电学常识：电路中相关计算公式
来源：互联网时间：2008-2-29 13:44:46
一、欧姆定律
导体中的电流I和导体两端的电压U成正比，和导体的电阻R成反比，即I=U/R 这个规律叫做欧姆定律。如果知道电压、电流、电阻三个量中的两个，就可以根据欧姆定律求出第三个量，即I=U/R，R＝U／I，U＝IR在交流电路中，欧姆定律同样成立，但电阻R应该改成阻抗Z，即I ＝U／Z
二、功率因数
1、电源的总功率中应包括电阻的有功功率和电感的无功功率，这个总功率称为视在功率，符
号为S，单位是V?A（伏安）。视在功率与有功功率和无功功率的大小关系是：S=√P2+Q2L
有功功率占视在功率中的比例称为功率因数，符号为cosΦ，cosΦ=P÷S=UR÷U=R÷Z。cosΦ的值从0到1，值越大说明有功功率占视在功率的份额越大，也说明电能的利用率越高。由于无功功率只是与电源交换能量，而不是将电能转换为其它可用能量，但交换能量的电流在电路中流动，会在电路的电阻上转化为热能而消耗掉一部分电能，因此，无功功率越小越好。
2、功率因数的提高，电感性电路中电流的相位落后于电压，角度在0°～90°之间。其中电阻的成分越大，电流落后于电压的角度越小，cosΦ值越大；电阻的成分越小，电流落后于电压的角度越大，cosΦ值越小。由于电感的无功功率占有电源的容量，并在线路上消耗一定的能量，在生产中，希望电感的无功功率越小越好。电容在电路中，流过电容的电流比电压越前90°，恰好与电感电路中电流电压的相位关系相反，也就是说两者与电源交换能量的时间不同。电感从电源吸取能量转变为磁能时，正好是电容将其储备的电能返还电源的时候，如果把这两个组件接在一起，电感所需能量可由电容提供一部分，而电容充电时所需电能也恰好能由电感提供，一部分无功电能将在电容与电感之间转换，而不再通过电源。对电源来讲，负担电感的部分能量将减少，意味着电路的功率因数cosΦ提高。
如果把电容与线圈串联，线圈两端的电压就不再是原来所加的电压。为了使线圈接电容前后所加电压相同，必须把电容与线圈相并联。所以实际生产中提高功率因数的方法，是在电感性电路两
端并联一个合适的电容。
三、电功率与电能
负载在电路中消耗电能，一个负载在单位时间内所消耗的电能，叫做电功率，电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W，电功率的量符号为P。
负载工作一段时间所消耗的电能量叫做电能，电能的单位是KW.h（千瓦时）。1 KW.h电能就是平常所说的1度电。
四、三相交流电路
1、三相交流电把三个大小相等、频率相同，初相位相差120°均匀分布。这样，发电机旋转就可以产生满足上述条件的三个单相交流电，由于初相位相差120°，在各导线中流过的电流存在一个时间差，这样，就不需要六条导线供电，而只需要在发电机内部把三个绕组按一定方式联接起来，用三条或四条导线供电。发电机每个绕组发出的单相交流电叫做三相交流电中的一相，因此，我们实际使用的单相交流电，都是三相交流发电机所提供三相交流电中的一相。
2、电源的三角形联结发电机三相绕组分别称为U、V、W，我们把一个绕组的尾端与另一个绕组的首端接在一起，另一个绕组的尾端再与下一个绕组的首端接在一起，三个绕组接成一圈，以每个接点接出一条线称为电源的三角形联结。
3、电源的星形联结把三个绕组的尾端接在一起，从三个首端引出三条线，再把尾端的公共点引出一条线，这称为电源的星形联结。
4、三相三线制电源三角形联结共有三条线，电源星形联结，如果不接中线也是三条线，这样的供电方式叫做三相三线制。
三相三线制供电只有三条线，只有一种线电压，线电压有UL12、UL23、UL31三个，同样三个线电压大小相同，相位相差120°，使用时不能混淆。
5、三相四线制电路电源星形联结，从三个首端引出三条线称为相线（俗称火线），分别用L1、L2、L3表示，从公共点引出的线称为中性线，用N表示。
在此电路中，每两条线之间都存在一个电压，相线与相线间的电压称为线电压，用UL表示。线电压共有三个：分别是L1、L2相间电压UL12，L2、L3相间的UL23，L3、L1相间的电压UL31。相线与中性线间的电压称为相电压，用UΦ表示。相电压也有三个：L1N间的UΦ1，L2N间的UΦ2，L3N间的UΦ3。三个线电压有效值相等，三个相电压有效值也相等。线电压有效值与相电压有效值的关系为：UL=√3UΦ
6、负载的三角形联结把三个负载的首尾相接，接成一圈，从三个接点引出三条线接电源的三
条相线，这种接法称负载的三角形联结，用△表示。
负载三角形联结时，每相负载所承受的是电源的线电压，每个负载中所流过的电流叫做相电流，用IΦ表示，三相负载中的相电流分别用IΦ1、IΦ2、IΦ3表示即IΦ=UL÷ZΦ
式中ZΦ——每相负载的阻抗。
相线中的电流叫做线电流，实际供电导线中的电流就是线电流，用IL表示，。如果三个相电流大小相等，线电流有效值与相电流有效值的关系为IL=√3IΦ
7、负载的星形联结把三个负载的尾端接在一起，接电源的中性线，三个首端接电源的三条相线，这种接法称负载的星形联结，用Y表示。
负载星形联结时，每相负载所承受的是电源的相电压。每相负载的相电流为IΦ=UΦ÷ZΦ
相电流就是导线中的电流。
如果三个负载的阻抗安全相同，这样的负载叫做三相对称负载。实际中，凡是三相电气设备，如三相交流电动机、三相变压器、三相电炉等，均为对称三相负载。在三相对称负载情况下，三个相电流大小相等，这时，电源中性线中将没有电流通过，中性线可以去掉，只用三条相线供电，即三相三线制电路。
但我们所使用的电气设备许多都是单相设备，如电灯、电视机等，它们都是使用三相电源中的一相。因此，三相电源的负载各相一般不可能完全相同，这种情况叫三相不对称负载。
在三相不对称负载情况下，三个相电流不相等，这时中性线电流不为零，中性线就起到了中线电流通路的作用。三相负载越接近对称，中线电流就越小，三相负载偏差越大，中线电流也越大。一般在安装单相负载时，尽量使三相负载接近对称，以减小中线电流。
三相四线制供电系统中如果相线断线，只能造成某相停电，不会造成很大损失。但如果中性线断线，由于一般三相负载不对称，这时就会造成各相负载上电压不均衡，电压高的一相上的电器会被烧毁。因此，中性线是起着保证三相电压对称的作用，三相四线制供电系统中中性线绝不能断，在中性线上不准安装任何开关电器及熔断器。