注冊電氣工程師直流電動機考試復(fù)習(xí)資料.ppt

1、,*存在的問題:交變的電磁轉(zhuǎn)矩只能使轉(zhuǎn)動部分(電樞)來回?fù)u擺, ,- +,直流電機的工作原理,一、直流電動機,a,b,c,d,a,b,c,d,一、直流電動機,直流電源,交流電流,恒向的電磁轉(zhuǎn)矩 （拖動轉(zhuǎn)矩）,換向,旋轉(zhuǎn),機械負(fù)載,反電動勢,直流電機的工作原理,基本原理：f=Bli,增加換向器裝置的意義,在旋轉(zhuǎn)過程中應(yīng)保持每極下導(dǎo)體中電流的方向不變 換向器由互相絕緣的換向片構(gòu)成，裝在軸上與電樞一同旋轉(zhuǎn)。換向器又與兩個固定不動的電刷相接觸，這樣當(dāng)直流電壓加于電刷時，換向器的作用使外電路的直流電流改為線圈內(nèi)的交變電流，這種換向作用稱為逆變，以保證每極下導(dǎo)體中所流過的電流方向不變，從而使電機連續(xù)的旋轉(zhuǎn)

2、。, E ,二、直流發(fā)電機,原動機 ,感應(yīng)電動勢、電流,電磁轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩）,作功,*所發(fā)電流在電機內(nèi)部實際為交流，經(jīng)過機械“整流”為直流！ *對比上頁“逆變”的概念,一、直流電機的靜止部分（定子） 1、主磁極 主磁極的作用是建立主磁場。主磁極由主極鐵芯和套裝在鐵芯上的勵磁繞組組成它的，鐵芯是由11.5mm厚的鋼板沖片疊壓緊固而成。極靴的作用是使主磁通在過氣隙時分布的更合理并且固定勵磁繞組。,直流電機基本結(jié)構(gòu),2、機座,其作用其一是作為磁路的一部分，其二是固定主極，換向極和端蓋。通常是用鑄鋼或厚鋼板焊成，機座中有磁通通過的部分稱為磁軛。,3、換向極,換向極裝在兩極之間。其作用是用來改善換向，也是

3、由鐵芯和繞組組成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。,4、電刷裝置,電刷裝置是電樞電路的引入（或引出）裝置，通過它可以把電機旋轉(zhuǎn)部分的電流引出（或引入）到靜止的電路里，它與換向器配合才能使電機獲得直流電機的效果。,二、直流電機的轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子）1、電樞鐵芯,電樞鐵芯既是主磁路的組成部分,又是電樞部分繞組的支撐部件.為減少電樞鐵芯內(nèi)的磁滯與渦流損耗，鐵芯一般采用0.5mm厚的DR530或DR510的硅鋼片疊壓而成。 *電樞鐵芯是實心或空心？ *磁滯與渦流損耗？（如何防止？）,直流電機的轉(zhuǎn)子鐵芯與電樞繞組,2、電樞繞組.,電樞繞組疊放在電樞鐵芯的槽內(nèi)，是由按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成。它是直流電機的電路部分。

4、上、下層之間，及線圈與鐵芯之間都要有絕緣，槽口處用槽楔壓緊。 *為什么叫電樞繞組為電樞？,直流電機的定子,更多的圖片,電機裝配圖,3、換向器,換向器是直流電機的重要部件之一，在發(fā)電機中可將電樞繞組中交變的電流轉(zhuǎn)換成電刷上的直流，起整流作用，而在直流電動機中將電刷上的直流變?yōu)殡姌欣@組內(nèi)的交流，即起逆變作用。 換向器由許多換向片組成，片間用云母絕緣，電樞繞組的每個線圈的兩端分別接到兩個換向片上,*換向器,直流電機的基本結(jié)構(gòu)知識點總結(jié),一、定子 1. 主磁極:,2. 換向磁極：,主磁極鐵芯、勵磁繞組。,改善換向用。,3. 電刷裝置 4. 機座與端蓋,二、轉(zhuǎn)子 1. 電樞鐵芯:,由硅鋼片疊成。,2.

5、電樞繞組 3. 換向器 4. 轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇,發(fā)電機：整流作用。 電動機：逆變作用。,1. 額定電壓 UN 發(fā)電機的UN ：指輸出電壓的額定值。 電動機的UN ：指輸入電壓的額定值。 2. 額定電流 IN 發(fā)電機的 IN ：指輸出電流的額定值。 電動機的 IN ：指輸入電流的額定值。 3. 額定功率 PN 發(fā)電機的 PN ：輸出“電”功率的額定值(UN IN ) 電動機的 PN ：輸出“機械”功率的額定值 UNINN *知識點總結(jié)： 注意區(qū)別以上電動機與發(fā)電機對應(yīng)銘牌數(shù)據(jù)的不同含義？,直流電機的銘牌數(shù)據(jù),4. 額定轉(zhuǎn)速 nN,5. 額定勵磁電壓 UfN 6. 額定勵磁電流 IfN 額定狀態(tài) ： 指

6、 U、I、P、n 均為額定值的狀態(tài)。一般為出廠較為理想狀態(tài) 滿載狀態(tài) ： 指 I = IN 的狀態(tài)，一般即指額定狀態(tài)。,注意：直流電機有2電回路，電樞繞組與直流勵磁回路。,直流電機實例,直流電機實例,直流電機分解圖,直流電機的勵磁方式及磁場,一、勵磁方式 ：直流電機的磁場，可以由永久磁場產(chǎn)生，也可以由勵磁繞組產(chǎn)生。一般來講永久磁鐵的磁場較弱,所以現(xiàn)在絕大多數(shù)直流電機的主磁場都是由勵磁繞組通以直流勵磁電流產(chǎn)生的.我們稱這種磁場為直流電機的主磁場，有時也稱為勵磁磁場。 勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式.,直流發(fā)電機按勵磁方式分類,*知識點：四種勵磁方式。,二 直流電機的空載磁場,1、定義：空載磁場是

7、在無載情況下，勵磁繞組中通入電流后建立的磁場。 *知識點：空載的含義？ （這時電樞電流為零或近似為零） 空載磁場組成：主磁通和漏磁通兩部分 分布：由于磁極極靴寬度總是小于極距，在極靴下氣隙較小，所以極靴下沿電樞表面主磁場較強，極靴以外，氣隙加大，主磁場明顯削弱，在兩極間的幾何中性線處磁密為零。氣隙磁場磁密分布波形為一禮帽形。,2、直流電機的空載磁路,對主磁通和漏磁通 的分析,主磁通：從主極過氣隙到轉(zhuǎn)子，因氣隙小，磁導(dǎo)大。所以磁通很大。 漏磁通：僅鉸鏈勵磁繞組本身，經(jīng)由空氣閉和，不進(jìn)入電樞鐵心。因氣隙大，磁阻大，所以其值很小。,三、直流電機負(fù)載時的磁場,負(fù)載時電機中的氣隙磁場是由勵磁磁動勢和電樞

8、磁動勢兩者共同建立（電樞繞組電流較大，該電流建立自身磁場。） 分析：單獨由電樞繞組產(chǎn)生的電樞磁場的分布情況 （見圖）,*知識點： 空間有兩種磁場疊加。,分析電樞磁勢波形,電刷放在幾何中性線上時，電樞磁動勢的軸線與主磁極軸線正交，稱為交軸電樞磁動勢。,*磁勢F曲線與磁密B曲線的區(qū)別？,三、直流電機負(fù)載時的磁場（電樞反應(yīng)）,電刷,幾 何 中 性 線,勵磁磁通勢產(chǎn)生 的勵磁磁場 （空載磁場）,物 理 中 性 線,電樞磁通勢產(chǎn)生 的電樞磁場,合成磁場 （負(fù)載時的磁場）,物理 中性線,四、電樞反應(yīng),電樞反應(yīng):負(fù)載時電樞磁動勢對主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。, 電樞反應(yīng)的影響：知識點,總磁場畸變，被扭曲了

9、！ 幾何中心線與物理中心線不重合。電刷在幾何中心線位置處元件的 e0，增加換向困難。 (3) 一半磁極的磁通增加，一半磁極的磁通減少。 但因部分磁路飽和的原因，每極總磁通減少，直流電機的E 和T 相應(yīng)減少。,直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢計算,1 2 3 5 6 8 9 11 12, 單疊繞組的展開圖, 電刷的中心線對著磁極的中心線。,n,一、感應(yīng)電勢 E:感應(yīng)電勢指電樞繞組一條支路的電勢（即電刷間的電勢。以發(fā)電機為例）,電樞旋轉(zhuǎn) n 總磁場 ,e,e,E,2. 大小 每個導(dǎo)體：e = B v l,1. 產(chǎn)生:,設(shè)電樞總導(dǎo)體數(shù)為Za，支路數(shù)為2a,則每條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)為,磁密的平均值,3. 方向：

10、由 和 n 共同決定。 4. 性質(zhì) 發(fā)電機：為電源電動勢； 電動機：為反電動勢。 *假如電動機不存在感應(yīng)電動勢？,知識點：E = CE n 式中：CE 電動勢常數(shù)。,二、電磁轉(zhuǎn)矩 T,1. 產(chǎn)生:,導(dǎo)體(線圈中)的 i 總磁場 ,F,T,2. 大小: 電磁力： F = B i l,一極下導(dǎo)體數(shù)為,作用于一極下導(dǎo)體的轉(zhuǎn)矩為：,3. 方向:,由 和 Ia 共同決定。,4. 性質(zhì),T 與 n 方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩； T 與 n 方向相同，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。,知識點：T = CT Ia,式中：CT 轉(zhuǎn)矩常數(shù)。,作用于整個電樞上的轉(zhuǎn)矩為：,因為,三、感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？,由電磁功率Pe =,機械功率,轉(zhuǎn)

11、換成的,電功率,電功率,機械功率,轉(zhuǎn)換成的,E Ia,T,Pe = E Ia = T，知識點,CE n Ia = CT Ia, CE n = CT,= 9.55, CT = 9.55CE,直流電動機的運行原理,一、他勵電動機,勵磁電壓 Uf,If,電樞電壓 Ua,Ia, T,n,+ Ua ,+ Uf ,1. 電壓平衡方程式 勵磁電路： Uf = Rf If 電樞電路： Ua = E + Ra Ia,(1) 機械特性,2. 轉(zhuǎn)速,當(dāng)T時， n下降不多 硬特性。,三、串勵電動機,+ U ,+ Ua ,+ Uf ,1. 電壓 U = Ua + Uf = E + (Ra+ Rf ) I 2. 電流 I

12、 = Ia = If,3. 轉(zhuǎn)矩 T = CT Ia 當(dāng) Ia 較小、磁路未飽和時，,Ia,T Ia2,即 TIa2, 與并勵電動機比較，有如下特點： 對應(yīng)于相同的T ，Ia 小； 對應(yīng)于允許的 Iamax ，能夠產(chǎn)生的 T 大， *Tst 和 Tmax 較大。 轉(zhuǎn)矩特性： U = UN 時， T = f (Ia ),4. 轉(zhuǎn)速,(1) 當(dāng)T = 0 時，Ia = If ，, =r ，,n 很大，n = (5 6) nN,(2) 當(dāng)T 很小時，Ia 很小，,磁路未飽和，,T Ia, n 迅速下降；,(3) 當(dāng)T 很大時，Ia 很大，,磁路已飽和，,T Ia, 基本不變, n下降較少；, 轉(zhuǎn)速特

13、性：,5. 應(yīng)用 (1) 特別適用于起重機和電氣機車等運輸機械; (2) 不能在輕載或空載下運行; (3) 不能用皮帶輪傳動（易造成皮帶松馳）。,四、復(fù)勵電動機,積復(fù)勵、差復(fù)勵。 一般采用積復(fù)勵電動機； 機械特性介于并勵電動機 和串勵電動機之間： 有較大的Tst ； 可以空載運行。,2.8 直流電動機的功率和轉(zhuǎn)矩,一、 功率平衡方程式（并勵） 輸入功率： P1 = U I 銅損耗 PCu : PCu = Ra Ia2 + Rf If2 電磁功率Pe ： Pe = P1 PCu = E Ia 空載損耗 P0 ： P0 = PFe + Pme + Pad 輸出功率P2 ： P2 = Pe P0 =

14、 T2,功率流程圖:,P1,Pe,P2,二、 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 空載： T = T0 負(fù)載: T = T0 + T2,55,3、正弦交流電路,56,考試點一,1、掌握正弦量的三要素和有效值 2、掌握電感、電容元件電流電壓關(guān)系的相量形式及基爾霍夫定律的相量形式 3、掌握阻抗、導(dǎo)納、有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)的概念 4、熟練掌握正弦電路分析的相量方法 5、了解頻率特性的概念,57,預(yù)備知識復(fù)數(shù),一、復(fù)數(shù)的形式 1、代數(shù)形式 F = a + jb,為虛單位,復(fù)數(shù)F 的實部,ReF = a,復(fù)數(shù)F 的虛部,ImF = b,復(fù)數(shù) F 在復(fù)平面上可以用一條從原點O 指向F 對應(yīng)坐標(biāo)點的有向線段表

15、示。,F,a,b,58,2、三角形式,模,輻角,59,5 /-53.1 ,3、指數(shù)形式,根據(jù)歐拉公式,4、極坐標(biāo)形式,F =|F| /,3+j4=,5 /53.1,-3+j4=,=5 /126.9 ,10 /30 ,=10(cos30 + jsin30 ) =8.66+j5,60,二、復(fù)數(shù)的運算,1、加法 用代數(shù)形式進(jìn)行， 設(shè),幾何意義,61,2、減法,用代數(shù)形式進(jìn)行， 設(shè),幾何意義,62,3、乘法,用極坐標(biāo)形式比較方便 設(shè),4、除法,63,三、旋轉(zhuǎn)因子,是一個模等于1，輻角為的復(fù)數(shù)。,等于把復(fù)數(shù)A逆時針旋轉(zhuǎn)一個角度， 而A的模值不變。,j,-j,-1,因此，“j”和“-1”都可以看成旋轉(zhuǎn)因子

16、。,任意復(fù)數(shù)A乘以e j,64,一個復(fù)數(shù)乘以j， 等于把該復(fù)數(shù)逆時針旋轉(zhuǎn)/2， 一個復(fù)數(shù)除以j， 等于把該復(fù)數(shù)乘以-j， 等于把它順時針旋轉(zhuǎn)/2 。 虛軸等于把實軸+1乘以j而得到的。,例如,65,例：設(shè)F1=3-j4，F(xiàn)2=10 /135 求 : F1+ F2 和 F1/ F2 。,解：求復(fù)數(shù)的代數(shù)和用代數(shù)形式：,F2 = 10 /135,=10（cos135+jsin135) = -7.07 + j7.07,F1 + F2 = ( 3 - j 4 ) + ( -7.07 + j 7.07 ) = - 4.07 + j3.07 = 5.1 /143,66,3-j4,10 /135,=,5 /

17、-53.1 ,10 /135,=,0.5 /-188.1 ,=,0.5 /171.9 ,輻角應(yīng)在主值范圍內(nèi),67,正弦量的概念,一、正弦量 電路中按正弦規(guī)律變化的電壓或電流，統(tǒng)稱為正弦量。 對正弦量的描述，可以用sine，也可以用cosine。 用相量法分析時，不要兩者同時混用。本講采用cosine。,二、正弦量的三要素,i,+,-,u,瞬時值表達(dá)式：,68,1、振幅（最大值） Im,Im,2,正弦量在整個振蕩過程中達(dá)到的最大值。,2、角頻率 反映正弦量變化的快慢 單位 rad/s T=2 =2f f=1/T 頻率f 的單位為赫茲（Hz） 周期T的單位為秒（s） 工頻，即電力標(biāo)準(zhǔn)頻率：f =5

18、0Hz, T = 0.02s =314 rad/s,69,3、初相位（角）,主值范圍內(nèi)取值,稱為正弦量的相位，或稱相角。,70,三、正弦量的有效值,71,72,四、同頻率正弦量相位的比較,相位差,相位差也是在主值范圍內(nèi)取值。 0，稱u超前i； 0，稱u落后i； = 0，稱u,i 同相； = /2，稱u，i 正交； = ，稱u，i 反相。,73,例：i = 10 sin(314t+30) A u= 5 cos(314t-150) V 求電壓和電流的相位差。,i = 10 sin(314t+30) = 10 cos(314t+30-90) = 10 cos(314t-60),74,正弦量相應(yīng)符號的

19、正確表示,瞬時值表達(dá)式 i = 10 cos(314 t + 30)A,變量，小寫字母,有效值,I =,常數(shù)，大寫字母加下標(biāo)m,最大值,常數(shù)，大寫字母,最大值相量,有效值相量,常數(shù)，大寫字母加 下標(biāo)m再加點,常數(shù)，大寫字母加點,Im=,10A,75,電路定律的相量形式,一、基爾霍夫定律 正弦電流電路中的各支路電流和支路電壓都是同頻正弦量，所以可以用相量法將KCL和KVL轉(zhuǎn)換為相量形式。 1、基爾霍夫電流定律 對電路中任一點，根據(jù)KCL有, i = 0,其相量形式為,2、基爾霍夫電壓定律 對電路任一回路，根據(jù)KVL有, u = 0,其相量形式為,76,1、電阻元件 瞬時值表達(dá)式,+,-,+,-,

20、相量形式,相量圖,二、電阻、電感和電容元件的VCR相量形式,77,2、電感元件,L,+,-,相量形式,L,+,-,相量圖,瞬時值表達(dá)式,78,3、電容元件,瞬時值表達(dá)式,C,+,-,相量形式,C,+,-,相量圖,79,如果受控源（線性）的控制電壓或電流是正弦量， 則受控源的電壓或電流將是同一頻率的正弦量。,4、受控源,80,例：正弦電流源的電流，其有效值IS=5A，角頻率=103rad/s， R=3，L=1H，C=1F。求電壓uad和ubd。,解：畫出所示電路相對應(yīng)的相量形式表示的電路圖,81,設(shè)電路的電流相量為參考相量,= 15 /0 ,V,= 5000 / 90V,= 5000 / - 9

21、0 V,= 0,A,82,相量法的三個基本公式,以上公式是在電壓、電流關(guān)聯(lián)參考方向的條件下得到的； 如果為非關(guān)聯(lián)參考方向，則以上各式要變號。 以上公式 既包含電壓和電流的大小關(guān)系， 又包含電壓和電流的相位關(guān)系。,83,阻抗和導(dǎo)納,一、阻抗 1、定義,+,-,阻抗模,| Z | = U / I,阻抗角,阻抗Z的代數(shù)形式可寫為 Z= R + jX 其實部為電阻，虛部為電抗。,84,2、R、L、C 對應(yīng)的阻抗分別為：,3、感抗和容抗,感抗,容抗,反映電感對電流的阻礙作用,反映電容對電流的阻礙作用,85,4、RLC串聯(lián)電路,如果No內(nèi)部為RLC串聯(lián)電路，則阻抗 Z 為,R,X,|Z|,阻抗三角形,86

22、,當(dāng) X 0，稱Z呈感性； 當(dāng) X 0，稱Z呈容性； 當(dāng) X = 0，稱Z呈電阻性。,電路的性質(zhì),Z= R + jX,87,二、導(dǎo)納,1、定義,導(dǎo)納模,| Y | = I / U,導(dǎo)納角,導(dǎo)納Y的代數(shù)形式可寫為 Y= G + jB 其實部為電導(dǎo)，虛部為電納。,88,2、單個元件R、L、C 的導(dǎo)納,3、感納和容納,感納,容納,89,阻抗（導(dǎo)納）的串聯(lián)和并聯(lián),一、阻抗的串聯(lián) 對于 n 個阻抗串聯(lián)而成的電路，其等效阻抗,各個阻抗的電壓分配為,k = 1,2,，n,90,二、阻抗的并聯(lián),對 n 個導(dǎo)納并聯(lián)而成的電路，其等效導(dǎo)納,各個導(dǎo)納的電流分配為,k = 1,2,，n,91,例：,如圖RLC串聯(lián)電路

23、。R= 15 ，L= 12 mH，C= 5 F， 端電壓 u=141.4 cos ( 5000 t ) V。 求：i，各元件的電壓相量。,解：,用相量法。,92,93,電路的相量圖,一、相量圖 相關(guān)的電壓和電流相量在復(fù)平面上組成。 在相量圖上，除了按比例反映各相量的模外， 最重要的是確定各相量的相位關(guān)系。 二、相量圖的畫法 選擇某一相量作為參考相量， 而其他有關(guān)相量就根據(jù)它來加以確定。 參考相量的初相可取為零， 也可取其他值，視不同情況而定。,94,1、串聯(lián)電路,取電流為參考相量，從而確定各元件的電壓相量； 表達(dá)KVL的各電壓相量可按向量求和的方法作出。,2、并聯(lián)電路 取電壓為參考相量，從而確

24、定各元件的電流相量； 表達(dá)KCL的各電流相量可按向量求和的方法作出。,3、串并聯(lián)電路 從局部開始,95,53.1,以上一節(jié)中例題為例,96,V1讀數(shù)為10V，V2讀數(shù)為10V， V0的讀數(shù)為？,+ -,+ -,V0的讀數(shù)為 14.14 V,+-,97,正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析,在用相量法分析計算時，引入正弦量的相量、阻抗、導(dǎo)納和KCL、KVL的相量形式，它們在形式上與線性電阻電路相似。,對于電阻電路有：,對于正弦電流電路有：,98,用相量法分析時，線性電阻電路的各種分析方法和電路定理可推廣用于線性電路的正弦穩(wěn)態(tài)分析,差別僅在于所得電路方程為以相量形式表示的代數(shù)方程以及用相量形式描述的電路定理，而計算

25、則為復(fù)數(shù)運算。,99,例：電路中的獨立電源全都是同頻正弦量。試列出該電路的結(jié)點電壓方程。,1,2,解：電路的結(jié)點電壓方程為,-,+,+,-,+,-,+,100,正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率,一、瞬時功率,+ u -,i,一端口內(nèi)部不含獨立電源，僅含電阻、電感和電容等無源元件。,它吸收的瞬時功率 p 等于電壓 u 和電流 i 的乘積,p =u i,101,二、平均功率,又稱有功功率，是指瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值。,功率因數(shù),單位：瓦（W）,電阻R,=1,電感L,=0,電容C,=0,定義：,102,三、無功功率,反映了內(nèi)部與外部往返交換能量的情況。,單位：乏（Var),電阻R,電感L,電容C,103,四

26、、視在功率,電機和變壓器的容量是由視在功率來表示的。,單位：伏安（VA）,有功功率P、無功功率Q和視在功率S存在下列關(guān)系：,104,例：測量電感線圈R、L的實驗電路，已知電壓表的讀數(shù)為50V，電流表的讀數(shù)為1A，功率表讀數(shù)為30W，電源的頻率f =50Hz。試求R、L之值。,解：可先求得線圈的阻抗,=50,105,解得：,=30 + j40,R = 30 ,= 127 mH,另一種解法,R = 30 ,而,故可求得：,= 40, = 2f = 314 rad/s,106,可以證明,正弦電流電路中總的有功功率 是電路各部分有功功率之和， 總的無功功率是電路各部分無功功率之和， 即有功功率和無功功

27、率分別守恒。 但視在功率不守恒。,107,三、功率因數(shù)的提高,是電路的功率因數(shù)。,電壓與電流間的相位差或電路的功率因數(shù)決定于電路（負(fù)載）的參數(shù)。 只有在電阻負(fù)載的情況下，電壓和電流才同相，其功率因數(shù)為1。 對于其他負(fù)載來說，其功率因數(shù)均介于0 與1之間。,108,功率因數(shù)不等于1時，電路中發(fā)生能量互換，出現(xiàn)無功功率。這樣引起下面兩個問題：,1、發(fā)電設(shè)備的容量不能充分利用 2、增加線路和發(fā)電機繞組的功率損耗,提高功率因數(shù)的意義,109,與電感性負(fù)載并聯(lián)靜電電容器。,O,提高功率因數(shù)的常用方法：,110,并聯(lián)電容C的計算,111,提高功率因數(shù)，是指提高電源或電網(wǎng)的功率因數(shù)， 而不是指提高某個電感性

28、負(fù)載的功率因數(shù)。 并聯(lián)電容后并不改變原負(fù)載的工作狀況， 所以電路的有功功率并沒有改變， 只是改變了電路的無功功率，從而使功率因數(shù)得到提高。,提高功率因數(shù)的含義,112,例：正弦電壓為50Hz，380V，感性負(fù)載吸收的功率為20kW，功率因數(shù)0.6。若使電路的功率因數(shù)提高到0.9，求在負(fù)載的兩端并接的電容值。,I = 58.48 A,= 44.69 A,= 375 F,解：,113,串聯(lián)電路的諧振,一、RLC串聯(lián)電路,114,二、串聯(lián)諧振的定義,由于串聯(lián)電路中的感抗和容抗有相互抵消作用， 所以，當(dāng)=0時，出現(xiàn)X(0）=0， 這時端口上的電壓與電流同相， 工程上將電路的這種工作狀況稱為諧振， 由于

29、是在RLC串聯(lián)電路中發(fā)生的，故稱為串聯(lián)諧振。,三、串聯(lián)諧振的條件,Im Z( j) = 0,115,四、諧振頻率,角頻率,頻率,諧振頻率又稱為電路的固有頻率， 是由電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定的。 串聯(lián)諧振頻率只有一個， 是由串聯(lián)電路中的L、C參數(shù)決定的， 而與串聯(lián)電阻R無關(guān)。,Im Z( j) = 0,116,五、串聯(lián)諧振的特征,1、阻抗,= R,諧振時阻抗為最小值。,2、電流,在輸入電壓有效值 U 不變的情況下，電流為最大。,3、電阻電壓,實驗時可根據(jù)此特點判別串聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振與否。,117,六、諧振曲線,除了阻抗 Z 和頻率的特性外，還應(yīng)分析電流和電壓隨頻率變化的特性，這些特性稱為頻率特性，

30、或稱頻率響應(yīng)，它們隨頻率變化的曲線稱為諧振曲線。,118,七、品質(zhì)因數(shù),諧振時有,所以串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。,串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù),如果Q1，則有,當(dāng)Q1，表明在諧振時或接近諧振時，會在電感和電容兩端出現(xiàn)大大高于外施電壓U的高電壓，稱為過電壓現(xiàn)象，往往會造成元件的損壞。 但諧振時L和C兩端的等效阻抗為零（相當(dāng)于短路）。,119,八、功率,諧振時，電路的無功功率為零，這是由于阻抗角為零， 所以電路的功率因數(shù),= 1,整個電路的視在功率,S= P,但,分別不等于零。,諧振時電路不從外部吸收無功功率,電感與電容之間周期性地進(jìn)行磁場能量和電場能量的交換,120,但電路內(nèi)部的電感與電容之間周期性地進(jìn)

31、行磁場能量和電場能量的交換，,諧振時，有,并有,這一能量的總和為,121,= 常量,所以能量的總和,另外還可以得出,串聯(lián)電阻的大小雖然不影響串聯(lián)諧振電路的固有頻率， 但有控制和調(diào)節(jié)諧振時電流和電壓幅度的作用。,122,并聯(lián)諧振電路,一、GLC并聯(lián)電路,二、并聯(lián)諧振的定義,由于發(fā)生在并聯(lián)電路中，所以稱為并聯(lián)諧振。,三、并聯(lián)諧振的條件,123,四、諧振頻率,可解得諧振時,角頻率,頻率,該頻率稱為電路的固有頻率。,五、并聯(lián)諧振的特征,1、輸入導(dǎo)納最小,= G,或者說輸入阻抗最大,124,2、端電壓達(dá)最大值,可以根據(jù)這一現(xiàn)象判別并聯(lián)電路諧振與否。,六、品質(zhì)因數(shù),并聯(lián)諧振時有,所以并聯(lián)諧振又稱電流諧振。

32、,如果Q1，則諧振時在電感和電容中會出現(xiàn)過電流， 但從L、C兩端看進(jìn)去的等效電納等于零， 即阻抗為無限大，相當(dāng)于開路。,125,七、功率和能量,諧振時無功功率,所以,表明在諧振時，電感的磁場能量與電容的電場能量彼此相互交換，兩種能量的總和為,= 常數(shù),126,八、電感線圈和電容并聯(lián)的諧振電路,諧振時，有,故有,由上式可解得,127,顯然，只有當(dāng),O,當(dāng)電感線圈的阻抗角1很大，,諧振時有過電流出現(xiàn)在電感支路和電容中。,128,考試點二,6、熟練掌握三相電路中電源和負(fù)載的聯(lián)接方式及相電壓、相電流、線電壓、線電流、三相功率的概念和關(guān)系 7、熟練掌握對稱三相電路分析的相量方法 8、掌握不對稱三相電路的

33、概念,129,三相電路,一、對稱三相電源 對稱三相電源是由3 個等幅值、同頻率、初相依次相差120的正弦電壓源連接成星形或三角形組成的電源。,星形接法,三角形接法,130,星形接法,三角形接法,星形接法中，電壓源的參考方向是以中點處為負(fù)； 三角形接法中，電壓源的連接是順次相接形成一個回路， 如果接錯，將可能形成很大的環(huán)形電流。,131,3 個電源依次稱為A相、B相和C相，它們的電壓為：,= 0,132,它們對應(yīng)的相量形式為,是工程上為了方便而引入的單位相量算子。,= 0,133,二、三相電壓的相序,上述三相電壓的相序（次序）A、B、C稱為正序或順序。 與此相反，如B相超前A相120，C相超前B

34、相120， 這種相序稱為反序或逆序。 電力系統(tǒng)一般采用正序。,134,三、三相電路的基本概念,1、端線： 從3 個電壓源正極性端子A、B、C向外引出的導(dǎo)線。 2、中線： 從中（性）點N引出的導(dǎo)線。 3、線電壓： 端線之間的電壓。 4、相電壓 電源每一相的電壓，或負(fù)載阻抗的電壓。 5、線電流 端線中的電流。 6、相電流 各相電源中的電流或負(fù)載阻抗的電流。,135,相電壓,線電壓,線電流 又是相電流,相電壓 又是線電壓,線電流,相電流,iA,iA,iAB,136,四、電源和負(fù)載的連接,1、負(fù)載的連接方式 負(fù)載也可以連接成星形或三角形。 當(dāng)三相阻抗相等時，就稱為對稱三相負(fù)載。 2、三相電路 從對稱三

35、相電源的3個端子引出具有相同阻抗的3條端線（或輸電線），把一些對稱三相負(fù)載連接在端線上就形成了對稱三相電路。 實際三相電路中，三相電源是對稱的，3條端線阻抗是相等的，但負(fù)載則不一定是對稱的。,137,3、三相電路的連接方式 三相電源為星形電源，負(fù)載為星形負(fù)載，稱為Y-Y連接方式； 三相電源為星形電源，負(fù)載為三角形負(fù)載，稱為Y-連接方式； 此外還有- Y連接方式和-連接方式。,138,N,N,Y-Y連接方式,Zl是端線的阻抗。 有中線時，稱為三相四線制， 也稱為Y0接法,139,Y-連接方式,140,線電壓(電流)與相電壓(電流)的關(guān)系,三相電源的線電壓和相電壓、線電流和相電流之間的關(guān)系都與連接

36、方式有關(guān)。對于三相負(fù)載也是如此。,一、線電壓與相電壓的關(guān)系 1、星形連接,141,對于對稱星形電源，依次設(shè)其線電壓為,相電壓為,-,-,-,142,線電壓與對稱相電壓之間的關(guān)系可以用圖示電壓正三角形說明， 相電壓對稱時，線電壓也一定依序?qū)ΨQ，,N,A,B,C,電壓相量圖,依次超前相應(yīng)相電壓的相位為30。 實際計算時，只要算出一相就可以依序?qū)懗銎溆鄡上唷?線電壓是相電壓的 倍，,143,-,-,-,144,2、三角形電源,3、對稱星形負(fù)載和三角形負(fù)載 以上有關(guān)線電壓和相電壓的關(guān)系同樣適用。,145,二、線電流和相電流的關(guān)系,1、星形連接 線電流顯然等于相電流。 2、三角形連接,146,-,-,-,147,電流相量圖,線電流與對稱的三角形負(fù)載相電流之間的關(guān)系可以用圖示電流正三角形說明， 相電流對稱時，線電流也一定對稱，,依次滯后相應(yīng)相電流的相位為30。 實際計算時，只要算出一相就可以依序?qū)懗銎溆鄡上唷?線電流是相電流的 倍，,148,-,-,-,149,電源和負(fù)載的連接方式,三相電源380V/220V,對應(yīng)連接方式為Y/,三相電路中的額定電壓是指電路的線電壓。,1、現(xiàn)有白熾燈三相負(fù)載UN