電路基礎知識講座1第一頁，共79頁。電源電路基礎知識講座交流電直流電電路基本元件電路元件的伏安特性直流特性交流特性波形圖相量圖電路元件的功率特性感性負載容性負載功率三角形電阻電感電容電流的微觀概念歐姆定律阻礙作用內(nèi)容簡述2第二頁，共79頁。電源電源是提供電能的裝置。電源因可以將其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能，所以把這種提供電能的裝置叫做電源。廣義上講，電源分為直流電和交流電。兩端極性不隨時間改變的是直流電源兩端極性隨時間改變的是交流電源3第三頁，共79頁。我國三相電網(wǎng)由三個相位差120度角的交變頻率為50HZ（每秒極性改變100次，振蕩周期為1/50秒）4第四頁，共79頁。眾所周知，我國三相電網(wǎng)中，相線與零線的電壓為（照明電路）220V相線與相線的電壓（動力電路）為380V這里所表述的電壓是真實值嗎？5第五頁，共79頁。相線與零線220V，相線與相線380V，均是有效值！通過積分計算R在正弦交流電壓下，T時間內(nèi)，發(fā)熱量（消耗電能）為Q讓R在T時間內(nèi)，發(fā)熱為Q，求所需要的直流電壓U=？電網(wǎng)相電源，在T時間內(nèi)，對同一元件，所產(chǎn)生的熱效應等同于220V直流電源所產(chǎn)生的熱效應6第六頁，共79頁。電路基本元件——電阻電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。導體的電阻通常用字母R表示，電阻的單位是歐姆（ohm），簡稱歐，符號是Ω（希臘字母，讀作Omega)，1Ω=1V/A。比較大的單位有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）（兆=百萬，即100萬）。7第七頁，共79頁。歐姆定律導體中的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。【表達式：I=U/R】歐姆定律適用于純電阻電路，金屬導電和電解液導電在氣體導電和半導體元件等中歐姆定律將不適用。8第八頁，共79頁。電流的微觀概念單位時間內(nèi)流過某導體截面的電荷量1A=1C/S正電荷的移動形成電流1C約相當于6.25×10^18個電子的電量

C代表庫侖，描述電荷量I9第九頁，共79頁。電路基本元件——電感電感是閉合回路的一種屬性。當線圈通過電流后，在線圈中形成磁場感應，感應磁場又會產(chǎn)感應電流來抵制通過線圈中的電流。生這種電流與線圈的相互作用關(guān)系稱為電的感抗，也就是電感，單位是“亨利電感量：自感系數(shù)，是表示電感原件自感應能力的一種物理量。當通過一個線圈的磁通發(fā)生變化時，線圈中便產(chǎn)生電勢，這是電磁感應現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電勢稱感應電勢，大小正比于磁通變化的會速度和電感系數(shù)（線圈匝數(shù)，勵磁特性）。電感量的基本單位為H（亨），還有毫亨（mH），微亨（uh）。10第十頁，共79頁。電生磁：通電導線周圍產(chǎn)生磁場通電導線在周圍會產(chǎn)生磁場11第十一頁，共79頁。磁生電：變化的磁場周圍感生出電場12第十二頁，共79頁。13第十三頁，共79頁。電路基本元件——電容電容，用字母C表示。顧名思義，電容器就是“儲存電荷的容器”。任何兩塊金屬導體中間用絕緣體隔開就形成了電容器。金屬板稱為極板,絕緣體稱為介質(zhì).電容器極板上的帶電量Q與電容器兩端電壓U之比稱為電容量C，既C=Q/U14第十四頁，共79頁。電容單位：1C/1V=1F（法）1C=1F*1V1F=10^6uF1uF=10^6pF15第十五頁，共79頁。電路元件的直流特性小燈泡正常發(fā)光小燈泡緩慢發(fā)光，電感阻礙電流突變，待電路導通時，沒有電阻小燈泡不發(fā)光，電容電阻無窮大，相當于開路16第十六頁，共79頁。正弦相量圖用長短示意有效值的大小用角度示意初始狀態(tài)17第十七頁，共79頁。正弦相量圖18第十八頁，共79頁。目的：簡化波形圖，便于感性認識正弦相量圖19第十九頁，共79頁。正弦相量圖20第二十頁，共79頁。相位差同一交流電路中，某些元件上的電壓和電流變化不同步，存在時間差。為了便于分析，用角度差表示時間差，即相位差21第二十一頁，共79頁。相位差22第二十二頁，共79頁。純電阻電路波形與相量圖電壓波形與電流波形同相,沒有時間差23第二十三頁，共79頁。純電感電路波形與相量圖電壓波形超前電流波形90度角24第二十四頁，共79頁。純電容電路波形與相量圖電壓波形滯后電流波形90度角25第二十五頁，共79頁。電路元件上的電壓與電流的變化時間差異,取決于元件自身的屬性為什么同一元件上的電壓電流會有變化差異？儲能特性勵磁特性26第二十六頁，共79頁。電路元件的交流特性電壓與電流同相（變化相同）電流滯后電壓90電角度電壓滯后電流90電角度27第二十七頁，共79頁。對交流電路的阻礙作用純電感的感抗和交流電路的頻率和自感系數(shù)成正比純電容的容抗和交流電路的頻率以及電容量成反比純電阻阻值在交流電路里不隨頻率而改變所有的單位均是歐姆通直流，阻交流通交流，隔直流28第二十八頁，共79頁。電路元件的阻礙作用使得電流對其做功電功的概念用于發(fā)光，發(fā)熱，以及電力拖動的所消耗的電能，叫做有用功用于建立交變磁場電場，從而使互相轉(zhuǎn)換的叫無用功功的基本單位是焦耳（電費）29第二十九頁，共79頁。功率（直流電路）有功功率的單位是瓦特30第三十頁，共79頁。功率（交流電路）31第三十一頁，共79頁。無功功率的單位是乏32第三十二頁，共79頁。視在功率的單位是伏安33第三十三頁，共79頁。視在功率,有功功率,無功功率在數(shù)值上有什么聯(lián)系？34第三十四頁，共79頁。實例一電氣設備銘牌的含義35第三十五頁，共79頁。實例二計算瞬時功率因數(shù)36第三十六頁，共79頁。功率補償為什么要進行無功補償？37第三十七頁，共79頁。功率補償功率補償1000KVA的變壓器，如果功率因數(shù)為0.8，只能輸出800KW的有功功率，另外200KVar作為無功輸出降低電源利用率，增加了損耗（線路發(fā)熱，變壓器勵磁損耗）低壓電網(wǎng)中的無功補償狀態(tài)有哪些？38第三十八頁，共79頁。功率補償136廠房南配電室功率因數(shù)表39第三十九頁，共79頁。功率補償40第四十頁，共79頁。功率補償欠補償過補償全補償（功率因數(shù)為1）感性負載容性負載純電阻41第四十一頁，共79頁。功率補償全補償（功率因數(shù)為1）由于電力系統(tǒng)中的負載和線路并非理想狀況，均有損耗，所以功率因數(shù)達到1的狀態(tài)無法維持低壓電網(wǎng)中，功率因數(shù)能否達到1？功率因數(shù)達到1，會出現(xiàn)什么狀況？產(chǎn)生諧振！42第四十二頁，共79頁。諧振R,L,C電路發(fā)生諧振電壓與電流同相，總阻抗呈電阻型43第四十三頁，共79頁。并聯(lián)諧振諧振時B=0，即CLR時，發(fā)生并聯(lián)諧振！44第四十四頁，共79頁。并聯(lián)諧振CLR諧振特點：電壓與電流同相支路電流遠大于總電流45第四十五頁，共79頁。并聯(lián)諧振CLR并聯(lián)諧振現(xiàn)象燒接觸器燒電容燒線圈總電流小于支路電流46第四十六頁，共79頁。并聯(lián)諧振107燃氣鍋爐房的諧波治理設備是感性負載嚴禁與容性負載使用！！！47第四十七頁，共79頁。串聯(lián)諧振Rj

L+_48第四十八頁，共79頁。Rj

L+_LC上的電壓大小相等，相位相反，串聯(lián)總電壓為零，稱電壓諧振支路產(chǎn)生高電壓！串聯(lián)諧振49第四十九頁，共79頁。諧波一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。50第五十頁，共79頁。諧波諧波產(chǎn)生的原因主要有：由于正弦電壓加壓于非線性負載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負載有UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。51第五十一頁，共79頁。諧波非線性電器元件特點：伏安特性曲線不是直線二極管，穩(wěn)壓管，三極管，場效應管，晶閘管等等52第五十二頁，共79頁。諧波諧波危害

諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設備和電子設備會產(chǎn)生嚴重干擾。1.降低系統(tǒng)容量如變壓器、斷路器、電纜等2.加速設備老化，縮短設備使用壽命，甚至損壞設備危害生產(chǎn)安全與穩(wěn)定3.浪費電能等。53第五十三頁，共79頁。諧波諧波治理有哪幾種方式？108廠房并聯(lián)電抗器107燃氣鍋爐房諧波治理設備54第五十四頁，共79頁。諧波無源諧波無源濾波的主要結(jié)構(gòu)是用電抗器與電容器串聯(lián)起來，組成LC串聯(lián)回路，并聯(lián)于系統(tǒng)中，LC回路的諧振頻率設定在需要濾除的諧波頻率上，例如5次、7次、11次諧振點上，達到濾除這3次諧波的目的。其成本低，但濾波效果不太好，如果諧振頻率設定得不好，會與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振。市場上流通較多的采取的濾波方法就是這一種，主要是因為低成本，用戶容易接受。雖濾波的效果較差，只要滿足國家對諧波的限制標準和電力部門對無功的要求就行了。由于其低成本，市場的需求也就大，一般而言，低壓0.4KV系統(tǒng)大多數(shù)采用無源濾波方式，高壓10KV幾乎都是采用這種方式對諧波進行治理。55第五十五頁，共79頁。諧波利用感性負載的通低頻，阻高頻特性LC濾波電路無源濾波56第五十六頁，共79頁。諧波有源諧波有源諧波濾除裝置是在無源濾波的基礎上發(fā)展起來的，它的濾波效果好，在其額定的無功功率范圍內(nèi)，濾波效果是百分之百的。它主要是由電力電子元件組成電路，使之產(chǎn)生一個和系統(tǒng)的諧波同頻率、同幅度，但相位相反的諧波電流與系統(tǒng)中的諧波電流抵消。但由于受到電力電子元件耐壓，額定電流的發(fā)展限制，成本極高，其制作也較之無源濾波裝置復雜得多，成本也就高得多了。其主要的應用范圍是計算機控制系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，尤其是寫字樓的供電系統(tǒng)，工廠的計算機控制供電系統(tǒng)。對單臺的裝置而言，其利潤是可觀的，但用戶一般不愿意用有源濾波，對于諧波的含量，不必濾得太干凈，只要不危害其他用電器也就可以了。57第五十七頁，共79頁。諧波58第五十八頁，共79頁。諧波59第五十九頁，共79頁。變壓器勵磁涌流為什么合上134廠房#2變壓器環(huán)網(wǎng)柜后跳閘？為什么高壓間每個中置柜內(nèi)配備630A的開關(guān)？60第六十頁，共79頁。變壓器勵磁涌流當合上斷路器給變壓器充電時，有時可以看到變壓器電流表的指針擺得很大，然后很快返回到正常的空載電流值，這個沖擊電流通常稱之為勵磁涌流61第六十一頁，共79頁。變壓器勵磁涌流如果在合閘瞬間，電壓正好達到最大值時，則磁通的瞬間值正好為零，即在鐵芯里一開始就建立了穩(wěn)態(tài)磁通。在這種情況下，變壓器不會產(chǎn)生勵磁涌流。當合閘瞬間電壓為零值時，它在鐵芯中所建立的磁通為最大值。可是，由于鐵芯中的磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為零。因此，在鐵芯中就出現(xiàn)一個非周期分量的磁通，如果合閘時鐵芯還有剩磁，磁通還會更大！實際運行中可達到2.7倍。因此，在電壓瞬時值為零時合閘會產(chǎn)生很大的磁通，導致勵磁涌流現(xiàn)象。62第六十二頁，共79頁。變壓器勵磁涌流1)涌流含有數(shù)值很大的高次諧波分量(主要是二次和三次諧波)，主要是偶次諧波，因此，勵磁涌流的變化曲線為尖頂波。2)勵磁涌流的衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度有關(guān)，飽和越深，電抗越小，衰減越快。因此，在開始瞬間衰減很快，以后逐漸減慢，經(jīng)0.5～1s后其值不超過(0.25～0.5)3)一般情況下，變壓器容量越大，衰減的持續(xù)時間越長，但總的趨勢是涌流的衰減速度往往比短路電流衰減慢一些。4)勵磁涌流的數(shù)值很大，最大可達額定電流的6～8倍。當整定一臺斷路器控制一臺變壓器時，其速斷可按變壓器勵磁電流來整定。5)對于容量小的變壓器衰減得快，約幾個周波即達到穩(wěn)定，大型變壓器衰減得慢，全部衰減持續(xù)時間可達幾十秒。6)勵磁涌流和鐵芯飽和程度有關(guān)，同時鐵芯的剩磁和合閘時電壓的相角可以影響其大小。勵磁涌流特點63第六十三頁，共79頁。分/合閘指示燈合閘時紅燈亮，分閘時綠燈亮，什么原理？64第六十四頁，共79頁。分/合閘指示燈分閘，繼電器線圈不得電，綠燈亮合閘，繼電器線圈得電，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，紅