第六章交流交流变流电路
第六章 电力线路
我国直流超高压输电线路最高的电压等级是500kV。
4.根据用电的性质分为：动力线路和照明线路。
二、电力线路在电力系统中涉及的范围
电力线路是联结发电厂和用户之间的一个中间环节，分布地域广，架空
电力线路和电力电缆线路无处不在。电力线路的电压几乎包含了电力系统中 的所有电压等级。电力线路的安全性和可靠性是电力系统管理的一个重要指 标，涉及电力线路的设计、施工的质量以及运行管理水平。
横担水平排列 0.3 0.3 0.3 0.35 0.35 0.4 0.45 0.7 — — — 低
铁 沿墙装设 1.0 1.0 — — — — — — — — — 街 压 码 电杆装设 1.0 1.0 1.0 — — — — — — — —
（5）低压架空线路与门窗的最小距离（单位：m） 表6—8
2.裸导线的分类
按结构分为：单股线、多股绞线。 绞线分为：铝绞线、铜绞线和钢芯铝绞线。 铝绞线(LJ)多用于10kV及以下线路上， 如工厂的10kV进线和厂区220V/380V架空线。 钢芯铝绞线(LGJ)：在铝绞线中加入钢芯， 就构成了钢芯铝绞线，既保持了铝的较好导 电性能，又提高了铝绞线的机械强度，广泛用于高压架空电力线路中。 220V/380V低压架空线路通常采用绝缘电线或电缆。
二、导线
导线是架空电力线路的主体，担负着输送电能的责任。选择导线
除了考虑其导电性能之外，还要考虑其机械强度和耐腐蚀性。
1.导线的材质及其优缺点
电力线路的材质有铜、铝和钢。
（1）铜：导电性最好，机械强度高，耐腐蚀性能较好。 （2）铝：导电性较好，机械强度低，耐腐蚀性能差。 （3）钢：导电性能较差，机械强度高，耐腐蚀性能差。
《电工技术基础与技能》第六章正弦交流电习题(答案)
第六章正弦交流电练习题姓名：班级：学号：填空题1、大小和方向都随时间作周期性变化的电流、电压、电动势称为交流电，按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。
2、正弦交流电的三要素是最大值（有效值）、角频率（频率、周期）和初相。
3、交流电每重复变化一次所用的时间叫周期，用字母T表示，其单位为秒。
4、交流电在一秒钟变化的次数叫频率，用字母f表示，其单位为 Hz或赫兹。
5、周期与频率之间的关系为 T=1/f，角频率与频率之间的关系为ω=2πf ，工频交流电的频率f= 50 Hz。
6、我国供电系统中，交流电的频率是___50_____Hz，习惯上称为工频，周期为__0.02s _____。
7、交流电路i=10sin （628t+4π/3）A ，则其最大值为10A ，频率为 100Hz ，初相位为4π/3_。
8、已知正弦交流电压()V 60314sin 22200+=t u ,它的最大值为_220V______，有效值为_ ___220V ____，角频率为__314rad/s ______，相位为__314t+60°____，初相位为___60°_____。
9、某正弦交流电流的最大值为2A ，频率为50Hz ，初相为030，则该正弦交流电流的解析式i =___2sin （314t+30°）A___。
9、已知两个正弦交流电的瞬时值表达式分别为0120260)u t V =-和0210230)u t V =+，则他们的相位差是__-90º_____，其相位关系是___u 1滞后u 290º（正交）___。
10、有两个同频率的正弦交流电,当它们的相位差分别为0°、180°、90°时,这两个正弦交流电之间的相位关系分别是__同相__、__反相__和___正交__。
11、i=5 2 sin(200πt-30O )A 则 I m = 7.07A ,I= 5 A ,ω= 200πrad/s f=100 Hz ,T= 0.01 s ,初相φ= -30O ，相位为 200πt-30O 。
电工电子学第二版第六章
硅0.6~0.7V 锗0.2~0.3V
例:
D2 D1
求：UAB
两个二极管的阴极接在一起 A 取 B 点作参考点，断开二极管， + 分析二极管阳极和阴极的电位。 U
AB
6V
3k 12V
–
B
自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一 定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载 流子便维持一定的数目。
注意： (1) 常温下本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈 好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。 （3）相同条件下，本征半导体较一般半导体导电性弱很多。
Si
Si
Si 空穴
Si
价电子
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填 补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动 （相当于正电荷的移动）称为复合运动。
本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流
DB导通
DA导通 均导通
当输入均为同3V时，输出才为3V 当输入有一为0V时，输出为0V 实现了“与”门逻辑
总结：
2、多个二极管连接： 若 共阴极，阳级最高一个先导通
若 共阳级，阴级最低一个先导通
先导通的一个二极管起嵌位作用。
例3限幅作用：R + ui – D + uo –
8V
已知：ui 18sin t V 二极管是理想的，试画 出 uo 波形。
2024-2025学年高二物理必修第三册(粤教版)教学课件4.1常见的电路元器件
时自由电子定向移动，必然与带正电的原子核有相互作用，产生阻碍作用．
2．交流电能“通过”电容器的理解
(1)电流实际上并没有通过电容器的电介质，也就是说，自由电荷定向移动，不会从一个极板
经极板间的电介质到达另一个极板．
(2)电容器“通交流”，只不过是在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷
高频、通低频，可以采用高频扼流圈(电感器)，D正确．也可两个组合应用．
高中物理 必修第三册
第四章 闭合电路 第一节常见的电路元器件
4．如图所示电路中，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变？为什么？
【解析】当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡 1
的电流将减小，所以灯泡 1 的亮度将变暗；交流电能通过电容器，且交流电的频率
化，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用．(这个原理将在第六章学习)
高中物理 必修第三册
例1
第四章 闭合电路 第一节常见的电路元器件
下列说法不正确的是
( C )
A．直流电不能通过电容器
B．电容器接在交流电源上，电路里有电流，这是电容器的充电和放电电流
C．电容器接在交流电源上，电路里有了电流，这证明电荷流过了电容器两极之间的
(2)在交流电路里，充放电一直进行着，我们就说交流电通过了电容器，具有通交流的用．
(3)交流电的频率越高，越容易通过电容器，电容器体现的阻碍越小．
总之，电容器在电路里“通交流，隔直流；通高频，阻低频”．
2．电感器在电路中的作用
电感器实际上就是线圈，对交变电流起阻碍作用，交流电的频率越大，阻碍越大 (第六章
电流“通过”了电容器
D．交变电流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘
第六章变压器
Sh ia iJ
. .
.
Zh ua ng Ra il wa yI
(6 − 10)
(6 − 11)
第六章 变压器
图 6-5 变压器的负载运行
I 1 N1 + I 2 N 2 ≈ I 0 N1
.
这就是变压器中的磁势平衡方程式。变压器的空载电流i0是励磁用的。由于铁心的磁导率高，空 f 载电流是很小的。它的有效值在原绕组额定电流的10%以内,因此i0N1 与i1N1相比，常可忽略。于是式 （6-10）可写成
.
.
= − E1 + I 0 ( R1 + jX σ 1 ) = − E 1 + I 0 Zσ 1
故
.
Zh
. .
.
ua
.
ng
Ra il
(6 − 8)
U 1 ≈ − E1
.
.
wa yI
U 20 = E 2
.
ns ti tu te
9
第六章 变压器
5、变比：
U1 E1 4.44 N1 f Φ m N1 ≈ = = =K U 20 E2 4.44 N 2 f Φ m N 2
图 6-1 心式变压器 （a） 单相心式变压器 （b）三相心式变压器
Sh
4
ia iJ
Zh
ua
ng
Ra
第六章 变压器
il wa
图 6-2 壳式变压器 （a）单相壳式变压器 （b）三相壳式变压器
yI ns ti tu te
一、变压器的结构 主要由铁心、绕组、绝缘及其他一些元部件构成。 铁心 绕组 绝缘 铁心：铁心都是由厚度为0.35—0.5mm的硅钢片迭装而成，硅钢片上涂有绝缘漆。 铁心 （据报道，美国的部分电力变压器已采用0.2mm以下的冷轧钢片。俄罗斯在中高频电机中 采用0.1mm的硅钢片。 绕组：绕组用导电性能好的漆包圆铜线绕制而成，为绝缘方便，低压绕组紧靠铁心， 绕组 高压绕组则套在低压绕组的外边，两个绕组之间留有油道，一方面作为绕组间绝缘，另一 方面冷却绕组。
第六章磁路及铁芯线圈电路-文档资料
0
H 0H
B B0
6-1 磁路和磁路的基本知识
例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，
磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感
应强度。
解：半径为x处各点的磁场强度为
NI Hx
lx
故相应点磁感应强度为
I
Bx Hx NI
lx
N匝
x Hx
S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线
磁性物质的磁导率不是常数，随H 而变。
磁化曲线
H
B,
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
B
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极
为重要，其为非线性曲线，实际中通过
实验得出。
O
B 和 与H的关系
H
6-2 铁磁性物质及其磁化
3. 磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
6-1 磁路和磁路的基本知识
五、磁导率
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。
磁导率 的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π107H/m
相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
r
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i1
6-3 磁路的基本定律
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电 流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
通所需要的磁通势F=NI ， 确定线圈匝数和励磁电流。
交流电动机
第六章交流电动机电机是实现电能和机械能互相转换的旋转装置。
本章主要介绍交流电动机的基本构造、工作原理、转速与转矩之间的机械特性及起动、反转、调速及制动的基本原理和使用方法等。
6．1 三相异步电动机的构造三相异步电动机分主要由定子(固定部分)和转子(旋转部分)两个基本部分组成。
见下图三相异步电动机的定子构成：由机座和装在机座内的圆筒形铁心以及其中的定子绕组组成。
见下图三相异步电动机的转子铁心是圆柱状的，也是用硅钢片叠成，表面有冲槽，用来放置转子绕组。
转子铁心装在转轴上，轴上加机械负载。
根据构造的不同可分为鼠笼式和绕线式两种。
鼠笼式异步电动机若去掉转子铁心，嵌放在铁心槽中的转子绕组，就象一个“鼠笼”，它一般是用铜或铝铸成。
见下图绕线式异步电动机的转子绕组同定子绕组一样也是三相的，它联接成星型。
每相绕组的的始端联接在三个铜制的滑环上，滑环固定在转轴上。
环与环，环与转轴之间都是互相绝缘的。
在环上用弹簧压着碳质电刷。
起动电阻和调速电阻是借助于电刷同滑环和转子绕组联接，见下图6．2 异步电动机转动原理：旋转磁场1.旋转磁场的产生三相异步电动机的定子绕组嵌放在定子铁心槽内，按一定规律连接成三相对称结构。
三相绕组AX，BY，CZ在空间互成1200，它可以联接成星形,也可以联接成三角形。
当三相绕组接至三相对称电源时，则三相绕组中便通入三相对称电流i A、i B、i C：i A=I m sinωti B= I m sin(ωt－120o)i C= I m sin(ωt＋120o)电流的参考方向和随时间变化的波形图见下图。
的产生过程(见下图)：由分析可知,当定子绕组中通入三相电流后，当三相电流不断地随时间变化时，它们共同产生的合成磁场也随着电流的变化而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
这个旋转磁场同磁极在空间旋转所产生的作用是一样的。
2.旋转磁场的转向从旋转磁场可以看出，在ωt=00的时，A相的电流i A=0，此时旋转磁场的轴线与A相绕组的轴线垂直；当ωt=900时，A相的电流i A=+I m达到最大，这时旋转磁场轴线的方向恰好与A相绕组的轴线一致。
交流电路试题
§ 5-1交流电的基本概念一、填空题1、直流电的方向 ________________ 的变化而变化；交流电的方向______________ 的变化而变化，正弦流电则是大小和方向按_________________ 变化。
2、交流电的周期是指 _____________________________________ ，用符号___________ 表示，其单位为；交流电的频率是指,用符号表示，其单位为。
他们的关系是。
3、我国动力和照明用电的标准频率为____________ Hz,习惯上你为工率，其周期是__________ s,角频率是 ________ r ad/s。
4、正弦交流电的三要素是 ___________ 、____________ 和______________ 。
5、有效值与最大值之间的关系为 ____________________________ ，有效值与平均值之间的关系为______________________ 。
在交流电路中同常用____________ 值进行计算。
i sin 314t6、已知一正弦交流电流4，则该交流电的最大值为_____________ ，有效值为，频率为 _________ ，周期为________ ，初相位为___________ 。
7、阻值为R的电阻接入2V的直流电路中，其消耗功率为P,如果把阻值为R的电阻接到最大值为2V 的交流电路中，它消耗的功率为__________________ 。
二、判断题1、用交流电压表测得交流电压是220V,则此交流电压的最大值是380V。
（）2、一只额定电压为220V的白炽灯，可以接到最大值为311V的交流电源上。
（）3、用交流电表测得交流电的数值是平均值。
（）三、选择题1、交流电的周期越长，说明交流电变化得（）A、越快B、越慢C、无发判断2、以知交流电流，当t = 0时的值i0 1A，初相位为30度，则这个交流电的有效值为（）A oA、B、1.414 C 1 D、23、已知一个正弦交流电压波形如图5- 1所示，其瞬时值表达式为（)V o*10 u 10sin tu 10sin t2r2B 、C已知 U i 20 sin 314t -V ,u 2 40 sin 314tV ，则（63u i 比 U 2 超前 30°B 、u 1比u 2滞后30 °u i 比U 2超前过90°D 、不能判断相位差已知 i 1 10sin 314t 90 Ai 2 10sin 628t30 A ，则（i 比i 2超前60"^2滞后60B 、i/匕i 2超前90D 、不能判断相位差A 、 ）。
脉宽调(PWM)技术
O
u
> ωt
冲量相等，中点重合 宽度按正弦规律变化
ωt
O
u
u
SPWM波
O
ωt
O
> ωt
6.1 PWM控制的基本思想
对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形
Ud O -U d
wt
正弦波还可等效为下图中的PWM波，在实际应用中更为广泛。
U
d
等幅PWM波
O
-
wt
U
d
U
o
ωt
不等幅PWM波
6.2 PWM逆变电路及其控制方法
Uo
wt
uo
负 周 半
uo的基波分量
wt
在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断
ur正半周，V1保持通，V2保持断。 当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud 。 当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0 。 ur负半周，请同学们自己分析。
O -U d
单极性PWM控制方式波形
6.2.1 计算法和调制法
分析以双极性SPWM波形为准。 同步调制可看成异步调制的特殊情况，只分析异步调制 方式。 分析方法
以载波周期为基础，再利用贝塞尔函数推导出PWM波 的傅里叶级数表达式。
尽管分析过程复杂，但结论简单而直观。
6.2.4 PWM逆变电路的谐波分析
谐波分析小结 三相和单相比较，共同点是都不含低次谐波，一个较显著
6.2.6 PWM逆变电路的多重化
PWM多重化逆变电路，一般目的：提高等效开关频率、减少开关损耗、 减少和载波有关的谐波分量 PWM逆变电路多重化联结方式有变压器方式和电抗器方式
利用电抗器联接的二重PWM逆变电路（图6-20，图 6-21)
第六章 道岔控制电路
第六章控制电路第一节交流控制电路的基本要求一、总则道岔控制电路是铁路联锁的基本电路，必须满足“故障导向安全”原则。
道岔是铁路线路上使列车由一组轨道转到另一组轨道上去的装置，用于机车车辆的转线作业，道岔解锁、转换和锁闭是排列进路过程中的关键组成部分，其及时性直接影响调度的作业效率，其动作的准确性、可靠性直接关系到列车的行车安全。
在道岔不应转换的时候，如果错误转换就会产生严重后果。
已经排列并锁闭好的一条进路，其进路上的道岔是不允许转换的。
如果列车已经驶入进路，列车前方对向道岔错误动作，就会使列车驶入与排列进路不一致的异线，此时若异线有列车，就会发生撞车；列车前方背向道岔错误动作，就会出现挤岔甚至造成列车脱轨。
如果列车正在道岔上运行时，道岔中途转换，就会造成列车颠覆。
所以道岔控制电路不仅在正常操作情况下不能产生错误动作，即使在故障情况下也不能错误动作，也就是必须做到“故障导向安全”。
道岔表示电路的功能是表示道岔的实际位置，正确反映道岔位置是行车安全的需要。
如果道岔表示电路给出了与道岔实际位置相反的表示，会导致列车进入异线，此时若异线有列车，就会发生撞车。
如果道岔尖轨和基本轨间或心轨和翼轨间没有达到规定的密贴要求，道岔电路就给出了表示，列车通过道岔时就有可能产生危及行车安全的后果。
因而道岔表示电路也必须做到“故障导向安全”。
交流控制电路的转辙机内电机所需电压为三相AC380 V，因而相比直流道岔控制电路，车站设备需要增加三相AC380 V电源屏和断相保护装置。
二、适用范围交流道岔控制电路适用于由电动或电液转辙机控制的单点、多点牵引道岔和高速大号码多点牵引道岔。
三、技术要求1、交流道岔控制电路的输出命令和输入表示与直流控制电路一致，即控制电路接收联锁发出的命令：定位操纵、反位操纵、解锁状态；输出表示状态：定位表示、反位表示或无表示。
2、道岔开始转换时，三相交流电源任一相断电，室外电机不得启动。
道岔在转换过程中，三相交流电源任一相断电，电机应立即停止转动。