正弦交流電路及其应用.docVIP

返回电子教案 返回主页 正弦交流电路及其应用 课程目标 1.掌握正弦量的三要素 2.了解相量及相量图的表示方法 3.掌握电路元件上电压电流的关系 4.了解提高功率因数的意义、掌握提高功率因数的方法 5.熟悉三相电路的联接方法并掌握线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系 6.掌握对称三相电路的分析 7.了解三相电路中线的作用 8.学会常用电路元件的识别与测量方法 9.掌握日光灯电路的安装和测试 10.掌握三相负载的联接以及电压、电流功率的测量 ? 课程内容 1.正弦量的三要素 2.正弦量的相量表示法 3. 电路元件上电压电流的关系： 电阻元件电压电流的关系 电感元件电压电流的关系 电容元件电压电流的关系 RLC串联电路的分析 4.正弦交流电路的功率及功率因数提高 5.三相对称电路的特点及分析 6.电阻、电感、电容元件的认识与测量 7.日光灯电路和功率因数的提高 8.三相负载的星形联接和三角形联接 学习方法 从分析交流电的三要素及表示方法出发，掌握电路元件电压电流的数值与相位关系，掌握RLC串联电路的分析及谐振分析，掌握交流电路的功率及功率因数的提高方法，掌握三相对称电路的分析方法，通过以上系统的学习掌握交流电路的分析方法。通过交流电路的实训掌握交流电路参数的测试及数据分析。 课后思考 1 相位差的含义？ 2 相量和正弦交流电的关系?画相量图的注意点？ 3 无功功率和视在功率的含义是什么？ 4 提高功率因数的意义？提高的方法有哪些？ 5 三相对称电源的条件是什么？三相对称负载的含义是什么？ 6 三相电路功率的测量方法有哪几种？ 7 电阻元件、电容元件、电感元件的电压与电流的相位关系如何？ 8 电感和电容在直流和交流电路中的作用如何？ ? 正弦量的三要素 在正弦交流电路中，电压和电流的大小和方向随时间按正弦规律变化。凡按照正弦规律变动的电压、电流等统称正弦量。 图2.1.1为一段正弦电流电路，电流i在图示参考方向下，其数学表达式为 i=Imsin(ωt+φi) 图2.1.1 式中Im为振幅，ω为角频率，ψi为初相，正弦量的变化取决于以上三个量，通常把Im、ω、ψi、称为正弦量的三要素。 一、频率与周期 正弦量完整变化一周所需的时间，如图2.1.2称为周期T。单位是s（秒），每秒内变化的周数称为频率，用字母f 表示，单位是赫兹（Hz）。我国采用50Hz作为电力标准，又称工频。频率和周期互为倒数： (2.1) 图2.1.2 ω称为正弦电流i的角频率，单位是rad/s（弧度每秒）。 (2.2) 从式中可以看出角频率与频率之间是个2π的倍数关系，有时我们也把振幅、频率、初相称为正弦量的三要素。 二、振幅和有效值 正弦量的大小和方向随时间周期性的变化，最大幅值称为振幅，也叫最大值，图2.1.2为电流的正弦波形。一般用Im、Um来表示电流、电压的最大值。 下面分析正弦量的有效值： 在图2.1.3中有两个相同的电阻R，其中一个电阻通以周期电流i，另一个电阻通以直流电流I ,在一个周期内电阻消耗的电能分别为 图2.1.3 令消耗的电能相等，则 式中I称为周期电流i的有效值Im，又称为方均根值。 当周期电流为正弦量时，i=Imsinωt令（φi=0），则 (2.3) 得到正弦量最大值（振幅）是有效值的 倍。 三、相位、初相、相位差 正弦电流一般表示为 i＝Imsin(wt+ji). 其中wt+ji叫做相位，反应了正弦量随时间变化的进程。当t=0时，ji叫做初相。 假定两个同频率的正弦量u、i，则 u＝Umsin(wt+ju) i＝Imsin(wt+ji) 它们的相位差j为 j＝(wt+ju)－(wt+ji) ＝ju－ji 此式表明，相位差与计时起点无关，是一个定数。我们只讨论同频率正弦量的相位差，这点要注意。如图2.1.4。 (a) (b)同相 (c)正交 =π/2 (d)反向 =π 图2.1.4