Transcript 电机基础知识
电源：电源是将其他形式的能量转化为电能的元件， 它是电路中电能的提供者。如干电池、蓄电池、发电机 等。 负载：负载是把电能转化为其他形式能量的元件，它 是电路中电能的使用者和消耗者。直流电路中，负载主 要以电阻形式表现，如白炽灯、电炉、电动机等。 控制元件：开关S属于控制元件，用来接通和断开回路 保护元件：用来保护回路，如在回路发生短路时，FU 熔芯熔断，用于切断回路。开关S、熔断器FU在回路中 电阻很小，对电流流动影响甚微，其作用相当于连接导 线。 联接导线：连接导线能够将电源、负载等器件连接成 回路。导线是电流流动的通路，没有链接导线，不能够 形成电路。 电路 电流流过的回路叫做电路。最简单的电路由电源负载和导线、开关等元件组成。 电路的状态 通路：电路处处连通叫做通路。只有通路，电路中才有电流通过。 开路：电路某一处断开叫做断路或者开路。 短路：电路某一部分的两端直接接通，使这部分的电压变成零，叫做短路。 普通灯泡演示电流，二极管演示直流电流方向 电路 电流流过的回路叫做电路。最简单的电路由电源负载和导线、开关等元件组成。 电路的状态 通路：电路处处连通叫做通路。只有通路，电路中才有电流通过。 开路：电路某一处断开叫做断路或者开路。 短路：电路某一部分的两端直接接通，使这部分的电压变成零，叫做短路。 ： 电流：电荷的定向移动叫做电流。直流电路中， 电流的大小和方向恒定，不随时间变化，简称直 流（写作DC），用大写字母I表示，方向规定为 正电荷定向移动的方向。 电流的单位：安（A），也常用毫安（mA)或者 微安(uA)做单位。1A=1000mA，1mA=1000uA。 电流的测量： 电压：电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电 压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动 到B点所作的功。电压的方向规定为从高电位指向低电位 的方向。如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称 之为直流电压，用大写字母U表示。 电压的单位：V。1kV=1000V、1V=1000Mv、 1mV=1000uV 电压测量： 欧姆定律公式： I=U/R I R U 当电阻R=10Ω，电阻两端电压为10V，流过电阻的电流 I=10V/100Ω=0.1A 电阻电压、电流、功率之间基本关系： P I 2R P IU U2 P R 交流电路的基本概念 交流电流（或电压、电动势）的大小和方向都随时间 周而复始地变化，所以称为交变电流。在一般情况下， 所说的交流电就是指正弦交流电。 , 直流电流和交流电流波形图 交流产生 正弦量的周期、频率、角频率 正弦量变化一周的时间称为周期，用T表示，周期的单位为 秒（s）。 每秒钟内重复变化的次数称为频率，用符号f表示。频率单 位为赫兹（Hz）。 我国规定供电工频（指工业上用的交流电源的频率）为 50Hz，即一秒钟时间内，交流电变化50次。变化一次所需要 的时间为1/50s=0.02s=20ms，其周期与频率关系为： 1 T f 对于1对磁极发电机，转子每转一周，交流电动势变化一次。显 然，要产生50Hz的交流电，发电机每秒钟要旋转50转。电机的 转速用转/分表示，故如图4-2发电机的转速应为50转/秒×60秒/ 分=3000转/分。 交流电路的功率 瞬时功率无使用意义，通常所说的交流电路的功率 是指平均功率（或称为有功功率），用大写字母P表 示。 瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率。上 式中cos2ωt的平均值为零，因此有： U2 P UI I 2R R 已知电炉丝的电阻为50Ω，电源电压为220V，求电炉 丝的平均功率P。解： 2 2 U 220 P UI 968W R 50 有功功率 电路中电阻R上有电流i通过时消耗的电功率 为 PR=I2×R P=Uicosφ 无功功率 许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、 电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传 递。 为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因 此，所谓的“无功”并不是“无用”的电功率，只不过它的功率 并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有 功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率单位为乏 (Var)。 Q=UIsinφ 视在功率 在交流电路中，电压U和电流I的乘积虽然具有功的形式，但它 既不能代表一般交流电路实际消耗的有功功率，也不代表交流电 路的无功功率，我们把交流电路电压有效值和电流有效值的乘积 称为视在功率，用字母S表示，即 ：S=U×I 视在功率的单位用VA（伏安）表示，大容量的电气设备的视在 功率可用kVA（千伏安）和MVA（兆伏安）。 功率三角形 交流电路中的有功功率、无功功率、视在功率之间关系，称 为功率三角形。 P U I cos S cos Q U I sin S sin P 2 Q 2 S 2 (cos2 sin 2 ) S 2 即 S P2 Q2 图4-9 功率三角形 功率因数及提高 一般交流电路的有功功率 P cos S P P Q 2 2 在交流电路中，各元件的有功功率可以直接相加，各元件的无 功功率也可以直接加减，这样整个电路的总有功功率、总无功功 率均可以求取，按上式进行计算整个电路的功率因数。 三相交流电源的形成 三相交流电源的形成：在单相交流发电机中按照相差120º的角度再布置两组 导线。旋转磁场按照相差120º的角度切割相差120º的的三组导线，相当于三个 单相发电机组合在一起。将三个绕组产生的感应电动势合在一起，便形成了三 相交流电源。 三相 电源 线电压=√3×相电压，即： 家庭民用电的电压为380/220V， 即相电压UA=UB=UC=220V，线电 压UAB=UBC=UCA=380V。 U AB 3U A 3U B U BC 3U B 3U C U CA 3U C 3U A 三相电路的功率 三相电路的有功和无功功率是各相电路有功和无功功率之和， 即三相电路的总有功功率为： P PA PB PC 总无功功率为： Q QA QB QC 总视在功率由功率三角形得： S P Q 2 2 P 3U 线 I 线 cos 总视在功率一般不等于各相的 视在功率之和。 不论是负载星形连接还是三角 形连接，其功率关系为： Q 3U 线 I 线 sin S 3U 线 I 线 P 功率因数cos S 一、电路定律 1.欧姆定律 2.基尔霍夫电流定律 3.基尔霍夫电压定律 4.磁路欧姆定律 磁势=W×i u iz i 0 e u F Ra 磁通，又称磁通量，是通过某一截面积的磁力线总数，用Φ表示，单位为韦 （伯）Wb。 通过一线圈的磁通的表达式为：Φ=B*S（其中B为磁感应强度，S为该线 圈的面积。） 磁感应强度----------与磁力线方向垂直的单位面积上所通过的磁力线 数目，又叫磁力线的密度，也叫磁通密度，用B表示，单位为特（斯拉）T。 二、磁路欧姆定律 F Ra 磁势=W×i 磁通，又称磁通量，是通过 某一截面积的磁力线总数， 用Φ表示，单位为韦（伯） Wb。 通过一线圈的磁通的表达式为：Φ=B*S（其中B为磁感应强度， S为该线圈的面积。） 磁感应强度----------与磁力线方向垂直的单位面积上所 通过的磁力线数目，又叫磁力线的密度，也叫磁通密度，用B表 示，单位为特（斯拉）T。 三、电磁感应 定律 1.当磁通在不动得线 圈中交变时，线圈 会感应产生电动势e， 其大小等于线圈所 交链的磁链Ψ （Ψ=WФ）对时间 的变化率，其方向 由楞次定律确定： d d e W dt dt 四、左手定则（电动机定则） 2.当磁通Ф与导体之间有相对运行时，导体会 感应产生电动势e。若磁场、导体、运动方向 三者相互垂直时，感应电动势的大小等于磁通 密度B（B= Ф/S ）、导体的有效长度l及导体 相对磁场运动的线速度v的乘机，即： e Bl v 演示 五、右手定则（发电机定则） 六、能量守恒定律 通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住 通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指 向就是磁感线的环绕方向； 通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住 通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指 所指的那一端是通电螺线管的N极 直流电：大小和方向都不变。 直流电所通过的电路称直流电路，是由直 流电源和电阻构成的闭合导电回路。在电 源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电 势处，在电源内，靠电源的非静电力的作 用，克服静电力，再从低电势处到达高电 势处，如此循环，构成闭合的电流线。所 以，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。 实际电气元件及接线 直流电路图