电路基础知识课件.ppt

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1、.,1,电路基础知识讲座,.,2,电源,电路基础知识讲座,交流电直流电,电路基本元件,电路元件的伏安特性,直流特性交流特性,波形图相量图,电路元件的功率特性,感性负载容性负载功率三角形,电阻电感电容,电流的微观概念欧姆定律,阻碍作用,内容简述,.,3,电源,电源是提供电能的装置。电源因可以将其它形式的能转换成电能，所以把这种提供电能的装置叫做电源。,广义上讲，电源分为直流电和交流电。,两端极性不随时间改变的是直流电源,两端极性随时间改变的是交流电源,.,4,我国三相电网,由三个相位差120度角的交变频率为50HZ（每秒极性改变100次，振荡周期为1/50秒）,.,5,众所周知，我国三相电网中，

2、相线与零线的电压为（照明电路）220V,相线与相线的电压（动力电路）为380V,这里所表述的电压是真实值吗？,.,6,相线与零线220V，相线与相线380V，均是有效值！,通过积分计算R在正弦交流电压下，T时间内，发热量（消耗电能）为Q,让R在T时间内，发热为Q，求所需要的直流电压U=？,电网相电源，在T时间内，对同一元件，所产生的热效应等同于220V直流电源所产生的热效应,.,7,电路基本元件电阻,电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆（ohm），简称欧，符号是（希腊字母

3、，读作Omega)，1=1V/A。比较大的单位有千欧（k）、兆欧（M）（兆=百万，即100万）。,.,8,欧姆定律,导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。【表达式：I=U/R】,欧姆定律适用于纯电阻电路，金属导电和电解液导电,在气体导电和半导体元件等中欧姆定律将不适用。,.,9,电流的微观概念,单位时间内流过某导体截面的电荷量 1A=1C/S,正电荷的移动形成电流,1C约相当于6.251018个电子的电量,C代表库仑，描述电荷量,I,.,10,电路基本元件电感,电感是闭合回路的一种属性。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产感应电流来抵制通过线圈中的电流。生

4、这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利,电感量：自感系数，是表示电感原件自感应能力的一种物理量。当通过一个线圈的磁通发生变化时，线圈中便产生电势，这是电磁感应现象。所产生的电势称感应电势，大小正比于磁通变化的会速度和电感系数（线圈匝数，励磁特性）。电感量的基本单位为H（亨），还有毫亨（mH），微亨（uh）。,.,11,电生磁：通电导线周围产生磁场,通电导线在周围会产生磁场,.,12,磁生电：变化的磁场周围感生出电场,.,13,.,14,电路基本元件电容,电容，用字母C表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。,任何两块金属导体中间用绝缘体隔开就形成了电容器。金属

5、板称为极板,绝缘体称为介质.,电容器极板上的带电量Q与电容器两端电压U之比称为电容量C，既 C = Q/U,.,15,电容单位：1C/1V=1F （法）1C=1F*1V,1F=106uF 1uF=106pF,.,16,电路元件的直流特性,小灯泡正常发光,小灯泡缓慢发光，电感阻碍电流突变，待电路导通时，没有电阻,小灯泡不发光，电容电阻无穷大，相当于开路,.,17,正弦相量图,用长短示意有效值的大小,用角度示意初始状态,.,18,正弦相量图,.,19,目的：简化波形图，便于感性认识,正弦相量图,.,20,正弦相量图,.,21,相位差,同一交流电路中，某些元件上的电压和电流变化不同步，存在时间差。,

6、为了便于分析，用角度差表示时间差，即相位差,.,22,相位差,.,23,纯电阻电路波形与相量图,电压波形与电流波形同相,没有时间差,.,24,纯电感电路波形与相量图,电压波形超前电流波形90度角,.,25,纯电容电路波形与相量图,电压波形滞后电流波形90度角,.,26,电路元件上的电压与电流的变化时间差异,取决于元件自身的属性,为什么同一元件上的电压电流会有变化差异？,储能特性,励磁特性,.,27,电路元件的交流特性,电压与电流同相（变化相同）,电流滞后电压90电角度,电压滞后电流90电角度,.,28,对交流电路的阻碍作用,纯电感的感抗和交流电路的频率和自感系数成正比,纯电容的容抗和交流电路的

7、频率以及电容量成反比,纯电阻阻值在交流电路里不随频率而改变,所有的单位均是欧姆,通直流，阻交流,通交流，隔直流,.,29,电路元件的阻碍作用使得电流对其做功,电功的概念,用于发光，发热，以及电力拖动的所消耗的电能，叫做有用功,用于建立交变磁场电场，从而使互相转换的叫无用功,功的基本单位是焦耳,（电费）,.,30,功率（直流电路）,有功功率的单位是瓦特,.,31,功率（交流电路）,.,32,无功功率的单位是乏,.,33,视在功率的单位是伏安,.,34,视在功率,有功功率,无功功率在数值上有什么联系？,.,35,实例一 电气设备铭牌的含义,.,36,实例二 计算瞬时功率因数,.,37,功率补偿,为

8、什么要进行无功补偿？,.,38,功率补偿,功率补偿,1000KVA的变压器，如果功率因数为0.8，只能输出800KW的有功功率，另外200KVar作为无功输出,降低电源利用率，增加了损耗（线路发热，变压器励磁损耗）,低压电网中的无功补偿状态有哪些？,.,39,功率补偿,136厂房南配电室功率因数表,.,40,功率补偿,.,41,功率补偿,欠补偿,过补偿,全补偿（功率因数为1）,感性负载,容性负载,纯电阻,.,42,功率补偿,全补偿（功率因数为1）,由于电力系统中的负载和线路并非理想状况，均有损耗，所以功率因数达到1的状态无法维持,低压电网中，功率因数能否达到1？,功率因数达到1，会出现什么状况

9、？,产生谐振！,.,43,谐振,发生谐振,电压与电流同相，总阻抗呈电阻型,.,44,并联谐振,谐振时 B=0，即,时，发生并联谐振！,.,45,并联谐振,谐振特点：电压与电流同相支路电流远大于总电流,.,46,并联谐振,并联谐振现象烧接触器烧电容烧线圈总电流小于支路电流,.,47,并联谐振,107燃气锅炉房的谐波治理设备是感性负载严禁与容性负载使用！,.,48,串联谐振,.,49,LC上的电压大小相等，相位相反，串联总电压为零，称电压谐振,支路产生高电压！,串联谐振,.,50,谐波,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。,.,51,谐波,谐波产生的原

10、因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。,.,52,谐波,非线性电器元件特点：伏安特性曲线不是直线,二极管，稳压管，三极管，场效应管，晶闸管等等,.,53,谐波,谐波危害,谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。,1.

11、降低系统容量如变压器、断路器、电缆等2.加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备危害生产安全与稳定3.浪费电能等。,.,54,谐波,谐波治理有哪几种方式？,108厂房并联电抗器,107燃气锅炉房谐波治理设备,.,55,谐波,无源谐波无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受。虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波

12、的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本，市场的需求也就大，一般而言，低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式，高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。,.,56,谐波,利用感性负载的通低频，阻高频特性,LC滤波电路,无源滤波,.,57,谐波,有源谐波有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就

13、高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。对单台的装置而言，其利润是可观的，但用户一般不愿意用有源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净，只要不危害其他用电器也就可以了。,.,58,谐波,.,59,谐波,.,60,变压器励磁涌流,为什么合上134厂房#2变压器环网柜后跳闸？,为什么高压间每个中置柜内配备630A的开关？,.,61,变压器励磁涌流,当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流,.,62,变压器励磁涌流,如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值

14、时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。,当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通，如果合闸时铁芯还有剩磁，磁通还会更大！实际运行中可达到2.7倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸会产生很大的磁通，导致励磁涌流现象。,.,63,变压器励磁涌流,1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，主要是偶次谐波，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。2)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.51s后其值不超过(0.250.5) 3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的68倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。5)对于容量小的变压器衰减得快，约几个周波即达到稳定，大型变压器衰减得慢，全部衰减持续时间可达几十秒。6)励磁涌流和铁芯饱和程度有关，同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可以影响其大小。,励磁涌流特点,.,64,谢谢大家,