3.電容器的容抗
將電燈串接到電容電路中,合上開關R,電燈就亮了,交流電能夠通過電容器的原因是在正半周電源電壓升高時,電容器被充電,電荷聚集到電容器的極板上,形成充電電流;當電源電壓降低時,電容器放電,電荷又從電容器的極板上放出來,形成放電電流。在負半周時,又形成反方向的充電電流和放電電流。也就是說,在這樣的電路中,時刻都有充電和放電電流,電路中就有了持續電流,相當於交流電通過了電容器。
電容器進行周期性充、放電的時候,在電容器兩個極板上建立的電壓極性總是與電源極性相同的,因此電容器極板上的電壓相當於反電動勢,對交流電流有阻礙作用。電容器對交流電流的這種阻力稱為容抗。
電容電路中電壓和電流的關係:①電壓和電流是周頻率的正弦量。②電壓和電流之間相位差為90°,電流比電壓超前90°。③電壓和電流的最大值之比(或有效值之比)稱為容抗,也是一個常數相當於直流電路中的歐姆定律。④容抗與電容及頻率成反比。電容一定時,頻率越高,容抗越小。
對貨於高頻電路,電容器相當於通路,對於直流電路容抗相當於無窮大,等於短路。容抗的單位也用(歐)表示。
5.電容電路的功率
電壓和電流完成一個周波的變化,而功率卻完成兩個周波的變化。從電壓的一個周期看,電源和電容器的電場能量互換四次,所以就電壓的一個周期而論,平均功率(即有功功率)等於零。所以也以電容器的兩端電壓和電流的乘積。計算能量轉化的速率,稱為無功功率。
(八)功率因數
工業上用電設備,大都不是純電阻、純電感或純電容性質的,一般多為電阻及和電感的串聯,常稱為感性負載,如交流電動機等。這時就不能隻考慮雙或丄的單一電路參數,而是要計算負載的阻抗。
在感性負載的電路中,因為它既有電感丄,還有電阻及,這樣電路中的電壓“和電流既不同相,也不相差90°,而是電流落後於電壓某一個小於90°的角度隊既有有功功率也有無功功率,各有各的用途。
在純電阻電路中,全部功率為有功功率。在電阻和電感串聯電路中,因電感線圈上的功率為無功功率,電源的功率轉換為有功功率的成分就要視大小而定。這就是稱為功率因數的道理。
研究功率因數的改善,對提高電源設備的有功利用率很有益處。因為在同樣電源的條件下,可以使用的有功功率較大,這對供電係統來說是很有意義的。
三、三相交流電路
(一)什麼是三相交流電
三相交流電路是我國目前普遍應用的電路形式。在三相交流電路中,電源產生三個單相交流電動勢,用三根或四根導線輸送到用電處,用戶可以使用其中一個單相交流,也可聯合使用三個單相交流。使用最廣泛的是用三相交流電作動力帶動三相交流電動機,和從三相電源取得三個單相電源作三組照明等單相用電,這種供電係統,從整體上稱為三相交流.
電路。
三相交流是三個特殊的單相交流的總稱。三相交流發電機產生三個單相交流電動勢,稱為三相交流電動勢。
因此,三相交流電就是三個具有輝同頻率,相同振幅,按照相序依次有120°相位差的正弦交流電。
(二)三相交流發電機的接線
三相交流發電機的三相繞組在工作時產生對稱三相交流電動勢。每相繞組各有起端和末端,共有六個繞組線端。
(三)三相平衡負載的接線
三相負載是三組負載,當每組負載的電阻、感抗、容抗完全相同時,稱為三相平衡負載,不相同的稱為三相不平衡負載。三相平衡負載在三相電路中也有兩種接法,即星形接法和角形接法,三相電動機、三相電爐均屬三相平衡負載。
從電源經線路向負載供應的電流叫線電流線,每相負載中流過的電流叫相電流相。
(四)對稱三相電路總功率
三相對稱電源與三相對稱負載聯成的電路叫三相對稱電路。功率的計算可以計算一相代替其它相,三相總功率為單相功率的三倍。若將相電壓、相電流改為線電壓、線電流,計算時更為方便。
(五)三相四線製負載電路
三相電源作V接線時,除三根端線外還可以從0點引出一根零線,成為四線製,這個點在低壓線路中通常是接地的,這種三相四線製是最常見的供電方式,在這種線路上可以接入了、麼接線的三相平衡負載,也可接入不平衡的單相負載。
單相負載是數目不同的電燈分別接在一根端線(火線)和一根零線之間。在安排單相負載接入線路時,盡量使各相負載分布平衡,減少從中線流回電源的電流。三相負載不平衡時,要分別計算每相功率,然後相加計算三相總功率。
四、變壓器
(一)變壓器的工作原理
變壓器是運用電磁感應定律製成的一種靜止的電器。變壓器由鐵磁材料做成的方框和繞在方框上的兩個線圈構成。鐵磁材料做成的方框叫鐵心,兩個線,分別稱為一次繞組(初級繞組、原繞組)和二次繞組(次級繞組、副繞組),一次繞組和電源相聯,二次繞組和負載相聯。
當變壓器一次繞組接入交流電壓!時,便會有交流電流流過繞組,並在鐵心中產生變化的磁,它既和一次繞組又和二次繞組交鏈,分別在一、二次繞組中感應電動勢和電源電壓平衡,向二次繞組的負載提供電壓當二次繞組負載電路接通時,負載電路中就會有電流流過,這樣就把電能源源不斷地從一次繞組通過電磁感應的作用,傳遞到二次繞組,再提供給負載。