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電學常識:電路中相關計算公式
來源:互聯網 時間:2008-2-29 13:44:46 用手機瀏覽

 

一、歐姆定律

導體中的電流I和導體兩端的電壓U成正比,和導體的電阻R成反比,即I=U/R 這個規律叫做歐姆定律。如果知道電壓、電流、電阻三個量中的兩個,就可以根據歐姆定律求出第三個量,即I=U/R,R=U/I,U=IR在交流電路中,歐姆定律同樣成立,但電阻R應該改成阻抗Z,即I=U/Z

二、功率因數

1、電源的總功率中應包括電阻的有功功率和電感的無功功率,這個總功率稱為視在功率,符
 號為S,單位是V•A(伏安)。視在功率與有功功率和無功功率的大小關系是:S=√P2+Q2L
有功功率占視在功率中的比例稱為功率因數,符號為cosΦ,cosΦ=P÷S=UR÷U=R÷Z。cosΦ的值從0到1,值越大說明有功功率占視在功率的份額越大,也說明電能的利用率越高。由于無功功率只是與電源交換能量,而不是將電能轉換為其它可用能量,但交換能量的電流在電路中流動,會在電路的電阻上轉化為熱能而消耗掉一部分電能,因此,無功功率越小越好。

2、功率因數的提高,電感性電路中電流的相位落后于電壓,角度在0°~90°之間。其中電阻的成分越大,電流落后于電壓的角度越小,cosΦ值越大;電阻的成分越小,電流落后于電壓的角度越大,cosΦ值越小。由于電感的無功功率占有電源的容量,并在線路上消耗一定的能量,在生產中,希望電感的無功功率越小越好。電容在電路中,流過電容的電流比電壓越前90°,恰好與電感電路中電流電壓的相位關系相反,也就是說兩者與電源交換能量的時間不同。電感從電源吸取能量轉變為磁能時,正好是電容將其儲備的電能返還電源的時候,如果把這兩個組件接在一起,電感所需能量可由電容提供一部分,而電容充電時所需電能也恰好能由電感提供,一部分無功電能將在電容與電感之間轉換,而不再通過電源。對電源來講,負擔電感的部分能量將減少,意味著電路的功率因數cosΦ提高。

如果把電容與線圈串聯,線圈兩端的電壓就不再是原來所加的電壓。為了使線圈接電容前后所加電壓相同,必須把電容與線圈相并聯。所以實際生產中提高功率因數的方法,是在電感性電路兩端并聯一個合適的電容。

三、電功率與電能

負載在電路中消耗電能,一個負載在單位時間內所消耗的電能,叫做電功率,電功率的單位是瓦特,簡稱瓦,符號為W,電功率的量符號為P。
負載工作一段時間所消耗的電能量叫做電能,電能的單位是KW.h(千瓦時)。1 KW.h電能就是平常所說的1度電。

四、三相交流電路

1、三相交流電  把三個大小相等、頻率相同,初相位相差120°均勻分布。這樣,發電機旋轉就可以產生滿足上述條件的三個單相交流電,由于初相位相差120°,在各導線中流過的電流存在一個時間差,這樣,就不需要六條導線供電,而只需要在發電機內部把三個繞組按一定方式聯接起來,用三條或四條導線供電。發電機每個繞組發出的單相交流電叫做三相交流電中的一相,因此,我們實際使用的單相交流電,都是三相交流發電機所提供三相交流電中的一相。

2、電源的三角形聯結  發電機三相繞組分別稱為U、V、W,我們把一個繞組的尾端與另一個繞組的首端接在一起,另一個繞組的尾端再與下一個繞組的首端接在一起,三個繞組接成一圈,以每個接點接出一條線稱為電源的三角形聯結。

3、電源的星形聯結  把三個繞組的尾端接在一起,從三個首端引出三條線,再把尾端的公共點引出一條線,這稱為電源的星形聯結。

4、三相三線制  電源三角形聯結共有三條線,電源星形聯結,如果不接中線也是三條線,這樣的供電方式叫做三相三線制。
三相三線制供電只有三條線,只有一種線電壓,線電壓有UL12、UL23、UL31三個,同樣三個線電壓大小相同,相位相差120°,使用時不能混淆。

5、三相四線制電路  電源星形聯結,從三個首端引出三條線稱為相線(俗稱火線),分別用L1、L2、L3表示,從公共點引出的線稱為中性線,用N表示。
在此電路中,每兩條線之間都存在一個電壓,相線與相線間的電壓稱為線電壓,用UL表示。線電壓共有三個:分別是L1、L2相間電壓UL12,L2、L3相間的UL23,L3、L1相間的電壓UL31。相線與中性線間的電壓稱為相電壓,用UΦ表示。相電壓也有三個:L1N間的UΦ1,L2N間的UΦ2,L3N間的UΦ3。三個線電壓有效值相等,三個相電壓有效值也相等。線電壓有效值與相電壓有效值的關系為:UL=√3UΦ

6、負載的三角形聯結  把三個負載的首尾相接,接成一圈,從三個接點引出三條線接電源的三條相線,這種接法稱負載的三角形聯結,用△表示。
負載三角形聯結時,每相負載所承受的是電源的線電壓,每個負載中所流過的電流叫做相電流,用IΦ表示,三相負載中的相電流分別用IΦ1、IΦ2、IΦ3表示即IΦ=UL÷ZΦ
式中  ZΦ—— 每相負載的阻抗。
相線中的電流叫做線電流,實際供電導線中的電流就是線電流,用IL表示,。如果三個相電流大小相等,線電流有效值與相電流有效值的關系為IL=√3IΦ

7、負載的星形聯結  把三個負載的尾端接在一起,接電源的中性線,三個首端接電源的三條相線,這種接法稱負載的星形聯結,用Y表示。
負載星形聯結時,每相負載所承受的是電源的相電壓。每相負載的相電流為IΦ=UΦ÷ZΦ
相電流就是導線中的電流。
如果三個負載的阻抗安全相同,這樣的負載叫做三相對稱負載。實際中,凡是三相電氣設備,如三相交流電動機、三相變壓器、三相電爐等,均為對稱三相負載。在三相對稱負載情況下,三個相電流大小相等,這時,電源中性線中將沒有電流通過,中性線可以去掉,只用三條相線供電,即三相三線制電路。
但我們所使用的電氣設備許多都是單相設備,如電燈、電視機等,它們都是使用三相電源中的一相。因此,三相電源的負載各相一般不可能完全相同,這種情況叫三相不對稱負載。
在三相不對稱負載情況下,三個相電流不相等,這時中性線電流不為零,中性線就起到了中線電流通路的作用。三相負載越接近對稱,中線電流就越小,三相負載偏差越大,中線電流也越大。一般在安裝單相負載時,盡量使三相負載接近對稱,以減小中線電流。
三相四線制供電系統中如果相線斷線,只能造成某相停電,不會造成很大損失。但如果中性線斷線,由于一般三相負載不對稱,這時就會造成各相負載上電壓不均衡,電壓高的一相上的電器會被燒毀。因此,中性線是起著保證三相電壓對稱的作用,三相四線制供電系統中中性線絕不能斷,在中性線上不準安裝任何開關電器及熔斷器。


 


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