低压配电教材.doc

PAGE 122 第一章 电工基础知识 第一节 直流电路 图1-1电路的组成直流电路的组成 图1-1电路的组成 电路 电路即导电的回路，如图1-1所示，由电源、负载、联接导线和控制设备等组成。电路的作用是：供电能的传输和分配、转换成其他形式的能量或电气信号的处理。 电源 电源是一种不断地把其它形式的能量转换为电能的装置。如电池是将化学能转换电能，而发电机是将热能，水能等能量转换为机械能再转换为电能。 电源内部由于其它能量的作用而产生的电位差，称为电动势，用E表示，单位为V。 电动势方向是从低电位指向高电位，直流电源的电动势是由负载指向正极。 当电源与外电路接通时，电源的电动势维持电路中的电位差，外电路电流按照规定的电流方向从正极向负极流动，这样电源就维持着整个电路不断的工作。 2、负载 负载即用电设备，它的作用是将电能转换成其它形式的能。如电灯是将电能转换成热能，光能；电动机是将电能转换成机械能。 3、导线与控制设备 导线是用良导体组成，它的作用主要是将电源、负载、控制设备（包括保护设备）连接成整体，形成电路。电路中的控制设备（包括保护设备）是控制电路通断、防止电路过载、短路的设备，包括各种开关、接触器、熔断器、继电器等。 电流 电荷的由规则运动称为电流。电流强度是以单位时间内穿过导体截面的电量来表示，习惯上简称为电流。 电压 单位正电荷由高电位移向低电位时电场力对它所作用的功，称为电压。 电动势 单位正电荷由高电位移向低电位时非静电力对它所作用的功，称为电动势。 电路定律 欧姆定律 图1—2 全电路 图1—2 全电路 I=U/R 如果电路中电压不变，则电阻与电流呈反比关系，如果电阻不变，则电压和电流呈反比关系.。称为局部电路欧姆定律 如果电路包含电源在内，由于电源本身也存在电阻，称为内阻，以r表示，如图1-2所示，在计算有源电路时应采用全电路欧姆定律。 当负载电流I通过电源时产生电压降Ir，这时负载端电压U=E－Ir，U＜E。空载时I＝0，Ir＝0，U=E，端电压等于电动势。一般情况下Ir＜＜R、因此Ir忽略不计，负载电压U等于电动势E。 欧姆定律是分析、计算电路的一个基本定律。 电阻的串并联电路 电阻的串联电路 将几个电阻依次首尾相连接起来，这种连接方式叫串联，如图1—3所示。 图1— 图1—3 多个电阻串联 （1）流过各电阻的电流相同。 （2）.电路的总电压等于各电阻上电压降之和。U=IR1+IR2+IR3=U1+U2+U3 (3).电路总电阻R（等效电阻）等于各串联电阻之和。R= R1+R2+R3 电路中串联电阻越多，则等效电阻越大，如果电压不变，则电流越小，所以串联电阻能起到限流作用。电动机的电阻启动器等就是利用这个作用原理。 串联电阻另一个作用是分压作用，因为电流通过电阻会产生电压降。电阻分压器及多量程电压表就是利用这个作用原理。 电阻的并联电路 将几个电阻首与首、尾与尾接到电路的两个接点之间，这种接法称为并联连接，如图1—4所示。 图1— 图1—4 并联电路 各并联支路两端电压相等 电路内的总电流等于各支路电流之和。I=I1＋I2+I3 电路总电阻R（等效电阻）之倒数等于各并联电阻倒数之和。 也可以用电导来表示，即并联电路等效电导为各支路电导之和。G=G1+G2+G3 如果两个电阻并联，其等效电阻为 在实际用电中并联电路最多。日常用电设备，如：电灯、电热器、电动机等，都是并联连接在电路中。 从并联电路的特性还可以看出，并联电路能起分流作用 电路的电功和电功率 电功 电流通过电灯会发光，电流通过电动机会带动机器转动，这些电能量的传递和转换都显示电流在做功。电流通过负载R所做的电功w,同加在负载两端的电压u、通过负载的电流I以及时间t成正比。用公式来表示： 电功的单位是J（焦耳）或W.s(瓦.秒)；电压的单位是V；电流的单位是A；时间的单位是s。 工程上常用千瓦小时(或千瓦时)作为计算电功的实用单位,通常所说的1度电就是表示功率为1千瓦的电气设备使用1小时所消耗的电能.电功也叫电能. 电功率 电功率是电源在单位时间内所输送的电功(电能量),也是负载在单位时间所消耗的电功(电能量)。 在直流电路中,电源发出的电功率 负载消耗的电功率 电流热效应 电流的热效应是指当电流流过导体时，导体会发热。这是导体中的电阻将电能转换成热能。电流通过导体时产生热量与电流的平方成正比、导体的电阻和通电的时间成正比。在1欧姆电阻的导体中通过1安培的电流每秒钟产生的热量为0.24 K（卡）。用公式来表示