第3单元 交流电路的基本概念.pptVIP

学习目标 学习目标： 1. 掌握正弦交流电路三要素、相位差及有效值的概念。 2. 了解正弦量的几种表示方法，掌握正弦量的相量表示法。 3. 掌握三种基本元件的电压、电流的关系及功率关系，会测量交流电压、电流及功率。 4. 掌握三相对称电源及相序的概念，会使用相序指示器。 5．熟悉三相交流电源的联接及线电压与相电压的关系,会测量相电压和线电压。 3.1 正弦交流电路的三要素 3.1.1 正弦电流及其三要素 正弦电流的一般表达式为： i(t)=sin(ωt+ψ) 正弦电流波形图最大值、角频率和初相位称为正弦量的三要素。 3.1 正弦交流电路的三要素 3.1.2 相位差 在正弦交流电路分析中，经常要比较两个同频率正弦量之间的相位。任意两个同频率的正弦电流 的相位差是 相位差在任何瞬间都是一个与时间无关的常量，等于它们初相位之差。习惯上取∣∣≤180°。 3.1 正弦交流电路的三要素 如果ψ1-ψ2＞0，则称i1超前i2，意指i1比i2先到达正峰值，反过来也可以说i2滞后i1。超前或滞后有时也需指明超前或滞后多少角度或时间，以角度表示时为ψ1-ψ2，若以时间表示，则为(ψ1-ψ2)/ω。如果两个正弦电流的相位差为=180，则称这两个正弦量为反相。如果相位差=90，则称这两个正弦量为正交。 3.1 正弦交流电路的三要素 3.1.3 有效值 周期电流流过电阻R在一个周期所产生的能量与直流电流I流过电阻R在时间T内所产生的能量相等，则此直流电流的量值为此周期性电流的有效值。 3.2 正弦量的相量表示法 相量法就是用复数来表示正弦量。使正弦交流电路的稳态分析与计算转化为复数运算的一种方法。 3.2 正弦量的相量表示法 3.2.1 复数及其表示形式 设是一个复数，并设a和b分别为它的实部和虚部，则有 代数形式 3.2 正弦量的相量表示法 3.2.1 复数及其表示形式 复数的三角形式 复数的指数形式 工程上简写为 3.2 正弦量的相量表示法 3.2.2复数运算 1.复数的加减 3.2 正弦量的相量表示法 2.复数的乘除 3.2 正弦量的相量表示法 3.复数相等和共轭复数 3.2 正弦量的相量表示法 3.2.3正弦量的相量表示法 正弦量 相量表示式 相量图 3.2 正弦量的相量表示法 3.2 正弦量的相量表示法 3.3交流电路的基本元件 3.3.1电阻元件 1.电阻元件上电压与电流的关系 当电阻两端加上正弦交流电压时，电阻中就有交流电流通过，电压与电流的瞬时值仍然遵循欧姆定律。在图中，电压与电流为关联参考方向，则电阻上的电流为 3.3交流电路的基本元件 3.3交流电路的基本元件 波形图 相量关系 3.3交流电路的基本元件 2.电阻元件的功率 （１）瞬时功率 （２）平均功率 3.3交流电路的基本元件 例3.4 一额定电压为220V、功率为100W的电烙铁，误接在380V的交流电源上，问此时它消耗的功率是多少？会出现什么现象。 解：已知额定电压和功率，可求出电烙铁的等效电阻 当误接在380V电源上时，电烙铁实际消耗的功率为 此时，电烙铁内的电阻很可能被烧断。 3.3交流电路的基本元件 3.3.2电感元件 1.电感元件上电压和电流的关系 3.3交流电路的基本元件 3.3交流电路的基本元件 令 XL =ωL =2 L 称为感抗，它用来表示电感元件对电流阻碍作用的一个物理量。它与角频率成正比。单位是欧姆。 在直流电路中，ω=0， XL =0，所以电感在直流电路中视为短路。 电感元件的电压、电流波形图如图所示(设ψi=0)。 3.3交流电路的基本元件 电感元件上电压与电流的相量关系为 3.3交流电路的基本元件 2.电感元件的功率 设 则 3.3交流电路的基本元件 为了衡量电源与电感元件间的能量交换的大小，把电感元件瞬时功率的最大值称为无功功率，用Q表示。 3.3交流电路的基本元件 3.3.3 电容元件 1.电容元件上电压和电流的关系 3.3交流电路的基本元件 从以上分析可知： （1）电容两端的电压与电流同频率； （2） 电容两端的电压在相位上滞后电流90°； 经简化得: 称为容抗 3.3交流电路的基本元件 电容元件上电压与电流的相量关系为 3.3交流电路的基本元件 2.电容元件的功率 3.3交流电路的