§3-1交流电的基本概念概述.ppt

实际应用的发电机 第三章 单相交流电路 §3-1 交流电的基本概念 计算机中的直流电源 一、什么是交流电 交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向则随时间的变化而变化。 稳恒直流电 ：电压的大小和方向都不随时间而变化 正弦交流电 ：电压的大小和方向按正弦规律变化 非正弦交流电 ：一系列正弦交流电叠加合成的结果 直流电和交流电 恒稳直流电 正弦交流电 三角波电压信号 方波电压信号 二、交流电的产生 正弦交流电的产生设备： 交流电可以由交流发电机提供，也可由振荡器产生。交流发电机主要是提供电能，振荡器主要是产生各种交流信号。 正弦交流电的产生过程 整个线圈所产生的感应电动势为 e = 2Blvsinωt 2Blv为感应电动势的最大值，设为Em，则 上式称为正弦交流电动势的瞬时值表达式，也称解析式。 正弦交流电压、电流等表达式与此相似。 正旋交流电的产生 若从线圈平面与中性面成一夹角开始计时，则 正弦交流电压、电流等表达式与此相似。 旋转磁极式发电机 大型水力发电机组 三、正弦交流电的周期、频率和角频率 周 期：交流电每重复变化一次所需的时间， 用符号T表示，单位是s。 频 率：交流电在1秒内重复变化的次数，用符 号f表示，单位是Hz。 角频率：正弦交流电1秒内变化的电角度，用符 号ω表示，单位是rad/s。 四、正弦交流电的最大值、有效值和平均值 1． 最大值 ：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。 最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um、 Im。 2．有效值：加在同样阻值的电阻上，一个周期内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大小。 有效值用大写字母表示，如E、U、I。 正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系： 有效值 = ×最大值≈0.707×最大值 交流电的有效值 五、正弦交流电的相位与相位差 1．相位 在式 中, 表示在任意时刻线圈平面与中性面所成的角度，这个角度称为相位角，也称相位或相角 ，它反映了交流电变化进程。 其中， 为正弦量t=0时的相位，称为初相位，也称初相角或初相。 2．相位差 两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号 表示，即 两个同频率交流电的相位差就等于它们的初相之差。 e1超前e2 e1与e2同相 e1与e2反相 e1与e2正交 正弦交流电的最大值反映了正弦量的变化范围，角频率反映了正弦量的变化快慢，初相位反映了正弦量的起始状态。 最大值、角频率和初相位称为正弦交流电的三要素。 u1=3 sin（314t+30°）V u2=4 sin （314t-60°）V 六、正弦交流电的相量图表示法 在实际应用中，常采用相量图表示法来解决这一问题。 u1=3 sin（314t+30°）V 相量求和 正弦量都可以用这样一个长度对应有效值、与参考方向夹角对应初相的有向线段来表示，这个量称为相量，一般用 符号来表示。 应用相量图时注意以下几点： 1.同一相量图中，各正弦交流电的频率应相同。 2.同一相量图中，相同单位的相量应按相同比例画出。 3.一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向，逆时针转动的角度为正，反之为负。有时为了方便起见，也可在几个相量中任选其一作为参考相量，并省略直角坐标轴。 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。 一个正弦量的相量图、波形图、解析式是正弦量的几种不同的表示方法，它们有一一对应的关系，但在数学上并不相等，如果写成 则是错误的。