「维修电工理论」电路基础这一篇帮你搞定,内容较多收藏后慢慢看
电路的组成及作用
电路:电流所通过的路径,由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成
电路的作用:进行电能的传输和转换,或实现信号的传递和处理
电路可分成电源、负载和中间环节三个部分
电源是提供电能的设备,是电路工作的能源;电源的作用是将非电能转换成电能。
负载是用电设备,是电路中的主要耗电器件;负载的作用是将电能转换成非电能。
中间环节是指电源与负载之间的部分。
电路的工作状态
开路状态、断路状态、短路状态
忽略电路元器件的次要因素,将其理想化,并用规定的电气图形符号表示所组成的电路,称为电路
电流的概念与分类
带电粒子(电荷)的定向运动形成电流。
电流的方向不变为直流I(DC)。方向和大小都变化为交流i(AC)。
I=Q/t
(取决于在一定时间内,通过导体横截面的电荷量)
I 电流强度(A) Q 电荷量(C) t 时间(S)
电流的单位
安培(A)
电流单位换算
1A=10³mA 1mA=10³μA, 1 kA=10³A
电流的方向
规定:正电荷运动的方向为电流的实际方向;假设的电流流向称为电流的参考方向。
分析:当参考方向与实际方向相同时,则I>0
当参考方向与实际方向相反时,则I<0,负值表示方向相反而不是负电流值
电动势定义
电动势是衡量电源力移动电荷做功能力的物理量
电动势:电源力将单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。
E=W电源力/Q
单位
字母符号:E 单位:V(伏)
电动势的方向
E的方向是从低电位(电源负极)指向高电位(电源正极)
述(多18字
电压
1)电压是衡量电场力作功率领的大小,在电场中,电场力F将电荷Q由A点移动至B点.到做的功WAB与电荷的比值
UAB=WAB/Q
电场力将单位正电荷从电场中的a 点移到b点所做的功,称其为a、b两点间的电压。
2)电压的方向
电压方向规定为由高电位指向低电位
三种表示法:箭头表示 双下标表示 UAB
习惯上把电位降低的方向作为电压的实际方向
3)电压的单位 伏特(V)
1V=10³mV 1mV=10³μV 1kV=10³V
电位
电位:某点与参考点之间的电压:用U(或ψ)表示 单位V
把参考点的位称为零电位。即如A点参考点则ΨA =0V
通常选大地为参考点,把大地的电位作为零电位点。
任意两点间的电位差:UAB=UA-UB或ΨAB=ΨA-ΨB
电压与电位的异同点:
电位是某点对参考点的电压,电压是某两点间的电位差;
电位是相对量,随参考点的改变而改变,而电压是量,不随参考点的改变而改变。
述(多18字
电阻器的概念
电阻器反映导体对电流起阻碍作用的大小,简称电阻“R”符号表示。
R=ρL/S
L:导体长度(m)
S:横截面积(MM的平方)
ρ:导体的电阻率(ρ ·M)
单位
欧姆(Ω)
1KΩ=10^3Ω 1MΩ=10^6Ω
电阻器分类
固定电阻、可变电阻、碳膜电阻、线绕、金属膜电阻
主要指标
标称阻值、承受功率、允许偏差
标志方法
色环法
色标符号方法:
黑0棕1红2橙3黄4绿5蓝6紫7灰8白9银10-2金10-1
部分电路欧姆定律:(不含电源电路)
内容:流过导体的电流与这段导体两端电压成正比,与导体的电阻成反比
I=U/R
式中R为电阻,单位为欧姆Ω,
电阻一定时,电压愈高电流愈大;电压一定,电阻愈大电流就愈小。
全电路欧姆定律(含源电路)
内容:电路中电流与电源电动势成正比,与内外电阻之和成反比
I=E/(R+r)
公式变形:E=IR+Ir=I(R+r)=U=U0
分析:由U=E-Ur=E-Ir可知:
当电阻R为无穷大,I=0 U=E(高)
当电阻R变小,I 增大 U减小
当电阻R变大,I 减小 U增大
电阻的串联: 两个或多个电阻头尾依次相连,称为电阻的串联。
电阻串联的特点:
(1)电流相等 I =I1=I2=……=In ;
(2)总电压等于各个电压之和 U=U1+U2=IR1+IR2;
(3)R=R1+R2---+Rn;总电阻等于各个电阻之和,
(4)串联电阻有分压作用。
分压式:U1=R1U/R1+R2;U2=R2U/R1+R2 。
电阻并联:两个或两个以上电阻接在电路中相同的两点之间,并承受相同的电压。
电阻并联的特点:
(1)电压相同, U=U1=U2--=Un;
(2)总电流等于各个电流之和, I=I1+I2---+In;
(3)总电阻的倒数等于各个电阻倒数之和。
1/R=1/R1+1/R2---+1/Rn,
若只有两个电阻并联即R=R1并R2=R1R2/R1+R2;
(4)电阻并联具有分流作用,分流式:
I1=R2I/R1+R2 I2=R1I/R1+R2
电功
电能转化为其他形式能的过程称为电流做功,
简称为电功 用字母W表示。
W=UIT
式中:W 电功 J;U 电压 V;I 电流 A; t 时间 S
W=I2Rt=U2t/R
实际中:电功的单位常用千瓦·小时(KW·h),俗称“度”
常生活电能的计算:3.6×106J=1KW.h=1度
例题:有一个电饭锅,额定功率为750W,每天使用2小时;一台25吋电视机,功率为150W,每天使用4小时;一台电冰箱,输入功率为120W,电冰箱的压缩机每天工作8小时。计算每月(30天)耗电多少度?
解:(0.75kW×2 h+0.15kW×4h +0.12kW×8h)×30天
=(1.5度+ 0.6度 +0.96度)×30
=91.8度
电功率
电流在单位时间内能做的功叫电功率,简称功率用字母P表示,单位:瓦特(W), mW, KW;
P=W/t=IU=I2R=U2/R
式中:P 电功率 W; U 电压 V; I 电流 A;
电流的热效应
电流通过导体时,使导体发热的现象叫电流的热效应。
焦耳――楞定律
Q=I2Rt=U2t/R=UIt
单位:Q-J, I-A, R-Ω, t-S。
电容器的概念
电容器是用来储存电荷的装置,它由两块金属极板中间夹有绝缘材料构成,简称电容。
电容量: C=Q/U
式中:C电容 F;Q电极上带的电荷C;U两极板间的电压V;
电容是表示电容器存储电荷能力的物理量,是固有参数:
C=εS/d
式中:S 平行板电容器的面积,m2;
d 极板间的距离 m;
ε 介质的介电常数 F/m;
电容的单位是:法拉(F) 其换算关系为:
1F=10^6F 1μF=10^12pF
电容器的种类
按结构分:固定电容器、可变电容器 半可变电容器
按介质分:空气电容器、纸介电容器、云母电容器、电解电容器(有正负极)
电容器的主要参数
标称电容、耐压值、允许误差
电容器的串联与并联
1)电容器的串联:两个或两个以上的电容器依次相连,只有一条通路的联结方式(中间无分支的连接方式)
特点:
①Q1=Q2=Q3=…=Qn
②U=U1+U2+U3+…+Un
③1/C=1/C1+1/C2+1/C3+…+/Cn
C=C1C2/C1+C2 (两个电容串联)
C=C0/n(容量相等的电容并联)
2)电容器的并联:两个或两个以上的电容器的一端连在电路中的一点,另一端
也同时连在另一点,使各电容器承受相同电压。
特点:①、 U=U1=U2=U3=…=Un
②、 Q=…+Qn
③、 C=C1+C2+C3+…+Cn
正弦交流电路正弦交流电的基本概念
定义:交流电是指大小和方向随时间作周期性变化的电动势(电压或电流)。
如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化,由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的,这样的电路称为正弦交流电路。
正弦交流电的产生
在两磁极中间,放一个线圈,让线圈以ω的速度顺时针旋转,根据右手定则可知,线圈中产生感应电流。
合理设计磁极形状,使磁通按正弦规律分布,线圈两端便可得到单相交流电动势。
e=Emsinωt
正弦交流电的三要素
瞬时值:用小写字母表示交流瞬时值,如u、i
大值:大值电量名称必须大写,下标加 m。如:Um、Im
有效值:(交流电流 i通过电阻R在一个周期T内产生的热量与一直流电流I通过同一电阻在同一时间T内产生的热量相等,则称I的数值为i的有效值)
有效值电量必须大写,如:U、I
在工程应用中常用有效值表示幅度。常用交流电表指示的电压、电流读数,就是被测物理量的有效值。标准电压220V,也是指供电电压的有效值。
周期 T: 变化一周所需的时间 单位:秒,毫秒。
频率 f: 每秒变化的次数 单位:赫兹,千赫兹。
角频率 ω: 每秒变化的弧度 单位:弧度/秒。
相位、初相位、相位差:
e=Emsin(ωt+φ)
(ωt+φ)正弦波的相位角或相位,t = 0 时的相位,称为初相位或初相角(φ)。
两个同频率正弦量间的初相之差称相位差(φ2-φ1)
正弦波的表示方法
波形图
瞬时值表达式
相量
单相正弦交流电路
纯电阻电路:交流负载中只有电阻的交流电路。如电炉、白炽灯等。
电压与电流的关系:
1、在纯电阻电路中,电流i和电压uR是同频率、同相位的正弦量。
2、电压与电流大值的关系:Im=URm/R
3、电压与电流有效值的关系:I=UR/R 或 UR=IR
电路的功率:
瞬时功率:瞬时电压与电流的乘积。有功功率:瞬时功率的平均值。
P=URI=I2R=UR2/R
纯电感电路:交流负载中只有电感的交流电路。
电感线圈中产生自感电动势,阻碍电流的变化,故电流的变化总是滞后电压的变化。
纯电容电路:交流负载中只有电容的交流电路。
电容器不断充电和放电,形成电流。
三相交流电路优点:输电时节省电线;三相发电机体积小,质量轻,成本低;三相异步电动机结构简单,性能可靠;
三相对称电动势的产生
定子中放三个线圈,三线圈空间位置相差120°,转子装有磁极并以ω的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。
注意:三相对称正弦电动势频率相同,振福相等,相位相差120°
eU=Emsinωt
eV=Emsin(ωt-120°)
eW=Emsin(ωt+120°)
三相电源的星形联结
三相四线制的线电压与相电压
相电压:火线对零线间的电压。 如:UU、UV、UW
线电压:火线间的电压。如:uUV、uVW、uWU
线电压与相电压的关系:线电压为相电压的√3 倍,同时线电压的相位超前相电压30°
U线= √3U相
常用三相异步电动机电动机的分类:
交流电动机
电动机有直流电动机和交流电动机两大类,直流电动机不及交流电动机结构简单、制造容易、维护方便、运行可靠。 常用的交流电动机有三相异步电动机(或称感应电动机)和同步电动机。异步电动机结构简单,维护容易,运行可靠,价格便宜,具有较好的稳态和动态特性,因此,他是工业中使用得为广泛的一种电动机。同步电机既可作发电机使用,也可作电动机使用。
三相异步电动机
异步电动机组成部分
按结构分类:
笼式异步电动机:结构简单,坚固,成本低。
绕线式异步电动机:通过外串电阻改善电机的起动,调速等性能。
定子:
定子由铁心、绕组与机座三部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分,它是由0.5mm的硅钢片叠压而成,片与片之间是绝缘的,以减少涡流损耗,定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽,如图所示,槽中安放绕组,硅钢片铁心在叠压后称为一个整体,固定于机座上。定子绕组是电动机的电路部分,由许多线圈连接而成,每个线圈有两个有效边,分别放在两个槽里。三相对称绕组可连接成星型或三角形。
机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机一般采用铸铁机座。根据不同的冷却方式采用不同的机座形式
转子:
异步电动机的转子绕组有鼠笼式、线绕式
转子有铁心与绕组组成。转子铁心压装在转轴上,由硅钢片叠压而成,转子硅钢片冲片如图所示,转子铁心也是电动机磁路的一部分,转子铁心、气隙与定子铁心构成电动机的完整磁路。异步电动机转子绕组多采用鼠笼式,它是在转子铁心槽里插入铜条,再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成,小型鼠笼式转子绕组多用铝离心浇注而成。这不仅是以铝代铜,而且制造也快。
异步电动机的转子绕组除了鼠笼式外还有线绕式,线绕式转子绕组与定子绕组一样,由线圈组成绕组放入转子铁心槽里,转子绕组一般是连接成星型的三相绕组,转子绕组组成的磁极数与定子相同,绕线式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻,用以改善启动性能与调节转速。
三相异步电动机的工作原理
三相定子绕组:通入三相交流电产生旋转磁场。
转子:在旋转磁场作用下,产生感应电动势或电流。
旋转方向:取决于三相电流的相序。
三相异步电动机的转动原理
对称三相正弦交流电通入对称三相定子绕组,便形成旋转磁场,旋转磁场切割转子导体,便产生感应电动势和感应电流。载流导体在磁场中受到力的作用,并形成转矩,转子便沿着旋转磁场的转向逐步转动起来。
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
电动机转速(额定转速):n,电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致,
但n<n1——异步电动机
转差率:旋转磁场的同步转速n1与转子转速(电动机转速)n之差,转差与同步转速n1的比值。
用S表示: S=n1-n/n1×
三相异步电动机的铭牌
额定功率:额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率( P2 ),不等于从电源吸收的功率( P1 )
额定频率 :50HZ
额定电压:定子绕组在指定接法下应加的线电压
说明:一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5%
额定电流:定子绕组在指定接法下的线电流
额定转速: 电机轴上的转速(n)。
接法 :
Y/△接法