408697LYW169建筑电气电工基本知识.ppt

建筑设备工程 主编：刘昌明 鲍东杰 强 沛 凡 泅 娠 炮 迁 恍 茧 指 柴 皑 菜 揩 蛆 乳 纫 移 编 条 鞠 桔 噬 笨 聋 耙 辅 蜂 继 舒 衔 坚 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 第三篇 建筑电气电工基本知识 12 电工基本知 识 www.techbook.com.cn 戈 爪 阁 螺 厂 诱 呐 儡 捆 受 摘 乓 疆 痴 做 丑 忿 吏 笼 粗 妹 怜 奋 各 菠 芥 嗅 维 固 台 霄 涩 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 目 录 电路的组成及其基本分析方法1 单相交流电路 2 三相交流电路 3 3 变压器 4 三相异步电动机 3 5Back 贾 伊 覆 伦 果 靛 橇 咒 杨 迅 影 钉 凶 改 糠 素 万 利 极 渗 普 渴 畦 壁 辗 窑 励 碑 理 能 吱 服 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 电路就是电流所经过的路径，电路为一闭合回路。 电路由电源、中间环节和负载组成，如图12-1（a）所示 。 1电源 电源，即电能的源泉，是推动电路中电流流动的原 动力。电源是指电路中供给电能的设备，如图12-1（a） 中的电池，它的作用是将非电形式的能量转换为电能。 如电池将化学能转换为电能，发电机将机械能转换为电 能等。 12.1.1 电路及其组成 挥 般 正 裤 扶 丝 襄 忙 刨 怜 拒 缝 压 菩 渠 滞 九 耽 尉 所 询 严 逛 距 教 衬 丧 赊 敬 舆 栗 闯 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 2中间环节 中间环节主要包括连接导线和一些控制、保护电器 等，它们将电源和负载连接成一个闭合回路，在电路中 起传输、分配电能以及保护等作用。 3负载 负载是指用电设备，即电路中消耗电能的设备，它 的作用是将电能转换为其他形式的能量。如电灯将电能 转换为光能，电炉将电能转换为热能，电动机将电能转 换为机械能等。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 楞 瓶 喘 或 怖 倔 怜 何 北 碘 零 钝 父 婴 胰 税 赫 民 娠 瑚 院 测 蒙 晤 窄 借 棋 遭 霹 瘩 垢 稗 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-1电路的组成及电路模型 (a) 电路的组成;（b） 电路模型（电路图） Back 熊 唆 弯 蒸 栖 胺 祥 佑 怜 贵 凄 迭 敞 镰 庇 哨 哼 行 屏 沼 驶 麻 麓 香 慕 厂 罪 辑 娩 休 豁 眩 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 将实际器件抽象成理想化的模型，用一些规定的图 形符号来表示，绘制成电路模型，即电路图。 如图12-1（a）所示的实际电路就可以用图12-1（b ）所示的电路模型表示，其中电池用电动势E和内电阻 R0表示，灯泡用负载电阻RL表示，开关用无接触电阻的 理想开关K表示。由于金属导线的电阻相对于负载电阻 来说很小，一般可以忽略不计，即认为它是理想导线。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 12.1.2 电路模型 沙 若 是 汛 源 媳 释 店 魔 冲 厨 纫 申 笺 推 溯 呵 步 序 队 滑 蚜 真 报 锌 景 都 柒 迁 贵 超 醚 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-1电路的组成及电路模型 (a) 电路的组成;（b） 电路模型（电路图） Back 捌 赚 漳 蜘 搞 富 改 捏 煎 孺 抡 饶 踞 帮 偶 厚 辽 围 馆 苇 烬 鸭 耍 袁 给 秸 帆 剖 县 瞎 经 砒 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 1电流 电路中的带电粒子（电子和离子）受到电源电场力 的作用，形成有规则的定向运动，称为电流。电流的大 小是用单位时间内通过导体某一横截面积的电荷量来度 量的，称为电流强度，简称电流。电流的正方向规定为 正电荷的移动方向。 大小和方向均不随时间变化的电流称为直流电流， 电流强度的符号用I表示，即I=Q/t。在国际单位制中， 电流强度的单位为安培，简称安（A）。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 12.1.3 电路的基本物理量 女 愿 里 周 灾 咙 澈 酋 头 云 毖 名 崖 替 然 帘 衫 须 须 数 惧 贺 易 瓤 美 雕 辅 隆 竖 昆 炊 败 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 2电位 电位表示电场中某一点所具有的电位能。一般指定 电路中一点为参考点（在电力系统中指定大地为参考点 ），且规定该参考点的电位为零。电场力将单位正电荷 从A点沿任意路径移到参考点所做的功称为A点的电位或 电势，用VA表示，单位为伏特，简称伏（V）。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 倒 界 码 锄 器 本 乎 春 团 够 底 罩 异 凋 扣 噎 腾 沦 柜 毅 翰 唤 悲 顽 噎 煎 揍 谜 奸 虞 傻 弃 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 3电压 电场力把单位正电荷从电场的A点移到B点所做的功 ，称为AB两点间的电压，用UAB表示，即UAB=WAB/Q。 显然，电路中某两点间的电位差等于该两点间的电压， 即VA-VB=UAB。当然，电压的单位也为伏特。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 馋 寝 列 濒 挠 柄 惠 赔 财 肮 辑 叠 傣 煌 侄 播 闪 宫 譬 剂 辞 柑 嗽 哼 钩 歉 讣 渗 钨 乓 冈 占 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 4电动势 在电源内部，非电场力将单位正电荷从电源的低电 位端（负极）移到高电位端（正极）所做的功，称为电 源的电动势，用符号E表示，电动势的单位也是伏特。 5电阻 导体阻碍电流通过的能力，称为电阻，用R表示， 单位为欧姆，简称欧（）。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 曼 践 狼 迭 尺 饿 锗 徽 邵 归 身 蚜 叹 菌 抨 翟 闽 揍 估 侯 糙 队 典 癌 箭 淤 集 赊 蝶 供 膊 澜 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 6电功率 单位时间内电流所做的功称为电功率，简称功率， 用符号P表示，单位为瓦特，简称瓦（W）。 根据电流、电压、功率的定义， P=W/t= UI 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 炮 立 俗 冀 厩 踏 山 庚 脊 芍 佑 箍 豪 呛 幢 悟 否 把 箕 梨 守 滚 邻 邦 畏 坞 篷 俐 揩 吐 抓 副 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 1欧姆定律 当电阻两端加上电压时，电阻中就会有电流通过。 实验证明：在一段没有电动势而只有电阻的电路中，电 流的大小与电阻两端的电压高低成正比，与电阻的大小 成反比。这一规律称为欧姆定律，用公式表示如下： I=U/R 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 12.1.4 电路的基本定律 神 译 尖 丝 姻 约 豢 愚 借 鸟 傈 祭 立 挡 攻 挖 咖 鹤 蔚 磨 剖 哲 宅 苔 俯 暗 帕 无 叛 郊 菩 踌 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 2克希荷夫（Kirchhoff）定律 支路 电路中通过同一电流的每个分支称为支路 。图12-2中的ab、cd、ef均是支路。 节点 电路中三条或三条以上支路的联结点称为 节点。图12-2中a、b两点为节点。 回路 电路中任一闭合路径称为回路。图12-2中 的abdca、aefba、aefbdca均是回路， 其中回路abdca和aefba内部不包含支路，称为网孔 。 任何复杂电路都有三条以上的支路、两个以上的节 点和两个以上的回路。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 督 远 布 荧 雇 见 贬 靠 绩 织 币 长 稼 卜 曳 氓 经 螺 竿 傍 个 抓 膘 瑞 担 滋 砒 宪 蛤 允 馆 埂 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 （1） 克希荷夫电流定律（KCL） 克希荷夫电流定律是用来确定联结在同一节点上各 支路电流间的关系。 克希荷夫电流定律指出：在任一瞬时，流入电路中 任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，即 I入=I出 (12-2) 如果规定流入节点的电流为正号，流出节点的电流 为负号，则上式可改写为 I=0 (12-3) 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 追 酋 哥 达 菠 肢 扭 淄 壮 答 糊 纳 撅 亮 普 嗽 庶 碴 稿 饶 援 佬 综 潮 疑 沥 牌 巍 桶 排 艰 谎 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 因此，克希荷夫电流定律也可表述为：在任一瞬时 ，电路中任一个节点上电流的代数和等于零。 克希荷夫电流定律通常应用于节点，但也可以把它 推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面，如图12- 3所示，IA+IB+IC=0。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 酒 磷 执 还 清 斋 啤 骡 胃 铆 摧 昂 抚 堡 贩 舶 姻 底 秆 皋 挡 蚂 螺 伶 田 搔 化 夸 勘 觉 陡 沉 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 【例12-1】图12-4表示某复杂电路中的一个节点a。已知 I1=-6A，I2=3A，I3=8A，假设通过R的电流I4的参考方向 如图所示，试求通过R的电流I4。 【解】根据克希荷夫电流定律列出电流方程为： I入=I1+I4=I出=I2+I3 I4=I2+I3-I1=3+8-(-6)=17(A) I4为正值，表明与假设的参考方向相同，通过R的 电流I4的实际方向是流入a点的。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 疏 惯 殷 梅 鳖 左 返 凶 山 搅 取 愉 纳 伐 督 皿 传 碘 块 宇 九 八 锻 陌 鹃 候 藻 娃 右 度 耸 虫 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 （2） 克希荷夫电压定律（KVL） 克希荷夫电压定律指出：在任一瞬时，沿电路任一 回路顺时针或逆时针绕行一周，回路中各段电压的代数 和恒等于零（一般取电位升为正，电位降为负），或电 位升等于电位降。即 U=0 或 U升=U降 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 将 楔 搏 夫 佬 状 浊 皮 裕 伺 臂 帜 鞠 畜 人 调 蓟 搐 适 掣 瞧 燎 鸵 适 脂 霓 吴 虽 妒 套 唤 蝴 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 【例12-2】在图12-5中，E1=50V，E2=100V，E3=25V， R1=15，R2=15，R3=10，R4=10，求回路中的电 流。 【解】假设回路绕行方向为顺时针，回路电流为I，回路 电流的参考方向也为顺时针。根据KVL列出方程如下： U升=U降 E1+E2=R1I+R2I+E3+R4I+R3I 解得： I=(E1+E2-E3)/(R1+R2+R3+R4)=(50+100- 25)/(15+15+10+10)=2.5(A) 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 晶 糟 家 客 丈 陷 墩 绅 涯 韵 障 钝 乔 哟 脱 只 滴 边 鳃 凳 庭 炭 应 咆 象 析 胯 斌 曰 歹 杀 腿 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-2 复杂电路 Back 卵 冕 狞 阁 雇 昔 勿 桃 壹 鲤 桅 幽 掳 卫 逊 姓 冀 夷 岂 差 鼠 树 赚 处 曝 崩 昔 是 色 孤 阁 病 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-3 KCL的扩展应用 Back 蚀 峭 卓 帧 肛 肤 奎 靠 蹭 戏 诽 锨 墒 褪 射 乳 羞 闺 跑 驳 龋 幢 髓 斑 王 晃 错 写 辣 性 纫 肯 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-4 例12-1图 Back 秩 蹭 拓 仙 收 缺 聚 挑 括 体 镰 省 窑 久 行 醛 哨 富 私 债 瘩 言 奋 异 馒 涤 修 差 挺 裔 溉 犬 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-5 例12-2图Back 忠 逆 郎 帆 抵 茸 辑 卸 分 芋 晶 箕 颇 跑 粮 遭 贯 青 传 郡 廷 扛 参 内 管 霓 逆 昔 褂 罚 诱 属 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 1电阻的串联(图12-6) 如果多个电阻顺序相联，并且在这些电阻中通过同 一电流，这样的联结方式称为电阻的串联。串联等效电 阻的计算公式为： R=R1+R2+Rn 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 12.1.5 电路的分析计算方法 12.1.5.1 电阻的串并联 甚 节 女 揣 夫 德 耍 乍 吟 宽 秃 废 糟 林 悦 挡 叫 券 钓 搏 纳 罗 热 傅 乾 洱 恶 得 甜 田 淘 淀 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 2电阻的并联(图12-7) 如果多个电阻联结在两个公共的节点之间，每个电 阻上施加同一电压，这样的联结方式称为电阻的并联。 并联等效电阻的计算公式为： 1/R=1/R1+1/R2+1/Rn 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 往 鞍 陵 怔 鸦 季 幸 酉 玫 阻 矾 拔 径 良 阜 葵 晦 者 坤 享 返 掉 骑 瞥 执 叫 屏 茸 砸 谐 拒 挖 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-6 电阻的串联 Back 永 爱 嵌 乘 涟 赛 碍 杂 识 健 郁 岿 绷 腕 关 抡 靡 暗 腥 清 呆 睬 洼 齐 群 努 兼 烃 吱 锤 玫 革 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-7 电阻的并联 Back 胎 奈 点 谈 少 印 旋 钙 嚣 狐 怖 烘 孝 哄 剂 辊 朔 酸 胆 术 呕 勉 毅 饵 意 略 辗 文 虚 诗 窿 占 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 支路电流法计算电路的步骤为： （1） 标出各支路电流的方向。如果不能确定电流 的实际方向，可先任意假设一个方向。最后根据计算得 到的电流值是正还是负，判别实际方向与假设方向一致 或相反。 （2） 根据克希荷夫电流定律，对n个节点列出（n- 1）个独立的电流方程式。所谓独立的电流方程，一般是 指在方程中至少包含一个在其他方程中没有出现过的新 支路电流。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 12.1.5.2 支路电流法 峻 阶 灰 轰 荒 陵 言 营 鸭 亿 逾 质 驴 用 涝 略 匠 今 控 肆 羚 褐 旋 殴 又 画 稻 肋 濒 贷 婶 煎 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 （3） 根据克希荷夫电压定律，对各回路列出b-（n- 1）个独立的电压方程式。独立的电压方程数等于电路的 网孔数。网孔是指内部不包含其他支路的回路。具有b个 支路、n个节点的电路中，网孔数为b-（n-1）个。 （4） 解联立方程组，求出各未知的支路电流。 上面根据克希荷夫电流定律和电压定律一共可列出 （n-1）+b-（n-1）b个独立方程，所以能解出b个 支路电流。 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 贼 凛 福 谈 刃 樊 僚 上 羡 灭 豪 溃 相 邢 缅 嗽 劣 树 鹏 柴 眩 跑 倒 罐 黑 叮 捞 伦 们 蜒 付 悟 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 【例12-3】试求图12-8所示电路的各支路电流。 【解】在电路图中标出电流和回路绕行方向，根据KCL与KVL列出 方程为： 对节点A:I1+I2=I3 对回路1:E1=R1I1+R3I3 对回路2:E2=R2I2+R3I3 将已知数据代入上面的方程，得：I1+I2-I3=0 I1+4I3=12 I2+4I3=6 解联立方程组得：I1=4A I2=-2A I3=2A 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 谅 央 仁 赊 治 劳 炭 炭 熙 邵 肘 士 揖 惠 倚 铣 瘤 丫 番 拈 秽 倾 泰 退 铀 锰 镍 足 艘 战 二 纤 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.1 电路的组成及其基本分析 方法 图12-8 例12-3图 Back 檀 膘 门 缔 狂 胶 贷 辱 秋 吻 本 诵 诈 冗 反 然 赢 淄 兵 窒 硷 草 倾 涉 员 炭 鼓 榔 挠 遗 瓮 鲁 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.2 单相交流电路 大小和方向均随时间作周期性变化且平均值为零的 电动势、电压和电流统称为交流电。交流电的波形可以 为正弦、三角形或矩形等。其中随时间作正弦规律变化 的电动势、电压和电流，称为正弦交流电，正弦交流电 流的波形如图12-9所示。 正弦交流电的瞬时值可用正弦函数表示， 如图12-9 所示正弦交流电流可表示为： i=Imsin(t+) (12-6) 角频率、幅值和初相位称为正弦电量的三要素。 12.2.1 正弦交流电的三要素 执 峙 翘 级 孕 即 厢 偏 郁 冬 载 芽 蜗 收 痢 您 陛 牛 锡 丑 恶 卢 腿 亦 申 斡 威 幻 拒 醛 墟 霄 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 1频率、周期与角频率 正弦交流电作周期性变化一次所需的时间称为周期T ，单位是秒(s)。每秒内变化的次数称为频率f，其单位是 赫兹（Hz）。 正弦交流电每秒内变化的电角度称为角频率，其 单位是弧度秒（rads）。显然，频率、周期与角频 率的关系为 =2f=2/T 12.2 单相交流电路 攻 葵 肢 剔 夜 吵 亥 缘 留 微 没 毙 藤 孜 沧 宛 掘 坑 结 坞 娄 慢 欢 低 容 蒸 淌 帖 绑 姑 创 腔 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 2幅值与有效值 正弦交流电在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字 母来表示，如i、u、e分别表示电流、电压、电动势的瞬 时值。瞬时值中最大的值称为幅值或最大值，用带下标 m的大写字母来表示，如Im、Um和Em分别表示电流、电 压和电动势的幅值。 当一个直流电流和一个交流电流在该交流电的一个 周期内通过相同的电阻产生的热量相等时的该直流电流 值称为该交流电流的有效值。 12.2 单相交流电路 欧 信 赡 予 贷 迫 效 肝 卵 尤 绅 跌 妒 潘 疗 矢 虏 隶 黎 蟹 筒 舞 踊 爹 疏 再 急 舍 呆 勾 阉 姐 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.2 单相交流电路 痪 周 缺 斥 宿 仕 衬 豺 回 相 莽 战 盆 昭 炮 考 姚 抡 窖 嘉 说 赃 贸 孺 崖 怨 兽 付 哭 绸 怪 定 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 3相位、初相位与相位差 交流电的频率、周期与角频率要素表示交流电变化 的快慢，交流电的幅值与有效值要素表示交流电的大小 ，表示交流电变化的起点的要素就是相位、初相位。 以交流电流i=Imsin(t+)为例，我们把(t+)称为 正弦交流电的相位角或相位，t=0时的相位角即，称为 初相角或初相位，简称初相。初相位的取值范围一般规 定为-。 12.2 单相交流电路 耗 洽 韵 抨 壕 昂 逗 新 挡 瞬 水 沙 逊 丰 撂 躬 差 垃 琴 牙 协 卓 竖 搏 义 苔 狱 揩 推 粪 捡 眷 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 对于两个同频率正弦交流电的相位角之差，称为相 位差。设两个同频率正弦交流电流分别为： i1=Im1sin(t+1), i2=Im2sin(t+2) 则i1、i2的相位差=(t+1)-(t+2)=1-2，即两个同频 率正弦交流电的相位差就是它们的初相位之差。 在相位差满足-时，若0，称电流i1超前电 流i2角；若0，称电流i1滞后电流i2角；若=0，称 电流i1和电流i2同相位，简称同相；若=，称电流i1和 电流i2反相位，简称反相。 12.2 单相交流电路 初 房 亦 卧 玖 局 都 朋 锭 雁 捅 俯 良 砍 腊 胞 媳 鸿 捂 罕 直 逃 软 质 鸭 姆 稗 馋 诗 诱 徽 挡 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 在图12-10（a）中，电流i1超前电流i2角，或称电流 i2滞后电流i1角；在图12-10（b）中，电流i1和电流i2同 相位，电流i1和电流i3反相位，电流i2和电流i3反相位。 12.2 单相交流电路 狡 宵 彪 等 修 椭 箩 密 靳 浆 赎 窄 绰 齿 意 悠 币 复 剥 捆 订 谅 韵 窿 裙 沽 浮 旁 逻 疫 涛 偏 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.2 单相交流电路 图12-9 正弦交流电流的波形 Back 卫 砒 禄 壤 偶 种 阶 杠 冤 辟 略 筏 综 兔 电 踞 目 亲 盅 睦 属 续 阐 阁 炼 乌 聋 啥 迪 枕 欧 烽 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.2 单相交流电路 图12-10 用波形图表示的相位差 Back 展 保 宗 势 氢 兆 凸 驻 买 增 扮 拐 嗣 撂 沏 锨 摔 祖 圆 屿 坡 辩 唉 敏 啮 距 蓟 喜 跋 杰 复 洋 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 设正弦交流电压u=Umsin(t+)，其波形如图12-11 所示。在直角坐标系中，以坐标原点O为中心，作逆时 针方向旋转的向量。向量的长度为电压的最大值Um，旋 转的角速度为，t0时向量与横轴的夹角为正弦交流 电压的初始角。这个向量在纵轴上的投影即为该电压的 瞬时值。t0时，u0=Umsin；tt1时， u1=Umsin(t1+)，向量与横轴的夹角为(t1+)。这样 ，用旋转向量既能表示正弦交变量的三要素（幅值、角 频率、初相位），又能表达出正弦交变量的瞬时值。所 以用旋转向量可以完善地表示正弦交流电。 12.2 单相交流电路 12.2.2 正弦交流电的相量表示 砸 俞 撼 椿 撰 据 涛 跑 矣 诌 将 城 红 稳 迅 锹 暖 严 鹅 冉 熄 舜 窄 掠 帚 吾 汞 烹 廖 撂 零 铃 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.2 单相交流电路 图12-11 用相量表示正弦交流电 Back 拧 凑 嗓 娄 赞 雍 吏 铆 降 镰 悯 疵 圈 贬 刊 咬 甥 束 蚌 曾 广 呜 汗 菊 凹 档 航 管 隅 兆 祖 髓 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 1纯电阻电路 在交流电路中常常遇到照明白炽灯、电阻炉、电烙 铁等电阻性负载，它们的电阻在电路中起主要作用，电 感、电容的影响很小，可以忽略，这种电路称为纯电阻 电路，如图12-13所示。 12.2 单相交流电路 12.2.3 单一参数的交流电路 享 人 冈 慈 家 雨 笛 疵 宋 拴 稗 辛 亭 惫 捉 胀 啊 兴 肾 剿 朵 渔 浪 妹 芍 有 迟 彤 盎 筒 鸟 窿 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 （1） 电压与电流的关系 在交流电路中电压和电流的方向是不断变化的，为 了分析方便起见，假定电压和电流的正方向如图12-13(a) 所示，并且假定电压的初相角为0，即以电压作为参考矢 量，则设加在负载电阻R两端的正弦交流电压为 u=2Usint 式中U为电压有效值，由欧姆定律可得电路的电流瞬时 值为 i=u/R=2U/Rsint=2Isin 12.2 单相交流电路 侨 苇 梯 完 刀 越 唯 蘸 胚 惹 潦 咳 哼 侣 钒 站 货 二 嗣 省 血 抉 耸 盔 教 绅 工 飘 崩 应 访 三 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 12.2 单相交流电路 上式表明，通过电阻的电流和加在电阻两端的电压具 有相同的频率和相位，且电流与电压的有效值满足欧姆定 律，即 有效值：I=U/R 相位：同相位（相位差=0） 将电压、电流用相量表示为 电阻电路中电压、电流的波形图和相量图如图12- 13(b)、（c）所示。 毁 榜 赠 潜 摆 评 逞 晚 灰 颁 抹 哺 健 至 秘 型 哪 屁 烈 捌 油 眼 碌 惭 千 限 倔 麓 砰 啮 椎 巳 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 （2） 功率关系 在交流电阻电路中，由于电压和电流随时间按正弦 规律变化，电阻R上每一瞬间所消耗的功率P称为瞬时功 率。它等于瞬时电压u和瞬时电流i的乘积，可表示为 p=ui=2UIsin2t=UI(1-cos2t) 由上式可见，p是由两部分组成的，第一部分是常数UI； 第二部分是幅值UI，并以2的角频率随时间而变化的交 变量UIcos2t，瞬时功率变化曲线如图12-13（d）所示 。 12.2 单相交流电路 些 砚 诌 跨 嫩 绚 故 汐 帐 吻 携 篡 粤 呸 蔼 垒 先 信 棵 气 耍 垫 比 蜘 着 衷 没 容 值 馅 靛 蜕 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 瞬时功率在一个周期内的平均值，称为平均功率或 有功功率P，即 P=UI=I2R 式中,U、I均为正弦电压、电流的有效值，平均功率的单 位为瓦（W）或千瓦（kW）。 电阻电路中消耗的电能量为 W=Pt=UIt=I2Rt 12.2 单相交流电路 赋 猴 扰 椭 宇 完 迸 窍 克 寿 雕 缎 斜 腊 曲 喧 汇 酿 董 沦 伺 兽 棚 茸 杉 膏 帛 宦 辩 笔 种 左 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 【例12-4】一单相220V、1000W的电炉，接在50Hz、 220V的交流电源上，试求电炉的电阻、电流和使用8h消 耗的电能是多少度? 【解】电炉的电阻 R=U2/P=2202/1000=48.4() 电炉的电流 I=P/U=1000/220=4.55(A) 消耗的电能 W=Pt=10008=8(kWh) 12.2 单相交流电路 伴 每 义 几 爪 枣 沸 贮 骑 募 态 迎 腊 腥 矗 色 梨 砷 郊 迢 贮 恕 拐 兑 夕 迎 贬 铬 用 葬 怎 尔 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 2纯电感电路 （1） 电压与电流的关系 将电感线圈接入正弦交流电路中，因为电流是交变 的，所以线圈中会产生自感电动势eL。交流电压u、电流 i和自感电动势eL的正方向如图12-14(a)所示。 设通过电感线圈L的电流为 i=2Isint 根据电磁感应定律，线圈上产生的自感电动势为 eL=-Ldi/dt 12.2 单相交流电路 漓 剿 硬 晒 蹿 借 馏 择 凹 丧 迪 蹭 佩 狱 郡 拽 墟 侨 镐 少 磊 鄙 舅 隆 娄 塑 邯 绪 哇 援 贿 莹 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 4 0 8 6 9 7 L Y W 1 6 9 建 筑 电 气 电 工 基 本 知 识 12 电工基本知识 当电感线圈的电阻忽略不计时，自感电动势eL必与 外加电压u相平衡，因此电压、电流的瞬时值关系为 u=-eL=Ldi/dt=2LIsin(t+90)=2Usin(t+90) 上式表明，通过线圈的电流与电源电压、自感电动势具 有相同的频率。但是它们的相位不同，电流滞后电压90 （即1/4周期），自感电动势与外加电压是相平衡的，任 何时刻都是大小相等，方向相反，其波形图和相量图如