工学第3章正弦交流电路.pptx
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1、总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回第第3 3章章 正弦交流电路正弦交流电路3.13.1 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念3.23.2 正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法3.33.3 单相交流电路单相交流电路单相交流电路单相交流电路3.43.4 三相交流电路三相交流电路三相交流电路三相交流电路总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回第第3 3章章 正弦交流电路正弦交流电路理解正弦交流电(正弦量)及其三要素的概念;理解正弦交流电(正弦量)及其三要素的概念;理解正弦交流电(正弦量)及其三要素的
2、概念;理解正弦交流电(正弦量)及其三要素的概念;了解最大值与有效值,周期、频率、角频率的概了解最大值与有效值,周期、频率、角频率的概了解最大值与有效值,周期、频率、角频率的概了解最大值与有效值,周期、频率、角频率的概念,相位和相位差的关系;念,相位和相位差的关系;念,相位和相位差的关系;念,相位和相位差的关系;理解正弦量的相量概念及其相量表示法理解正弦量的相量概念及其相量表示法理解正弦量的相量概念及其相量表示法理解正弦量的相量概念及其相量表示法掌握单相交流电路的特点,具备基本分析能力;掌握单相交流电路的特点,具备基本分析能力;掌握单相交流电路的特点,具备基本分析能力;掌握单相交流电路的特点,具
3、备基本分析能力;了解三相电源的概念及连接特点,三相负载的概了解三相电源的概念及连接特点,三相负载的概了解三相电源的概念及连接特点,三相负载的概了解三相电源的概念及连接特点,三相负载的概念及连接特点。念及连接特点。念及连接特点。念及连接特点。本章要求本章要求本章要求本章要求:总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回3.1 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念3.1.1 正弦交流电正弦交流电交流电:交流电:交流电:交流电:大小、方向随时间做周期性变化的电学量大小、方向随时间做周期性变化的电学量大小、方向随时间做周期性变化的电学量大小、方向随时间做周期性变化的电学量 正弦正弦正弦正弦交流
4、电交流电交流电交流电非正弦非正弦非正弦非正弦交流电交流电交流电交流电总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回3.1.2 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素正弦电流表达式:正弦电流表达式:正弦电流表达式:正弦电流表达式:最大值、角频率、初相角称为正弦交流电的三要素。最大值、角频率、初相角称为正弦交流电的三要素。最大值、角频率、初相角称为正弦交流电的三要素。最大值、角频率、初相角称为正弦交流电的三要素。初相角:初相角:初相角:初相角:最大值(幅值):最大值(幅值):最大值(幅值):最大值(幅值):角频率:角频率:角频率:角频率:决定大小决定大小决定大小决定大小决定变化快慢决定变化快慢决定
5、变化快慢决定变化快慢决定初始值决定初始值决定初始值决定初始值(t t=0)=0)总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回有效值:有效值:与交流电热效应相等的直流电定义为交与交流电热效应相等的直流电定义为交流电的有效值。流电的有效值。I、U、E最大值:最大值:最大的瞬时值,最大的瞬时值,Im、Um、Em瞬时值:瞬时值:每一时刻的值,每一时刻的值,i、u、e有效值与最大值的关系:有效值与最大值的关系:有效值等于最大值除以有效值等于最大值除以 注意:注意:注意:注意:上述结论仅适用于正弦交流电上述结论仅适用于正弦交流电上述结论仅适用于正弦交流电上述结论仅适用于正弦交流电 交流电压、电流表测量
6、数据均为有效值交流电压、电流表测量数据均为有效值交流电压、电流表测量数据均为有效值交流电压、电流表测量数据均为有效值 交流设备铭牌标注的电压、电流均为有效值交流设备铭牌标注的电压、电流均为有效值1.1.瞬时值、最大值与有效值瞬时值、最大值与有效值瞬时值、最大值与有效值瞬时值、最大值与有效值总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回周期周期T:变化一周所需的时间变化一周所需的时间变化一周所需的时间变化一周所需的时间 (s s)角频率角频率:每秒变化的电角度每秒变化的电角度(rad/srad/s)频率频率f:每秒变化的周数每秒变化的周数每秒变化的周数每秒变化的周数(HzHz)T Ti iO
7、2 1kHZ=10103 3HzHz,1MHz=10=106 6HzHz标准频率标准频率通常简称为通常简称为工频工频工频:工频:我国我国我国我国 50 Hz50 Hz ,美国,美国,美国,美国 、日本、日本、日本、日本 60 Hz60 Hz2.2.2.2.周期、频率与角频率周期、频率与角频率周期、频率与角频率周期、频率与角频率总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回反映正弦交流电变化的进程反映正弦交流电变化的进程反映正弦交流电变化的进程反映正弦交流电变化的进程如,正弦电流如,正弦电流如,正弦电流如,正弦电流初相是决定初始值和初相是决定初始值和初相是决定初始值和初相是决定初始值和到达某特
8、定值时间长到达某特定值时间长到达某特定值时间长到达某特定值时间长短的物理量。短的物理量。短的物理量。短的物理量。相位角(相位)相位角(相位)相位角(相位)相位角(相位)rad(rad()rad(rad()t=0时的相位角称为时的相位角称为初相角(初相)初相角(初相)初相角(初相)初相角(初相)itiO 0 0正弦正弦正弦正弦零点零点零点零点初始值初始值初始值初始值uu 正弦正弦正弦正弦零点零点零点零点 相位差相位差相位差相位差 :两个同频率两个同频率正弦交流电之间的相位之差正弦交流电之间的相位之差3.3.3.3.相位角、初相角与相位差相位角、初相角与相位差相位角、初相角与相位差相位角、初相角与
9、相位差总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回 两个同频正弦交流电的相位差就等于初相之差两个同频正弦交流电的相位差就等于初相之差两个同频正弦交流电的相位差就等于初相之差两个同频正弦交流电的相位差就等于初相之差如:如:(1)电压超前电压超前电压超前电压超前电流电流电流电流 uiu i 0tO 电压滞后电流电压滞后电流电压滞后电流电压滞后电流 (2)uitui 0O总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回uituiOtuiuiO(3)电压与电压与电压与电压与电流电流电流电流同相同相同相同相(4)电压与电压与电压与电压与电流反相电流反相电流反相电流反相注意:注意:注意:注意:超前和滞
10、后是相对的超前和滞后是相对的超前和滞后以超前和滞后以超前和滞后以超前和滞后以不超过不超过 为限为限为限为限总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回解解解解:例例例例1:1:已知已知已知已知求求求求 (1)(1)最大值最大值最大值最大值U Umm和有效值和有效值和有效值和有效值U U (2)(2)角频率角频率、频率、频率f 和周期和周期T (3)(3)初相角初相角总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回例例例例2:2:已知已知已知已知正弦电流波形和周期正弦电流波形和周期正弦电流波形和周期正弦电流波形和周期 T T=0.02s=0.02s求求求求 (1)(1)两个电流的频率、角频率
11、,有效值,两个电流的频率、角频率,有效值,初相角和相位差初相角和相位差 (2)(2)写出两个电流的瞬时值表达式写出两个电流的瞬时值表达式解解:(1)(1)频率:频率:频率:频率:角频率:角频率:角频率:角频率:有效值有效值有效值有效值:总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回初相角:初相角:初相角:初相角:相位差:相位差:相位差:相位差:(2)(2)表达式:表达式:表达式:表达式:总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回3.2 正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法1.相量表示法相量表示法相量:相量:相量:相量:表示正弦量的旋转的有向线段。表示正弦量的旋转的有向线段。表示正弦量的
12、旋转的有向线段。表示正弦量的旋转的有向线段。设正弦电流设正弦电流相量表示法:相量表示法:相量表示法:相量表示法:横轴横轴横轴横轴横轴横轴横轴横轴最大值相量最大值相量最大值相量最大值相量有效值相量有效值相量有效值相量有效值相量总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回2.相量图相量图相量图:相量图:相量图:相量图:若干同频率若干同频率正弦量的正弦量的正弦量的正弦量的相量相量组成的图形组成的图形组成的图形组成的图形绝对画法绝对画法绝对画法绝对画法相对画法相对画法相对画法相对画法如如如如横轴横轴横轴横轴总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回 绝对画法用于相量计算,相对画法用于讨论相位
13、绝对画法用于相量计算,相对画法用于讨论相位绝对画法用于相量计算,相对画法用于讨论相位绝对画法用于相量计算,相对画法用于讨论相位关系。关系。关系。关系。注意注意注意注意:相量图中的相量旋转速度相同,因此相量图中的相量旋转速度相同,因此相量图中的相量旋转速度相同,因此相量图中的相量旋转速度相同,因此作相量图时作相量图时作相量图时作相量图时角速度角速度角速度角速度可以不标出。可以不标出。可以不标出。可以不标出。相量图中相量图中相量图中相量图中各相量可用有效值相量,也可用最大值各相量可用有效值相量,也可用最大值各相量可用有效值相量,也可用最大值各相量可用有效值相量,也可用最大值相量。相量。相量。相量。
14、总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回3.3 单相交流电路单相交流电路3.3.1 单一参数电路单一参数电路1 1纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路(1 1)电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系Ru+_以以以以电阻电阻电阻电阻为负载组成的电路为负载组成的电路为负载组成的电路为负载组成的电路设设大小关系:大小关系:大小关系:大小关系:相位关系相位关系相位关系相位关系 :u u、i i 相位相同相位相同相位相同相位相同 频率相同频率相同频率相同频率相同ituO相量图相量图总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回 瞬时功率瞬时功率 p:瞬时电压与瞬时
15、电流的乘积瞬时电压与瞬时电流的乘积(2 2)功率功率功率功率小写小写小写小写结论结论:(耗能元件)(耗能元件),且随时间变化。且随时间变化。ituOtpOpiu总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值 pptOP数学推导证明:数学推导证明:数学推导证明:数学推导证明:有功功率的大小等于瞬时功率的最大值有功功率的大小等于瞬时功率的最大值有功功率的大小等于瞬时功率的最大值有功功率的大小等于瞬时功率的最大值瓦(瓦(W)Ru+_注意:注意:注意:注意:通常铭牌数据或测量的功率均指有功
16、功率。通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。有功功率(平均功率)有功功率(平均功率)有功功率(平均功率)有功功率(平均功率)P P总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回2 2纯电感电路纯电感电路纯电感电路纯电感电路以以以以电感元件电感元件电感元件电感元件为负载组成的电路为负载组成的电路为负载组成的电路为负载组成的电路(1 1)电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系+-eL+-L 瞬时值瞬时值关系式:关系式:设:设:频率相同频率相同频率相同频率相同 U=I L 电压超前电流电压超前电流
17、电压超前电流电压超前电流9090 相量图相量图utu iiO总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回则则:感抗感抗感抗感抗()()()()电感电感L具有通直阻交的作用具有通直阻交的作用直流:直流:直流:直流:f=0,XL=0,电感,电感L视为视为短路短路定义:定义:定义:定义:交流:交流:交流:交流:fXL有效值欧姆定律有效值欧姆定律有效值欧姆定律有效值欧姆定律:总目录总目录上页上页章目录章目录下页下页返回返回(2 2)功率功率功率功率 瞬时功率瞬时功率瞬时功率瞬时功率储能储能储能储能+放能放能放能放能储能储能储能储能放能放能放能放能-iuopo 纯电感纯电感L是储能元件是储能元件总目
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