电工基础知识

由天下分享时间：2024/12/4 11:06:15 加入收藏我要投稿点赞

电工基础知识（课题一）

在电压u的作用下，通过R、L的电流为i，i与R上的压降uR同相位，i比L上的压降

?为参考相量，再画出电阻上的电压U?相量和电感上的电uL落后900。画相量图时，以电流IR?等于U?与U?相量，总电压U?和U?的相量和。从图4－10（b）看出，总电压U?、U?压ULRLRL?，两直角边分别为U?、U?，构成了一个直角三角形，称为电压三角形。其斜边为总电压URL根据勾股定律可得

22U?UR?UL

或 U?式中

2(IR)2?(IXL)2?IR2?XL

2R2?XL为交流电路的阻抗，用Z表示

阻抗的单位也是欧姆（Ω）。

由上式看出，Z、R、XL之间也是一个直角三角形，叫做阻抗三角形，如图4－11所示（a）所示。

从图4－10（b）看出，总电压和电流之间的相位差为?，即总电压和电流之间的相位差由负荷电阻和感抗的大小决定。

在电阻、电感串联电路中，电阻上消耗的有功功率为

图4－11 阻抗、电压、功率三角形

（a）阻抗三角形；（b）电压三角形；（c）功率三角形

P?URI由电压三角形可知：UR?Ucos?

所以：P?UIcos?适用于农网配电营业工（初级）短期培训第 31 页共 43 页

电工基础知识（课题一）

?叫做电路的功率因数，式中 cos可由阻抗三角形求得，其数值与负荷的阻抗参数有关。

在电阻、电感串联电路中的无功功率为

Q?ULI由电压三角形可知：UL?Usin?

所以：Q?UIsin?无功功率并不是无用的功率，由它所建立的交变磁场，在电能的输送、电能转换的过程中具有极为重要的作用。因为很多电气设备（如常见的变压器、电动机等）都是靠磁场来传送和转换能量的。若没有无功功率，变压器就不能变换电压，也无法传送能量；没有无功功率，电动机就不能转动。因此，发电机除了发出一定的有功功率供给动力、生活等负荷外，还必须同时发出一定的无功功率供给电感负荷，以建立交变磁场。这样不仅可以满足供、用电设备运行的需要，对发电机、电网的稳定运行也是有利的。

电路中电压与电流的有效值的乘积叫做视在功率，用S表示

S＝UI

视在功率的单位为伏安（VA）或千伏安（kVA）。一般变压器的容量是用视在功率表示的。由视在功率S、有功功率P、无功功率Q组成的三角形，称为功率三角形，如图4－11（c）所示。视在功率为S?

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P2?Q2

电工基础知识（课题一）

例4－5 有一个电阻R＝6Ω，电抗L＝25.5mH的线圈，串接于U=220V、50Hz的电源上，试求线圈的感抗XL、阻抗Z、电流I、电阻压降UR、电感压降UL、功率因数cos?、有功功率P、无功功率Q和视在功率S。解：

XL?2?fL?2?3.14?50?0.0255?8(?)2Z?R2?XL?62?82?10(?)U220??10(A)Z10UR?IR?22?6?132(V)I?UL?IXL?22?8?176(V)cos??R6??0.6Z10P?I2R?222?6?2904(W)?2.904(kW)

Q?I2XL?222?8?3872(var)?3.872(kvar)S?UI?220?22?4840(VA)?4.48(kVA)四、功率因数cos?

在功率三角形中，有功功率和视在功率的比值等于功率因数，即

cos??P S因为发电机、变压器等电气设备的容量用视在功率表示时，等于额定电压和额定电流的乘积，即S＝UI。在正常运行时，电流、电压应不超过其额定值，从而发电机、变压器所输出的有功功率则与负荷的功率因数有关，即

P?UIcos??Scos?

当S恒定时，若cos?过低，则电源设备所输出的有功功率就要减少，使设备的容量不能得到充分利用。例如有一台S＝50kVA的变压器，当cos?＝1时，输出的有功功率P＝50×1

os＝50kW；当c?＝0.8时；cs?＝0.6时；cos?P＝50×0.8＝40 kW；当oP＝50×0.6＝30 kW。

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电工基础知识（课题一）

愈低，输出的有功功率愈少。

当负荷所需要的有功功率恒定时，cos?愈低，线路上输送的无功功率就要愈多，从而使线路上的电流增大，造成线路的电压降和功率损耗增大。线路压降增大，使负荷端的电压太低，导致灯光变暗和电动机的转速下降，严重时还会烧毁电动机。线路功率损耗增大，造成电能的浪费，所以一定要注意适当提高负荷的功率因数。

第五节三相交流电路

一、三相交流电动势 1、三相交流电动势的产生

三相交流电动势是由三相交流发电机产生的，图5－1所示为三相交流发电机工作原理示意图。

三相交流发电机的构成与前述的单相交流发电机相比较，只不过是在磁场中的电枢上放置了三个在空间彼此相差1200、结构完全相同的绕组，一个绕组为一相。三个绕组的首端分别用U、V、W表示；末端分别用X、Y、Z表示。当电枢在外力作用下按逆时针方向旋转时，图5－1中UX绕组从水平位置开始切割磁力线，它的初相位为零，则UX绕组中产生感应电动势的瞬时值为

图5－1 三相交流发电机

工作原理示意图

eU?EUmsin?t

VY绕组比UX绕组在空间上后移1200，绕组中产生的感应电动势的瞬时值为

eV?EVmsin(?t?1200)

WZ绕组比UX绕组在空间上后移2400或者说前移1200，绕组中感应电动势的瞬时值为

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电工基础知识（课题一）

eW?EWmsin(?t?2400)或eW?EWmsin(?t?1200)

由于三个绕组结构相同，所以在三个绕组中感应电动势的最大值相等，即

EUm?EVm?EWm?Em

三个绕组以同一角速度在磁场中等速旋转，所以三个感应电动势的角频率相同。三个绕组在空间上互差1200，所以三个感应电动势的相位互差1200。