1、电工培训讲义第 1 页 共 10 页课题二课题二 正弦交流电路正弦交流电路学习目标：学习目标：1.理解正弦交流电的基本概念及正弦交流电的三要素。2.掌握单一参数电路的电压、电流大小及相位关系。3.了解 RL 串联电路的特点。4.掌握三相交流电路中三相负载的星形联结和中性线的作用。5.了解三相交流电路中三相对称负载的三角形联结方式和三相电功率的概念。6.掌握电能的测量方法，能正确使用和安装单相电能表。7.能识别和检测电感和电容元件。8.能正确安装白炽灯和荧光灯。9.能正确使用万用表和交流电流表、交流电压表测量电流、电压。任务一 认识单相正弦交流电1.交流电的产生和表示方法图 2-1 所示为一个最
2、简单的交流发电机模型，它是根据电磁感应原理制成的。图 2-2 所示为交流电压随时间变化的波形。2.正弦交流电的三要素(1)瞬时值、最大值和有效值1)瞬时值。2)最大值。3)有效值。图 2-1 交流发电机模型 图 2-2 交流电压随时间变化的波形图 2-3 交流电的有效值电工培训讲义第 2 页 共 10 页正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系（见右侧）(2)周期、频率和角频率1)周期。2)频率。3)角频率。(3) 相位与初相位1)相位。2)初相位。思考与练习1.正弦交流电在 0.1s 时间内变化了 5 次，那么它的周期等于 ，频率等于 。2.我国民用交流电压的频率为 Hz，有效值为 V。3.
3、正弦交流电的三要素是 、 、 。4.已知一正弦交流电流最大值是 50A，频率为 50Hz，初相位为120，则其解析式为 。 5.已知某电路电流的瞬时表达式为 i=14.14sin(314t+30)A，问：(1)该电流的最大值、有效值各是多少？(2)周期、频率各为多少？(3)初相角是多少？任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测1.纯电阻电路仅由电阻元件组成的电路叫纯电阻电路，如图 2-5 所示。(1)电压与电流同相位(2)电阻和电压有效值之间的关系 它们之间的关系是符合欧姆定律的，即(3) 平均功率 交流电通过电阻时，电阻从电源吸取电能，把它转换成热能，所以电阻元件是耗能元件。2.纯电感电路
4、在交流电路中，如果只有电感线圈作负载，而且线圈的电阻和分布电容均可忽略不计，这样的电路成为纯电感电路，如图2-6 所示。1) 纯电感电路中，电感两端的电压超前电流 90。2) 感抗和电压有效值之间的关系是符合欧姆定律的，即图 2-5 纯电阻电路图 2-6 纯电感电路LXUI电工培训讲义第 3 页 共 10 页3) 无功功率。用万用表检测电感线圈1) 指针偏转至表盘最右端(零欧姆处)，阻值为零，说明电感线圈内部短路,不能使用。2) 指针未动，阻值为无穷大，说明电感内部开路。3) 指针偏转至中间某一位置，有一定电阻，说明电感线圈正常。3.纯电容电路在交流电路中，仅由电容元件组成的电路叫做纯电容电路
5、，如图 2-7 所示。1) 纯电容电路中，电容两端的电压滞后电流 90。2) 容抗和电压有效值之间的关系是符合欧姆定律的，即3) 无功功率。用万用表检测电容1) 指针先有一定的偏转，然后又快速回到表盘最左端，说明电容器性能正常。2) 指针偏转一定角度后停于表盘中间某一位置，说明电容器漏电，绝缘性能差，所指示电阻值为漏电电阻。3) 指针偏转至表盘最右侧(零欧姆处)，说明电容器内部短路。思考与练习1.电容器和电阻器都是构成电路的基本元件，但它们在电路中所起的作用却是不同的，从能量上来看，电容器是一种 元件，而电阻器则是 元件。2.在纯电感交流电路中，电感两端的电压 电流 /2，在纯电容电路中，电容
6、两端的电压 电流 /2。3.一个 220V、60W 的灯泡接在 u=220sin(314t+30)V 的电源上，求流过灯泡的电流，并写出电流的瞬时表达式。4.将一个阻值为 48.4 的电炉，接到电压为 u=220sin(t-60)的电源上，求:(1)通过电炉的电流为多少?写出电流的解析式；(2)电炉消耗的功率是多少？5.当 R=2 的电阻通入交流电，已知交流电流的表达式为 i=4sin(314t-45)A，则电阻上消耗的功率是多少?任务三 配电板和白炽灯照明电路的安装1.电能表图 2-8 所示的为最常用的一种交流感应式电能表。电能表的选用1) 根据测量任务选择电能表的形式。图 2-7 纯电容电
7、路电工培训讲义第 4 页 共 10 页2) 根据负载的电压和电流数值选择电能表的额定电压和额定电流。3) 单相电能表的选用必须与用电器总功率相适应。2.单相电能表的接线方法3.电能表的使用与维护1) 电能表的安装环境应清洁、无腐蚀性气体、2) 无剧烈振动；距地面高度，明装不低于 1.8m，3) 暗装不低于 1.4m。2) 为保证测量的准确度，电能表必须严格垂直装设，并在额定电压、额定电流和额定频率下工作。安装配电板和白炽灯照明电路1) 根据图 2-11 所示的电路，结合实际元器件和基板的大小，规划布置元器件。图 2-9 单相电能表接线a)单相电能表接线盒 b)单相电能表接线图图 2-11 安装
8、电路图 2-8 单相电能表的铭牌电工培训讲义第 5 页 共 10 页2) 接线 两个进线端分别接电源的相线和中性线。相线和中性线的判别可以采用验电笔测试，如图 2-12 所示。用测电笔正确搭接电源两端，凡是使测电笔氖管发光的即为相线，不能使氖管发光的即为中性线。 两个出线端分别接负载，注意要求先通过开关再接负载，且使开关位于相线一侧，如图 2-11 所示。3) 完成组装接线后，自查组装及接线的正确性。4) 经教师检查接线无误后，合上开关接通电源，接上负载，观察电能表表盘的转动情况。5) 任务完成后，切断电源，整理现场。任务四 RL 串联电路和荧光灯电路的安装1. RL 串联电路(1) 阻抗 Z
9、 在串联电路中，电阻、电感共同对电流的阻碍作用用阻抗 Z 表示，阻抗 Z 的单位为 ，计算公式为(2) 电流和电压之间的关系 理论和实验证明，RL 串联电路的电流(3) 功率 在 RL 串联电路中，电阻消耗的功率为总电路的有功功率，即图 2-12 判别相线和中性线图 2-13 RL 串联电路电工培训讲义第 6 页 共 10 页(4) 功率因数 在 RL 串联电路中，既有耗能元件电阻，又有储能元件电感。2.荧光灯电路(1) 荧光灯的组成 荧光灯主要由灯管、镇流器、辉光启动器等部分组成，如图 2-14所示。(2) 主要工作过程 当荧光灯开关闭合后，电源电压全部加在辉光启动器的两极之间，辉光启动器两
10、电极产生辉光放电，使双金属动触片受热膨胀而与静触片接触。安装荧光灯电路1) 荧光灯的接线如图 2-16 所示。2) 按图 2-16 组装荧光灯灯具并接线。 用导线把辉光启动器座上的两个接线柱分别与两个灯座中的一个接线柱连接。 把一个灯座中余下的另一个接线柱与电源的中性线相连接，另一灯座中余下的另一个接线柱与镇流器的一个接头连接。 镇流器另一个接头与开关的一个接线柱连接，而开关另一个接线柱与电源相线连接。3) 完成组装接线后，自查组装及接线的正确性。4)经教师检查接线无误后，合上开关接通电源。5)任务完成后，切断电源，整理现场。任务五 认识三相交流电1.三相交流电的产生(1) 三相交流电的特点
11、在实际生产中，电能的输送、分配基本上采用的都是三相交流电，这是因为三相交流电与单相交流电相比具有以下优点：图 2-14 荧光灯的组成部件图 3-16 荧光灯的接线电工培训讲义第 7 页 共 10 页1)在体积相同的条件下，三相交流发电机输出的功率比单相发电机大。2)三相发电机的结构和制造不比单相发电机复杂多少，并且使用和维护均较方便，运转时比单相发电机的振动要小。3)在同样条件下输送同样大的功率时，特别是远距离输电时，三相输电可比单相输电节省电线材料。4)从三相电力系统中可以很方便地获得 3 个独立的单相交流电，可以满足只需使用单相交流电的场合。(2) 三相交流电的产生 三相交流电是由三相交流
12、发电机产生的。(3) 相序 三相电动势随时间按正弦规律变化, 它们到达最大值 (或零值) 的先后次序称为相序。图 2-17 三相交流发电机示意图图 2-18 三相正弦交流电的电动势波形图电工培训讲义第 8 页 共 10 页2.三相四线制(1) 中性点、中性线和零点、零线 三相四线制是把三相发电机绕组的 3 个末端U2、V2、W2 连接在一起，成为一个公共端点，又称为中性点，用符号“N”表示。(2) 相电压和线电压 三相四线制供电系统可输送两种电压，即相电压和线电压。1)相电压。2)线电压是指相线与相线之间的电压，通用符号用“UL”表示。线电压与相电压之间的数量关系为：三相负载的星形联结按图 2
13、-22 将负载接成星形联结图 2-19 中性点、中性线和零点、零线a)中性点、中性线 b)零点、零线图 2-21 三相负载的星形联结 图 2-22 演示实验图1)三相对称负载星形联结时，流过三相对称负载的各相电流 (相等/不相等)，线电流的大小 (等于/不等于)相电流。2)三相对称负载星形联结时，各相负载相电压 (相等/不相等)，均等于电源 (相电压/线电压)。电工培训讲义第 9 页 共 10 页3)三相对称负载星形联结时，中性线电流 (为零/不等于零)，去掉中性线或中性线断开， (会/不会)影响电路的正常工作。4)三相不对称负载星形联结有中性线时，流过三相不对称负载的各相电流 (相等/不相等
14、)，中性线电流 (为零/不等于零)。5)三相不对称负载星形联结有中性线时，各相负载相电压(相等/不相等)，均等于电源(相电压/线电压)，各相负载(能/不能)正常工作。6)三相不对称负载星形联结有中性线时，中性线起什么作用？思考与练习1.对称三相负载星形联结时，通常采用 制供电，不对称负载星形联结时一定要采用 制供电。2.在三相四线制供电系统中，中性线起 作用。3.在下列三相电路中，其中一相负载改变对其他两相负载有无影响？(1)负载星形联结有中性线。(2)负载星形联结无中性线。任务七 三相负载的三角形联结三相负载分别接在三相电源每两根相线之间的接法称为三角形联结，如图 2-23所示。图 2-23 三相负载的三角形联结图 2-24 演示实验图电工培训讲义第 10 页 共 10 页计算三相总功率的公式：视在功率：有功功率：无功功率：思考与练习1.三相负载接法分 和 联结，其中， 联结的线电流等于相电流， 联结的线电压等于相电压。2.三相负载接到三相电源中，若各相负载的额定电压等于电源线电压，负载应作 联结，若各相负载的额定电压等于电源线电压的 1/时，负载 应作 联结。
