电工技术 作者 陈建军 第三章.pptVIP

第3章 单相正弦交流电路分析 知 识 要 点 正弦量三要素 正弦量的表示方法 电量与电路定律的相量表示法 阻抗的概念与应用 正弦交流电路分析 谐振概念与应用 功率因数与功率因数的提高 几种常见交流电的电流波形图 交流电的三个主要优点： 1.交流电可以用变压器改变电压，便于远距离输电。 2.交流电动机比相同功率的直流电动机构造简单，造价低。 3.可以应用整流装置，将交流电变换成所需的直流电。因此，在生产和生活中广泛应用交流电。 3.1 正弦交流电的产生 最简单的交流发电机的原理示意图 电动势表达式 3.2 描述正弦交流电 3.2.1正弦交流电的最大值 3.2.2．周期、频率、角频率 1.周期 完成一次周期性变化所用的时间，叫做周期，用T 表示，单位是秒。 2．频率 交流电在单位时间内(1s)完成周期性变化的次数，叫做频率。 lkHz=Hz 1MHz=Hz T=1/f 3．角频率 单位时间内电角度的变化量，叫做角频率。 3.2.3 相位、相位差 1．相位 t时刻线圈平面与中性面的夹角为叫交流电的相位。 当t=0时的相位，叫做初相位(简称初相) 2．相位差 两个同频率正弦交流电，任一瞬问的相位之差就叫做相位差 。 相位差波形图 3.3 交流电的有效值 一个直流电流与一个交流电流分别通过阻值相等的电阻，如果通电的时间相同，电阻R上产生的热量也相等，那么直流电的数值叫做交流电的有效值。 注意 在选择电器的耐压时，必须考虑电压的最大值。例如，耐压为220V的电容就不能接到电压有效值为220V的交流电路上，因为电压的有效值为220V时，电压的最大值是311V，会使电容因击穿而损坏。 3.4正弦量的相量表示法 用正弦波形和旋转有向线段来表示正弦量 用复数来表示正弦量 电压的相量表达式 相量图 3.5 纯电阻的交流电路 电阻的交流电路 纯电阻交流电路 3.6 纯电感的交流电路 电感的交流电路 电压、电流的关系 感抗 电感对交流电流有阻碍作用，称为感抗。 电感线圈对高频电流的阻碍作用很大，而对直流则可视作短路。 电压、电流的相量关系 无功功率 3.7 纯电容的交流电路 电容的交流电路 电压、电流的关系 容抗 电容对电流的阻碍作用称为容抗 。 电容有隔直流通交流的作用。 电压、电流的相量关系 无功功率 平均功率为 0 单位：乏(var)或千乏(kvar) 3.8 RL串联电路 荧光灯电路图和原理图 3.8.1 RL串联电路电压间的关系 电压有效值相量关系为 电压间的数量关系为 总电压超前总电流的相位 总电压与各部分电压之间的关系为 ３.8.２ RL串联电路的阻抗 电阻和电感串联电路对交流电的总阻碍作用称为阻抗。 阻抗三角形 阻抗的计算 阻抗角 即电压与电流的相位差。 电阻、感抗与阻抗的关系式 3.8.3 RL串联电路的功率 功率三角形 1．有功功率 电阻消耗功率，即有功功率 。 2．无功功率 电感不消耗能量，它与电源之间进行能量交换的规模称为无功功率。 3．视在功率 视在功率表示电源提供的总功率。 4．功率因数 有功功率与视在功率的比值叫功率因数 。 3.9 RLC串联电路 ３.9.1RＬＣ串联电路电压间的关系 RLC串联电路相量图 3.9.2 RLC串联电路的阻抗 ＲＬＣ串联电路的阻抗三角形 阻抗、电阻、感抗和容抗间的关系为 电路性质的讨论 ３.9.３ RLC串联电路的功率 3.10 串联谐振电路 3.10.1谐振条件与谐振频率 1．谐振条件 2．谐振频率 3.10.2 串联谐振的特点 1．电路的性质 （1）总阻抗最小，总电流最大，谐振时电路的电抗X为零。 （2）电路呈电阻性 。 （3）阻抗最小 。 （4）外加电压一定时，谐振电流最大。 2．特性阻抗 谐振电路的特性阻抗由电路参数L和C决定，与谐振频率的大小无关 。 3．品质因数 谐振电路的特性阻抗与电路中电阻的比值称做电路的品质因数 。 3.10.3 串联谐振电路的选择性和通频带 1．串联谐振电路的选择性 电路的品质因数Q值的大小是标志谐振回路质量优劣的重要指标 。 2.串联谐振电路的通频带 3.11 提高功率因数的意义和方法 3.11.1 提高功率因数的意义 1．提高供电设备的能量利用率 2．减小输电线路上的能量损失 3.11.2 提高功率因数的方法 1．提高用电设备本身的功率因数 2．在感性负载上并联电容提高功率因数 回路的Q值越高，谐振曲线越尖锐，电路的通频带就越窄：反之，回路的Q值越小，谐振曲线越平坦，电路的通频带越宽。