电气基础——线电压、相电压、电力功率与电流、电热功率与电流

在三相交流电中A相、B相、C相,各相线之间的电压称为线电压,线电压为AC380V。

三相交流电中A相、B相、C相中的任一相与N线(中性线) 或称零线间的电压,称为相电压,相电压为AC22V。

平时,我们说的交流电电压是 AC220V 或者 AC380V 都是指的有效值,是通过与直流电比照得出来的,例如,一定电流、一定时间通过电阻时,某交流电产生的热效应与相同条件下直流 DC220V 的相同,就认为该交流电就是 AC220V,日常生活中的正弦交流电的最大值是有效值的 根号 √2 倍 。

普通的万用表测量的测量正弦波形的交流电压,读数是有效值,测量其它波形则不准确。因为万用表采用整流平均值(平均值不一定等效于有效值!)并按照正弦波的波形系数折算成有效值,如果波形不同波形系数就不同。有一种“真有效值”电压表示按照有效值定义(方均根值)测量的,对任何波形均适用。所以,普通万用表也不适合测量变频器输出端的电压,因为变频器输出里面含有大量其它频率分量,已经不是正弦波了,导致测量误差较大。

通常,计算功率的公式为 P=U*I 是直流或者纯阻性负载,对于电机负载,需要考虑效率、功率因数等。这个公式实际是单相功率或者说是总功率,对于三相的电设备,功率公式应该为 P=√3*U*I*cosφ ,公式中,U、I 是线电压、线电流;如果使用相电压、相电流计算,对于三相的电设备功率公式为 P=3*(U*I*cosφ)。

一般交流电机接法有三角形和星形,星形接法(Y)线电压是相电压的根号 √3 倍,线电流与相电流相等;角形接法(△)相电压等于线电压,线电流是相电流的根号√3倍。

功率因数—-在直流电路里,电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里,电压乘电流是视在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数,以COSφ表示。

无功功率—-在具有电感和电容的电路里,这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场(或电场)的能量存起来,在另半周期的时间里对已存的磁场(或电场)能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换,并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字母 Q表 示,单位为芝。

有功功率—-又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值,功率在一个周期内的平均值叫做有功功率,它是指在电路中电阻部分所消耗的功率,以字母P表示,单位瓦特。

视在功率—-在具有电阻和电抗的电路内,电压与电流的乘积叫做视在功率,用字母Ps来表示,单位为瓦特。

平均值—-交变电流的平均值是指在某段时间内流过电路的总电荷与该段时间的比值。正弦量的平均值通常指正半周内的平均值,它与振幅值的关系:平均值=0.637*振幅值。

有效值—-在两个相同的电阻器件中,分别通过直流电和交流电,如果经过同一时间,它们发出的热量相等,那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电流的有效值等于其最大值的0.707倍。

关于电气设备电流的速算口诀:电力加倍,电热加半 。因为电机的功率因数cosφ一般在0.8左右,机械效率在0.75左右,所以电流比电加热的要大。电加热器的一般视为纯电阻电路,功率因数cosφ一般取值为1, 所以:

1kW 的 AC380V 三相加热器电流是 I=1000/(√3*380 )= 1.53 A (1kW 电机电流因为功率因数、机械效率则在 2A 左右了)

1kW 的 AC220V 三相加热器电流是 I=1000/220 = 4.6 A (可取为4.5A,方便速算)

电机铭牌上的额定功率时机械输出功率,额定电流是线电流,额定电压是线电压。所以,用 P=√3*U*I*cosφ 计算电机功率时,比铭牌额定功率大,在乘以机械效率系数后,会基本相等。另外,电机负荷一般在额定电流 80% 以内工作较好。

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