专业工程管理与实务(机电工程)(一级建造师)第4讲讲义

电路与电气设备

1H411040 电路与电气设备
一、交流电的基本概念
交流电是指大小和方向随时间作周期性变化的电流（或电压、电动势）。正弦交流电是指按正弦规律变化的交流电。
（一）正弦交流电的基本物理量和三要素
１．瞬时值：任意时刻正弦交流电的数值称为瞬时值。
２．最大值：交流电在变化中出现的最大瞬时值称为最大值（或峰值、振幅）。
３．周期：交流电每变化一次所需的时间称为周期。
４．频率：交流电在１s内变化的次数称为频率。
５．角频率：角频率是指交流电在１s内变化的电角度。
周期、频率、角频率都反映交流电变化的快慢，周期与频率互为倒数。
６．初相角
７．相位差
８．有效值

二、单一参数元件交流电话
交流电路中交流负载一般由电阻Ｒ、电感（线圈）Ｌ、电容Ｃ元件组成。这些电路元件仅由Ｒ、Ｌ、Ｃ三个参数中的一个来表征其特性，这种电路称为单一参数元件交流电路。
（一）电阻电路
只具有电阻的交流电路称为纯电阻电路。
（二）电感电路
只具有电感的交流电路称为纯电感电路。
（三）电容电路
只有电容的交流电路称为纯电容电路。

三、RLC串联电路及电路谐振
（一）RLC串联电路
由电阻、电感和电容组成的串联电路称为RLC串联电路，如图1H411041所示。
４．功率
（１）视在功率Ｓ：又称表观功率，单位为ＶＡ（或kＶＡ）。
（２）有功功率Ｐ：有功功率等于电阻两端电压与电流的乘积，也等于视在功率乘以功率因数。
（３）无功功率Ｑ：无功功率等于视在功率乘以功率因数角的正弦值。
５．功率因数
有功功率与视在功率的比值反映了电路对电源功率的利用率，称为功率因数。

掌握三相交流电路联接方法

掌握三相交流电路联接方法
二、三相四线制
把发电机三个线圈的末端连接在一起，成为一个公共端点（称中性点），用符号“Ｎ”表示，把首端作为与外电路连接的端点。这种连接形式称为电源的星形连接。
三根相线及中线的文字符号分别为Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３和Ｎ，并分别用黄、绿、红色标识三根相线，中线用淡蓝色来标识。
由三根相线和一根中线构成的供电系统称为三相四线制供电系统，三相四线制可输送两种电压：一种是端线与端线之间的电压，叫线电压；另一种是端线与中线间的电压，叫相电压，且线电压是相电压的√3倍。

三、三相负载的星形联接
把三相负载分别接在三相电源的一根端线和中线之间的接法，称为三相负载的星形联接。
三相对称负载作星形联接时的中线电流为零。

四、三相负载的三角形联接
把三相负载分别接在三相电源的每两根端线之间，称为三相负载的三角形联接。
在对称三相电压作用下，流过对称三相负载中每相负载的电流应相等，而各相电流间的相位差仍为120°，而线电流是相电流的√3倍。
负载作三角形联接时的相电压比作星形联接时的相电压要高√3倍。

一、变压器的分类
变压器是一种通过电磁感应作用将一定数值的电压、电流、阻抗的交流电转换成同频率的另一数值的电压、电流、阻抗的交流电的静止电器。
１．按照用途分
主要有电力变压器、调压变压器、仪用互感器和供特殊电源用的变压器（如整流变压器，电炉变压器）。
２．按照绕组数目分
主要有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。
３．按照相数分
主要有单相变压器、充气式变压器和油浸式变压器。
４．按照冷却方式分
主要有干式变压器、充气式变压器和油浸式变压器。
５．按照调压方式分
主要有无载调压变压器、有载调压变压器和自动调压变压器。
综上所述，变压器是利用电磁感应原理，将原绕组吸收的电能传送给副绕组所连接的负
载，实现能量的传送；使匝数不同的原、副绕组中感应出大小不等的电动势，实现电压等级变换。

三、基本结构
三相油浸式电力变压器主要由铁芯、绕组及其他部件组成。
１．铁芯
铁芯构成变压器的磁路和固定绕组及其他部件的骨架。
２．绕组
绕组是变压器的电路部分，原绕组吸取电源的能量，副绕组向负载提供电能。
３．其他部件
（１）油箱
变压器的器身旋转在灌有高绝缘强度、高燃点变压器油的油箱内。
变压器运行时产生的热量，通过变压器油在油箱内发生对流，将热量传送至油箱壁及共
上的散热器，再向周围空气或冷却水辐射，达到散热的目的。
（三）运行特性
变压器的效率特性是指变压器的传输效率与负载电流的关系。

一、旋转电机的分类
电动机是将电能转换成机械能并输出机械转矩的动力设备。一般可分为直流电动机和交流电动机两大类。交流电动机按使用的电源相数分为单相电动机和三相电动机，其中三相电动机又可分为同步和异步两种。异步电动机按转子结构分线绕式和鼠笼式两种。

二、三相交流异步电动机的基本结构
三相异步电动机的结构由定子（固定部分）、转子（转动部分）和附件组成。
（一）定子
定子是电动机静止不动的部分。
定子的主要作用是产生旋转磁场。
（二）转子
转子是电动机的旋转部分。它由转轴、转子铁芯和转子绕组三部分组成。
１．转轴用于支撑转子铁芯和绕组，传递输出机械转矩。

三、三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机是利用定子绕组中三相交流电产生的旋转磁场和转子绕组内的感生电流相互作用工作的。
旋转磁场是由定子绕组中通以三相对称交流电产生的。

四、铭牌数据
１．型号
２．额定电压
指电动机定子绕组应加的线电压有效值，即电动机的额定电压。
３．额定频率
指电动机所用交流电源的频率，我国电力系统规定为50Hz。
４．额定功率
指在额定电压、额定频率下满载运行时电动机轴上输出的机械功率，即额定功率。
５．额定电流
指电动机在额定运行（即在额定电压、额定频率下输出额定功率）时定子绕组的线电流有效值，即额定电流。
６．接法
指电动机在额定电压下，三相定子绕组相应采用的联接方法。
７．绝缘等级
接电动机所用绝缘材料允许的最高温度来分级的。

一、自动控制的基本元件
自动控制的基本元件是测量元件、变送器、自动控制器、执行元件。这些基本元件与被控对象相连接，一起构成一个自动控制系统。

二、自动控制特性
特性指系统的输入与输出之间的关系，可分为静态特性和动态特性。
１．表态特性是指在系统稳定以后，表现出来的输入与输出之间的关系。
２．动态特性是指输入和输出处在变化过程中所表现出来的特性。

三、控制系统的基本控制方式
１．开环控制系统
开环控制所具有的特点是：控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反向通路。也就是说，控制作用的传递路径不是闭合的，故称为开环。
这种控制方式的特点是：
（１）按给定控制
●控制作用的传递具有单向性。作用路径不是闭合的，属于典型的开环控制方式。
●由于开环控制结构简单、调整方便、成本低，在国民经济各部门均有采用。
●控制原理简单。
●控制的精度准确性较差。
（３）开环控制系统的特点。
●输入量控制影响输出量的变化；
●输出量对输入产生的控制作用没有影响。
２．闭环控制系统
（１）反馈控制原理
（２）闭环控制系统
按反馈原理建立起来的控制系统，叫做闭环控制系统。
（３）闭环控制系统特点
●控制作用不是直接来自给定输入，而是系统的偏差信号，由偏差产生对系统被控量的控制。
●系统被控量的反馈信息又反过来影响系统的偏差信号，即影响控制作用的大小。这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形了一个闭合的环路，称为闭环。

一、按给定信号的特征划分
１．恒值控制系统
恒值控制系统的特点是给定输入一经设定就维持不变，希望输出维持在某一特定值上。
２．随动控制系统
随动控制系统的主要特点是给定信号的变化规律是事先不能确定的随机信号。
３．程序控制系统
程序控制系统与随动控制系统不同之点就是它的给定输入不是随机不可知的，而是按事先预定的规律变化。

二、按系统的数学描述划分
１．线性系统
２．非线性系统

三、按信号传递的连续性划分
１．连续系统
２．离散系统