今天，我们来学习电工第一课，直流电与交流电
直流电( 简称DC)是指电流流向单一,其方向对时间不作周期性变化,即电流的方向固定不变,是由正极流向负极但电流的大小可能不固定
直流电可以分为脉动直流和恒定直流两种,如图所示。脉动直流中的直流电流大小不稳定;而恒定直流中的直流电流大小能够一直保持恒定不变。
脉动直流和恒定直流
正常情况下将可堤供直流电的装置称为直流电源,它是一种形成并保持电路中恒定直流的供电装置,例如干电池、蓄电泡、直流发电机等直流电源,直流电源有正、负两极。当直流电源为电路供电时能够使电路两端之问保持恒定的电位差,从而在外电路中形成由电源正极到负极的电流,如图所示
直流电流的形成
交流电( 简称AC)一般是指电流的大小和方向会随着时间做周期性的变化
我们在日常生活中所有的电气产品都需要有供电电源才能正常工作,大多数的电气设备都是由市电交流220V、50Hz作为供电电源。这是我国公共用电的统一标准,交流220V电压是指相线(俗称火线)对零线的电压
交流电是由交流发电机产生的,交流发电机可以产生单相和多相交流电压,如图所示。
单相交流电
单相交流电是以一个交变电动势作为电源的电力系统,在单相交流电路中,只具有单一的交流电压,其电流和电压都是按一定的频率随时间变化
单相交流电压和多想交流电压的产生
在单相交流发电机中,只有一个线圈绕制在铁心上构成定子,转子是永磁体,当其内部的定子和线圈为一组时,它所产生的感应电动势(电压)也为一组,由两条线进行传输,这种电源就是单相电源,这种配电方式称为单相二线制。如图所示为单相交流电的产生
单相交流电的产生
多相交流电
多相交流电根据相线的不同,还可以分为两相交流电和三相交相交流电
(1)两相交流电
在发电机内设有两组定子线圈互相垂直的分布在转子外围。转子旋转时两组定子线圈产生两组感应电动势,这两组电动势之间有90的相位差。这种电源为两相电源。这种方式多在自动化设备中使用图所示为两相交流电的产生
两相交流电的产生
三相交流电
通常,把三相电源的线路中的电压和电流统称为三相交流电
这种电源由三条线来传输,三线之间的电压大小相等(380V)、频率相同(50Hz)、相位差为120°,如图所示为三相交流电的产生。
三相交流电是由三相交流发电机产生的。在定子槽内放置着三个结构相同的定子绕组A、B、C,这些绕组在空间互隔120°。转子旋转时,其磁场在空间按正弦规律变化,当转子由水轮机或汽轮机带动以角速度ω等速地顺时针方向旋转时,在三个定子绕组中,就产生频率相同、幅值相等、相位上互差120°的三个正弦电动势,这样就形成了对称三相电动势。
三相交流电的产生
三相交流电路中,相线与零线之间的电压为220V,而相线与相线之间的电压为380V,如图所示
三相交流电路电压测量
交流发电机的基本结构如图所示,转子是由永磁体构成的,当水轮机或汽轮机带动发电机转子旋转时,转子磁极旋转会对定子线圈辐射磁场,磁力线切割定子线圈,定子线圈中便会产生感应电动势,转子磁极转动一周就会使定子线圈产生相应的电动势(电压)。由于感应电动势的强弱与感应磁场的强度成正比,感应电动势的极性也与感应磁场的极性相对应。定子线圈所受到的感应磁场是正反向交替周期性变化的。转子磁极匀速转动时,感应磁场是按正弦规律变化的,发电机输出的电动势则为正弦波形
交流发电机的结构和原理
发电机是根据电磁感应原理产生电动势的,当线圈受到变化磁场的作用时,即线圈切割磁力线便会产生感应磁场,感应磁场的方向与作用磁场方向相反。发电机的转子可以被看作是一个永磁体如图所示,当N极旋转并接近定子线圈时,会使定子线圈产生感应磁场,方向为N/S,线圈产生的感应电动势为一个逐渐增强的曲线,当转子磁极转过线图继续旋转时,感应磁场则逐渐减小。
当转子磁极继续旋转时,转子磁极S开始接近定子线圈,磁场的磁极发生了变化,如图1-9b所示,定子线圈所产生的感应电动势极性也翻转180°,感应电动势输出为反向变化的曲线。转子旋转周,感应电动势又会重复变化一次。由于转子旋转的速度是均匀恒建的,因此输出电动势的波形则为正弦波。
转子磁极S转向定子线圈的过程
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