电工第02章正弦交流电路ppt培训课件

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1、第2章正弦交流电路本章主要内容正弦交流电的基本概念正弦量的相量表示方法单一元件正弦交流电路复杂正弦交流电路的分析功率因数及功率补偿正弦交流电的基本概念正弦交流电与正弦交流电路正弦量的三要素例题分析正弦交流电与正弦交流电路(1)所谓正弦交流电就是指大小和方向随时间按正弦规律变化的交流电压和交流电流的总称.正弦交流电与正弦交流电路(2)正弦电压和电流都是按正弦规律周期性随时间变化的.其波形图可用正弦曲线来表示：i,u0t正弦交流电与正弦交流电路(3)如果在线性电路中施加正弦激励（正弦交流电压源或正弦交流电流源），则电路中的所有响应在电路达到稳态时，也都是与激励同

2、频率的正弦量，这样的电路，我们习惯上称为正弦交流电路。0i,ut+_uiR正半周uiR负半周激励响应正弦量的三要素正弦量的特征表现在变化的快慢、大小及初值三个方面，它们分别由频率(或周期)、幅值(或有效值)和初相位来确定。所以称频率、幅值和初相位为正弦量的三要素。设正弦电流为幅值角频率初相位周期与频率—正弦量的快慢(1)交流电往复变化一周需要的时间称为周期,它也是波形再次重复出现所需的最短时间间隔,通常用字母T表示,如图所示,它的单位是秒(s)。iIm0Ttt1t2t4.t3例如频率f=50Hz的交流电,其周期为T=0.02s因为我们的工业生产和日常生活中所

3、使用的交流电的频率就是50Hz，所以，我们称频率f=50Hz的交流电为工频交流电。周期与频率—正弦量的快慢(2)工程中常用的一些频率范围：中频电炉的工作频率为500~8000Hz；高频电炉的工作频率为200~300kHz；无线电工程的频率为104~30×1010Hz。低频电子工程的频率为20~20×103Hz。正弦量变化快慢的衡量有时还用角频率ω来描述。它与频率和周期的关系为正弦量的大小—瞬时值、幅值与有效值(1)正弦交流电流、电压的大小可表示如下:瞬时值：任一时刻交流电量值的大小就叫瞬时值,都用小写字母i、u表示,它们都是时间的函数,不同时刻其量值也不同。

4、ImTi0tt1t2t3如图，在t2时刻的值为i(t2)在t3时刻的值为i(t3)。正弦量的大小—瞬时值、幅值与有效值(2)最大值(幅值)在一个周期里最大的瞬时值叫最大值,它是交流电的振幅,通常用大写字母并加注下标m表示。如Im、Um。可见，最大值实际上就是最大的瞬时值，也是与时间有关的量。ImTi0tt1在工程中，表示正弦电压与电流的大小不是瞬时值也不是幅值，而是有效值。正弦量的大小—瞬时值、幅值与有效值(3)有效值若有一交流电流通过电阻R,在一个周期时间内消耗的电能,与数值为I的直流电流在同样的时间内,通过同一电阻所消耗的电能相等,则这个直流电流I的数值

5、就称为该交流电流的有效值。IRiR对任意周期电流都适用。可见：交流电流的有效值就是与它的平均耗能相等的直流电流值正弦量的大小—瞬时值、幅值与有效值(4)对于正弦交流电流正弦交流电的有效值等于它的最大值除以而与其频率及初相无关。同理正弦量的大小—瞬时值、幅值与有效值(5)例题分析已知u=Umsinωt,Um=310V,f=50Hz试求有效值U和t=0.1s时的瞬时值.解最后应指出有效值与最大值之间的关系只适用于正弦交流电量。其他非正弦交流量的有效值与最大值之间不存在的关系。初相位与相位差(1)相位与初相位对于已知的正弦量称(ωt+ψi)为正弦交流电流的相位角,

6、简称相位。在不同的时刻正弦量的相位也不同,交流电流的大小和方向也不同。相位0it初相t=0对应的相位ψi称为初相位。初相位与相位差(2)初相用来确定交流电初始瞬时状态。初相是正弦交流电的一个重要的物理量,没有它就无法画出确定的波形图和写出完整的交流电表达式。相位初相位正弦函数那么，如何画出这两个正弦函数，如何比较它们的关系呢？初相位与相位差(3)两个同频率正弦量的相位比较：图中，ψi和ψu分别为u和i的初相。画出电压u和电流i的波形图如下对于0i,utiImuUm两个同频率的正弦交流电往往具有不同的相位和初相位，如图中的ωt+ψi与ψi>0和ωt+ψu与ψ

7、u>ψi>0所示.初相位与相位差(4)相位差我们称两个同频率的正弦交流电在相位上的差值称为相位差,用φ表示。相位差等于初相差相位差大于零我们称电压超前电流φ角0i,utiImuUm初相位与相位差(5)相位差可用于表示两个正弦量之间的相对位置关系。我们称电压滞后电流φ角我们称电压与电流同相0i,utiImuUm0i,utiImuUm初相位与相位差(6)相位差可用于表示两个正弦量之间的相对位置关系。我们称电压与电流正交0i,utiImuUm0i,utiImuUm我们称电压与电流反相初相位与相位差(7)注意：只有同频率的正弦量的相位差才等于它们的初相之差

8、，与时间t和角频率ω无关。对于不同频率的正弦量则没有