电工电子技术教学课件作者张怡典倪志莲主编第2章正弦交流电路课件.pptx

电 工 电 子 技 术第2章 正弦交流电路第2章 正弦交流电路学习目标掌握正弦量的三要素、正弦量的相量表示法。掌握电阻元件、电感元件、电容元件的电压与电流相量关系。掌握正弦交流电路的分析计算。了解提高功率因数的意义和方法。掌握三相电源的特点及联结。掌握三相负载在星形联结和三角形联结方式，三相对称负载的分析计算。掌握三相功率的分析计算。了解安全用电基本知识。第2章 正弦交流电路正弦交流电路的基本概念 大小和方向随时间作周期性交替变化的电动势、电压和电流。 交流电 :按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电，而正弦电流、电压及电动势常统称为正弦量。 幅值角频率初相位正弦量的三要素——角频率（频率）、幅值及初相位第2章 正弦交流电路我国工业用电 f＝50Hz，简称工频。角频率，每秒变化的角度大小。单位 。频率 正弦量每秒变化的次数。单位为赫兹[Hz]，简称赫。正弦量变化一次需要的时间。单位 s周期、频率与角频率周期、频率与角频率都是表征正弦量变化快慢的要素。第2章 正弦交流电路幅值、有效值最大值，称为正弦量的振幅，用下标m表示。工程上常用的是有效值，有效值用大写字母表示。正弦电压和正弦电流的有效值与最大值的关系为第2章 正弦交流电路称为正弦量的相位角。t＝0时， 称为初相角，简称初相。其大小与计时起点有关。相位、初相位、相位差两个同频率正弦量的相位之差，称为相位差。它们的相位差为第2章 正弦交流电路注意所在象限正弦量的相量表示法已用到的正弦量表示形式有两种： ⑴ 波形图：能直观反映正弦量的变化过程； ⑵ 函数表达式：能精确计算正弦量的值。复数的表示：代数形式三角形式指数形式极坐标形式注：复数极坐标式与代数式的转换第2章 正弦交流电路复数的相量表示在电工技术中，将与正弦量对应的复数称为相量，用大写字母上面加小圆点“·”表示。正弦电压相量为只有同频率的正弦量才能进行相量运算。注意不同频率的正弦量，用相量表示时，不能画在同一相量图上。正弦量的相量图第2章 正弦交流电路正弦交流电路中的电阻元件电压与电流的关系相量关系式为： 大小关系为ψu=ψi，即电阻元件中的电压与电流同频率、同相位。相位关系为第2章 正弦交流电路电阻元件的功率电阻元件通入正弦电流后，电阻上消耗的功率也是随时间而变化，称为瞬时功率。瞬时功率：在工程中，将瞬时功率一个周期内的平均值，称为平均功率，又称为有功功率，简称功率。电阻元件的平均功率第2章 正弦交流电路电感元件在电压和电流为关联参考方向下，感应电压为L称为元件的自感或电感，其单位是亨利（H）当电感元件通过直流时，电感元件两端电压uL=0，这时电感元件相当于短接线，所以在直流电路中电感相当于导线。注意第2章 正弦交流电路正弦交流电路中的电感元件电压与电流的关系相量关系式为： XL=ωL=2πf L称为感抗表征电感元件对电流的阻碍作用大小关系为电感元件上的电压电流同频率，ψu=ψi+90°，电压超前电流90°。相位关系为第2章 正弦交流电路电感元件的功率电感元件瞬时功率：整个周期内的平均功率为零，说明电感元件只与外电路进行能量交换，其本身不消耗能量，故它只是贮能元件。引入无功功率来衡量电感元件与外界交换能量的规模。无功功率用Q表示，单位为乏（Var）电感元件贮存磁场能量，大小为第2章 正弦交流电路电容元件在电压和电流为关联参考方向下，电流与其电压的变化率成正比C称为元件的电容，用C表示，单位为法拉。在直流电路中，电容元件相当于开路，故电容元件有隔断直流（简称隔直）的作用。注意第2章 正弦交流电路正弦交流电路中的电容元件电压与电流的关系相量关系式为： =XC称为容抗表征电容元件对电流的阻碍作用大小关系为U =XC I电容元件上的电压电流同频率，ψi =ψu +90°，电流超前电压90°。相位关系为第2章 正弦交流电路电容元件的功率电容元件瞬时功率：整个周期内的平均功率为零，说明电容元件只与外电路进行能量交换，本身不消耗能量，故它也是贮能元件。电容元件的无功功率为电容元件贮存电场能量，大小为第2章 正弦交流电路RLC串联正弦交流电路第2章 正弦交流电路复阻抗Z是一个复数，其实部为电阻R，虚部为电抗X，因而，称Z为复阻抗，单位为欧姆（Ω）。复阻抗Z只决定于电路本身参数。电压三角形阻抗三角形复阻的阻抗值 为阻抗角复阻抗Z又决定了电路中电压与电流的大小和相位关系。第2章 正弦交流电路电路的性质 在相位上，电压超前电流；电路呈现感性。在相位上，电压滞后电流；电路呈现容性。电压与电流同相位；电路呈现阻性。 以上讨论可知，电路参数不仅决定电压与电流的大小关系，还决定电路的性质。第2章 正弦交流电路RLC串联正弦交流电路的功率总电压U与电流I的乘积，用符号S表示，它的单位为伏安（VA）。视在功率