[理学]第4章正弦交流电电路稳态分析.ppt

4.1 正弦交流电的基本概念 4.1.1 正弦量的三要素 若电压、电流是时间 t 的正弦函数，称为正弦交流电。 以电流为例，正弦量的一般解析式为：(4-1)  式4-1中，i与时间t的关系由最大值Im，角频率ω和初相位ψ决定，同时Im、ω、ψ也是正弦量之间进行比较和区别的依据，因此，把振幅、角频率和初相位称为正弦量的三要素。 只有确定了三要素，正弦量才是确定的 。 1．频率与周期 正弦量重复变化一次所需要的时间称为周期，用T表示，单位是秒（s）。每秒内变化的次数称为频率，用f表示，单位是赫兹（Hz）。 正弦量的变化快慢除用周期和频率表示外，还用角频率ω来表示，单位是弧度每秒（rad/s）。 因为正弦量每经历一个周期的时间T，相位增加2π，则角频率ω、周期T和频率?之间关系为 2．幅值与有效值 2、正弦量的有效值 对于正弦电流，设 3．初相位 在正弦电流4-1式及图4.1中，ωt +ψ称相位角，简称相位。当t=0 时的相位角即ψ称为初相角或初相位。初相位ψ值决定了计时时刻的角度，初相位不同，正弦量的初始值不同；当ψ=0时，初始值为零。 两个频率相同的正弦量的相位角之差或初相位之差，称相位差。 同频率正弦量的相位差 同一正弦交流电路中，电压u和电流i 的频率是相同的，但初相位不一定相同。如图4.2所示， 同频率正弦量的相位差 它们的初相位分别为ψ1和ψ2。它们的相位差为 ψ1﹥ψ2，φ﹥0，称电压u比电流i超前φ角，或i比u滞后φ 角。 当两同频正弦量的相位差φ=00时，我们称它们同相，当φ=1800时，称反相。图4.2中，u超前i角度ψ1-ψ2。 注意，不同频率的两个正弦量不能进行相位比较。 练习.判断如图4-1-1（a)（b)（c)（d）中 i1与i2哪两个正弦量同相、超前、正交、反相? 例 已知 u1=141sin(ωt+60o)V ，u 2 =70.7sin(ωt-45o)V 。求：⑴ 求相量 ；(2) 求两电压之和的瞬时值 u(t)（3） 画出相量图  2、相量法 （2） 相量图 4.2.4常用电路的功率因数 4.2.4如何提高功率因数 (2) 提高功率因数的措施: 4.3　三相交流电路 4.3.1 三相交流电源 4.4 日光灯照明电路 日光灯电路由日光灯管、镇流器、启辉器三部分及连接导线和单相电源共同组成。 2．镇流器 电感镇流器（如图4.29示）的主体是铁心线圈，其电感量的大小显然与线圈的匝数、铁心的尺寸均有关，若要增大电感量，电感镇流器的体积就会较大，相对功耗也较大。 3．启辉器 启辉器（图4.30）和（图4.31） 4.4.2 日光灯电路的工作原理 本 章 小 结 1．正弦交流电三要素 2．正弦量的相量表示 3．正弦交流电路中的电阻元件 4．正弦交流电路中的电感元件 5．正弦交流电路中的电容元件 6．RLC串联电路 当XL XC时，φ0，电路电压超前电流，电路呈感性。 当XL XC时，φ0，电压滞后电流，电路呈容性。 当XL= XC时，φ=0，电压、电流同相，电路表现为纯电阻性。此时Z=R最小，电路电流达到最大值，这种现象称串联谐振。谐振频率 7．正弦交流电路的功率及功率因数 本 章 小 结 8．功率因数的提高 功率因数不高，主要是由于电感性负载的存在。我们可以在电路中增加一个大小适当的电容元件，使Q=QL-QC变小。实质就是让电感元件尽量与电容元件进行能量交换，从而减少电感元件与电源之间的能量交换，而电源的能量更大比例地被负载所消耗、使用。为不改变负载电路的电压，电容器应与负载并联。 9．三相电动势 本 章 小 结 10．三相电源星形（Y）联结 11．三相电源的三角形（△）联结 12．三相负载的星形（Y）联结 流经负载的电流IU、IV、IW称负载相电流，一般地用表示IP。流经端线的电流称线电流，用Il表示。三相四线制电路中，负载相电压等于电源相电压， 13．三相负载的三角形(△)联结 14.日光灯电路由日光灯管、镇流器、启辉器三部分及连接导线和单相电源共同组成。 15.日光灯电路工作原理 开关闭合后，电源电压加在启辉器的两极之间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接通，于是镇流器线圈和灯管中的灯丝就有电流通过。电路接通后，起动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，动静触头分离，电路自动断开。电流断开瞬间，镇流器将产生很高的自感电动势与电源电压加在一起，加在灯管两端使灯管中的惰性气体导通，于是日光灯成为电流的通路开始发光。日光灯点燃后，持续的交变电流通过镇流器线圈仍会产生自感电动势，来阻碍电流变化，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日