第三章 单相交流电路ppt课件.ppt
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1、第三章 单相交流电路,3-1 交流电的基本概念,3-2 正弦交流电的相量图表示法,3-3 纯电阻交流电路,3-4 纯电感交流电路,3-5 纯电容交流电路,3-6 RLC串联电路,3-7 提高功率因数的意义和方法,3-8 常用照明电路,第三章 单相交流电路,2,一、什么是交流电?,3-1 交流电的基本概念,直流电:电压或电流的大小和方向是不随时间变化的。,交流电:电压或电流的大小和方向是随时间变化的。,第三章 单相交流电路,3,实际应用的时候,有正弦波,也有方波,锯齿波等等波形,这些都是非正弦波。一般认为非正弦波是一系列正弦波的叠加,所以正弦交流电是研究非正弦交流电的基础,本章内容主要研究的就是
2、正弦交流波的主要性质。,二、交流电的产生,交流发电机示意图,线圈以逆时针匀速转动,由于导线切割磁力线,线圈将产生感应电动势,经过时间t,线圈转过的角度为t,所产生的感应电动势为e=Blvsint。所以整个线圈所产生的感应电动势为e=2Blvsint。,e=2Blvsint=Emsint电动势的瞬时值表达式,第三章 单相交流电路,4,正弦交流电的电压和电流是按照正弦规律周期性变化的。,第三章 单相交流电路,5,三、正弦交流电的周期、频率和角频率,周期 T :变化一周所需要的时间(s),频率 f :1s 内变化的周数(Hz)。,角频率 : 正弦量 1s 内变化的弧度数。, = 2f,第三章 单相交
3、流电路,6,常见的频率值,有线通信频率:300 5 000 Hz;,中国 和欧洲国家 50 Hz,美国 、日本 60 Hz,各国电网频率:,高频加热设备频率:200 kHz 300 kHz。,无线通讯频率:30 kHz 3104 MHz,第三章 单相交流电路,7,四、正弦交流电的最大值、有效值,e、i、uEm、Im、UmE、I、U,瞬时值,最大值,有效值,Wd = RI 2T,如果热效应相当 Wd = Wa 则 I 是 i 的有效值。,交流,直流,第三章 单相交流电路,8,则有,同理:,注意:1.交流电压、电流表测量数据为有效值,2.交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值,第三章 单相交流电路
4、,9,举例&练习,1、若照明用交流电u=2202sin100tV,以下说法正确的是( )A、交流电压最大值为220VB、1s内,交流电压方向变化50次C、1s内,交流电压有100次达到最大值D、交流电压有效值为220V,第三章 单相交流电路,10,五、正弦交流电的相位与相位差,i = 10 sin(1 000 t + 30)Au = 311sin(314 t60)V,相位: t + 初相位:i = 30 , u =60相位差: 同频率的正弦电量的初相位之差。 i = 100 sin(314 t + 30)A u = 311sin(314 t60)V =u i = 6030 =90,相位,初相位
5、,反映正弦量变化的进程,反映t=0时,交流电的相位,第三章 单相交流电路,11,0 180,180 0, = 0, = 180,u,u,u,u,u 与 i 同相位,u 超前于 i,u 滞后于 i,u 与 i 反相,如果相位相差900差,则称它们正交,第三章 单相交流电路,12,最大值角频率初相位,综上所述,正弦交流电的最大值表示了正弦交流电的变化范围,角频率反映了正弦交流电的变化快慢,初相位反映了正弦交流电的起始位置,第三章 单相交流电路,13,举例&练习,2、已知: ,求最大值频率、初相位,幅度:,频率:,初相位:,第三章 单相交流电路,14,3、已知某正弦电流在t =0 时为0.5A,其初
6、相位为30度,试问该正弦量的有效值等于多少?,第三章 单相交流电路,15,试问:i1 与 i2的相位差等于多少?谁超前,谁滞后?,第三章 单相交流电路,16,6、已知正弦电动势e=14.14sin(314t+30)V,求:(1)电动势的最大值和有效值 (2)频率、周期 (3)相位、初相位 (4)波形图,第三章 单相交流电路,17,3-2 正弦交流电的相量图表示法,一、正弦交流电的表示方法,正弦量具有幅值、频率及初相位三个基本特征量,表示一个正弦量就要将这三要素表示出来。表示一个正弦量可以多种方式,这也正是分析和计算交流电路的工具。,第三章 单相交流电路,18,(b) 正弦交流电,(a) 旋转矢
7、量,正弦交流电可以用 一个固定矢量表示,第三章 单相交流电路,19,有效值,1. 描述正弦量的有向线段称为相量 (phasor )。若其 幅度用最大值表示 ,则用符号:,最大值,相量的书写方式,2. 在实际应用中,幅度更多采用有效值,则用符号:,第三章 单相交流电路,20,正弦量的相量表示法举例,例1:将 u1、u2 用相量表示,相位哪一个领先?哪一个落后?,第三章 单相交流电路,21,u= u1 +u2 =,第三章 单相交流电路,22,注意 :,1. 只有正弦量才能用相量表示,非正弦量不可以。,2. 只有同频率的正弦量才能画在一张相量图上, 不同频率不行。,3. 一般取直角坐标轴的水平正方向
8、为参考方向,逆时针转动的角度为正,反之为负。,4. 用相量表示正弦交流电后,它们的加减运算可按平行四边形法则进行。,第三章 单相交流电路,23,波形图,瞬时值,相量图,小结:正弦波的三种表示法,第三章 单相交流电路,24,举例&练习,1、已知u = 311sin(314t+30)V, i = sin(628 t 60)A,请在同一相量图上画出。试一试:有e=141.4sin(314t),i=10sin(314t+30),请在同一相量图上画出。,第三章 单相交流电路,25,举例&练习,2、已知u1=32sin(314t+30)V,u2=42sin(314t-60)V,利用相量图求u=u1+u2和
9、u=u1-u2的瞬时值表达式。试一试:利用相量图,求两相量的加减运算,i1=30sin(314t+30),i2=40sin(314t-30),求解:i3=i1+i2;I4=i1-i2,第三章 单相交流电路,26,3-3 纯电阻交流电路,1. 电压与电流的关系,设,大小关系:,相位关系 :,u、i 相位相同,根据欧姆定律:, 频率相同,相位差 :,第三章 单相交流电路,27,2. 功率关系,(1) 瞬时功率 p:瞬时电压与瞬时电流的乘积,小写,结论: (耗能元件),且随时间变化。,p,第三章 单相交流电路,28,瞬时功率在一个周期内的平均值,大写,(2) 平均功率(有功功率)P,单位:瓦(W),
10、注意:通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。,第三章 单相交流电路,29,举例&练习,1、已知某白炽灯的额定参数为220V/100W,其两端所加电压u=2202sina(314t),求(1)交流电的频率(2)白炽灯的工作电阻(3)白炽灯的有功功率,第三章 单相交流电路,30,试一试:一只电熨斗的额定电压 UN = 220 V,额定功率 PN = 500 W,把它接到 220 V 的工频交流电源上工作。求电熨斗这时的电流和电阻值。如果连续使用 1 小时,它所消耗的电能是多少?,W = PN t = (5001)Wh= 0.5 kWh,解:,第三章 单相交流电路,31,3-4 纯电感交流电路,基本
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