电工技术与技能实训 作者 谭维瑜 第十章 单相正弦交流电路.ppt

第十章 单 相 正 弦 交 流 电 路 【教学要求】　　　 1）掌握电阻元件电压与电流的关系, 理解有功功率的概念；掌握电感元件电压与电流的关系,理解感抗、有功功率和无功功率的概念；掌握电容元件电压与电流的关系,理解容抗、有功功率和无功功率的概念；了解无互感电感的连接；掌握阻抗的串并联概念。 2)理解RLC串联电路的阻抗概念:掌握电压三角形、阻抗三角形的应用；理解RL串联电路的阻抗概念:掌握电压三角形、阻抗三角形的应用；理解RC串联电路的阻抗概念:掌握电压三角形、阻抗三角形的应用；了解阻抗串联电路的性质。 3）了解荧光灯的结构和原理；知道荧光灯的安装及故障认识灯具。 4）理解电路中瞬时功率、有功功率、无功功率和视在功率的物理概念；会计算电路的有功、无功和视在功率；理解功率三角形和功率因数；了解提高功率因数的意义及方法。 　　　 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 10.1.1 单一元件的正弦交流电路 单一元件的正弦交流电路是指电路中只含有一个电阻，或一个电感, 或一个电容的正弦交流电路。 10.1.2 纯电阻电路 1.纯电阻电路 它是只有线性电阻的交流电路, 如白炽灯、电烙铁等。 设流过电阻R的电流i=Imsinωt, 根据欧姆定律： = t= t。UR=IR。 2.纯电阻电路的相量及其形式 1)相量形式： , , , 可看作是相量形式的欧姆定律。ZR称为“复阻抗”。 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 2)电压与电流的关系 (a)-电路图 (b)-电压与电流的波形图 (c)-相量图 设U和I相位相同, 式中 U=RI, URm=ImR, 最大值 ,有效值 。 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 3.功率计算 (1)瞬时功率 在任一瞬间,电压与电流瞬时值的乘积称为瞬时功率, 用小写字母p表示。在uR和i取关联参考方向时，有： 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 由上式可见, pR分为两部分：URI固定分量和幅值URI以2ω角频率交变的余弦量组成。且URI总为正。 从上式，可作出瞬时功率ρR随时间变化的规律的波形，如图10-2所示。 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 (2)平均功率 (有功功率) 平均功率PR是瞬时功率在一个周期内的平均值，又称为有功功率, 用大写字母P表示。 即电阻消耗的功率W。经数学计算： PR= 知识链结:节能灯 电子节能灯亮度高, 经久耐用, 节能效果好。一支13W的电子节能灯的亮度相当于60W的白炽灯。 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 10.1.3 纯电容电路 1.纯电容交流电路 图10-3 纯电容电路 (a)-电路图 (b)-电流与电压波形图 (c)-相量图 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 2.电容元件的瞬时值伏安关系 电容两端电压uc和流过的电流i为关联方向, 如图10-3(a)所示。 电容在交流电压作用下, 不断地反复充放电, 则电容上的电荷必有dq变化, 即dq=duc。 其电流为 。 上式表明, i∝ , i是与电压的变化率成正比, 而不是与电压成正比。 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 3.电流与电压的关系 设电压为 uC=UCmcos(ωt+φu)。 = 式中： , 可见, 在纯电容电路中的电流与电压是同频率的, 两者的相位Φi=Φu+900。电流超前电压900,或电压滞后电流900。见图10-3(b)。 10.1单 一 元 件 的 正 弦 交 流 电 路 4.电容中电压与电流的关系的相量形式 , , ,