汽车电工电子技术 教学课件 ppt 作者 刘鸿健 主编第二章 正弦交流电路.ppt

第一节 正弦交流电的基本概念 第二节 单相正弦交流电路 第三节 三相正弦交流电 学习要求: 通过本章学习，理解正弦交流电的三要素：最大值、角频率和初相位；理解正弦交流电的相量表示法；理解电阻电路、电感电路、电容电路以及RLC串联电路的特性、相量形式和相量图；理解三相电源和三相负载的星形联结和三角形联结。掌握感抗、容抗、复阻抗的计算方法；掌握用相量法计算简单正弦电路的方法；掌握三相电路中相电压、线电压、相电流、线电流的概念；掌握单相和三相电路中有功功率、无功功率的计算方法。了解三相交流电的产生，了解串联谐振的产生条件和特点。 交流电也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹，日本等国家为60赫兹。交流电随时间变化的形式可以是多种多样的，不同变化形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的，但以正弦交流电应用最为广泛。 正弦交流电是电能生产、输送、分配和使用的主要形式。正弦交流电获得广泛应用的原因是：第一：交流电易于产生、传输和转换，从而具有成本低廉的优势；第二，就用电设备看，由三相交流电源供电的三相异步电动机结构简单、价格便宜、使用维护方便，是使用最多的动力设备；第三，在需要使用直流电的地方，可以用整流设备将交流电变为直流电。因此学习和研究正弦交流电具有重要的现实意义。 第一节 正弦交流电的基本概念 一、正弦交流电的概念 在正弦交流电路中，电压和电流的大小和方向随着时间按正弦函数规律变化，对这种按正弦功率变化的电压、电流统称为正弦交流电。 我们在数学中学过的正弦函数的解析式为： （2-1） 正弦交流电路中的电动势、电压和电流都按正弦规律变化，它们的三角函数表达式分别为 (2-2) 正弦电流的波形图如图2-1所示，电动势和电压的波形图与电流波形图相似。 二、正弦交流电的三要素 在式（2-2）电流的三角函数式中，为振幅，为角频率，为初相，正弦量的变化取决与这三个量，因此把最大值、角频率、初相位称为正弦量的三要素。 1．振幅、瞬时值和有效值 （1）瞬时值 由图2-1可知，正弦交流电流每一时刻的而大小都在发生着变化，任一时刻t所对应的电流值称为瞬时电流值，用小写的表示。 （2）振幅 最大的瞬时值称为最大值，也称为振幅。最大值反映了正弦量变化的范围。 （3）有效值 最大值是一个瞬时值，无法用来表征正弦交流电流通过电阻做功的能力。因此，在实际工作中用有效值来计量交流电的大小。 如果某正弦交流电流通过一个电阻在一个周期内所产生的热量和某直流电流通过同一电阻在相同的时间内产生的热量相等，那么，这个直流电的电动势、电压和电流的各量值就称为对应交流电各量值的有效值。正弦交流电的电动势、电压、电流的有效值分别用大写字母、、来表示。理论证明，正弦交流电的有效值与最大值关系为 (2-3) 在实际电工技术中，若无特殊说明，正弦交流电的大小均是指有效值。交流用电器的额定电压、额定电流都用有效值表示。一般的电流表和电压表所指示的数值都是指有效值。通常使用的交流电压220V、380V，交流电流5A、10A等均指有效值。 二、正弦交流电的三要素 2．周期、频率与角频率 （1）周期 正弦量完成一次周期性变化所需的时间称为正弦量的周期，用字母表示，单位是秒(s)。 （2）频率 正弦量完整变化一周所需的时间称为周期，每秒内变化的周数称为频率，用字母表示，单位是赫兹（Hz）。我国常用50赫兹作为标准频率，也称为工频。周期与频率的关系为 （2-4） （3）角频率 正弦量变化一周经历了2πf弧度，如果正弦量每秒内变化f周，则经历弧度。正弦量在每秒内经历的弧度数称为角频率，用π表示，单位为rad/s(弧度每秒)。角频率、频