劳动版(第四版)《电工基础》第五章.ppt

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1、§5-1交流电的基本概念第五章单相交流电路§5-1交流电的基本概念§5-2正弦交流电的相量图表示法§5-3纯电阻电路§5-4纯电感电路§5-5纯电容电路§5-6RLC串联电路§5-7串联谐振电路§5-8并联谐振电路§5-9周期性非正弦交流电一、什么是交流电交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向则随时间的变化而变化。稳恒直流电家庭使用的电视机显像管的偏转计算机中的正弦交流电电流方波信号稳恒直流电：电压的大小和方向都不随时间而变化正弦交流电：电压的大小和方向按正弦规律变化非正弦交流电：一系列正弦交流电叠加合成的结果二、交流电的产生正弦交流电的

2、产生设备交流电可以由交流发电机提供，也可由振荡器产生。交流发电机主要是提供电能，振荡器主要是产生各种交流信号。正弦交流电的产生过程动画整个线圈所产生的感应电动势为e=2Blvsinωt2Blv为感应电动势的最大值，设为Em，则e=Emsinωt上式称为正弦交流电动势的瞬时值表达式，也称解析式。正弦交流电压、电流等表达式与此相似。若从线圈平面与中性面成一夹角开始计时，则正弦交流电压、电流等表达式与此相似。三、正弦交流电的周期、频率和角频率周期：交流电每重复变化一次所需的时间，用符号T表示，单位是s频率：交流电在1秒内重复变化的次数，用符号f表示，单位是Hz角频率：正弦交流电1

3、秒内变化的电角度，用符号ω表示，单位是rad/s四、正弦交流电的最大值、有效值和平均值最大值：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um、Im。有效值：加在同样阻值的电阻上，在相同的时间内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大小。有效值用大写字母表示，如E、U、I。正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系为：有效值=×最大值≈0.707×最大值平均值：由于正弦量取一个周期时平均值为零，所以取半个周期的平均值为正弦量的平均值。正弦电动势、电压和电流的平均值分别用符号Ep、Up、Ip表示。平均值与最大值之间的关系是：有

4、效值与平均值之间的关系是：五、正弦交流电的相位与相位差1.相位在式中，表示在任意时刻线圈平面与中性面所成的角度，这个角度称为相位角，也称相位或相角，它反映了交流电变化进程。其中，为正弦量t=0时的相位，称为初相位，也称初相角或初相。2.相位差两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号φ表示，即两个同频率交流电的相位差就等于它们的初相之差。e1超前e2e1与e2同相e1与e2反相e1与e2正交正弦交流电的最大值反映了正弦量的变化范围，角频率反映了正弦量的变化快慢，初相位反映了正弦量的起始状态。最大值、角频率和初相位称为正弦交流电的三要素。§5-2正弦交流电的相量图表示法为了

5、与一般的空间矢量相区别，把表示正弦交流电的这一矢量称为相量。正弦交流电的相量用表示。但实际应用更多的是有效值相量，即将有向线段OA的长度定为正弦量的有效值，相应符号则改为。表示正弦交流电的相量与力学中的矢量不同，它只是相位随时间变化的量，虽然加、减运算也遵循平行四边形法则，但与方向无关。应用相量图时注意以下几点：1.同一相量图中，各正弦交流电的频率应相同。2.同一相量图中，相同单位的相量应按相同比例画出。3.一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向，逆时针转动的角度为正，反之为负。有时为了方便起见，也可在几个相量中任选其一作为参考相量，并省略直角坐标轴。4.用相量表示正弦交流

6、电后，它们的加、减运算可按平行四边形法则进行。一个正弦量的相量图、波形图、解析式是正弦量的几种不同的表示方法，它们有一一对应的关系，但在数学上并不相等，如果写成则是错误的。§5-3纯电阻电路交流电路中如果只考虑电阻的作用，这种电路称为纯电阻电路。白炽灯、卤钨灯、电暖器、工业电阻炉等都可近似地看成是纯电阻电路。在这些电路中，当外电压一定时，影响电流大小的主要因素是电阻R。一、电流与电压的相位关系设加在电阻两端的电压为实验证明，在任一瞬间通过电阻的电流i仍可用欧姆定律计算，即上式表明，在正弦电压的作用下，电阻中通过的电流也是一个同频率的正弦交流电流，且与加在电阻两端的电压同相位

7、。二、电流与电压的数量关系由上式可知，通过电阻的最大电流把上式两边同除以，则得这说明，在纯电阻电路中，电流与电压的瞬时值、最大值、有效值都符合欧姆定律。三、功率在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积，称为电阻获取的瞬时功率，用PR表示，即由于电流和电压同相，所以P在任一瞬间的数值都大于或等于零，这说明电阻是一种耗能元件。通常用电阻在交流电一个周期内消耗的功率的平均值来表示功率的大小，称为平均功率，又称有功功率，用P表示，单位仍是W。电压、电流用有效值表示时，平均功率P的计算与直流电路相同