1.3 交流电的基础知识
频率(f)与周期是互为倒数的关系——频率越高,周期越短;频率越低,周期越长。
频率与周期的关系:。
我国电力系统提供交流电的频率是50Hz,即它在1s内会变化50次。由于流过灯泡的电流的变化速度快,因此我们感觉不到它闪烁。
最大值
交流电的最大值是交流电在一个周期内所能达到的最大数值,可以用来表示交流电的电流强弱或交流电压的高低。
最大值在实际中具有重要意义。例如把电容器接在交流电路中,就需要知道交流电压的最大值,电容器所能承受的电压要高于交流电压的最大值,否则,电容器可能会被击穿,导致电路或电器故障。
交流电的电压最大值用Um表示,电流最大值用Im表示。
日常所说的电压都是有效值
在研究交流电的功率时,最大值不够方便,它不适合用来表示交流电产生的效果。在实际工作中,通常用有效值来表示交流电的大小。
交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。
让交流电与直流电通过同样阻值的电阻,如果它们在同一时间内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫作这一交流电的有效值。
例如,在同一时间内,如果某一交流电通过一个33Ω的电阻所产生的热量,与2A的直流电通过另一个33Ω电阻所产生的热量相等,那么这一交流电的电流有效值(I)就是2A。
交流电电压的有效值可用同样的方法来确定。交流电电压的有效值是其最大值的(或0.707倍)。一般的交流电压表、电流表及万用表的读数都是有效值。通常说照明电路的电压是220V,就是指有效值。
电压值一样,电压未必一样
利用电压值能说明正弦波的幅度,频率或周期可以说明正弦波完成一周变化的频繁程度。但频率相同的两个正弦波信号可能在同一时刻不在零点相交。
交流电瞬时值何时最大,何时为零,不是简单地由时间t来确定的,还与交流电的相位相关。因此,需通过正弦波的相位来确定它们在时间轴上的位置。相位的单位为度(°),正弦波一周的相位分成360°。两个同频率正弦量相位之差称为相位差。
来看看几种不同的情况
三相交流电
三相三线制供电、三相四线制供电
三相发电机的每一个绕组都是独立的电源,均可单独给负载供电。实际上,三相电源是按照一定的方式连接后,再向负载供电的。
三相电源通常采用星形连接方式。
发电机三相绕组的末端连接在一起,绕组的始端分别与负载相连,这种连接方法就叫作星形连接。
以三条相线向负载供电的方式即为三相三线制供电。这种供电方式的配电变压器低压侧有三条相线(火线)引出,但没有中性线(零线)。三相三线制适用于高压配电系统,如变电所、高压三相电动机等。
下图中三个末端相连接的点被称为中点或零点,用字母“N”表示。从中点引出的一根线叫作中线或零线。从始端引出的三根线叫作端线或相线。
相线与零线之间有一定的电压。
三相电源的电压
三相四线制可提供两种电压:
一种是相线与零线之间的电压,被称为相电压,为~220V。
一种是相线与相线之间的电压,被称为线电压,为~380V。
在日常生活中,我们接触的负载,如电灯、电视机、电冰箱、电风扇等家用电器及单相电动机,它们工作时都是用两根导线接到电路中,都属于单相负载。在三相四线制供电时,多个单相负载应尽量均衡地分别接到三相线路中去,而不应把它们集中在其中的一相线路里。
在三相四线制供电的线路中,中性线起到保证负载相电压对称不变的作用,对于不对称的三相负载,中性线绝不能去掉,不能在中性线上安装熔丝或开关,而且要用机械强度较好的钢丝作为中性线。