新电工电子技术 教学课件 明立军 刘雅琴 第二章.ppt

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第2章正弦交流电路
【学习目标】
1)掌握正弦交流电量的特点,即正弦电量的三要素;
2)掌握两个同频率正弦电量之间相位差的概念;
3)掌握电阻R、电感L、电容C单一元件交流电路的伏安关系,感抗XL和容抗XC的概念和功率和能量的转换关系;
4)掌握用相量分析法分析R、L、C串联电路和并联电路,计算电压、电流和有功功率,并画相量图;
5)掌握交流电路有功功率P的计算方法和提高功率因数的意义,了解无功功率Q和视在功率S的定义和计算;
6)理解三相交流电的基本概念,明确三相电源、三相电路及相序的意义;
7)能熟练计算对称三相电路的电压、电流和功率。
【能力目标】
1)掌握日光灯电路的连接方法及提高功率因数的方法;
2)了解RLC串联谐振电路的特点;
3)掌握三相负载的连接及三相电路电压、电流、功率的测量方法。
交流电具有以下优点:
(1)交流电比直流电输送方便、使用安全。
(2)交流电机结构比直流电机简单,成本也较低,使用维护方便、运行可靠。
(3)可以应用整流装置,将交流电变换成所需的直流电。
1. 正弦量的三要素
大小和方向随时间按正弦函数规律变化的电流、电压或电动势统称为正弦交流电。
正弦电流的一般表达式为:
正弦交流电的基本概念
其中Im为正弦电流变化的最大值,ω为角频率,ψi 为初相位。三者为确定正弦量的三要素,分别反映了正弦量振幅的大小、变化的快慢和计时时刻的状态。
1)瞬时值、最大值与有效值
瞬时值指正弦量在任意瞬时对应的值。用小写字母表示,如i,u,e。最大值表示瞬时值中最大的值,又叫振幅值、峰值,用带有下标“m”的大写字母表示,如Im、Um、Em。有效值是根据交流电流和直流电流的热效应相等的原则来定义的。正弦交流电的有效值和最大值之间的关系:
或
2)周期、频率与角频率
正弦量变化一次所需要的时间称为周期,用T表示,单位是秒(s)。正弦量每秒内变化的次数称为频率,用f表示,单位是赫兹(HZ)。正弦量每秒内变化的弧度数称为角频率,用ω表示,单位是弧度/秒(rad/s)。T 、f、ω三者之间的关系为:
3)初位和初相位
设,式中的
电角度(ωt+ψi)称为正弦量的相位角,简称相位。t=0 时的相位ψi称为初相位或初相角,简称初相。
两个同频率的正弦量的相位角之差称相位差,用ψ表示。
a)超前、滞后
b)同相
c)反向
d)正交

1)复数的基础知识
由实部和虚部的代数和组成的数称为复数。
复数的一般形式为:
复数是可以用图形来表示的,如图所示。
工程上,复数A 常写成:

(极坐标形式)
或(指数形式)
3. 正弦量的相量表示法
正弦量和复数之间存在着对应关系,用复数表示正弦量这一方法称为相量法。正弦交流有效值相量: 相量图如图所示。
2)复数的四则运算
复数与复数之间可以实现加法、减法、乘法、除法的运算。
1. 电阻元件的交流电路
a)电路图
b)电压与电流的相量图
c)电压、电流与功率的波形
电压与电流的关系
瞬时功率
有功功率(平均功率)
单一参数正弦交流电路