本文通過(guò)圖文并茂的方式，分享交流電源和交流電路的基礎(chǔ)知識(shí)、常見(jiàn)的交流電源、交流發(fā)電機(jī)的基本工作原理、交流電路等發(fā)電機(jī)工作原理圖，以建立交流電源和交流電路的初步概念，為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)交流電路打下基礎(chǔ)。 為各方面的知識(shí)打下基礎(chǔ)。
一、什么是交流電及其分類
交流電是大小和方向隨時(shí)間周期性變化的電壓或電流。 下圖中，在0~t4時(shí)段及其后的時(shí)段內(nèi)，電流I的大小和方向隨著時(shí)間t的變化呈周期性變化，呈正弦波狀變化。
交流電分為：?jiǎn)蜗嘟涣麟?、兩相交流電、三相交流電?span style="display:none">G5a物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
2. 常用交流電源
常見(jiàn)的能夠產(chǎn)生交流電的交流電源有水輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、變壓器、UPS電源、穩(wěn)壓電源等。其中汽輪發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)等將其他化石能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為電能。 變壓器、UPS電源、穩(wěn)壓電源等將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成用電設(shè)備所需的交流電。 它本身不發(fā)電。
三、交流發(fā)電機(jī)的基本工作原理
交流發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成。 轉(zhuǎn)子由永磁體或勵(lì)磁繞組組成。 當(dāng)水輪機(jī)或蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)并向定子線圈輻射磁場(chǎng)。 磁力線切割定子線圈，定子線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)一圈就會(huì)使定子線圈產(chǎn)生相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)（電壓）。 由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的強(qiáng)度與感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度成正比，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性也對(duì)應(yīng)于感應(yīng)磁場(chǎng)的極性。 定子線圈所經(jīng)歷的感應(yīng)磁場(chǎng)正向和反向周期性變化。 當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)按正弦規(guī)律變化，發(fā)電機(jī)輸出的電動(dòng)勢(shì)波形為正弦波形。
下圖是發(fā)電機(jī)的基本原理圖。 發(fā)電機(jī)的定子線圈根據(jù)電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 當(dāng)線圈受到變化磁場(chǎng)的影響時(shí)，即線圈切割磁力線時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)。 感應(yīng)磁場(chǎng)的方向與作用磁場(chǎng)的方向相反。
1、單相交流電
交流電由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，交流發(fā)電機(jī)有產(chǎn)生單相交流電的型號(hào)和產(chǎn)生三相交流電的型號(hào)。
單相交流電在電路中具有單一的交流電壓，以一定的頻率隨時(shí)間變化，如下圖所示。 在單相交流發(fā)電機(jī)中，鐵芯上只有一個(gè)線圈繞制而成定子，轉(zhuǎn)子是永磁體。 當(dāng)定子及其內(nèi)部的線圈為一組時(shí)，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電壓）也是一組（相），由兩條線傳輸。
2、兩相交流電
發(fā)電機(jī)中有兩組定子線圈，垂直分布在轉(zhuǎn)子周圍，如下圖所示。 當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩組定子線圈中各產(chǎn)生一組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 兩組電動(dòng)勢(shì)之間存在90°相位差。 這種電源稱為兩相電源，多用于自動(dòng)化設(shè)備。
3、三相交流電
三相交流電由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。 此時(shí)，發(fā)電機(jī)將結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)定子繞組A、B、C放置在定子槽內(nèi)。 這些繞組彼此間隔 120°。 當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，其磁場(chǎng)在空間中呈正弦變化。 當(dāng)水輪機(jī)或汽輪機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子以恒定角速度ω順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，三個(gè)定子繞組將具有相同的頻率、相等的振幅和互相。 三個(gè)相差120°的正弦電動(dòng)勢(shì)是對(duì)稱的三相電動(dòng)勢(shì)，如下圖所示。 我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦惺褂玫碾娋W(wǎng)電力是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。
4、交流電路
我們把流過(guò)交流電的電路稱為交流電路。 交流電路廣泛應(yīng)用于人們的日常生活和生產(chǎn)中。 這里我們分別介紹三相交流電路和單相交流電路。
在實(shí)際工作中，我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娫创蟛糠侄际莵?lái)自電網(wǎng)的三相交流電。 電網(wǎng)將各種發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力通過(guò)輸電、變電、配電系統(tǒng)輸送給各種電力用戶。 在用戶附近，通過(guò)配電變壓器將高壓電轉(zhuǎn)換為低壓電，供日常工作和生活使用。
1、三相交流電路
三相交流電路的主要配電方式有TT系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)、TN-CS系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)。
1）TT系統(tǒng)
TT系統(tǒng)是指由三相線（L1、L2、L3）和中性線（N，俗稱中性線）組成的配電線路。 相線（L1、L2、L3）和中性線（N）之間的電壓為220V，而相線之間的電壓為380V。 電源側(cè)（配電變壓器中性點(diǎn)）接地與用電設(shè)備接地完全分開(kāi)。
2) TN-C系統(tǒng)
TN-C系統(tǒng)是指從配電變壓器低壓配電柜的PEN母線連接至終端配電箱和終端電氣設(shè)備的PEN導(dǎo)線。 PE和N導(dǎo)體合二為一，即配電線路通過(guò)三相線（L1、L2、L3）和中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體合二為一的（PEN）線走線。 各相線之間的電壓為380V，中性線（N）與相線（L）之間的電壓為220V。 電氣設(shè)備的金屬外殼通過(guò)保護(hù)接地線（PE）以及中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體合二為一（PEN）線與電源側(cè)的接地裝置連接。
3）TN-CS系統(tǒng)
TN-CS系統(tǒng)是指將PEN導(dǎo)線從配變低壓配電柜的PEN母線引出至下一級(jí)配電箱（一般在建筑物入口處），并將PE導(dǎo)線與N 導(dǎo)體。 在此分離點(diǎn)之前為 TN-C，在此分離點(diǎn)之后為 TN-S。
4) TN-S系統(tǒng)
TN-S系統(tǒng)是指從配電變壓器低壓配電柜的PEN母排（被保護(hù)中性導(dǎo)體）取出N導(dǎo)線，從柜內(nèi)PE母排取出PE導(dǎo)線，連接PE導(dǎo)體和N導(dǎo)體分開(kāi)組成TN-S系統(tǒng)，即三相線（L1、L2、L3）、中性線（N）和保護(hù)地線（PE）從低壓配電引出每個(gè)用戶的配電變壓器柜。
2、單相兩線制、單相三線交流電路
實(shí)際中，很多用電設(shè)備由于功率較小，電壓都是220V。 比如我們的家用電器、照明等家用電都是220V的。 此時(shí)可采用220V單相配電。
單相交流電路的配電方式按從配電箱引出的導(dǎo)線數(shù)量分為單相兩線制和單相三線制。
1）單相兩線制
單相兩線制是指配電線路僅由一根相線（L）和一根中性線（N）組成。 通過(guò)這兩條線路獲得220V單相電壓，分配給各個(gè)用電設(shè)備。
根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，照明電路必須采用單相兩線制，如下圖所示。
2）單相三線制
單相三線制在單相兩線制的基礎(chǔ)上增加了保護(hù)接地導(dǎo)體，由相線（L）、中性線（N）和保護(hù)接地線（PE）組成。 其中，保護(hù)地線（PE）與相線（L）之間的電壓為220V，中性線（N）與相線（L）之間的電壓為220V。 由于不同接地點(diǎn)之間存在一定的電位差發(fā)電機(jī)工作原理圖，因此中性線和地線之間可能存在一定的電壓。
根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，家庭配電線路中各類電源插座均要求采用單相三線交流電路，以確保人身安全。
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自我介紹
我是老吳，一名高級(jí)電工。 我從事這個(gè)行業(yè)已有 40 多年了。 本人專注于工程設(shè)計(jì)，曾參與電力、冶金、建筑、市政、礦山、輕工等領(lǐng)域的發(fā)電、變電、配電、新能源、電氣及自動(dòng)化工程。 ，喜歡分享工作、生活以及一切快樂(lè)和美好。
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