【正文】 關(guān)系 由電磁感應(yīng)定律可以得出電感元件的電壓和電流的相互關(guān)系式 dtdiLeu ??? 若設(shè) i 為參考量，即 tIi m ?sin? 將電流代入電壓表達(dá)式得到： )90s in (c o s ????? tUtLIdtdiLumm ??? 由此可見： （ 1）電壓、電流的頻率相同 （ 2）電壓和電流的相位不同 電流滯后電壓 90176。 【 討論 】感抗的單位與電阻單位相同，但兩者對(duì)于電流的阻礙作用的本質(zhì)區(qū)別是有的，是什么呢？ 2．電感電路的功率 （ 1）瞬時(shí)功率 p=ui=Um sin(ω t+90176。 電感元件儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能大小為： 221LiWL ? （ 3）無(wú)功功率 LLL XUXIUIQ 22 ??? QL 只反映電感中能量互換的功率，并不是消耗的功率，單位是乏爾（ var）。 電壓和電流的最大值和有效值均符合歐姆定律，即 mCm IXU ? IXU C? 但 CC Xui /? （ 2）電壓和電流的頻率相同。 Im sin(ω t+90176。 課題四 RLC 串聯(lián)電路及串聯(lián)諧振 本 課題討論的 R、 L、 C 的串聯(lián)電路就是一種正弦交流電路中的典型電路，單一參數(shù)的電路、 RL 串聯(lián)電路、 RC 串聯(lián)電路則可以看成是 RLC 電路的特例。 ①當(dāng) X=XL— XC＞ 0 時(shí)， φ ＞ 0，若說(shuō)明電壓超前電流 φ 角，電路呈現(xiàn)感性； ②當(dāng) X=XL— XC＜ 0 時(shí)， φ ＜ 0，說(shuō)明電壓滯后于電流 φ 角，電路呈現(xiàn)容性； ③當(dāng) X=XL— XC=0 時(shí)， φ =0，說(shuō)明電壓與電流同相位，電路呈現(xiàn)電阻性。 （ 4）功率因數(shù) 有功功率與電源視在功率的比值稱為功率因數(shù)，用 cosφ 表示。 0100 ?? CL ?? LC10 ?? LCff ?2 10 ?? f0 稱為串聯(lián)電路的諧振頻率。若某一時(shí)刻 e 的數(shù)值為負(fù)，則說(shuō)明其方向是從首端→末端。其相序?yàn)?U→ V→ W（順相序）；反之為逆相序。 相電壓的參考方向 ： 線電壓的參考方向 ： 線電壓與相電壓的相量圖如圖 218 所示。 課題六 三相負(fù)載的連接 三相交流電路中，負(fù)載的連接方式有兩種：星形連接和三角形連接。各線電壓大小相等，相位各差 120176。），其相量式為： ???? 0PUN II ????? 120PVN II ???? 120PWN II ，如圖 220（ b）所示。 【 討論 】你能根據(jù)基爾霍夫電流定律計(jì)算出流過(guò)中線電流嗎？當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，中線上有電流嗎？中線可以去掉嗎？當(dāng)負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，中線上有無(wú)電流？中線的作用是什么？ 3．中線的電流及作用 中線電流為 WVUN IIII ???? ??? （ 1）當(dāng)負(fù)載對(duì)稱（如三相電機(jī)、三相電爐）時(shí)，負(fù)載的相電流是對(duì)稱的，中線電流 IN=0，三相四制可以取消中線變成三相三線制。 二、三相負(fù)載的三角形連接 1．負(fù)載的相電壓 負(fù) 載的相電壓與電源的線電壓相等。數(shù)值上 pL II 3? 【 討論 】線 電流與相電流的數(shù)值和相位關(guān)系怎樣導(dǎo)出的？ 【 例 210】 如圖 221 所示的三相三線制電路，各相負(fù)載的復(fù)阻抗 Z=3+j4Ω，電源線電壓為 380V，試求（ 1）負(fù)載的相電流和線電流及它們間的相位差。 本單元就來(lái)學(xué)習(xí)磁路及電磁器件的知識(shí)。 不同的介質(zhì)，磁導(dǎo)率 μ 也不同。 第三類為鐵磁性材料 。 H 和 B 同為矢量。 課題二 鐵磁材料的磁性能 一、鐵磁材料的磁性能 鐵磁材料的磁性能主要包括高導(dǎo)磁性、磁飽和性和磁滯性。 1．軟磁材料 2．硬磁材料 3．矩磁材料 【 想一想 】還有哪些地方用到上述鐵磁材料？ 三、磁滯損耗和渦 流損耗 1．磁滯損耗 鐵磁材料在反復(fù)磁化過(guò)程中的能量損失為磁滯損耗。 介紹 常 見的幾種電氣設(shè)備的磁路。 I 3 磁阻用來(lái)表示磁路對(duì)磁動(dòng)勢(shì)建立磁通所呈現(xiàn)的阻力，用 Rm表示。因此，上式主要被用來(lái)定性分析磁路，一般不能直接用于磁路計(jì)算。 一、單相變壓器的結(jié)構(gòu) 單相變壓器由閉合鐵芯和兩個(gè)繞組及輔助設(shè)備等組成。當(dāng) K＞ 1 時(shí) ,變壓器為降壓變壓器；當(dāng) K＜ 1 時(shí)，為升壓變壓器。 【 課堂互動(dòng) 】喇叭的電阻為 8Ω，功率放大器輸出端的輸出電阻為 288Ω，要使喇叭接入放 大器輸出端，得到最大功率，問(wèn)喇叭能否直接接入功率放大器的輸出端？怎樣接入才能使喇叭發(fā)出最大聲音？ 【 例 32】 有一臺(tái)機(jī)床控制變壓器，初級(jí)電壓為 220V，次級(jí)電壓為 36V，如果次級(jí)接入一個(gè) 100W/36V 的燈泡，若不考慮變壓器繞組的阻抗，問(wèn)：（ 1）初、次級(jí)的電流是多少？（ 2）當(dāng)次級(jí)接入兩個(gè)這樣的燈泡（也能正常運(yùn)行）時(shí)，初、次級(jí)的電流又是多少？ 【 解 】 （略） 三、變壓器的額定值 額定值通常標(biāo)注在變壓器的銘牌上，又稱銘牌值。 【 例 33】 某照明變壓器的額定容量 SN=600VA，額定電壓為 220V/36V。 KNNUU ?? 2121 在自耦變壓器中，原來(lái)的變壓公式仍可以運(yùn)用，式中 K 為自耦變壓器的變壓比。 （ 2）電流互感器的鐵芯和副邊繞組的一端也必須接地。 三、汽車上使用的變壓器 1．點(diǎn)火線圈 35 就是一臺(tái)升壓變壓器，它能將汽車電源系統(tǒng)提供的 12V 的低電壓，變?yōu)楦哌_(dá) 15 千伏甚至 以上的高壓，用于點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的可燃混合氣。它們都是由鐵芯、線圈和銜鐵三個(gè)基本部分組成的。 2．基于變壓器原理的傳感 器 壓力傳感器在汽車上有兩個(gè)方面的作用：一是用于氣壓的檢測(cè)，包括進(jìn)氣真空度、大氣壓力、氣缸內(nèi)的氣壓及輪胎氣壓等；二是用于油壓的檢測(cè)，包括變速箱油壓、制動(dòng)閥油壓等。鉗形電流表用來(lái)測(cè)量正在運(yùn)行中的設(shè)備的電流，不用斷開設(shè)備。 使用自耦調(diào)壓器時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)： 二、電流互感器 1．電流互感器結(jié)構(gòu)和原理 電流互感器實(shí)際 就是利用變壓器的原理，將大電流變換成小電流（實(shí)際為升壓變壓器） 。而自耦變壓器的原邊電路與副邊電路共用一部分線圈。 1．額定電 壓 U1N、 U2N 2．額定電流 I1N、 I2N 3．額定容量 SN 4．額定頻率 fN 5．變壓器的損耗和效率 （ 1）變壓器的損耗 變壓器主要有兩部分損耗：鐵損耗Δ PFe和銅損耗Δ PCu。 2．變壓器負(fù)載運(yùn)行 33 （ 1）變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)初、次級(jí)的電壓關(guān)系 變壓器的原繞組接交流電壓 u1，副繞組接負(fù)載 Z2，變壓器向負(fù)載供電，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為負(fù)載運(yùn)行 KNNUU ?? 2121 （ 2）變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)初、次級(jí)的電流關(guān)系 KNNII 11221 ?? KIIUU ?? 1221 【 課堂互動(dòng) 】變壓器能變換功率嗎？ 221 ZKZ ? 可見，接在變壓器副邊的負(fù)載阻抗 |Z2|反映到變壓器原邊的等效阻抗 Z1 是 |Z2|的 K2 倍，這就是變壓器的阻抗變換作用。 二、變壓器的工作原理 1．變壓器的空載運(yùn)行 變壓器原線圈接上額定的交變電壓 u1，副線圈開路不接負(fù)載（開路 i2=0），這種狀態(tài)稱為空載運(yùn)行。 作業(yè)： 1～ 4 題 課題四 變壓器 導(dǎo)入： 【 想一想 】我們生活中使用的三相照明用電是怎樣傳輸過(guò)來(lái)的？中間經(jīng)過(guò)什么環(huán)節(jié)？ 變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止的電氣設(shè)備，它具有變電壓、變電流和變阻抗的作用。 32 磁阻的單位是：１／Ｈ (亨 1)。匝。渦流損耗用Δ Pe表示。 3．磁滯性 當(dāng)給鐵磁材料加上一個(gè)交變的外磁場(chǎng)時(shí)，鐵磁材料在磁場(chǎng)中反復(fù)磁化，在反復(fù)磁化過(guò)程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的變化總是滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 的變化，這種特性稱為鐵磁材料的磁滯性。 二、電磁感應(yīng) 1．電磁感應(yīng)定律 在電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) dtdNe ??? 上式中的負(fù)號(hào)表明：感生電動(dòng)勢(shì)的方向總是阻礙原磁通量的變化趨勢(shì)。 ?BH? 上式中， H 為磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位為安每米 (A／ m)。 107H／ m，一般磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率 μ 與真空中磁導(dǎo)率μ 0 的比值，稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用 μ r表示，即 30 0??? ?r 相對(duì)磁導(dǎo)率 μr的物理意義： 根據(jù)磁介質(zhì)相對(duì)磁導(dǎo)率的不同，材料分成三大類： 第一類 μr略小于 1，稱為逆磁（反磁）材料 ； 第二類 μr略大于 1， 順磁材料。 3． 磁導(dǎo)率 μ 圖 31 直導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng) 磁導(dǎo)率 μ 用來(lái)衡量磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。 【 解 】 （略） 【 討論 】若把題中負(fù)載作星形連接，接在該電源上，相電流和線電流又是多少呢？若每相負(fù)載換成 5Ω的電阻，結(jié)果會(huì)如何？ 三、三相電路的功率 1．三相負(fù)載的總的有功功率 如果三相負(fù)載對(duì)稱，則不論 負(fù)載為星形連接還是三角形連接， ??cos3cos3LLPP IUP IUP ?? 2．三相負(fù)載總的無(wú)功功率 總無(wú)功功率也等于三相負(fù)載的無(wú)功功率之和， 如果三相負(fù)載對(duì)稱，則不論 負(fù)載為星形連接還是三角形連接，總無(wú)功功率 ?? s in3s in3 LLPP IUIUQ ?? 29 3．三相電路的視在功率 LLPP IUIUQPS 3322 ???? 應(yīng)當(dāng)注意：在電源電壓不變的情況下，同一個(gè)負(fù)載星形連接和三角形連接時(shí)所消耗的功 率是不同的，三角形連接時(shí)的功率是星形連接時(shí)的三倍，即 ?? ? PP 3 【 課堂互動(dòng) 】若一臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)額定電壓為 220V，電源的線電壓為 380V，電機(jī)繞組應(yīng) 作什么形式的連接？若電動(dòng)機(jī)的額定電壓為 380V，對(duì)該電源又該作何種連接？ 作業(yè)： 11～ 14 題 單元三 磁路及電磁器件 （共 8 學(xué)時(shí)） 導(dǎo)入新課： 常用 的電動(dòng)機(jī)、變壓器， 以及在汽車上用到的電磁鐵、繼電器、各種電磁閥，都是有鐵芯的線圈，所以在這些電氣設(shè)備中不僅存在電路問(wèn)題，也存在著磁路問(wèn)題。當(dāng) 三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)，相電流也是對(duì)稱的， 即 IP=IUV=IVW=IWU=UL/Z ???? 0PUV II ????? 120PVW II ???? 120PWU II （ 2） 線電流。 中線的作用是保證星形連接負(fù)載的相電壓等于電源的相電 壓。線電流指流過(guò)火線中的電流（ IU、 IV、 IW）。 2．負(fù)載的相電流 IP、線電流 IL （ 1）相電流 。每相負(fù)載的相電壓有效值都等于電源的相電壓，即： UY =UP，但各相的相電壓的相位各差了 120176。 PL UU 3? 一般低壓供電系統(tǒng)的線電壓是 380V，它的相電壓是 220V。 1．星形連接的特點(diǎn) 介紹圖 217 中星形連接的特點(diǎn) 圖 217 三相電源的星形連接 （ a）電源的星形連接電路 （ b）三相四線制 2．三相四線制 三相四線制供電系統(tǒng)可輸送兩種電壓： 26 ①相電壓 UP：是指相線與中線之間的電壓，用 UU、 UV、 UW 表示； ②線電壓 UL：是指相線與相線之間的電壓，用 UUV、 UVW、 UWU表示。 圖 216 三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的波形圖和相量圖 （ a）波形圖 （ b）相量圖 【 課堂互動(dòng) 】三相電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱的特征是什么？寫出三相電動(dòng)勢(shì)的相量式？ 3．相序 通常把三相交流電到達(dá)正的最大值（或負(fù)最大）的先后次序稱為相序。 （ 2）電路的阻抗 Z 最小， Z=R，而電流 I 最大，即 I=I0=U/R。求：（ 1）電路中的電流 I；（ 2）電流與電源電壓的相位差；（ 3）線圈上的電壓是多少？ 【解】 （略） 【 課堂互動(dòng) 】題中電路呈現(xiàn)什么性質(zhì)？電路的 P=？ Q=？ S=？ cosφ =？采用什么方法能使該電路呈現(xiàn)出電阻性質(zhì)呢？ 二、串聯(lián)諧振 1．串聯(lián)諧振的條件 從 RLC 電路的分析可知：當(dāng) X=XL— XC=0 時(shí)，電路相當(dāng)于“純電阻”電路，其總電壓U 和總電流 I 同相，電路出現(xiàn)“諧振”。 單位用伏安（ VA）作單位， 1VA=1W。 （ 1）串聯(lián)電路的總電壓 U 和電流 I 頻率相同。 電容元件儲(chǔ)存的電場(chǎng)能為：cC CuW 221? （ 3）無(wú)功功率 CCC XUXIUIQ 22 ??? 【 想一想 】 在電容電路中無(wú)功的真正含義又是什么？ 【例 28】 【 想一想 】當(dāng) 電源電壓不變，而頻率變?yōu)?1000Hz 時(shí)無(wú)功功率變化嗎？ 【 課堂互動(dòng) 】根據(jù)以上的教學(xué)內(nèi)容，讓同學(xué)們自己設(shè)計(jì)一個(gè)“單一參數(shù)正弦交流電路的電壓、電流、功率等分析小結(jié)表”，將三種純電路的電壓、電流等做一個(gè)對(duì)比。（ 圖 212（ c）） 。 【 想一想 】能從字面上把無(wú)功功率理解為“無(wú)用”之功嗎？無(wú)功的真正含義是什么？ 【 例 27】 （ 略） 【 想一想 】電感的有功功率 P=？若把此電源的頻 率提高到原來(lái)的 2 倍，結(jié)果如何？ 【 課堂互動(dòng) 】若這個(gè)電感線圈的直流電阻不可忽略，其值為 R=100Ω，此交流電路還是純電感電路嗎？是不是可以看成是純電阻和純電感的串聯(lián)電路呢？電壓和電流的相位差還是90176。 Im sinω t=UI sin2ω t 。 Um=ω LImU=ω LI=XLI 式中 X