掌握电工技术的基础知识

1M411021 交流，直流电源的区别及其对负载作用的差异

电气安装工程总体由三大部分组成：

电源及其开关控制设备；

供电用和控制用线路；

用电负载，即用电设备、器具的电气部分。

这三大部分按预期要求合理、可靠地组合起来形成电路，可获得满足需要的功能。

(1)电源

电源可分为直流电源和交流电源两种。

直流电源： 直流电源G 的电动势正、端电压Uab、对负载R 提供的电流I 等的方向不随时间变化而变

化。

交流电源：交流电源g 的电动势e、端电压Uab 对负载R 提供的电流i 等的方向和大小随着时间作周期

性变化，如变化规律随时间呈正弦变化状态称正弦交流电源，所构成

的电路称正弦交流电路。

正弦变化交流电动势的瞬时值e 的表达为：

e＝emsin(ωt+ψ)

em—电动势的最大值(幅值)(V)；

ω—角频率(rad／s)；

ψ—初相角(初相位、初相)(rad)；

t —时间(s)；

T —周期(重复变化一次的时间)(s)

周期T 是指正弦变化一次的时间，而频率f 是指每秒变化的次数)简称赫；周期丁与频率f 的关系为：

f=1/T.

我国电力供应规定交流变化的频率为50Hz，有的国家规定为60Hz，称为工频在e＝emsin(wt+ψ)公式

中wt+ψ称为相角或相位，当t＝0 时相角ψ称为初相角，三相交流电源，即由三个初相角间互差120

度的交流电源组成的供电系统。

(2)负载

按用电设备、器具等负载的特性来分，有电阻、电容、电感三种或这三种相互间的组合。

电阻： 电阻在电路中表示的符号如图1M411021—4，用R 表示，量值单位为欧姆(Ω)。

如电路中电阻及有电流I 流过，电阻要消耗电能，消耗的功率为I2R，当电流值单位为安培(A)i 电阻

值的单位为欧姆时，被消耗的功率值的单位为瓦(W)。

工程中常用的导线或母排的电阻值可以用以下公式计算。

R=ρl/s

l--导线或母排的长度(m)；

S--导线或母排的截面积(mm2)；

ρ-导线或母排原材料(铜或铝)的电阻率(n·mm2／m)。

因为通常金属材料的电阻值会随着温度升高而升高，但有些材料的电阻值却相反，如碳的电阻值会随

着温度升高而降低，所以要标明对应的温度值

电容在电路中表示的符号如图1M411081—5，用C 表示，量值单位为法拉(F)如电路中电容c两端有电

压存在，表示电容储存着电能，理论上纯电容不消耗电能，储能值为1/2CU2，当电容值单位为法拉(F)、

电压值单位为伏(V)时，则电容储存的电能单位值为焦耳(J)。

因为电容有储能作用，所以在工程做交接试验后，或停电检修时，要对电容量大的电缆线路或变压器

等实施对地放电措施，把可能存有的储存电能释放，以免电击对人身伤害。

电感

电感在电路中的符号如图·1M411021—6，用L 表示，量值单位为亨利(H)。

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如电路中电感有电流I 流过，电感便会储存磁能，理论上电感不消耗电能，仅把

电能转化成磁能，储能值为1/2LI2。当电感值单位为亨利(H)，电流值单位为安培(A)时，则电感储存

的磁能单位值为焦耳(J)。

在工程中较常见的由电能转为磁能的是各类开关设备上作起动或脱扣用的电感线圈，因为电感存有可

转换成电能的磁能，所以开断电感线圈时，线圈两端会因磁能释放而产生高电压。在电感量大的线圈

中为避免产生的高电压损坏绝缘，通常采用与电感线圈并联一__________个适当的电阻，使电感断电时，由磁能

转换的电能在电阻上消耗掉，这个电阻称释放电阻。

在工程实际中的负载构成形式，往往表现是三类负载的不同组合。如白炽灯泡可视作纯电阻负载，

铁磁线圈本体可视作电阻和电感串联的负载，如上述带释放电阻的铁磁线圈视作电阻和电感串联后再

与释放电阻并联的负载，有补偿电容器的日光灯可视作电阻和电感串联后与电容并联的负载；电动机、

变压器可视作电阻和电感串联的负载等。

3)电源对负载的作用

直流电源对负载的作用

直流电源的电压(U)加到负载电阻(R)的两端，立即产生直流电流(I)，电流的方向由电源的正极流向电

源的负极，电流的大小符合欧姆定律，即I＝U/R。

直流电源的电压(U)加到负载电容(C)的两端，立即产生直流充电电流(I)，电流的方向由电源的正极流

向电源负极。电容充电，电容的电压Uc趋向电源电压值一致，但充电电流由大变小，符合微分关系，

因而可以认为，充电电流I 始值较大，随着充电过程时间的延续，电容电压Uc变率duc趋向零。电容

充电完成，直流电源电压(U)与电容两端电压(Uc)一致，这时充电电流(／)为零。这个现象在工程中用

万用表检测电容绝缘是否良好时，往往可以发现绝缘完好的电容，万用表的指针一开始向低阻方向摆

动到较大值，然后慢慢指向测定值，就是因为有充电电流存在的缘故。而同样用万用表测量电阻的电

阻值，就没有这个现象。直流电源的电压(U)加到负载电感(L)的两端，由于电感反电势(U1)的抵抗，

直流电流(I)初始较小，电流的方向由电源的正极流向电源的负极，反电势(ul)符合微分关系，随着电

感磁场建立过__________程的延续。“趋向为零，电感线圈内直流电流J 达到最大值，最大值受电感线圈直流电

阻的大小限制，亦符合欧姆定律。这就是在工程中用万用表检测铁磁线圈直流电阻时，指针由高阻方

向缓慢地指向测定值的缘故。

●正弦交流电源对负载的作用

正弦交流变化电源的电压(u)加到负载电阻(R)的两端，产生正弦变化的交流电流(i)其变化规律与电压

(u)一致，且波形相同，初相角相同。

正弦交流变化电源的电压(u)加到负载电容(C)的两端，产生正弦变化的交流电流(i)，其变化规律与电

压(u)一致，且波形相同，其初相角超前于电压(u)的初相角90 度。

正弦交流变化电源的电压(u)加到负载电感(L)的两端，产生正弦变化的交流电流i 其变化规律与电压

(u)一致，且波形相同，但电流初相角滞后于电压(u)的初相角90 度。

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