电工学常识

电工学常识电源技术支援中心1电路的基本概念什么是电路电流所走的路线就叫做电路实际的电路（或系统）都是由电路元件以一定方式连接起来的整体。EKR2电路的分类从电路的基本功能上分，它可分为：●信号的产生和处理电路。各种物理量的检测电路、放大电路、声音图象或文字的处理电路等。(数字电路和模拟电路)●功率(或能量)的产生和处理电路。各种整流电路、逆变电路、变频电路及直流变换电路等。（电源部分）3电路的组成•电源：不断的把其他形式的能量转换为电能.（电能的供给者）•负载：用电设备（用电器）•导线：把电路中的各个部分连接在一起。•控制和保护设备：控制电路的通断、防止电路过载、短路的设备。4电工学名词•电流：电荷有规律的运动。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了A，常用的单位有毫安（mA）、微安(μA)电流产生的条件1、必须具有能够自由移动的电荷(金属中只有负电荷移动，电解液中为正负离子同时移动）。2、导体两端存在电压差（要使闭合回路中得到持续电流，必须要有电源）。3、电路必须为通路。电流的三大效应1热效应2磁效应3化学效应5电流的三大效应•电流的热效应：当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。实践证明，电流通过导体所产生的热量和电流的平方，导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。这是英国科学家焦耳和俄国科学家楞次得出的结论，被人称作焦耳楞次定律。公式：Q=I2Rt式中：I—通过导体的电流，单位是安培；R——导体的电阻，单位是欧姆；t——电流通过导体的时间，单位是秒；Q——电流在电阻上产生的热量，单位是焦。6电流的三大效应•电流磁效应定义：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应.非磁性金属通以电流，却可产生磁场，其效果与磁铁建立的磁场相同.通有电流的长直导线周围产生的磁场.在通电流的长直导线周围，会有磁场产生，其磁力线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆，且磁场的方向与电流的方向互相垂直.电流的化学效应：电流引起化学变化的现象，称为电流的化学效应。例如直流电可以用来电解、电镀、电极化。7电工学名词•电流强度：电流强度是单位时间内通过导体横截面的电量。电流有时也作为电流强度的简称，可写成I＝Q\T式中I表示为电流强度Q为电量，T为时间是一个表示电流大小的量。单位为安培•电压：电路中两点间的电位差。用U表示，单位为伏特。8电工学名词•电动势：电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差。用E表示，单位为伏特。电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念。电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功；而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功。•电阻：导体阻碍电流通过的作用。用R表示，单位为欧姆。(电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生热能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。)•电阻率又叫电阻系数或叫比电阻。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量，以字母ρ表示，单位为欧姆*毫米平方/米。在数值上等于用那种物质做的长1米截面积为1平方毫米的导线，在温度20C时的电阻值，电阻率越大，导电性能越低。则物质的电阻率是随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加与原来的电阻电阻率的比值，通常以字母α表示，单位为1/C。9电工学名词•电容：被介质分割的两个任意形状的导体，在单位电压作用下存储电荷的能力。用C表示，单位为法拉。是一个容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电，当然还有整流、振荡以及其它的作用。•另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。在计算机系统的主板、插卡、电源的电路中，应用了电解电容、纸介电容和瓷介电容等几类电容，并以电解电容为主。电容的用途非常多，主要有如下几种：•1．隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。•2．旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。•3．耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路•4．滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。•5．温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。•6．计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。•7．调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。•8．整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。•9．储能：储存电能，用于必要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。（如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。10•自感----当闭合回路中的电流发生变化时，则由这电流所产生的穿过回路本身磁通也发生变化，因此在回路中也将感应电动势，这现象称为自感现象，这种感应电动势叫自感电动势。（由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。载流线圈的电流变化在线圈自身引起感应电动势的现象。）载流线圈激发的磁场与其电流I成正比，通过线圈的磁通匝链数Ψ（当线圈为多匝时，通过各匝线圈的磁通量之和称为磁通匝链数Ψ，若通过每匝线圈的磁通量Φ都相同，则Ψ＝NΦ，N为线圈匝数）也与I成正比，即Ψ＝LI。电流I的变化引起了Ψ的变化，由法拉第电磁感应定律，产生的自感电动势为以上二式中的比例系数L与电流无关，取决于线圈的大小、形状、匝数以及周围（特别是线圈内部）磁介质的磁导率（若为铁磁质，则L还与电流I有关）。对于相同的电流变化率，L越大，自感电动势越大，即自感作用越强。L称为自感系数，简称自感，单位是亨利（H），自感系数的计算比较复杂，常用实验方法测定，简单情形则可由毕-萨-拉定律和Ψ＝LI计算。构成谐振电路或滤波器电工学名词11电工学名词•互感----两个互相靠近的绕组，当一个绕组中的电流发生变化时，在另一个绕组中产生感应电动势，这种由互感现象产生的电动势，叫互感电动势。互感现象是一种电磁感应现象。当互感现象发生时，由第一个线圈中的电流所产生的而与第二个线圈相环链的磁通链与该电流的比例系数叫第一个线圈对第二个线圈的互感系数简称互感。电压互感器又称仪用变压器，是一种电压变换装置。其工作原理、构造和接线方式都与变压器相同，主要区别在于电压互感器容量很小，通常只有几十VA或几百VA，并且在大多数情况下，它的负载是恒定的高阻抗，相当于变压器在低负载下运行，次级电压基本上等于次级感应电动势值。因此用电压互感器来间接测量电压，能准确反映高压侧的量值，保证测量精度。12电工学名词•电感----在电路中，当电流流过导体时，会产生电磁场，电磁场的大小除以电流的大小就是电感。电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。•自感与互感的统称。1.)电感的电流不能瞬间改变。2.)且电流相位会落后电压90度。3.)若电流不变，并不会感生电动势。13•感抗----交流电流过有电感的电路时，电感阻碍交流电流过的作用。（在纯电感交流电路中，电压有效值与电流有效值的比值称为感抗。用符号XL表示，单位为Ω，即：XL＝U/I＝ωL＝2πfL）•容抗----交流电流过有电容的电路时，电容阻碍交流电流过的作用。(纯电容交流电路中，电压与电流有效值的比值称为容抗。用符号XC表示，单位为Ω，即：XC＝U/I＝1/ωC＝1/2πfC)•电抗---电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。•阻抗：交流电流过有电阻、电容、电感的电路时，它们阻碍交流电流过的作用。用Z表示单位为欧姆。Z2=R2+(xL+xC)2电工学名词14•直流：大小、方向不随时间变化。•交流：大小和时间随时间作周期性变化•正弦电流：按正弦规律随时间变化的交流。•频率：每秒钟内电流方向的改变次数。以f表示，单位为赫兹。电工学名词15•振幅（最大值）----交变电流在一个周期内出现的最大值。•有效值----在两个相同的电阻器件中，分别通过直流电和交流电，如果经过同一时间，它们发出的热量相等，那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电流的有效值等于其最大值的0.707倍。电工学名词16电工学名词•三相交流电----由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。•相电压----三相输电线（火线）与中性线间的电压•线电压----三相输电线各线（火线）间的电压。线电压的大小为相电压的1.73倍。•相序：就是相位的顺序，是交流电的瞬时值从负值向正值变化经过零值的依次顺序17电工学名词•电功率：表示消耗能量快慢的物理量电流通过电路到用电设备，发热发光、开动机器，消耗电源供出的能量而做功。我们把单位时间内做的功叫电功率。电功率分为：有功功率、无功功率、视在功率。18•有功功率----又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特。单相电路：P=UIconφ＝I2R三相电路：P=3U相I相conφ＝1.7323U线I线conφ19电工学名词•无功功率----在具有电感（或电容）的电路里，电感（或电容）在半周期的时间里把电源的能量变成磁场（或电场）的能量贮存起来，在另外半周期的时间里又把贮存的磁场（或电场）能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的振幅值叫做无功功率，以字母Q表示，单位干乏（kvar）。（交流电路里,电流流经储能元件产生的电能磁能互相交换，而不实际做功，这种交换功率叫做无功功率。用字母Q表示，单位为乏。）单相电路：P=U相I相sinφ＝I2X三相电路：P=3U相I相sinφ＝1.732U线I线sinφ20电工学名词•视在功率----在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫做视在功率，用字母S来表示，单位为瓦特。P=Scosφ=UIcosφQ=Ssinφ=UIsinφS2=P2+Q2S=3U相I相=1.732U线I线cosφ=有功功率/全功率21•功率因数----（反映总电功率中有功功率所占的比例大小的一个物理量）在交流电路里，有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COSφ表示。是指任意二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦。电工学名词PF：功率因数I：总电流有效值P：有功功率γ：失真功率因数S：视在功率或电流畸变因子I1：基波电流有效值COSφ1：位移功率因数PF=PSI1COSφ1I==γCOSφ122电网负载的性质线性阻抗非线性阻抗23低功率因数的危害●严重污染公共电网，干扰其他用电设备。●增大输入电流在传输线上的损耗。●增加前级设备的功率容量，如发电机组等。●使中线电流增大，造成中线严重过载。●增加用电费用。24提高功率因数的方法•电容补偿•提高整流器的功率因数三相三线整流器无源功率校正因数技术有源功率因数校正技术25功率器件1.功率晶体管（GTR）：耗散功率大于1瓦的晶体管。它包括低频功率管、高反压功率管、结型高频功率管、微波功率管和场效应功率管等。电流控制器件，可自关断，是一种双极性器件。其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，缺点是驱动电路复杂，驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。26功率器件结构与符号：由四层半导体P1、N1和P2、N2重叠构成，中间形成3个PN结J1、J2和J3。最外层的P1和N2分别引出阳极A和阴极K，中间的P2层引出控制极G。1.晶闸管：阴极K控制极G阳极AJ3J2J1P1N1P2（a）N2AKG（b）N2P2N1P1GKA（c）J3J2J1晶闸管IA/mA0正向特性反向特性UAK/VUBOIG=0IG增大ABIHUBRUBRM