2电工电子技术及应用电子教案-章喜才.pptVIP

第二章 单相交流电路 交流电的基本概念 直流电是指电流（或电压、电动势）的大小和方向不随时间变化。 如果电流（电压、电动势）的大小和方向随时间变化，这种电就叫做交流电。 交流电分为正弦交流电和非正弦交流电两种。正弦交流电指电流（或电压、电动势）随时间按正弦规律变化。因为它们都是物理量，所以又称为正弦量。 只有一个正弦交流电源作用的电路，叫做单相正弦交流电路。以正弦交流电流为例，其波形图如图2-1所示,数学表达式为 i=Imsin(? t+? 0) (2-1) 交流电的基本概念 1.周期、频率、角频率 周期 交流电变化一个完整的循环所需要的时间称为周期，用字母T表示，单位是秒（s）周期的长短表示交流电变化的快慢。 频率 单位时间内（每秒）完成的周期数称为频率，用字母f表示，单位是赫[兹]（Hz）。频率和周期一样，也是反映交流电变化快慢的物理量。两者之间的关系是互为倒数，即 交流电的基本概念 角频率 交流电变化的快慢除了用周期和频率表示外，还可以用角频率表示。正弦交流电在单位时间内变化的角度称为角频率，用字母ω表示，单位是弧度/ 秒 。（ ）或1/秒（1/s）。角频率与周期T、频率f之间的关系为 我国工业用电的标准频率为50Hz ，所以50Hz的交流电又称为工频交流电，简称工频。 交流电的基本概念 2.瞬时值、最大值、有效值 瞬时值 交流电每一瞬间所对应的值称为瞬时值。瞬时值用小写字母表示，如us、i、u等。 最大值 交流电在一个周期内数值最大的瞬时值称为最大值或幅值。最大值用大写字母加下标m表示，如USm、Im、Um等。 有效值 规定用来计量交流电大小的物理量，称为交流电的有效值，它是这样定义的：如果让交流电和直流电分别通过同样的电阻R时，若在相同时间内产生的热量相等，那么这一直流电的数值就称为交流电的有效值。有效值用大写字母表示。如E，U，I表示。 交流电的基本概念 根据理论计算，可求得正弦交流电的有效值和最大值之间的关系为 交流电的基本概念 3.相位、初相位和相位差 相位 交流电随时间作周期性的变化，在不同的时间t，（ωt＋?0）是随时间变化的角度，称为相位角，简称相位。单位是弧度（rad）。 初相位 当t=0时刻的相位角ψ 0，即为初相位角，简称初相。单位是弧度（rad）。初相位的大小和符号与所取的记时起点有关，所取记时起点不同，交流电的初相位及其初始值也就不同，因此初相位决定了交流电的初始值。如图2-2所示，i1、i2、i3的初相位分别为正、负、零。初相角的取值范围一般规定为：－π ψ 0π。 交流电的基本概念 相位差 两个同频率正弦交流电的相位之差，称为相位差，用字母?表示，如图2-3所示。例如：设i1的相位为ωt＋?1、i2的相位为ωt＋?2，则其相位差为 ?=（ωt＋?1）-（ωt＋?2）=?1-?2 （2-7） 式2-7表明，频率相同的交流电的相位差等于它们的初相位之差。相位差的取值范围一般规定为：－π?π。 交流电的基本概念 当?1 ?2，即0???? 时， i1总是比i2先到达对应的最大值，这时就称i1超前i2 ?角，或称i2滞后i1?角。 当?1 ?2，即－????0时，称i1滞后i2 ?角，或称i2超前i1 ?角。 当?1 =?2，即?=0时，波形如图2-4a所示，称为i1与 i2相位相同，简称同相。 当?=?1 －?2＝±π时，波形如图2-4b所示，i1到达正的最大值时 i2到达负的最大值，此时称反相。。 当? =?1 －?2＝±时，波形如图2-4c所示，i1到达正的最大值时 i2到达零，此时称为正交。 正弦交流电的表示法 正弦交流电的三要素是频率、最大值、初相。这三个要素可以用一些方法表示出来。 一、解析法 是指利用三角函数表示正弦交流电随时间的变化规律。 如正弦交流电压的解析式为u=Umsin(ωt＋ψ0），式中ωt＋ψ0为正弦交流电压的相位，ω为角频率，?0为初相角，Um为最大值。 二、波形图表式法 利用三角函数式对应的正弦曲线来表示正弦交流电的表示方法，如图2-1所示，图中可以直观的表示出正弦交流电的三要素。 正弦交流电的表示法 三、相量表示法 正弦量可以用一个称为相量的有方向的线段表示。该线段的长度等于正弦量的有效值，该线段与横轴正方向的夹角等于正弦量的初相角?0。?0＞0在横轴的上方，?0＜0在横轴的下方。相量的符号为有效值符号上加一圆点，例如，用表示正弦交流电流的相量，用表示正弦交流电压的相量，如图2-5所示。正弦量用相量表示后，同频率正弦量的运算可以转化为相量的运算。 正弦交流电