02.28 直流電與交流電基礎知識,電工入門自學必備!

直流電與直流電路

直流電(DC)是指電流方向不隨時間作週期性變化,由正極流向負極,但電流的大小可能會變化。

直流電可以分為脈動直流和恆定直流,如下圖所示,脈動直流中電流大小不穩定;而恆定直流中的電流大小是恆定不變的。

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在生活和生產中電池供電的電器都屬於直流供電方式,如低壓小功率照明燈、直流電動機等。還有許多電器是利用交流-直流變換器,將交流電變成直流再為電器供電。下圖是一個典型的直流電路。

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一些實用的電子產品(如手機、收音機等)是藉助充電器給電池充電後獲取電能。不論是電動車的大型充電器,還是手機、收音機等小型充電器,都需要從交流220V的電源中獲得能量。還有一些電子產品將直流電源作為附件,製成一個獨立的電路單元,稱為適配器,如筆記本電腦等。適配器將220V交流電轉變為直流電後為用電設備提供所需要的電壓。

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交流電與交流電路

交流電(AC)是指大小和方向會隨時間週期性變化的電壓或電流。大多數的電器設備都是由交流220V、50Hz作為供電電源,這是我國公共用電的統一標準。

交流電是由交流發電機產生的,交流發電機有產生單相交流電的機型和產生三相交流電的機型。

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交流發電機的轉子是由永磁體構成的,當水輪機或汽輪機帶動發電機轉子旋轉時,轉子磁極轉動一週就會使定子線圈輻射磁場,磁力線切割定子線圈,定子線圈中便會產生感應電動勢,轉子磁極轉動一週就會使定子線圈產生相應的電動勢(電壓)。由於感應電動勢的強弱與感應磁場的強度成正比,感應電動勢的極性也與感性磁場的機型想對應。定子線圈所受到的感應磁場是正反方向交替週期性變化的。轉子磁極勻速轉動時,感應磁場是按正弦規律變化的,發電機輸出的電動勢波形為正弦波形。

如下圖所示,發電機根據電磁感應原理產生電動勢,當線圈受到變化磁場的作用時,即線圈切割磁力線便會產生感應磁場,感應磁場的方向與作用磁場方向相反。

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1.單相交流電

如下圖所示,在單相交流發電機中,只有一個線圈繞制在鐵心上構成定子,轉子是永磁體,當其內部的定子和線圈為一組時,它所產生的感應電動勢(電壓)也為一組(相),由兩條線進行傳輸。

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2.兩相交流電

如下圖所示,轉子旋轉時兩組定子線圈產生兩組感應電動勢,這兩組電動勢之間有90°的相位差,這種電源成為兩相電源,多用在自動化設備中。

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3.三相交流電

如下圖所示,在定子槽內放置著三個結構相同的定子繞組A、B、C,這些繞組在空間互隔120°。轉子旋轉時,其磁場在空間按正弦規律變化,當轉子由水輪機或汽輪機帶動以角速度ω等速順時針方向旋轉時,在三個定子繞組中就會產生頻率相同、幅值相等、相位上互差120°的三個正弦電動勢,即對稱的三相電動勢。

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下面再給大家介紹一下單相交流電路和三相交流電路。

1.單相交流電路

供電方式主要有單相兩線制、單相三線制,一般的家庭用電都是單相交流電路。

  • 單相兩線制:僅由一根相線(L)和一根零線(N)構成,這兩根線獲取220V單相電壓。

  • 單相三線制:由一根相線、零線和地線構成。其中,地線與相線之間的電壓為220V,零線(中性線N)與相線(L)之間的電壓為220V。不同接地點存在一定的電位差,因而零線與地線之間可能有一定的電壓。

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2.三相交流電路

供電方式主要有三相三線制、三相四線制和三相五線制,一般工廠中的電氣設備常採用三相交流電路。

  • 三相三線制:由三根相線構成,每根之間的電壓為380V。這種供電方式多用在電能傳輸系統中。

  • 三相四線制:由變壓器引出四根線,其中,三根與相線,一根為零線。這種供電方式常用於380/220V低壓動力與照明混合配電。

  • 三相五線制:在前述的三相四線制交流電路中,把零線的兩個作用分開,即一根線為工作零線(N),另一根線作為保護零線(PE)。

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注意:在三相四線制供電方式中,在三相負載不平衡時和低壓電網的零線過長且阻抗過大時,零線將有零序電流通過,過長的低壓電網,由於環境惡化、導線老化、受潮等因素,導線的漏電電流通過零線形成閉合迴路,致使零線也帶一定的電位,這對安全運行十分不利。在零線斷線的特殊情況下,斷線以後的單相設備和所有保護接零的設備會產生危險的電壓,這是不允許的。

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