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交流电的工作原理 交流电:alternating current ，简称为AC也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流[1]。我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹，日本等国家为60赫兹。交流电随时间变化的形式可以是多种多样的。不同变化形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的。以正弦交流电应用最为广泛，且其他非正弦交流电一般都可以经过数学处理后，化成为正弦交流电的迭加。正弦电流（又称简谐电流），是时间的简谐函数 i=Imsin（ωt+φ0） 当线圈在磁场中匀速转动时，线圈里就产生大小和方向作周期性改变的交流电。 现在使用的交流电，一般是方向和强度每秒改变50次。 我们常见的电灯、电动机等用的电都是交流电。在实用中，交流电用符号'~'表示。 电流i随时间的变化规律，由此看出：正弦交流电需用频率、峰值和位相三个物理量来描述。交流电所要讨论的基本问题是电路中的电流、电压关系以及功率（或能量）的分配问题。由于交流电具有随时间变化的特点，因此产生了一系列区别于直流电路的特性。在交流电路中使用的元件不仅有电阻，而且有电容元件和电感元件，使用的元件多了，现象和规律就复杂了。 02直流电和交流电的知识介绍 交流电是大小和方向随时间做周期性变化的电量，如果您有示波器的话可以很直观的看出两种电量的区别。家里的民用电都是交流电220V 50HZ。直流电的大小和方向不随时间做变化，直流电是有正负极之分的。交流电和直流电只是电源的种类，没有什么工作原理。只需看负载要求工作在何种电源环境下即可。 直流电是频率稳定的电压、电流强度不周期性变化的；交流电是电压、电流的大小随时间发生周期性变化的； 直流电与交流电的区别：交流电即交变电流，大小和方向都随时间做周期性变化的电流。直流电则相反。电网公司一般使用交流电方式送电，但有高压直流电用于远距离大功率输电、海底电缆输电、非同步的交流系统之间的联络等 高压直流输电方式与高压交流输电方式相比，有明显的优越性．历史上仅仅由于技术的原因，才使得交流输电代替了直流输电．下面先就交流电和直流电的主要优缺点作出比较，从而说明它们各自在应用中的价值． 交流电的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能……）、化学能（石油、天然气……）等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便．这是交流电与直流电相比所具有的独特优势． 03三相交流电的概述 仔细观察,可以发现马路旁电线杆上的电线共有4根,而进入居民家庭的进户线只有两根.这是因为电线杆上架设的是三相交流电的输电线,进入居民家庭的是单相交流电的输电线.自从19世纪末世界上首次出现三相制以来,它几乎占据了电力系统的全部领域.目前世界上电力系统所采用的供电方式,绝大多数是属于三相制电路.三相交流电比单相交流电有很多优越性,在用电方面,三相电动机比单相电动机结构简单,价格便宜,性能好；在送电方面,采用三相制,在相同条件下比单相输电节约输电线用铜量.实际上单相电源就是取三相电源的一相,因此,三相交流电得到了广泛的应用.使一个线圈在磁场里转动,电路里只产生一个交变电动势,这时发出的交流电叫做单相交流电.如果在磁场里有三个互成角度的线圈同时转动,电路里就发生三个交变电动势,这时发出的交流电叫做三相交流电.交流电机中,在铁芯上固定着三个相同的线圈AX、BY、CZ,始端是A、B、C,末端是X、Y、Z.三个线圈的平面互成120度角.匀速地转动铁芯,三个线圈就在磁场里匀速转动.三个线圈是相同的,它们发出的三个电动势,最在值和频率都相同.这三个电动势的最在值和频率虽然相同,但是它们的相位并不相同.由于三个线圈平面互成120度角,所以三个电动势的相位互差120度. 04三相四线制供电线路的介绍 工业上用的三相交流电,有的直接来自三相交流发电机,但大多数还是来自三相变压器,对于负载来说,它们都是三相交流电源,在低电压供电时,多采用三相四线制.在三相四线制供电时,三相交流电源的三个线圈采用星形（Y形）接法,即把三个线圈的末端X、Y、Z连接在一起,成为三个线圈的公用点,通常称它为中点或零点,并用字母O表示.供电时,引出四根线：从中点O引出的导线称为中线或零线；从三个线圈的首端引出的三根导线称为A线、B线、C线,统称为相线或火线.在星形接线中,如果中点与大地相连,中线也称为地线.我们常见的三相四线制供电设备中引出的四根线,就是三根火线一根地线.我国低压供电标准为50HZ、380/220V,而日本及西欧某些国家采用60HZ、110V的供电标准,在使用进口电器设备时要特别注意,电压等级不符,会造成电器设备的损坏. 05三相四线制中的电压 每根火线与地线间的电压叫相电压,其有效值用UA、UB、UC表示（A、B、C为下标）；火线间的电压叫线电压,其有效值用UAB、UBC、UCA表示（A、B、C为下标）.因为三相交流电源的三个线圈产生的交流电压位相相差120°,三个线圈作星形连接时,线电压等于相电压的根号3倍.我们通常讲的电压是220伏,380伏,就是三相四线制供电时的相电压和线电压.但三相四级制供电时,也有下表所示的几种电压,用电时应予注意.我国日常电路中,相电压是220V,线电压是380V（380＝根号3倍×220）.工程上,讨论三相电源电压大小时,通常指的是电源的线电压.如三相四线制电源电压380V,指的是线电压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电路中去,而不应把它们集中在三根电路中的一相电路里.如果三相电路中的每一根所接的负载的阻抗和性质都相同,就说三根电路中负载是对称的.在负载对称的条件下,因为各相电流间的位相彼此相差120°,所以,在每一时刻流过中线的电流之和为零,把中线去掉,用三相三线制供电是可以的.但实际上多个单相负载接到三相电路中构成的三相负载不可能完全对称.在这种情况下中线显得特别重要,而不是可有可无.有了中线每一相负载两端的电压总等于电源的相电压,不会因负载的不对称和负载的变化而变化,就如同电源的每一相单独对每一相的负载供电一样,各负载都能正常工作.若是在负载不对称的情况下又没有中线,就形成不对称负载的三相三线制供电.由于负载阻抗的不对称,相电流也不对称,负载相电压也自然不能对称.有的相电压可能超过负载的额定电压,负载可能被损坏（灯泡过亮烧毁）；有的相电压可能低些,负载不能正常工作（灯泡暗淡无光）.像图中那样的情况随着开灯、关灯等原因引起各相负载阻抗的变化.相电流和相电压都随之而变化,灯光忽暗忽亮,其他用电器也不能正常工作,甚至被损坏.可见,在三相四线制供电的线路中,中线起到保证负载相电压时称不变的作用,对于不对称的三相负载,中线不能去掉,不能在中线上安装保险丝或开关,而且要用机械强度较好的钢线作中线.相交流电依次达到正最大值（或相应零值）的顺序称为相序（phase sequence）,顺时针按A-B-C的次序循环的相序称为顺序或正序,按A-C-B的次序循环的相序称为逆序或负序,相序是由发电机转子的旋转方向决定的,通常都采用顺序.三相发电机在并网发电时或用三相电驱动三相交流电动机时,必须考虑相序的问题,否则会引起重大事故,为了防止接线错误,低压配电线路中规定用颜色区分各相,黄色表示A相,绿色表示B相,红色表示C相.工程上通用的相序是正序. 06N线和PE线的介绍 应用中最好使用标准、规范的导线颜色：A相用黄色，B相用绿色，C相用红色，N线用淡蓝色，PE线用黄绿双色。 三相五线制是指A、B、C、N和PE线，其中，PE线是保护地线，也叫安全线，是专门用于接到诸如设备外壳等保证用电安全之用的。PE线在供电变压器侧和N线接到一起，但进入用户侧后绝不能当作零线使用，否则，发生混乱后就与三相四线制无异了。由于这种混乱容易让人丧失警惕，可能在实际中更加容易发生触电事故。零线与PE线的根本区别在于：零线构成回路，PE线仅起保护作用。民用住宅供电已经规定要使用三相五线制，如果你的不是，可以要求整改。为了安全，要斩钉截铁地要求使用三相五线制！ 07三相四线制的概述 三相四线制，在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线制，其中三条线路分别代表A,B,C三相，另一条是中性线N（如果该回路电源侧的中性点接地，则中性线也称为零线(老式叫法，应逐渐避免，改称PEN，如果不接地，则从严格意义上来说，中性线不能称为零线）。在进入用户的单相输电线路中，有两条线，一条我们称为相线L，另一条我们称为中线N，中线正常情况下要通过电流以构成单相线路中电流的回路。而三相系统中，三相平衡时，中性线（零线）是无电流的，故称三相四线制；在380V低压配电网中为了从380V相间电压中获得220V相间电压而设N线，有的场合也可以用来进行零序电流检测，以便进行三相供电平衡的监控 |
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