汽车电工电子技术基础（第2版）教学课件作者赵福堂编著第5章交流电路.ppt

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1、第5章交流电路5.1交流电的基木概念5.2单相交流电路5.3三相交流电路5.1交流电的基木概念5.1.1交流电的产生交流电是由交流发电机产生的。图5-2是最简单的单相交流发电机的示意图，这种特定的结构形式，使得磁极与电枢之间空气隙中的磁感应强度按下列规律分布:磁力线垂直于电枢表面;电枢表面任一点的磁感应强度按正弦规律分布，如图5-2(b)所示。因此磁感应强度B为:下一页返回5.1交流电的基木概念设线圈起始位置与中心面夹角为φo，当电枢以等角速度w按逆时针方向旋转时，线圈两有效边a和b(a=b=l)以线速度v垂直切割磁力线，在时间t

2、时刻，其感应电动势e的大小为:设Em=2BmLv，可得交流电动势瞬时表达式:上一页下一页返回5.1交流电的基木概念同理，可得交流电压、电流的瞬时表达式:5.1.2正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素是指能够完整地描述和表达正弦交流电的三个基本物理量，即最大值、频率和初相位。1.频率、周期和角频率频率、周期和角频率都是描述正弦交流电变化速度的物理量。频率是指交流电每秒变化的次数，用f表示，单位是赫兹(周/秒)，简称赫，用符号H，表示。实际应用中还有千赫(kHz)和兆赫(MHz)，它们之间的换算关系是:上一页下一页返回5.1交流电的

3、基木概念周期与频率互为倒数，即:角频率是指交流电每秒变化的电角度，用w表示，单位是rad/s(弧度/角频率和频秒率之间的关系为:上一页下一页返回5.1交流电的基木概念2.瞬时值、最大值和有效值交流电是随时间而变化的，我们把交流电在某时刻所对应的电动势、电压、电流的数值叫做瞬时值，分别用。e,u,i表示;最大的瞬时值称为最大值，也称作振幅、幅值或峰值，分别用Em,Um,Lm表示。交流电的最大值和瞬时值只能表征交流电的极限和在某时刻的大小，而不能正确反映其实际做功能力，为此，我们引入交流电有效值的概念。设交流电和直流电分别通过阻值相

4、同的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，那么就规定这个直流电动势、电压、电流的数值就称为交流电的有效值，分别用E,U,I表示。人们平时所说的交流电流、电压、电动势的数值，如5A,220V,380V等都是指其有效值。交流电压表、交流电流表所指示的数值也是有效值。上一页下一页返回5.1交流电的基木概念3.相位、初相位和相位差相位是反映交流电变化进程的物理量。前面公式中的wt和wt+φ称为相位角或相位初相位是指交流电在计时起点t=0时的相位角φ0的值相位差是两个交流电的相位之差，用△φ表示。显然，两个同频率交流电的相位差就是其初相位

5、之差，即:上一页下一页返回5.1交流电的基木概念5.1.3交流电的表示方法交流电一般有三种表示方法:第一种是解析法，用瞬时表达式表示;第二种是曲线法，用波形图表示;第三种是旋转矢量法，用矢量图表示。所谓旋转矢量法，就是在直角坐标系中，用一个绕原点不断旋转的矢量来表示交流电。旋转矢量常用最大值表示。交流电是时间的函数，且旋转矢量的三个特征(长度、转速、与x轴的夹角)可以分别表示交流电的三个要素最大值或有效值、角频率、初相位。上一页返回5.2单相交流电路5.2.1纯电阻电路在纯电阻电路中，负载是纯电阻，其电压、电流的方向如图5一7(a

6、)所示。设在电阻两端加一正弦电压:通过电阻的电流i和所加电压uR之间的关系按欧姆定律有:下一页返回5.2单相交流电路在纯电阻电路中，电阻在某瞬时消耗的功率叫做瞬时功率。瞬时功率等于瞬时电压和瞬时电流的乘积，即PR=URi瞬时功率随时间变化的波形，如图5一8所示。由于电阻两端电压和所通过的电流同相，它们同时为正或同时为负，所以任何时刻的瞬时功率PR≥0。这说明电阻在电路中是消耗功率的，电阻消耗的电能是由电路中电源提供的。瞬时功率是随时间变化的函数，不同时刻的瞬时功率也不同。为了反映电阻R所消耗功率的大小，我们引入平均功率的概念。上一

7、页下一页返回5.2单相交流电路瞬时功率对时间的平均值叫平均功率。通常都是计算一个周期内取用功率的平均值，平均功率又称有功功率，用P表示，单位为W(瓦)当电流、电压用有效值表示时，其有功功率P的计算与直流电路相同，即:上一页下一页返回5.2单相交流电路5.2.2纯电感电路图5-9所示为纯电感电路。由电感线圈作负载组的交流电路，可近似看成纯电感电路。电感线圈在通过交流电流时会产生自感电动势阻碍电流的通过，电感线圈对交流电的这种阻碍作用称作感抗，用XL表示，单位是Ω(欧姆)。感抗与交流电的频率、线圈的电感成正比。即:上一页下一页返回5.

8、2单相交流电路5.2.3纯电容电路由电容作负载组成的交流电路可近似看成纯电容电路，如图5一10所示。由于在电容器两端加上交变电压后，电容器会不断地允放电，因而在电路中形成允放电电流。因为电容器的允放电过程需要一定时间，所以其两端电压的变化总要滞后于