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电工基础知识总结

电工基础知识总结

点击数:7669 次   录入时间:03-04 11:54:00   整理:http://www.55dianzi.com   电工范文
用相量表示正弦后,正弦量的加减,乘除,积分和微分运算都可以变换为复数的代数运算。
7. 相量的加减法也可以用作图法实现,方法同复数运算的平行四边形法和三角形法。
四. 电阻元件的交流电路

1. 电压与电流的瞬时值之间的关系:u=Ri
式中,u与i取关联的参考方向
设: (式1)
则: (式2)
从上式中看到,u与i同相位。
2. 最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系)
从式2看到: 
3. 有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系)
从式2看到: 
4. 相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系)
由式1和式2 得: 
相位 与相位 同相位。
5. 瞬时功率:

 

 


6. 平均功率:

五. 电感元件的交流电路
1. 电压与电流的瞬时值之间的关系: 
式中,u与i取关联的参考方向
设: (式1)
则: (式2)
从上式中看到,u与i相位不同,u 超前i 
2. 最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系)
从式2看到: 
3. 有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系)
从式2看到: 
4. 电感的感抗: 
单位是:欧姆 
5. 相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系)
由式1和式2 得: 
相位 比相位 的相位超前 。
6. 瞬时功率:

7. 平均功率:

8. 无功功率:用于表示电源与电感进行能量交换的大小
Q=UI=XL 
单位是乏:Var
六. 电容元件的交流电路
1. 电压与电流的瞬时值之间的关系:

式中,u与i取关联的参考方向
设: (式1)
则: (式2)
从上式中看到,u与i不同相位,u 落后i 
2. 最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系)
从式2看到: 
3. 有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系)
从式2看到: 
4. 电容的容抗: 
单位是:欧姆 
5. 相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系)
由式1和式2 : 
得: 
相位 比相位 的相位落后 。
6. 瞬时功率:

7. 平均功率:

8. 无功功率:用于表示电源与电容进行能量交换的大小
为了与电感的无功功率相区别,电容的无功功率规定为负。
Q=-UI=-XC 
单位是乏:Var
七.R、L、C元件上电路与电流之间的相量关系、有效值关系和相位关系如下表所示:
元件
名称 相量关系 有效值
关系 相位关系 相量图
电阻R 
电感L 
电容C 
表1 电阻、电感和电容元件在交流电路中的主要结论
八.RLC串联的交流电路
RLC串联电路的分析
RLC串联电路如图所示,各个元件上的电压相加等于总电压:

1. 相量形式的欧姆定律

上式是计算交流电路的重要公式
2. 复数阻抗: 
复阻抗Z的单位是欧姆。
与表示正弦量的复数(例:相量 )不同,Z仅仅是一个复数。
3. 阻抗模的意义:
(1)     此式也称为有效值形式的欧姆定律
(2)    阻抗模与电路元件的参数之间的关系
4. 阻抗角的意义:
(1)      阻抗角是由电路的参数所确定的。
(2)          阻抗角等于电路中总电压与电流的相位差。
(3)当 , 时,为感性负载,总电压 超前电流 一个 角;
当 , 时,为容性负载,总电压 滞后电流 一个 角;
当 , 时,为阻性负载,总电压 和电流 同相位;这时电路发生谐振现象。
5. 电压三角形:在RLC串联电路中,电压相量 组成一个三角形如图所示。图中分别画出了 、 和 三种情况下,电压相量与电流相量之间的关系。

6. 阻抗三角形:
了解R、XL、 与 角之间的关系及计算公式。


九.阻抗的串并联
1. 阻抗的串联
电路如图:
(1) 各个阻抗上的电流相等: 
(2) 总电压等于各个阻抗上和电压之和: 
(3) 总的阻抗等于各个阻抗之和: 
(4) 分压公式: 
多个阻抗串联时,具有与两个阻抗串联相似的性质。
2. 阻抗的并联
电路如图:
(1) 各个阻抗上的电压相等: 
(2) 总电流等于各个阻抗上的电流之和: 
(3) 总的阻抗的计算公式: 或 
(4) 分流公式: 
多个阻抗并联时,具有与两个阻抗并联相似的性质。
3. 复杂交流电路的计算
在少学时的电工学中一般不讲复杂交流电路的计算,对于复杂的交流电路,仍然可以用直流电路中学过的计算方法,如:支路电流法、结点电压法、叠加原理、戴维宁定理等。
十.交流电路的功率 
1. 瞬时功率:p=ui=UmIm sin(ωt+φ) sinωt=UIcosφ-UIcos(2ωt+φ)
2. 平均功率:P= = =UIcosφ 
平均功率又称为有功功率,其中 cosφ称为功率因数。
电路中的有功功率也就是电阻上所消耗的功率: 
3. 无功功率:Q=ULI-UCI= I2(XL-XC)=UIsinφ 
   电路中的无功功率也就是电感与电容和电源之间往返交换的功率。
4. 视在功率: S=UI
   视在功率的单位是伏安(VA),常用于表示发电机和变压器等供电设备的容量。
5.功率三角形:P、Q、S组成一个三角形,如图所示。其中φ为阻抗角。
它们之间的关系如下:


十一。电路的功率因数
1. 功率因数的意义
从功率三角形中可以看出,功率因数 。功率因数就是电路的有功功率占总的视在功率的比例。功率因数高,则意味着电路中的有功功率比例大,无功功率的比例小。
2. 功率因数低的原因:
(1)生产和生活中大量使用的是电感性负载
异步电动机,洗衣机、电风扇、日光灯都为感性负载。
(2)电动机轻载或空载运行(大马拉小车)
异步电动机空载时cosφ=0.2~0.3,额定负载时cosφ=0.7~0.9。
3. 提高功率因数的意义:
(1) 提高发电设备和变压器的利用率
发电机和变压器等供电设备都有一定的容量,称为视在功率,提高电路的功率因数,可减小无功功率输出,提高有功功率的输出,增大设备的利用率。
(2) 降低线路的损耗
由公式 ,当线路传送的功率一定,线路的传输电压一定时,提高电路的功率因数可减小线路的电流,从而可以降低线路上的功率损耗,降低线路上的电压降,提高供电质量,还可以使用较细的导线,节省建设成本。
4. 并联电容的求法一,从电流相量图中导出:
在电感性负载两端并联电容可以补偿电感消耗的无功功率,提高电路的功率因数。电路如图:

计算公式如下:

5. 并联电容的求法二,从功率三角形图中导出:
如图所示, 和S1是电感性负载的阻抗角和视在功率, 和S是加电容后电路总的阻抗角和视在功率, QL和QC分别是电感和电容的无功功率,Q是电路总的无功功率。

计算公式如下:
十二。本章复习重点
1. 概念题:关于正弦量表达式、相量表达式式、感抗、容抗、阻抗等公式判断正误的题目,如教材各节后面的思考题。可能以填空题、判断题的形式出现。
2. 用相量计算交流电路
用相量计算交流电路,是本章的核心内容,必须掌握。但由于复数的计算很费时间,所以本章不会出很复杂的电路计算题。重点应掌握简单交流电路的计算,例如:RLC串联电路、RL串联电路、RL串联后再并联电容等电路。
3. 有些电路不用相量也能计算,甚至比用相量法计算电路要简单。只用阻抗、相位角、有功功率、无功功率、视在功率等相差公式计算电路,例如作业题3.7.1、3.7.2等。
第4章 供电与用电复习指导
一、 概念题:
1. 星形联结法中线电压与相电压的关系,线电流与相电流的关系。三角形联结法中线电压与相电压的关系,线电流与相电流的关系。
基本要求是:已知一个线电压或相电压的表达式(三角函数式或相量表达式),能写出其它线电压和相电压的表达式。
2.三相负载故障情况(短路、断路)下,电路的分析与简单计算。
3.已知负载的额定相电压,根据三相电源的电压考虑采用何种联结方法(星形或三角形)。
二、 简单计算题:
考察三相电路的基本知识,一般用于对称三相电路的计算。
例1:有一电源和负载都是星形联结的对称三相电路,已知电源线电压为 380 V,负载每相阻抗模 为10Ω,试求负载的相电流和线电流。
解:负载相电压 Up = 220 V
负载相电流 Ip =22A
负载线电流 IL = 22 A
三、 用相量进行计算的题目
一般用于计算不对称的三相电路。
例3:已知R1=22Ω,R2=38Ω,UL=380V,求线电流的大小。
解:用相量法求解。
设U相的相电压为

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