一、直流電路
電流方向不變的電路稱為直流電路。直流電路按工作狀態(tài)可分為直流暫態(tài)電路和直流穩(wěn)態(tài)電路。大家常說的直流電路指的是直流穩(wěn)態(tài)電路。直流穩(wěn)態(tài)電路中的各個物理量,如電壓、電流的大小、方向都不隨時間變化,而是始終工作在穩(wěn)定狀態(tài)下。一般情況下,直流電源和電阻器是組成直流穩(wěn)態(tài)電路的必要部分。直流暫態(tài)電路中的各個物理量,如電壓、電流的大小隨時間變化,但方向不會改變,是工作在由一種穩(wěn)態(tài)到另一種穩(wěn)態(tài)的過渡狀態(tài)。直流暫態(tài)電路除了包含直流穩(wěn)態(tài)電路必要的電阻器、直流電源外,還包含電容器或電感器。常用的直流電源主要有蓄電池、干電池、直流發(fā)電動機和電子整流電源等。電壓和電流的大小、方向都隨時間作周期性變化的電路稱為交流電路。交流電路主要有正弦交流電路和三相交流電路等。正弦交流電路是指按正弦規(guī)律變化的交流電路,又稱單相交流電路,它由兩條電源線將電源與負載連接起來。 最大值是指正弦交流電在一個周期內(nèi)出現(xiàn)的最大瞬時值的絕對值。電流、電壓、電動勢分別用Im、Um、Em表示。
頻率是指交流電在1秒鐘內(nèi)變化的次數(shù),用f表示,單位為赫茲(Hz),簡稱赫。正弦交流電在1秒鐘內(nèi)所變化的電角度稱為角頻率,用ω表示,單位為弧度/秒(rad/s)。交流電每變化一次所經(jīng)歷的時間為周期,用T表示,單位為秒(s)。交流電每變化一次,電角度變化2π弧度,所以有ω=2πf=2π/T。發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈平面開始計時(t=0)時與磁中性面夾角為α,發(fā)電機運行時線圈平面與磁中性面的夾角連續(xù)變化。設發(fā)電機旋轉(zhuǎn)角速度為ω,則在任一時刻t,線圈與磁中性面的夾角為(ωt+α),所以t時刻線圈中的感應電動勢為e=Emsin(ωt+α)。式中(ωt+α)稱交流電的相位角。t=0時的相位角叫初相角。e的初相角是α。一個交流電流i和一個直流電流I分別流過完全相同的電阻R,如果在交流電一周期內(nèi)它們在各自電阻上所產(chǎn)生的熱量相等,則交流電流i的有效值就等于直流電流I的大小。正弦交流電有效值與最大值的關系為:
所謂平均值,是指交流電在半個周期內(nèi)所有瞬時值的平均大小。交流電壓、電流、電動勢的平均值分別用字母Up、Ip、Ep表示??梢宰C明,正弦交流電平均值與最大值之間的關系是:三相交流電路的特點是按照一定的連接方式,由三個幅值、頻率相同,且相位互差120°的三相交流電源給負載供電。與單相交流電路相比,有以下幾點優(yōu)點:1)在相同的輸送功率、距離、電壓和線路損耗下,三相輸電線路可以節(jié)省大量的輸電成本與有色金屬,其用銅量約占單相輸電線路的3/4。2)三相交流發(fā)電機比相同容量的單相交流發(fā)電機體積小、質(zhì)量輕、成本低。3)三相變壓器不僅比單相變壓器更經(jīng)濟,而且有兩種輸出電壓,既可以連接三相負載,又可以連接單相負載。 4)三相電源產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場更容易,適合為三相電動機供電。三相電動機比相同容量的單相電動機結(jié)構簡單,工作可靠,價格低廉,性能良好,運行平穩(wěn),效率高。