【正文】 繼電保護(hù)高級(jí)工培訓(xùn) 廣東電網(wǎng)公司韶關(guān)供電局 張靜偉 2022/2/10 一． 正弦交流電路基本概念 二． 三相交流電路 三． 電子電路及微型計(jì)算機(jī) 四． 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算 五． 一次設(shè)備 六． 常用儀器儀表 ? 電壓和電流均為穩(wěn)恒直流電，其大小和方向均不隨時(shí)間變化，稱為穩(wěn)恒直流電，簡稱直流電。直流電的波形圖如下圖所示 一、正弦交流電路基本概念 u、 i t 0 電子通訊技術(shù)中通常接觸到電壓和電流，通常其大小隨時(shí)間變化，方向不隨時(shí)間變化，稱為脈動(dòng)直流電，如圖所示。 電壓或電流的大小和方向均隨時(shí)間變化時(shí)，稱為交流電，最常見的交流電是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化正弦電壓和正弦電流。表達(dá)式為： )s i n ( um tUu ?? ??)s i n ( im tIi ?? ??u、 i t 0 正弦量的三要素 1. 正弦交流電的周期、頻率和角頻率 角頻率 ω： 正弦量單位時(shí)間內(nèi)變化的弧度數(shù)。 角頻率與周期及頻率的關(guān)系： fT??? 22 ??周期 T： 正弦量完整變化一周所需要的時(shí)間。 頻率 f： 正弦量在單位時(shí)間內(nèi)變化的周數(shù)。 周期與頻率的關(guān)系 ： Tf1? 2. 正弦交流電的瞬時(shí)值、最大值和有效值 )s i n ()( im tIti ?? ??IIIUUU2mmm????瞬時(shí)值 是以解析式表示的： 最大值 就是上式中的 Im， Im反映了正弦量 振蕩的幅度 。 有效值 指 與交流電熱效應(yīng)相同的直流電數(shù)值 。 R i 交流電 i 通過電阻 R時(shí)，在 t 時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 Q R I 例 直流電 I 通過相同電阻 R時(shí)，在t 時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為 Q 即：熱效應(yīng)相同的直流電流 I 稱之為交流電流 i 的 有效值 。有效值可以確切地反映交流電的作功能力。 理論和實(shí)際都可以證明： 3. 正弦交流電的相位、初相和相位差 正弦量解析式中隨時(shí)間變化的電角度 (ωt+φ )。 )s i n ( ),s i n ( imum tIitUu ???? ????iuiu tt ??????? ?????? )()(相位 ： t=0時(shí)的相位 φ，它確定了正弦量計(jì)時(shí)始的位置。 初相 ： 兩個(gè)同頻率正弦量之間的相位之差。 相位差 ： 例 相位 初相 u、 i 的相位差為： 顯然，相位差實(shí)際上等于兩個(gè)同頻率正弦量之間的 初相之差。 各種元件電流電壓相位關(guān)系 0??。超前且， iu 90 ???。超前且 ui ,90 ???電阻元件上電壓與電流的相位同相， 電感元件上電壓與電流的相位差 感抗與頻率成正比，直流情況下 f=0， L相當(dāng)于短路； 高頻情況下，由于感抗很大， L相當(dāng)于開路。 高頻情況下，由于容抗近似等于零， C相當(dāng)于短路。 電容元件上電壓與電流的相位差 容抗與頻率成反比，直流情況下 f=0， C相當(dāng)于開路； 二、三相交流電路 三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生 振幅相等 、 頻率相同 ， 在相位上彼此相差 120? 的三個(gè)電動(dòng)勢稱為 對稱三相電動(dòng)勢 。 對稱三相電動(dòng)勢瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 第一相 (U 相 )電動(dòng)勢： e1 = Emsin ? t 第二相 (V 相 )電動(dòng)勢： e2 = Emsin(? t ? 120?) 第三相 (W 相 )電動(dòng)勢： e3 = Emsin(? t ? 120?) 顯然，有 e1 ? e2 ? e3= 0。波形圖與相量圖如圖所示。 對稱三相電動(dòng)勢波形圖與相量圖 相序 三相電動(dòng)勢達(dá)到最大值 (振幅 )的先后次序叫做 相序 。 e1 比 e2 超前 120? ， e2 比 e3 超前 120? ， 而 e3 又比 e1 超前 120? ，稱這種相序稱為 正相序 或 順相序 ；反之 ， 如果 e1比 e3 超前 120? ， e3 比 e2 超前 120? ， e2 比 e1 超前 120?， 稱這種相序?yàn)?負(fù)相序 或 逆相序 。 相序是一個(gè)十分重要的概念 ， 為使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行 ， 通常統(tǒng)一規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ，一般在配電盤上用 黃色 標(biāo)出 U 相 ， 用 綠色 標(biāo)出 V 相 ， 用 紅色 標(biāo)出 W 相 。 三相電源的連接 三相電源有星形 (亦稱 Y )接法和三角形 (亦稱 ? ） 聯(lián)結(jié)兩種 。 ( Y 形 )聯(lián)結(jié) 將三相發(fā)電機(jī)三相繞組的末端 U V W2 (相尾 )連接在一點(diǎn) ， 始端 U VW1 (相頭 )分別與負(fù)載相連 ，這種連接方法叫做星形 (Y 形 )聯(lián)結(jié) 。 如圖所示 。 三相繞組的星形聯(lián)結(jié) 從三相電源三個(gè)相頭 U V W1 引出的三根導(dǎo)線叫作 端線 或 相線 ， 俗稱 火線 ， 任意兩個(gè)火線之間的電壓叫做線電壓 。 Y 公共連接點(diǎn) N 叫作 中性點(diǎn) ， 從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線叫做 中性線 或 零線 。 由三根相線和一根中性線組成的輸電方式叫做 三相四線制 (通常在低壓配電中采用 )。 每相繞組始端與末端之間的電壓 (即相線與中線之間的電壓 )叫做 相電壓 ， 它們的瞬時(shí)值用 u u u3 來表示 ， 顯然這三個(gè)相電壓也是對稱的 。 相電壓大小 (有效值 )均為 U1 = U2 = U3 = UP 相電壓與線電壓的相量圖 任意兩相始端之間的電壓 (即火線與火線之間的電壓 )叫做 線電壓 ， 它們的瞬時(shí)值用 u1 u2 u31 來表示 。 Ｙ接法的相量圖如圖所示 。 顯然三個(gè)線電壓也是對稱的 。 大小 (有效值 )均為 PL312312 3 UUUUU ???? 線電壓比相應(yīng)的相電壓超前 30? ， 如線電壓 u12 比相電壓 u1 超前 30? ， 線電壓 u2 3 比相電壓 u2 超前 30? ， 線電壓 u31 比相電壓 u3 超前 30? 。 三相電源的三角形 ( ? 形 )聯(lián)結(jié) 將三相發(fā)電機(jī)的第二繞組始端 V1 與第一繞組的末端 U2 相連 、 第三繞組始端 W1 與第二繞組的末端 V2 相連 、 第一繞組始端 U1 與第三繞組的末端 W2 相連 ， 并從三個(gè)始端 U VW1 引出三根導(dǎo)線分別與負(fù)載相連 ， 這種連接方法叫做三角形(?形 )聯(lián)結(jié) 。 顯然這時(shí)線電壓等于相電壓 ， 即 UL = UP 這種沒有中性線、只有三根相線的輸電方式叫做 三相三線制 。 特別需要 注意 的是 ， 在工業(yè)用電系統(tǒng)中如果只引出三根導(dǎo)線 (三相三線制 )， 那么就都是火線 (沒有中性線 )， 這時(shí)所說的三相電壓大小均指線電壓 UL ；而民用電源則需要引出中性線 ， 所說的電壓大小均指相電壓 UP 。 三相負(fù)載的 Y 聯(lián)結(jié) 在三相四線制電路 ， 線電壓 UL 是負(fù)載相電壓 UYP 的 倍 ，即 3YPL 3 UU ?負(fù)載的相電流 IYP 等于線電流 IYL ， 即 IYL = IYP 當(dāng)三相負(fù)載 對稱 時(shí) ， 即各相電流 (或各線電流 )最大值相等 、 頻率相同 、 相位彼此相差 120? ， 并且中線電流為零 。 所以中線可以去掉 ， 即形成三相三線制電路 。 三相負(fù)載 三相負(fù)載的 ? 聯(lián)結(jié) 負(fù)載做 ? 聯(lián)結(jié)時(shí)只能形成三相三線制電路 。 顯然不管負(fù)載是否對稱 (相等 )， 電路中負(fù)載相電壓 U?P 都等于線電壓 UL， 即 U?P = UL 當(dāng)三相負(fù)載 對稱 時(shí) ， 相電流和線電流也一定對稱 。 負(fù)載的相電流為 ZUI PP?? ?線電流 I?L 等于相電流 I?P 的 倍 ， 即 3I?L= I?P 3 三相電路的功率 三相負(fù)載的有功功率等于各相功率之和 ， 即 P = P1 ? P2 ? P3 在對稱三相電路中 ， 無論負(fù)載是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié) ， 由于各相負(fù)載相同 、 各相電壓大小相等 、 各相電流也相等 ， 所以三相功率為 ?? c os3c os3 LLPP IUIUP ?? 其中 ? 為對稱負(fù)載的阻抗角 ， 也是負(fù)載相電壓與相電流之間的相位差 。 三相電路的功率因數(shù)為 ?? c o s?? SP 三、微型計(jì)算機(jī) 一 . 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其表示方法 （一）、進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其要素： 進(jìn)位計(jì)數(shù)制：按進(jìn)位原則進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法。 例：十進(jìn)制數(shù)有 : 0、 9十種狀態(tài)。 我們說： 十進(jìn)制數(shù)基數(shù) 10，變化范圍 0~（ 101） , 逢十進(jìn)一。 1234． 56= 1 ? 103+2 ? 102+3 ? 101+4 ? 100+5 ? 101+6 ? 102 二進(jìn)制 ? 二進(jìn)制數(shù) B=10011101 ? B=1 ? 27+1 ? 24+1 ? 23+1 ? 22+1 ? 20 =（ 157） 10 ? 在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行運(yùn)算和處理均是按 二進(jìn)制數(shù) 處理的。 ? 而二進(jìn)制數(shù)寫起來麻煩 。 ? 書寫時(shí)又以 八進(jìn)制或十六進(jìn)制 表示； ? 日常生活中又常用 十進(jìn)制 ， ? 因此就有： 二 ? 十 ? 八 ? 十 ? 二 ? 八 數(shù)制之間轉(zhuǎn)換問題 ? 十六 ? 十 ? 二 ? 十六 ? 二 . 反碼 ： ? 正數(shù)反碼表示與原碼相同， ? (最高位“ 0”表示正，其余位為數(shù)值位。 ) ? 負(fù)數(shù)的反碼表示為負(fù)數(shù)原碼的符號(hào)位不變尾數(shù)按位取反。 ? 例： [+4]反 = 0 0000100 ? [4]反 = 1 1111011 ? [+127]反 = 0 1111111 ? [127]反 = 1 0000000 ? [+0]反 = 0 0000000 ? [0]反 = 1 1111111 ? 三 . 補(bǔ)碼： ? 正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同， ? (最高位 用“ 0”表示正，其余位為數(shù)值位 .) ? 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼表示為它的反碼 +1。 ? [+127]原 =0 1111111 [+0]原 =0 0000000 ? [127]反 =1 0000000 [0]反 =1 1111111 ? [127]補(bǔ) =1 0000001 [0]補(bǔ) =0