【正文】 ★ 對(duì)于極性電容（電解電容），一般反向漏電比正向大，其測(cè)出的正向漏電阻大于反向漏電組。（可依此判別極性） ★ 其實(shí)，萬(wàn)用表測(cè)量的過(guò)程就是反映電容充放電的過(guò)程。 28 ： ? 分布電容、雜散電容影響： ? 旁路、消干擾： ? 儲(chǔ)能作用： ? 耦合電容、阻波器： ? 無(wú)功補(bǔ)償電容器： ? 少油斷路器斷口均壓電容： ? 電容式電壓互感器： 29 30 31 三、電感 ： 用導(dǎo)線繞制成線圈就構(gòu)成一個(gè)電感器，它是一種能夠儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件。 電感的單位是亨利（ H），常用單位為毫亨（ mH）、微亨（ μ H）和納亨（ nH），其換算關(guān)系為： 電感量的大小表示產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的能力。 、作用： 形象說(shuō)法：電感器就是“通直流，阻交流”。也就是說(shuō)，只有電感上的電流變化時(shí)，電感兩端才有電壓，而且其電動(dòng)勢(shì)的方向是阻止電流變化的方向，大小與電感量和電流變化率成正比。在直流電路中，電感上即使有電流通過(guò)，但ｕ＝０，相當(dāng)于短路。其電壓與電流的關(guān)系： nHHmHH 963 1010101 ＝μ??dtdiLu ?32 ? 同一電感對(duì)不同頻率的交流電呈現(xiàn)不同的阻抗，即感抗： XL＝ ωL ＝ 2πfL 。電感 L越大，電源頻率f越高，感抗就越大。對(duì)直流， f＝ 0，相當(dāng)于短路。 ? 電感線圈是一個(gè)儲(chǔ)能元件，它以磁的形式儲(chǔ)存電能，儲(chǔ)存的電能大小可用下式表示： 可見(jiàn)，線圈電感量越大，流過(guò)電 流越大，儲(chǔ)存的電能也就越多。 其儲(chǔ)能和釋放過(guò)程：當(dāng)電流的絕對(duì)值增加時(shí)，電感元件吸收能量并全部轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)能量；當(dāng)電流的絕對(duì)值減小時(shí)，電感元件釋放磁場(chǎng)能量。 可見(jiàn)，電感元件與電容元件一樣，并不是把吸收的能量消耗掉，而是以磁場(chǎng)或電場(chǎng)的形式儲(chǔ)存，用以交換，釋放與吸收的能量一樣。 221 LiWL ?33 ? 對(duì)于正弦交流電路，其電壓、電流波形圖和相量圖如下： 由以上波形圖和相量圖可以看出，電感在正弦交流電路中電流滯后電壓 90176。 ，即 : 我們通常所說(shuō)的，感性負(fù)載電 流滯后電壓 90176。 就是這個(gè)道理。 π /2 O ω t i u 、 i u ??? IjXU L34 、測(cè)量： 測(cè)量： 用電感測(cè)量?jī)x測(cè)量其電感量；用萬(wàn)用表測(cè)量其通斷，理想的電感電阻很小，近乎為零。若測(cè)量電阻為 ∞，則說(shuō)明電感器已經(jīng)開(kāi)路損壞。 參數(shù)： 主要有電感量、額定電流等。 ： 電抗器： 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)無(wú)導(dǎo)磁材料的空心線圈。在電力系統(tǒng)中起增大短路阻抗，限制短路電流作用。常串于出線斷路器處，起到維持母線電壓水平的作用，使母線電壓波動(dòng)較小，保證非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。 消弧線圈： 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，減少通過(guò)接地點(diǎn)的電容電流，有效防止鐵磁諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生。 消弧線圈補(bǔ)償方式有三種：全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、過(guò)補(bǔ)償 35 第三節(jié) 電路分析方法 一、電路的基本概念： 為了某種需要、功能而由電源、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)和負(fù)載等元件按一定方式組合起來(lái)的電流的通路稱為電路。 ? 電路的主要功能：一是進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；二是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理。 ? 電路分析的主要任務(wù)就在于解得電路物理量，其中最基本的電路物理量就是電流、電壓和功率。 36 二、電路的基本物理量： ： 導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)形成電流。 定義為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量，即 、電位和電動(dòng)勢(shì)： 電位： 電路中某點(diǎn)的電位定義為單位正電荷由該點(diǎn)移至參考點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。 要有一個(gè)參考零電位點(diǎn) 。 電壓： 電路中 a、 b點(diǎn)兩點(diǎn)間的電壓定義為單位正電荷由 a點(diǎn)移至 b點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。 或者說(shuō)，兩點(diǎn)之間的電位差即為電壓： 電壓的實(shí)際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。 電源電動(dòng)勢(shì)： 是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。外力克服電場(chǎng)力把單位正電荷從電源的負(fù)極搬運(yùn)到正極所做的功，稱為電源的電動(dòng)勢(shì)。 電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與電壓實(shí)際方向相反，規(guī)定為由電源負(fù)極指向正極。 dtdqi ?baab uuu ??37 ： 電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為 電功率，簡(jiǎn)稱功率 。它表示電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，被電路吸收（消耗）的速率。單位為：瓦（ W），常用的有 KW（千瓦）、 MW（兆瓦）、 mW（毫瓦）。 在一定時(shí)間內(nèi)，電路（負(fù)載）吸收（消耗）的電功率（電量）稱為 電能 ，即 電量（電度） 。 電能的單位是焦（耳）（ J），它 等于功率 1W的用電設(shè)備在 1s內(nèi)消耗的電能，量值較小。在實(shí)用上采用 kWh(千瓦小時(shí) )作為電能的單位，它等于功率1kW的用電設(shè)備在 1h（ 3600s）內(nèi)消耗的電能，簡(jiǎn)稱為 1度電。換算關(guān)系： （直流時(shí)）或 UIPuidtdWp ???)( 0ttPW ??MJJsWk W h 63 ?????38 二、電路的基本物理量： 電路的分析計(jì)算有兩大基本定律：一是歐姆定律；一是基爾霍夫定律。歐姆定律反映的是電路中元件上的電流和電壓的約束關(guān)系，而基爾霍夫定律反映的是電路中各支路電流之間的約束關(guān)系或各回路電壓之間的約束的關(guān)系。 ： 歐姆定律只適用于純線性電阻電路。歐姆定律有兩種：即部分電路歐姆定律（也稱作外電路歐姆定律）和全電路歐姆定律。 外電路歐姆定律：表述為在同一電路中 ,流過(guò)電阻的電流跟其兩端的電壓成正比 ,跟導(dǎo)體的電阻成反比。 串聯(lián)電阻分壓公式： 并聯(lián)電阻分流公式： IURRIURUI ??? 。2121RRUU ?1221RRII ?39 全電路歐姆定律：全電路是指電源以外的電路（外電路）和電源（內(nèi)電路）之總和。電源產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，它有內(nèi)電阻。流過(guò)電路的電流，與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與外電路的電阻與內(nèi)電路的電阻之和成反比。這就是全電路歐姆定律。 在實(shí)際電路中，由 于內(nèi)阻的存在要消耗 一定的功率，產(chǎn)生一 定的電壓降（ Ir）。 因此，外電路端電壓 U=ε Ir。當(dāng)外電路開(kāi) 路時(shí)， I＝ 0， U=ε ； 當(dāng)外電路有負(fù)載時(shí)， 端電壓隨著負(fù)載（ I） 的增大而降低。 IrIRrRI ??? ＝或 ??40 ： 基爾霍夫定律包括電流定律和電壓定律。不論元件是線性的還是非線性的，電流、電壓是直流的還是交流的，基爾霍夫定律總成立。 ? 基爾霍夫電流定律： 對(duì)電路中任一結(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流出結(jié)點(diǎn)的電流之和一定等于流入結(jié)點(diǎn)電流之和，即流出或流入該結(jié)點(diǎn)的所有支路電流的代數(shù)和為零。 KCL也可以推廣到電路中任 一假設(shè)的封閉面，即在任一時(shí)刻， 通過(guò)該封閉面的所有支路電流的 代數(shù)和等于零。 43152 IIIII ???? 0?? i0321 ??? III41 ? 基爾霍夫電壓定律： 對(duì)任一電路中的任一回路，在任一時(shí)刻，沿著該回路的的所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零 ,簡(jiǎn)稱為KCL。 KCL確定了連接 在同一回路中各支路 電壓之間的關(guān)系。體 現(xiàn)的是電荷在電場(chǎng)中 從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)， 它所具有能量的改變 量只與這兩點(diǎn)的位置 有關(guān)，而與移動(dòng)路徑 無(wú)關(guān)的性質(zhì)。 在分析電路列回路 KCL方程時(shí)，應(yīng)先規(guī)定回路繞行方向，各 支路電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)（從 “ +” 極性向 “ ” 極性）取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。 42 第四節(jié) 二極管、可控硅整流原理 電力電子器件是電力電子變流技術(shù)的核心，通常包括非可控器件（如整流二極管）和可控器件（如晶閘管，也叫可控硅）兩大類。電力電子變流技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，使變流技術(shù)主要能實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：整流器、逆變器、暫波器、交流調(diào)壓器、周波變流器等，以上的幾個(gè)功能都可以通過(guò)晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)。 下面，我們主要介紹整流電路原理。 43 一、二極管及其整流原理 ： 一個(gè) PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來(lái)，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡(jiǎn)稱二極管。 二極管按其結(jié)構(gòu)不同可分為點(diǎn)接觸型和面接觸型。點(diǎn)接觸型二極管 PN結(jié)面積很小，因而結(jié)電容小，通流能力小，主要應(yīng)用于小電流的整流和高頻時(shí)的檢波、混頻及脈沖數(shù)字電路中的開(kāi)關(guān)元件等；面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，因而能通過(guò)較大的電流，但其結(jié)電容也小，只適用于較低頻率下的整流電路中，一般的電源整流電路均采用面接觸型。 44 二極管由 PN結(jié)組成， 因此，具有 PN結(jié)的單向 導(dǎo)電特性，它屬于非線 性電阻元件。 正向特性（右半部分）： 當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電 壓后，正向電流隨著正向 電壓增大迅速上升。 反向特性 （左半部分）： 當(dāng)二極管外加反向電壓時(shí)， PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電流很??；如果所加反向電壓繼續(xù)增大，大于擊穿電壓時(shí)，反向電流急劇增加，而電壓幾乎保持不變（穩(wěn)壓二極管就是利用這一反向擊穿區(qū)特性工作的， 控制反向電流數(shù)值，使其不致過(guò)熱而燒壞）。 普通二極管被擊穿后，由于反向電流很大，一般都會(huì)造成“ 熱擊穿 ” ，使二極管永久性損壞，不再具有單向?qū)щ娦浴? 60 40 20 0 . 4 0 . 8 U /V 40 30 20 10 I / m A 0 正向特性 反向特性 死區(qū)電壓 45 二極管的測(cè)量一般用萬(wàn)用表的電阻檔（ R 1K）測(cè)量，其正向電阻（黑表筆接陽(yáng)極，紅表筆接陰極）較?。◣装佟?KΩ 左右），反向電阻很大（一般為接近 ∞ ），而根據(jù)正反向測(cè)量結(jié)果，也可以判斷出其極性。 ? 二極管在電工電子電路中應(yīng)用很廣，常用于整流、穩(wěn)壓、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中用作開(kāi)關(guān)元件等等。如整流二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管（可以與光敏三極管做成 光耦器件，用于信號(hào) 的電路隔離傳輸，如 微機(jī)保護(hù)等輸入輸出 口常采用光耦傳輸， 起電路隔離，避免因 某一輸入輸出口問(wèn)題 影響整個(gè)系統(tǒng)）等。 他們?cè)? 46 二極管整流電路實(shí)際就是利用其單向?qū)щ娞匦?，有半波整流、全波整流和橋式整流三種形式，常用橋式整流。 ? 半波整流： 47 當(dāng)輸入電壓處于交流電壓正半周時(shí)，二極管導(dǎo)通，輸出電壓 Vo＝ Vi(忽略管壓降 ) ；當(dāng)輸入電壓處于交流電壓的負(fù)半周時(shí)，二極管截止，輸出電壓 Vo＝ 0。 半波整流電路的交流利用率只有 50％，且輸出電壓脈動(dòng)很大，對(duì)于使用直流電源的電動(dòng)機(jī)等功率型的電氣設(shè)備，半波整流輸出的脈動(dòng)電壓就足夠了 。 對(duì)于電子電路，這種電壓則不能直接作為半導(dǎo)體器件的電源，還必須經(jīng)過(guò)平滑（濾波）處理。 電壓正半周時(shí)， 交流電源在通 過(guò)二極管向負(fù) 載提供電源的 同時(shí)對(duì)電容充 電，在交流電 壓負(fù)半周時(shí)， 電容通過(guò)負(fù)載 電阻放電。 48 ? 全波整流： 當(dāng)輸入電壓處于交流電壓正半周時(shí)， D1導(dǎo)通， Vo＝ Vi（忽略管壓降）；當(dāng)輸入電壓處于負(fù)半周時(shí)， D2導(dǎo)通， Vo＝ Vi。其輸出波形是一個(gè)方向不變的脈動(dòng)電壓，但脈動(dòng)頻率是半波整流的一倍。 49 同樣，全波整流輸出的直流脈動(dòng)電壓不能滿足電子電路對(duì)直流電源的要求，必須經(jīng)過(guò)平滑（濾波）處理。也是在全波整流的輸出端接一個(gè)電容。電容在脈動(dòng)電壓的兩個(gè)峰值之間向負(fù)載放電，使輸出電壓得到相應(yīng)的平滑。 全波整流電路的交流利用率為 100％，正負(fù)半周均利用，其輸出電壓脈動(dòng)較 半波整流小， 比較平滑。全 波整流電路必 須采用具有中 心抽頭的變壓 器，而且每個(gè) 線圈只有一半 時(shí)間通過(guò)電流， 所以變壓器的 利用率不高。 50 ? 橋式整流： 當(dāng)輸入電壓處于交流電壓正半周時(shí)，二極管 D負(fù)載電阻RL、 D3構(gòu)成一個(gè)回路（圖中虛線所示），輸出電壓 Vo＝ Vi（忽略管壓降）；當(dāng)輸入電壓處于交流電壓負(fù)半周時(shí)，二極管D負(fù)載電阻 RL、 D4構(gòu)成一個(gè)回路，輸出電壓 Vo＝ Vi。 51 可見(jiàn)，橋式整流電路的輸出波形脈動(dòng)情況、脈動(dòng)頻率。交流利用率與全波整流一樣。不同的是橋式整流電路無(wú)需采用具有中心抽頭的變壓器，整流二極管承受的反向電壓也不高。 二、可控硅及其整流原理 二極管整流電路通常稱為不可控整流電路，當(dāng)輸入的交流電壓不變時(shí)，其輸出的直流電壓也是固定的，不能任意控制和改變。在實(shí)際工作中，有時(shí)