电工电子（交流电基础知识）.docx

交流电路的基本知识

2.1.1交流电的基本概念

2.1.2正弦交流电的相关量

2.1.3单相交流电路

1、交流电的基本概念

大小和方向随时间作周期性变化，并且在一个周期内的平均值为零的电压、电流和电动势统称为交流电。

电路中物理量的表示方法：

直流电用大写的英语字母表示，如：E、I、U。交流电用小写的英语字母表示，如：e、i、u。

电路图中标出的US、i、u的方向是电压、电动势和电流的参考方向，由于实际方向反复变化，与参考方向相同的为正，反之为负。

i

US

Oπ2π+

O

π

2π

+

2、正弦交流电的相关量

生产和生活中常用的是正弦交流电，简称交流电。

即描述正弦交流电特征的物理量

1）.周期(T)

O2ππ

O

2π

π

间，单位为秒(s)。

2）．频率(f)

频率与周期互为倒数。单位时间内完成的周期数，

频率与周期互为倒数。

单位为赫[兹](Hz)。

T、f、w之间的关系3）.

T、f、w之间的关系

单位时间内变化的电角度，单位为弧度/秒(rad/s)

有效值用大写字母表示，如U、I、E。

根据上述定义，可得

I

=0.707Im同理：=0.707Um

E

一般情况人们所说的交流电压或电流的大小，以及测量仪表所指示的值都是有效值。

7）．相位

图示交流电流的波形可用数学式表示为

i=Isin①t

m

它的初始值为零

数学式表示为

i=Imsin(①t+φ0)

它的初始值不为零

O π

O

i

O①t

φ0

2π计时起点(t=0)不同，正弦量的初始值就不同；到达最大值或某一特定值所需时间也就不同。

2π

在t=0时刻以前，正弦交流电具有的角度称为初相角，用φ0表示，简称初相。

而(①t+φ0)称为相位角，简称相位。

相位能反映正弦交流电流变化进程。例如，图示波

形在相位

(①t+φ0)=π

时，电流为最大；当

(①t+φ0)=π电流为零。

相位和初相位的单位都是弧度。

i

O①t

φ0

正弦量的三要素：幅值、频率（周期、角频率）、初相

已知i1=102sin

求各正弦量的振幅、有效值、角频率、周期、初相以及两者间的相位差。

振幅：i1m=10有效值：I1=2=10A

i=20A角频率：=①2=100πrad/s周期=T2==0.02S

i=20A

3、单相交流电路

1）单相交流电路的组成

火线零线

注意：开关接在火线上

2）不同负载的电路特点

①负载为纯电阻元件的电路

+设电阻两端输入正弦电压

+

u=Usinwt

m

根据欧姆定律

u

uU

-

-

(3)u和i

(3)u和i的最大值、有

效值满足欧姆定律m

效值满足欧姆定律

电流与电压的关系为:

(1)u和i的频率相同；

(2)u和i的相位相同；

纯电阻电路波形图与矢量图

u

ui

OW

OWt

u

i

I

U

+

u

[例]电炉的额定电压UN=220V，额定功率PN=1000W，在220V的交流电源下工作，求电炉的电流和电阻。使用2h，消耗电能是多少？

[解]由于电炉可以看成纯电阻负载，所以

电炉的电阻为

U220

工作2h消耗的电能为

W=Pt=1000×2W.h=2000W.h=2kW.h

②负载为纯电感元件的电路称为纯电感电路

忽略电阻的线圈接在交流电源上称为纯电感电路。

设通过线圈的电流为

比较i与u式

i=Isin①t

m

(1)i与u的频率相同;

(2)i与u相位差π,即电压超前电流π,或说电流滞后电压π

222

(3)i与u最大值与有效值关系为

其中

Um=XLImU=XLI

XL=WL=2πfL

称为电感的电抗，简称

感抗，单位是(Ω)。

由频率越小，感抗越小，可知电感具有“通直流，阻交