(一)直流和交流
電流有直流和交流之分。我們知道,干電池中間的炭棒是正級,外殼 鋅皮是負極,炭棒的電位始終比鋅皮的電位高。如果把電源的正負極用電線導線與小電珠接通,那么,電路中的電流始終是從干電池的正極流出,經(jīng)小電珠 ,再從負極流入干電池,電流的大小與方向都是不變的。這種大小和方向都不變的電流就叫做“直流電流”,簡稱“直流”。電池和直流發(fā)電機都是直流電源。
交流電源兩個極的電位與干電池不同,它沒有固定的極性。一忽兒上端是正極,下端是負極;一忽兒上端是負極,下端是正極,也就是說,它的電極極性是隨時間變化的,而且兩個電極之間電壓的大小也是隨時間變化的。如果把電源的兩極用導線與電燈泡接通。那么,電路中的電流的大小和方向也隨時間而變化。交流電的電流從零開始,逐漸增大,到了正的最大值后又逐漸減小,一直降到零,以后向反方向逐漸增大,到了負的最大值后又逐漸下降為零,完成一次完全變化。這種大小和方向都隨時間變化的電流叫做交變電流簡稱交流(圖33)。
交流電每一秒鐘完全變化的次數(shù),叫做交流電的頻率(符號:f)單位是赫茲 ,簡稱赫(符號: hz),我國電力工業(yè)統(tǒng)一規(guī)定交流電都采用50赫的頻率。
交流電完成一次完全變化的時間叫做周期。例如:頻率為50赫的交流電每一秒鐘有50個完全變化,因而,它的周期就等于1/50=0.02秒。
兩個同頻率的交流電流(或電壓),由于各種原因,可以不在同一時刻達到正的最大值,而有上段時間差 ,這段時間差稱為兩個交流電流(或電壓)的相位差。在兩極同步發(fā)電機中,當轉子轉動一轉,定子的交流電壓變完成一個完全變化 。對于50赫的交流電來說,完成一個完全變化的時間為0.02秒,而每轉一轉即相當于轉過角度360度,因此,相位差也可用角度差來表示 。例如:時間差為0.01秒時,相應的角度差為180度;時間差為0.005秒時,相應的角度差為90度。若兩個同頻率的交流電同時達到正的最大值 ,就叫做同相 (即相位相同或相位差等于零);若它們的相位差為180度,就叫做反相,即相位相反的意思。反相情況下,當一個交流電達到正的最大值時 ,另一個交流電恰好達到負的最大值。
交流電流(或電壓)的大小值通常都用有效值 來表示。例如:交流安培表和伏特表的刻度,電機電器的額定電流和額定電壓都是用有效值來表示 。交流電流(或電壓)的有效值是其最大的0.707倍。
水電站發(fā)電機發(fā)出來的電流和農(nóng)村照明及動力用電都是交流電。交流電比直流電有很多優(yōu)點,例如便于用變壓器來改變電壓 ,可以把電能輸送到較遠的地方去。用交流電來發(fā)電送電用電,投資小操作簡單運行可靠。
(二)單相交流電和三相交流電
交流電又有單相交流電和三相交流電的區(qū)別。例如:電燈收音機等是用單相交流電,單相交流電是從電源中引出兩根導線接到
水電站發(fā)出的交流電幾乎都是三相交流電 ,它是由三相同步發(fā)電機發(fā)出來的。例如,兩極三相同步發(fā)電機有三個完全相同的,但在空間上相互差120度的繞組(axbycz)。這三個繞組發(fā)出的交流電頻率和電壓最大值都相等 ,而相互之間有120度的相位差,這樣的三個電壓叫做三相對稱電壓,通常所講的三相電壓,除特別聲明外都指對稱的 。實際上我們平常遇到的三相電壓都是基本對稱的。
三相電源的三個繞組可接成星形或三角形1.星形接法 農(nóng)村小型發(fā)電機常把三個繞組的三個尾端連接在一起,成為發(fā)電機的中性點,從中性點引出一根線叫做中性線(又叫零線或地線),三個繞組首端的引出線就是三根火線,這種三個繞組的連接方法叫做三相發(fā)電機的星形接法(又叫做y接法)。
接到三相電動機上去的是三相交流線路,它由一根火線接出來,而接到照明線路上去的是單相線路,它由任意一根火線及地線接出來 。
在三相交流電中,三根火線常用abc(或黃綠紅)表示,地用n或o表示 ?;鹁€與火線之間的電壓叫做線電壓,每根火線與地線之間的電壓叫做相電壓,線電壓是相電壓的1.73倍 。例如我們接到電燈上的一根火線和一根地線,它們之間的電壓是相電壓,規(guī)定為220v;而接到電動機上的是三根火線,每兩根火線之間的電壓是線電壓 ,規(guī)定為380v,它是220v的1.73倍。
有時在發(fā)電機或電動機外殼銘牌的額定電壓一欄內(nèi)寫有400/230伏或380/220伏的數(shù)字,它表示 :斜線上面的數(shù)字是額定線電壓,斜線下面的數(shù)字是額定相電壓。
通過發(fā)電機每相繞組的電流叫做相電流,而通過每根火線的電流叫做相電流。在星形接法中 ,線電流等于相電流。
2.三角形接法 發(fā)電機的三相繞組,也可接成三角形接法,這時,要把每一組繞組的尾端和別一組的首端依次相連接,使三組繞組構成一個閉合的回路 ,并從三個連接點abc上分別引出三根火線。
在三角接法中,由于任意兩根火線都是從電源的一相繞組的尾端和首端引出的,因此線電壓就等于相電壓 ,例如uab=uax,其中uab是線電壓,uax是相電壓 ,但是,在三角形接法時,線電流和相電流就不相同了。如果三相電壓對稱,三相的負載又完全相同,那么線電流為相電流的1.73倍。