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(1)電源

電源可分為直流電源和交流電源兩種。

直流電源： 直流電源G的電動(dòng)勢(shì)正、端電壓Uab、對(duì)負(fù)載R提供的電流I等的方向不隨時(shí)間變化而變化。

交流電源：交流電源g的電動(dòng)勢(shì)e、端電壓Uab對(duì)負(fù)載R提供的電流i等的方向和大小隨著時(shí)間作周期性變化，如變化規(guī)律隨時(shí)間呈正弦變化狀態(tài)稱正弦交流電源，所構(gòu)成的電路稱正弦交流電路。

正弦變化交流電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e的表達(dá)為：

e=emsin(ωt+ψ)

em-電動(dòng)勢(shì)的最大值(幅值)(V);

ω-角頻率(rad/s);

ψ-初相角(初相位、初相)(rad);

t -時(shí)間(s);

T -周期(重復(fù)變化一次的時(shí)間)(s)

周期T是指正弦變化一次的時(shí)間，而頻率f是指每秒變化的次數(shù))簡(jiǎn)稱赫;周期丁與頻率f的關(guān)系為：f=1/T.

我國(guó)電力供應(yīng)規(guī)定交流變化的頻率為50Hz，有的國(guó)家規(guī)定為60Hz，稱為工頻在e=emsin(wt+ψ)公式中wt+ψ稱為相角或相位，當(dāng)t=0時(shí)相角ψ稱為初相角，三相交流電源，即由三個(gè)初相角間互差120度的交流電源組成的供電系統(tǒng)。

(2)負(fù)載

按用電設(shè)備、器具等負(fù)載的特性來分，有電阻、電容、電感三種或這三種相互間的組合。

電阻： 電阻在電路中表示的符號(hào)如圖1M411021-4，用R表示，量值單位為歐姆(Ω)。

如電路中電阻及有電流I流過，電阻要消耗電能，消耗的功率為I2R，當(dāng)電流值單位為安培(A)i電阻值的單位為歐姆時(shí)，被消耗的功率值的單位為瓦(W)。

工程中常用的導(dǎo)線或母排的電阻值可以用以下公式計(jì)算。

R=ρl/s

l——導(dǎo)線或母排的長(zhǎng)度(m);

S——導(dǎo)線或母排的截面積(mm2);

ρ-導(dǎo)線或母排原材料(銅或鋁)的電阻率(n·mm2/m)。

因?yàn)橥ǔ＝饘俨牧系碾娮柚禃?huì)隨著溫度升高而升高，但有些材料的電阻值卻相反，如碳的電阻值會(huì)隨著溫度升高而降低，所以要標(biāo)明對(duì)應(yīng)的溫度值電容在電路中表示的符號(hào)如圖1M411081-5，用C表示，量值單位為法拉(F)如電路中電容c兩端有電壓存在，表示電容儲(chǔ)存著電能，理論上純電容不消耗電能，儲(chǔ)能值為1/2CU2，當(dāng)電容值單位為法拉(F)、電壓值單位為伏(V)時(shí)，則電容儲(chǔ)存的電能單位值為焦耳(J)。

因?yàn)殡娙萦袃?chǔ)能作用，所以在工程做交接試驗(yàn)后，或停電檢修時(shí)，要對(duì)電容量大的電纜線路或變壓器等實(shí)施對(duì)地放電措施，把可能存有的儲(chǔ)存電能釋放，以免電擊對(duì)人身傷害。

電感

電感在電路中的符號(hào)如圖·1M411021-6，用L表示，量值單位為亨利(H)。

如電路中電感有電流I流過，電感便會(huì)儲(chǔ)存磁能，理論上電感不消耗電能，僅把電能轉(zhuǎn)化成磁能，儲(chǔ)能值為1/2LI2.當(dāng)電感值單位為亨利(H)，電流值單位為安培(A)時(shí)，則電感儲(chǔ)存的磁能單位值為焦耳(J)。

在工程中較常見的由電能轉(zhuǎn)為磁能的是各類開關(guān)設(shè)備上作起動(dòng)或脫扣用的電感線圈，因?yàn)殡姼写嬗锌赊D(zhuǎn)換成電能的磁能，所以開斷電感線圈時(shí)，線圈兩端會(huì)因磁能釋放而產(chǎn)生高電壓。在電感量大的線圈中為避免產(chǎn)生的高電壓損壞絕緣，通常采用與電感線圈并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮?，使電感斷電時(shí)，由磁能轉(zhuǎn)換的電能在電阻上消耗掉，這個(gè)電阻稱釋放電阻。

在工程實(shí)際中的負(fù)載構(gòu)成形式，往往表現(xiàn)是三類負(fù)載的不同組合。如白熾燈泡可 視作純電阻負(fù)載，鐵磁線圈本體可視作電阻和電感串聯(lián)的負(fù)載，如上述帶釋放電阻的鐵磁線圈視作電阻和電感串聯(lián)后再與釋放電阻并聯(lián)的負(fù)載，有補(bǔ)償電容器的日光燈可視作電阻和電感串聯(lián)后與電容并聯(lián)的負(fù)載;電動(dòng)機(jī)、變壓器可視作電阻和電感串聯(lián)的負(fù)載等。

3)電源對(duì)負(fù)載的作用

直流電源對(duì)負(fù)載的作用

直流電源的電壓(U)加到負(fù)載電阻(R)的兩端，立即產(chǎn)生直流電流(I)，電流的方向由電源的正極流向電源的負(fù)極，電流的大小符合歐姆定律，即I=U/R.

直流電源的電壓(U)加到負(fù)載電容(C)的兩端，立即產(chǎn)生直流充電電流(I)，電流的方向由電源的正極流向電源負(fù)極。電容充電，電容的電壓Uc趨向電源電壓值一致，但充電電流由大變小，符合微分關(guān)系，因而可以認(rèn)為，充電電流I始值較大，隨著充電過程時(shí)間的延續(xù)，電容電壓Uc變率duc趨向零。電容充電完成，直流電源電壓(U)與電容兩端電壓(Uc)一致，這時(shí)充電電流(/)為零。這個(gè)現(xiàn)象在工程中用萬用表檢測(cè)電容絕緣是否良好時(shí)，往往可以發(fā)現(xiàn)絕緣完好的電容，萬用表的指針一開始向低阻方向擺動(dòng)到較大值，然后慢慢指向測(cè)定值，就是因?yàn)橛谐潆婋娏鞔嬖诘木壒?。而同樣用萬用表測(cè)量電阻的電阻值，就沒有這個(gè)現(xiàn)象。直流電源的電壓(U)加到負(fù)載電感(L)的兩端，由于電感反電勢(shì)(U1)的抵抗，直流電流(I)初始較小，電流的方向由電源的正極流向電源的負(fù)極，反電勢(shì)(ul)符合微分關(guān)系，隨著電感磁場(chǎng)建立過程的延續(xù)。“趨向?yàn)榱?，電感線圈內(nèi)直流電流J達(dá)到最大值，最大值受電感線圈直流電阻的大小限制，亦符合歐姆定律。這就是在工程中用萬用表檢測(cè)鐵磁線圈直流電阻時(shí)，指針由高阻方向緩慢地指向測(cè)定值的緣故。

*正弦交流電源對(duì)負(fù)載的作用

正弦交流變化電源的電壓(u)加到負(fù)載電阻(R)的兩端，產(chǎn)生正弦變化的交流電流(i)其變化規(guī)律與電壓(u)一致，且波形相同，初相角相同。

正弦交流變化電源的電壓(u)加到負(fù)載電容(C)的兩端，產(chǎn)生正弦變化的交流電流(i)，其變化規(guī)律與電壓(u)一致，且波形相同，其初相角超前于電壓(u)的初相角90度。

正弦交流變化電源的電壓(u)加到負(fù)載電感(L)的兩端，產(chǎn)生正弦變化的交流電流i其變化規(guī)律與電壓(u)一致，且波形相同，但電流初相角滯后于電壓(u)的初相角90度。

IM411022 電路的有載、空載、短路三種狀態(tài)及其特征在機(jī)電安裝工程中安裝和試運(yùn)行或建成后的使用和生產(chǎn)中，由于需要或故障的原因，電路會(huì)出現(xiàn)有載、空載、短路三種不同狀態(tài)，掌握這三種不同狀態(tài)的特征，有利于對(duì)電力電路運(yùn)行情況作出正確判斷。(1)有載狀態(tài)對(duì)機(jī)電安裝工程而言，電路有載是處于正常工作狀態(tài)。有載狀態(tài)下的電力電路中各項(xiàng)電量參數(shù)(如電壓、電流、功率等)和非電量參數(shù)(如發(fā)熱情況、電動(dòng)應(yīng)力情況、噪聲等級(jí)等)都處在預(yù)期的正常狀態(tài)。最明顯的特征是電路中既有電壓，又有電流，發(fā)生電能與其他能的正常轉(zhuǎn)換。(2)空載狀態(tài)對(duì)機(jī)電安裝工程而言，電路空載是處于備用狀態(tài)，備用狀態(tài)可分為熱備用和冷備用狀態(tài)。 (3)短路狀態(tài)對(duì)機(jī)電安裝工程而言，電路短路是處于故障狀態(tài)，故障發(fā)生的位置可能是構(gòu)成電路的任何部位，但通常指不經(jīng)負(fù)載流通電流謂短路。

1M411023 電流、電壓、功率及主要非電物理量測(cè)量的基本原理和方法

為了實(shí)施對(duì)機(jī)電安裝工程試運(yùn)行情況和日后生產(chǎn)或使用情況進(jìn)行有效監(jiān)視，電氣工程中有許多測(cè)量電量的儀表，如電流表、電壓表、功率表等。同時(shí)為正確反映機(jī)械設(shè)備等的其他非電物理量，以利手動(dòng)或啟動(dòng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)和使用狀態(tài)，如設(shè)備的轉(zhuǎn)速、造紙機(jī)上紙的厚度、照明的照度、軸瓦的溫度、室內(nèi)空氣的溫度等都可轉(zhuǎn)換成電量用儀表反映，儀表的顯示有指針式、數(shù)字式、記錄式等不同類型。

(1)直流電流的測(cè)量

按被測(cè)量直流電流數(shù)值的大小，可分成大、中、小三段，機(jī)電安裝工程很少遇到處于小段的測(cè)量

*中段直流電流的測(cè)量： 將直流電流表(A)串人負(fù)載電路內(nèi)，注意表的極性，使直流電流J自表的正極流入，負(fù)極流出，接反后會(huì)無法測(cè)量或損壞儀表，同時(shí)為保證測(cè)量精度應(yīng)選用直流電流表內(nèi)阻遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻R的儀表，RA/R應(yīng)小于允許誤差的1/5.允許誤 差的確定，往往是選用儀表精度等級(jí)的依據(jù)，通常由設(shè)計(jì)來作出規(guī)定。

*大段直流電流的測(cè)量：在負(fù)載電路內(nèi)串入一個(gè)電阻值較小，基本不會(huì)影響負(fù)載電流I變異的分流器F，分流器F的電阻值是個(gè)常數(shù)，目的是保持測(cè)量的準(zhǔn)確性。

只要用直流毫伏表、電位差計(jì)或直流數(shù)字電壓表(mV)，測(cè)量出分流器F兩端的直流電壓值Uf，通過I=Uf/Rf，計(jì)算，便可獲得所測(cè)直流電流I的數(shù)值。當(dāng)然也可在專用的毫伏計(jì)、電位差計(jì)、直流數(shù)字電壓表的顯示部分制成相對(duì)應(yīng)的直流電流讀數(shù)。這些儀表接線同樣要注意極性。

大段直流電流測(cè)量除用分流器法外，還有直流互感器法，直流比較儀法等。

(2)直流電壓的測(cè)量

同樣直流電壓值也分大、中、小三段。

*中段直流電壓的測(cè)量：

將直流電壓表的兩根連線并聯(lián)在負(fù)載只或電源的兩端，便可讀得負(fù)載上或電源的直流電壓值，同樣要注意連線的極性不可錯(cuò)接。直流電壓表的內(nèi)阻Rv要遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻R，R/Rv至少應(yīng)小于允許誤差的1/5.

*大段直流電壓的測(cè)量：

用一大阻值的電阻R與一直流毫安表串聯(lián)起來，且電阻R的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于毫安表的內(nèi)阻，同時(shí)電阻R在使用溫度范圍內(nèi)，阻值是穩(wěn)定的，則毫安表測(cè)得電流I乘上R為所測(cè)電壓值。毫安表的顯示部分可指出相對(duì)應(yīng)電壓值的讀數(shù)。這個(gè)方法稱附加電阻法。

大段直流電壓測(cè)量除用附加電阻法外，還有電阻分壓器法、直流電壓互感器法等。

(3)直流功率的測(cè)量

由于直流功率P=UI，所以功率表要輸入電壓u和電流I兩個(gè)信號(hào)，圖中x號(hào)為功率表的電壓、電流線圈的始端，rg為電壓線圈的附加電阻，功率表讀數(shù)直接指出電路負(fù)載功率值，這個(gè)方法適用于I在0.025～10A，U在1-1000V之間。

(4)正弦交流電的有效值

正弦交流電的電流和電壓是隨時(shí)間發(fā)生變化的，某一時(shí)間的數(shù)值稱瞬時(shí)值，在工程實(shí)際應(yīng)用中和各類電工產(chǎn)品銘牌標(biāo)示上以及儀表測(cè)量顯示都以有效

（責(zé)任編輯：中大編輯）

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