第2章单向交流电路-1.ppt

2012年2月 航海电工基础 第二章 单向交流电路 正弦交流电路的基本参数 正弦交流电路的旋转矢量表示法 纯电阻电路 纯电感电路 纯电容电路 电阻、电感与电容串联电路 第一节 正弦交流电路的基本参数 如果电流或电压每经过一定时间 （T ）就重复变化一次，则此种电流 、电压称为周期性交流电流或电压。如正弦波、方波、三角波、锯齿波 等。 记做： u(t) = u(t + T ) 如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。 正弦交流电的优越性： 便于传输: 升压降压方便； 便于运算: 同频率正弦量的加减及对时间的导数和积分仍是同频率的正弦量； 有利于电器设备的运行: 因为变化平稳等等. 正弦交流电路 注意: 正弦交流电路具有许多不同于直流电路的现象。 正弦交流电的方向,是周期性变化的，电路中所标方向，是其参考方向。代表正半周的方向。 注意: 交流电路进行计算时，也要首先规定物理量的参考方向，然后才能用数字表达式来描述。 实际方向和假设方向一致 实际方向和假设方向相反 正弦交流电的方向 正弦波的特征量 (一) 幅值 有效值 有效值的提出：交流电的大小随时间变化，为了能反映出不同波形的交流电在电路中的效果（如做功的能力、发热的效果等），在比较它们的大小时使用有效值。 有效值的定义：若某一交流电通过某一电阻，经过一定的时间所产生的热量，等于某一直流通过同一电阻在同一时间内所产生的热量时，则与此交流电相当的直流电的数值叫做该交流电的有效值。换言之，交流电的有效值就是与它热效应相当的直流电。 有效值概念 若购得一台耐压为 300V 的电器，是否可用于 220V 的线路上? 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用。 描述正弦量变化快慢的几种方法 1. 周期 T： 变化一周所需的时间 单位：秒，毫秒.. (二).（角）频率和周期 3. 角频率 ω： 每秒变化的弧度 单位：弧度/秒 2. 频率 f： 每秒变化的次数 单位：赫兹，千赫兹 ... * 电网频率： 中国 50 Hz 美国 、日本 60 Hz 小常识 * 有线通讯频率：300 - 5000 Hz * 无线通讯频率： 30 kHz - 3×104 MHz (三). 初相位 两个同频率正弦量间的相位差( 初相差) 两个同频率正弦信号的相位关系 三相交流电路：三种电压初相位各差120。  t 同频率正弦波运算: 频率不变。 结论: 因角频率（）不变，所以以下讨论同频率正弦波时， 可不考虑，主要研究幅度与初相位的变化。 第二节 正弦交流电的旋转矢量表示方法 正弦量的相量表示法：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的有向线段在纵轴上的投影值来表示。 相量的书写方式 正弦量的相量表示法举例 例1：将 u1、u2 用相量表示 注意 ： 1. 只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不可以。 2. 只有同频率的正弦量才能画在一张相量图上， 不同频率不行。 相量的复数表示 设a、b为正实数 相量的复数运算 1. 加 、减运算 2. 乘法运算 3. 除法运算 则： 复数运算法应用举例 例1: 已知瞬时值，求相量。 A V 例2： 已知相量，求瞬时值。 波形图 瞬时值 相量图 小结：正弦量的四种表示法 相量 提示 计算相量的相位角时，要注意所在 象限。如： 符号说明 瞬时值 --- 小写 u、i 有效值 --- 大写 U、I 复数、相量 --- 大写 + “.” 最大值 --- 大写+下标 正误判断 ？ 瞬时值 复数 正误判断 ？ 瞬时值 相量 已知： 正误判断 ？ 有效值 j45 则： 已知： 正误判断 ？ 则： 已知： ？ 正误判断 最大值 伏 - 安 特性 线性电阻 非线性电阻 (一) 电阻元件 R :（单位：、k、M ） 电压电流关系 电阻电感电容元件 (二)电感元件 L： 单位电流产生的磁链 （单位：H, mH, H） 电压,电流,磁通,电动势 的参考方向如图所示 1. 电感中电流、电压的关系 2. 电感和结构参数的关系 电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为： 3. 电感的储能 (三)电容元件 C : 单位电压下存储的电荷 （单位：F, F, pF） 1. 电容上电流、电压的关系 2. 电容和结构参数的关系 3. 电容的储能 电容是一种储能元件, 储存的电场能量为： 无源元件小结 理想元件的特性 （u 与 i 的关系） L C R 实际元件的特性可以用若干理想元件来表示 参数的影响