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电学常识:电路中相关计算公式
来源:互联网 时间:2008-2-29 13:44:46 用手机浏览

 

一、欧姆定律

导体中的电流I和导体两端的电压U成正比,和导体的电阻R成反比,即I=U/R 这个规律叫做欧姆定律。如果知道电压、电流、电阻三个量中的两个,就可以根据欧姆定律求出第三个量,即I=U/R,R=U/I,U=IR在交流电路中,欧姆定律同样成立,但电阻R应该改成阻抗Z,即I=U/Z

二、功率因数

1、电源的总功率中应包括电阻的有功功率和电感的无功功率,这个总功率称为视在功率,符
 号为S,单位是V•A(伏安)。视在功率与有功功率和无功功率的大小关系是:S=√P2+Q2L
有功功率占视在功率中的比例称为功率因数,符号为cosΦ,cosΦ=P÷S=UR÷U=R÷Z。cosΦ的值从0到1,值越大说明有功功率占视在功率的份额越大,也说明电能的利用率越高。由于无功功率只是与电源交换能量,而不是将电能转换为其它可用能量,但交换能量的电流在电路中流动,会在电路的电阻上转化为热能而消耗掉一部分电能,因此,无功功率越小越好。

2、功率因数的提高,电感性电路中电流的相位落后于电压,角度在0°~90°之间。其中电阻的成分越大,电流落后于电压的角度越小,cosΦ值越大;电阻的成分越小,电流落后于电压的角度越大,cosΦ值越小。由于电感的无功功率占有电源的容量,并在线路上消耗一定的能量,在生产中,希望电感的无功功率越小越好。电容在电路中,流过电容的电流比电压越前90°,恰好与电感电路中电流电压的相位关系相反,也就是说两者与电源交换能量的时间不同。电感从电源吸取能量转变为磁能时,正好是电容将其储备的电能返还电源的时候,如果把这两个组件接在一起,电感所需能量可由电容提供一部分,而电容充电时所需电能也恰好能由电感提供,一部分无功电能将在电容与电感之间转换,而不再通过电源。对电源来讲,负担电感的部分能量将减少,意味着电路的功率因数cosΦ提高。

如果把电容与线圈串联,线圈两端的电压就不再是原来所加的电压。为了使线圈接电容前后所加电压相同,必须把电容与线圈相并联。所以实际生产中提高功率因数的方法,是在电感性电路两端并联一个合适的电容。

三、电功率与电能

负载在电路中消耗电能,一个负载在单位时间内所消耗的电能,叫做电功率,电功率的单位是瓦特,简称瓦,符号为W,电功率的量符号为P。
负载工作一段时间所消耗的电能量叫做电能,电能的单位是KW.h(千瓦时)。1 KW.h电能就是平常所说的1度电。

四、三相交流电路

1、三相交流电  把三个大小相等、频率相同,初相位相差120°均匀分布。这样,发电机旋转就可以产生满足上述条件的三个单相交流电,由于初相位相差120°,在各导线中流过的电流存在一个时间差,这样,就不需要六条导线供电,而只需要在发电机内部把三个绕组按一定方式联接起来,用三条或四条导线供电。发电机每个绕组发出的单相交流电叫做三相交流电中的一相,因此,我们实际使用的单相交流电,都是三相交流发电机所提供三相交流电中的一相。

2、电源的三角形联结  发电机三相绕组分别称为U、V、W,我们把一个绕组的尾端与另一个绕组的首端接在一起,另一个绕组的尾端再与下一个绕组的首端接在一起,三个绕组接成一圈,以每个接点接出一条线称为电源的三角形联结。

3、电源的星形联结  把三个绕组的尾端接在一起,从三个首端引出三条线,再把尾端的公共点引出一条线,这称为电源的星形联结。

4、三相三线制  电源三角形联结共有三条线,电源星形联结,如果不接中线也是三条线,这样的供电方式叫做三相三线制。
三相三线制供电只有三条线,只有一种线电压,线电压有UL12、UL23、UL31三个,同样三个线电压大小相同,相位相差120°,使用时不能混淆。

5、三相四线制电路  电源星形联结,从三个首端引出三条线称为相线(俗称火线),分别用L1、L2、L3表示,从公共点引出的线称为中性线,用N表示。
在此电路中,每两条线之间都存在一个电压,相线与相线间的电压称为线电压,用UL表示。线电压共有三个:分别是L1、L2相间电压UL12,L2、L3相间的UL23,L3、L1相间的电压UL31。相线与中性线间的电压称为相电压,用UΦ表示。相电压也有三个:L1N间的UΦ1,L2N间的UΦ2,L3N间的UΦ3。三个线电压有效值相等,三个相电压有效值也相等。线电压有效值与相电压有效值的关系为:UL=√3UΦ

6、负载的三角形联结  把三个负载的首尾相接,接成一圈,从三个接点引出三条线接电源的三条相线,这种接法称负载的三角形联结,用△表示。
负载三角形联结时,每相负载所承受的是电源的线电压,每个负载中所流过的电流叫做相电流,用IΦ表示,三相负载中的相电流分别用IΦ1、IΦ2、IΦ3表示即IΦ=UL÷ZΦ
式中  ZΦ—— 每相负载的阻抗。
相线中的电流叫做线电流,实际供电导线中的电流就是线电流,用IL表示,。如果三个相电流大小相等,线电流有效值与相电流有效值的关系为IL=√3IΦ

7、负载的星形联结  把三个负载的尾端接在一起,接电源的中性线,三个首端接电源的三条相线,这种接法称负载的星形联结,用Y表示。
负载星形联结时,每相负载所承受的是电源的相电压。每相负载的相电流为IΦ=UΦ÷ZΦ
相电流就是导线中的电流。
如果三个负载的阻抗安全相同,这样的负载叫做三相对称负载。实际中,凡是三相电气设备,如三相交流电动机、三相变压器、三相电炉等,均为对称三相负载。在三相对称负载情况下,三个相电流大小相等,这时,电源中性线中将没有电流通过,中性线可以去掉,只用三条相线供电,即三相三线制电路。
但我们所使用的电气设备许多都是单相设备,如电灯、电视机等,它们都是使用三相电源中的一相。因此,三相电源的负载各相一般不可能完全相同,这种情况叫三相不对称负载。
在三相不对称负载情况下,三个相电流不相等,这时中性线电流不为零,中性线就起到了中线电流通路的作用。三相负载越接近对称,中线电流就越小,三相负载偏差越大,中线电流也越大。一般在安装单相负载时,尽量使三相负载接近对称,以减小中线电流。
三相四线制供电系统中如果相线断线,只能造成某相停电,不会造成很大损失。但如果中性线断线,由于一般三相负载不对称,这时就会造成各相负载上电压不均衡,电压高的一相上的电器会被烧毁。因此,中性线是起着保证三相电压对称的作用,三相四线制供电系统中中性线绝不能断,在中性线上不准安装任何开关电器及熔断器。


 


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