(chǎng)周圍感生出電場(chǎng)12第十二頁(yè)，共79頁(yè)。13第十三頁(yè)，共79頁(yè)。電路基本元件——電容電容，用字母C表示。顧名思義，電容器就是“儲(chǔ)存電荷的容器”。任何兩塊金屬導(dǎo)體中間用絕緣體隔開(kāi)就形成了電容器。金屬板稱為極板,絕緣體稱為介質(zhì).電容器極板上的帶電量Q與電容器兩端電壓U之比稱為電容量C，既C=Q/U14第十四頁(yè)，共79頁(yè)。電容單位：1C/1V=1F（法）1C=1F*1V1F=10^6uF1uF=10^6pF15第十五頁(yè)，共79頁(yè)。電路元件的直流特性小燈泡正常發(fā)光小燈泡緩慢發(fā)光，電感阻礙電流突變，待電路導(dǎo)通時(shí)，沒(méi)有電阻小燈泡不發(fā)光，電容電阻無(wú)窮大，相當(dāng)于開(kāi)路16第十六頁(yè)，共79頁(yè)。正弦相量圖用長(zhǎng)短示意有效值的大小用角度示意初始狀態(tài)17第十七頁(yè)，共79頁(yè)。正弦相量圖18第十八頁(yè)，共79頁(yè)。目的：簡(jiǎn)化波形圖，便于感性認(rèn)識(shí)正弦相量圖19第十九頁(yè)，共79頁(yè)。正弦相量圖20第二十頁(yè)，共79頁(yè)。相位差同一交流電路中，某些元件上的電壓和電流變化不同步，存在時(shí)間差。為了便于分析，用角度差表示時(shí)間差，即相位差21第二十一頁(yè)，共79頁(yè)。相位差22第二十二頁(yè)，共79頁(yè)。純電阻電路波形與相量圖電壓波形與電流波形同相,沒(méi)有時(shí)間差23第二十三頁(yè)，共79頁(yè)。純電感電路波形與相量圖電壓波形超前電流波形90度角24第二十四頁(yè)，共79頁(yè)。純電容電路波形與相量圖電壓波形滯后電流波形90度角25第二十五頁(yè)，共79頁(yè)。電路元件上的電壓與電流的變化時(shí)間差異,取決于元件自身的屬性為什么同一元件上的電壓電流會(huì)有變化差異？?jī)?chǔ)能特性勵(lì)磁特性26第二十六頁(yè)，共79頁(yè)。電路元件的交流特性電壓與電流同相（變化相同）電流滯后電壓90電角度電壓滯后電流90電角度27第二十七頁(yè)，共79頁(yè)。對(duì)交流電路的阻礙作用純電感的感抗和交流電路的頻率和自感系數(shù)成正比純電容的容抗和交流電路的頻率以及電容量成反比純電阻阻值在交流電路里不隨頻率而改變所有的單位均是歐姆通直流，阻交流通交流，隔直流28第二十八頁(yè)，共79頁(yè)。電路元件的阻礙作用使得電流對(duì)其做功電功的概念用于發(fā)光，發(fā)熱，以及電力拖動(dòng)的所消耗的電能，叫做有用功用于建立交變磁場(chǎng)電場(chǎng)，從而使互相轉(zhuǎn)換的叫無(wú)用功功的基本單位是焦耳（電費(fèi)）29第二十九頁(yè)，共79頁(yè)。功率（直流電路）有功功率的單位是瓦特30第三十頁(yè)，共79頁(yè)。功率（交流電路）31第三十一頁(yè)，共79頁(yè)。無(wú)功功率的單位是乏32第三十二頁(yè)，共79頁(yè)。視在功率的單位是伏安33第三十三頁(yè)，共79頁(yè)。視在功率,有功功率,無(wú)功功率在數(shù)值上有什么聯(lián)系？34第三十四頁(yè)，共79頁(yè)。實(shí)例一電氣設(shè)備銘牌的含義35第三十五頁(yè)，共79頁(yè)。實(shí)例二計(jì)算瞬時(shí)功率因數(shù)36第三十六頁(yè)，共79頁(yè)。功率補(bǔ)償為什么要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償？37第三十七頁(yè)，共79頁(yè)。功率補(bǔ)償功率補(bǔ)償1000KVA的變壓器，如果功率因數(shù)為0.8，只能輸出800KW的有功功率，另外200KVar作為無(wú)功輸出降低電源利用率，增加了損耗（線路發(fā)熱，變壓器勵(lì)磁損耗）低壓電網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償狀態(tài)有哪些？38第三十八頁(yè)，共79頁(yè)。功率補(bǔ)償136廠房南配電室功率因數(shù)表39第三十九頁(yè)，共79頁(yè)。功率補(bǔ)償40第四十頁(yè)，共79頁(yè)。功率補(bǔ)償欠補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償全補(bǔ)償（功率因數(shù)為1）感性負(fù)載容性負(fù)載純電阻41第四十一頁(yè)，共79頁(yè)。功率補(bǔ)償全補(bǔ)償（功率因數(shù)為1）由于電力系統(tǒng)中的負(fù)載和線路并非理想狀況，均有損耗，所以功率因數(shù)達(dá)到1的狀態(tài)無(wú)法維持低壓電網(wǎng)中，功率因數(shù)能否達(dá)到1？功率因數(shù)達(dá)到1，會(huì)出現(xiàn)什么狀況？產(chǎn)生諧振！42第四十二頁(yè)，共79頁(yè)。諧振R,L,C電路發(fā)生諧振電壓與電流同相，總阻抗呈電阻型43第四十三頁(yè)，共79頁(yè)。并聯(lián)諧振諧振時(shí)B=0，即CLR時(shí)，發(fā)生并聯(lián)諧振！44第四十四頁(yè)，共79頁(yè)。并聯(lián)諧振CLR諧振特點(diǎn)：電壓與電流同相支路電流遠(yuǎn)大于總電流45第四十五頁(yè)，共79頁(yè)。并聯(lián)諧振CLR并聯(lián)諧振現(xiàn)象燒接觸器燒電容燒線圈總電流小于支路電流46第四十六頁(yè)，共79頁(yè)。并聯(lián)諧振107燃?xì)忮仩t房的諧波治理設(shè)備是感性負(fù)載嚴(yán)禁與容性負(fù)載使用！??！47第四十七頁(yè)，共79頁(yè)。串聯(lián)諧振Rj

L+_48第四十八頁(yè)，共79頁(yè)。Rj

L+_LC上的電壓大小相等，相位相反，串聯(lián)總電壓為零，稱電壓諧振支路產(chǎn)生高電壓！串聯(lián)諧振49第四十九頁(yè)，共79頁(yè)。諧波一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。50第五十頁(yè)，共79頁(yè)。諧波諧波產(chǎn)生的原因主要有：由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負(fù)載有UPS、開(kāi)關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。51第五十一頁(yè)，共79頁(yè)。諧波非線性電器元件特點(diǎn)：伏安特性曲線不是直線二極管，穩(wěn)壓管，三極管，場(chǎng)效應(yīng)管，晶閘管等等52第五十二頁(yè)，共79頁(yè)。諧波諧波危害

諧波的危害十分嚴(yán)重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于電力系統(tǒng)外部，諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。1.降低系統(tǒng)容量如變壓器、斷路器、電纜等2.加速設(shè)備老化，縮短設(shè)備使用壽命，甚至損壞設(shè)備危害生產(chǎn)安全與穩(wěn)定3.浪費(fèi)電能等。53第五十三頁(yè)，共79頁(yè)。諧波諧波治理有哪幾種方式？108廠房并聯(lián)電抗器107燃?xì)忮仩t房諧波治理設(shè)備54第五十四頁(yè)，共79頁(yè)。諧波無(wú)源諧波無(wú)源濾波的主要結(jié)構(gòu)是用電抗器與電容器串聯(lián)起來(lái)，組成LC串聯(lián)回路，并聯(lián)于系統(tǒng)中，LC回路的諧振頻率設(shè)定在需要濾除的諧波頻率上，例如5次、7次、11次諧振點(diǎn)上，達(dá)到濾除這3次諧波的目的。其成本低，但濾波效果不太好，如果諧振頻率設(shè)定得不好，會(huì)與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振。市場(chǎng)上流通較多的采取的濾波方法就是這一種，主要是因?yàn)榈统杀?，用戶容易接受。雖濾波的效果較差，只要滿足國(guó)家對(duì)諧波的限制標(biāo)準(zhǔn)和電力部門對(duì)無(wú)功的要求就行了。由于其低成本，市場(chǎng)的需求也就大，一般而言，低壓0.4KV系統(tǒng)大多數(shù)采用無(wú)源濾波方式，高壓10KV幾乎都是采用這種方式對(duì)諧波進(jìn)行治理。55第五十五頁(yè)，共79頁(yè)。諧波利用感性負(fù)載的通低頻，阻高頻特性LC濾波電路無(wú)源濾波56第五十六頁(yè)，共79頁(yè)。諧波有源諧波有源諧波濾除裝置是在無(wú)源濾波的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它的濾波效果好，在其額定的無(wú)功功率范圍內(nèi)，濾波效果是百分之百的。它主要是由電力電子元件組成電路，使之產(chǎn)生一個(gè)和系統(tǒng)的諧波同頻率、同幅度，但相位相反的諧波電流與系統(tǒng)中的諧波電流抵消。但由于受到電力電子元件耐壓，額定電流的發(fā)展限制，成本極高，其制作也較之無(wú)源濾波裝置復(fù)雜得多，成本也就高得多了。其主要的應(yīng)用范圍是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，尤其是寫(xiě)字樓的供電系統(tǒng)，工廠的計(jì)算機(jī)控制供電系統(tǒng)。對(duì)單臺(tái)的裝置而言，其利潤(rùn)是可觀的，但用戶一般不愿意用有源濾波，對(duì)于諧波的含量，不必濾得太干凈，只要不危害其他用電器也就可以了。57第五十七頁(yè)，共79頁(yè)。諧波58第五十八頁(yè)，共79頁(yè)。諧波59第五十九頁(yè)，共79頁(yè)。變壓器勵(lì)磁涌流為什么合上134廠房#2變壓器環(huán)網(wǎng)柜后跳閘？為什么高壓間每個(gè)中置柜內(nèi)配備630A的開(kāi)關(guān)？60第六十頁(yè)，共79頁(yè)。變壓器勵(lì)磁涌流當(dāng)合上斷路器給變壓器充電時(shí)，有時(shí)可以看到變壓器電流表的指針擺得很大，然后很快返回到正常的空載電流值，這個(gè)沖擊電流通常稱之為勵(lì)磁涌流61第六十一頁(yè)，共79頁(yè)。變壓器勵(lì)磁涌流如果在合閘瞬間，電壓正好達(dá)到最大值時(shí)，則磁通的瞬間值正好為零，即在鐵芯里一開(kāi)始就建立了穩(wěn)態(tài)磁通。在這種情況下，變壓器不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。當(dāng)合閘瞬間電壓為零值時(shí)，它在鐵芯中所建立的磁通為最大值?？墒牵捎阼F芯中的磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒(méi)有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為零。因此，在鐵芯中就出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通，如果合閘時(shí)鐵芯還有剩磁，磁通還會(huì)更大！實(shí)際運(yùn)行中可達(dá)到2.7倍。因此，在電壓瞬時(shí)值為零時(shí)合閘會(huì)產(chǎn)生很大的磁通，導(dǎo)致勵(lì)磁涌流現(xiàn)象。62第六十二頁(yè)，共79頁(yè)。變壓器勵(lì)磁涌流1)涌流含有數(shù)值很大的高次諧波分量(主要是二次和三次諧波)，主要是偶次諧波，因此，勵(lì)磁涌流的變化曲線為尖頂波。2)勵(lì)磁涌流的衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度有關(guān)，飽和越深，電抗越小，衰減越快。因此，在開(kāi)始瞬間衰減很快，以后逐漸減慢，經(jīng)0.5～1s后其值不超過(guò)(0.25～0.5)3)一般情況下，變壓器容量越大，衰減的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，但總的趨勢(shì)是涌流的衰減速度往往比短路電流衰減慢一些。4)勵(lì)磁涌流的數(shù)值很大，最大可達(dá)額定電流的6～8倍。當(dāng)整定一臺(tái)斷路器控制一臺(tái)變壓器時(shí)，其速斷可按變壓器勵(lì)磁電流來(lái)整定。5)對(duì)于容量小的變壓器衰減得快，約幾個(gè)周波即達(dá)到穩(wěn)定，大型變壓器衰減得慢，全部衰減持續(xù)時(shí)間可達(dá)幾十秒。6)勵(lì)磁涌流和鐵芯飽和程度有關(guān)，同時(shí)鐵芯的剩磁和合閘時(shí)電壓的相角可以影響其大小。勵(lì)磁涌流特點(diǎn)63第六十三頁(yè)，共79頁(yè)。分/合閘指示燈合閘時(shí)紅燈亮，分閘時(shí)綠燈亮，什么原理？64第六十四頁(yè)，共79頁(yè)。分/合閘指示燈分閘，繼電器線圈不得電，綠燈亮合閘，繼電器線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，紅