《交流电路》课件.pptVIP

交流电路电气工程基础课程

课程目标掌握交流电基本概念理解正弦量表示法和复数运算学习电路分析方法阻抗分析和相量计算应用于工程实践

交流电的基本概念定义随时间周期性变化的电流特点方向和大小周期变化优势易于变压和长距离传输

正弦交流电的产生1发电机旋转线圈在磁场中旋转2感应电动势切割磁力线产生电势3正弦波形成转子角度决定电压大小

正弦量的表示方法时域表示i=Imsin(ωt+φ)表示瞬时值随时间变化频域表示I=Im∠φ表示幅值和初相位

相量表示法定义相量用复数表示正弦量1代数形式I=a+jb2指数形式I=Iejφ3极坐标形式I=I∠φ4

正弦交流电的特征参数幅值最大值频率每秒周期数相位波形位置周期完成一次变化所需时间

有效值和平均值有效值I=Im/√2产生相同热效应的直流电流值平均值Iav=2Im/π半周期内平均值峰值系数k=Im/I=√2

相位与相位差同相位相位差为0°反相位相位差为180°超前/滞后相位差为±90°

复数运算回顾加减法(a+jb)±(c+jd)=(a±c)+j(b±d)乘法(a+jb)(c+jd)=(ac-bd)+j(ad+bc)除法(a+jb)/(c+jd)=(ac+bd)/(c2+d2)+j(bc-ad)/(c2+d2)

单一参数电路：电阻1欧姆定律U=RI2相位关系电压电流同相3功率P=RI2

单一参数电路：电感1感抗XL=ωL2相位关系电压超前电流90°3能量存储储存于磁场

单一参数电路：电容1/ωC容抗XC=1/ωC90°相位差电流超前电压90°CV2/2存储能量储存于电场

RLC串联电路电阻消耗能量电感存储磁能电容存储电能

RLC并联电路总电流I=√(IR2+(IL-IC)2)相位关系φ=arctan((IL-IC)/IR)总导纳Y=√(G2+(BL-BC)2)

阻抗与导纳阻抗ZZ=R+jX串联等效参数导纳YY=G+jB并联等效参数关系Y=1/Z互为倒数

电路的频率响应

谐振现象定义电感和电容抵消时的特殊状态条件XL=XC谐振频率f?=1/(2π√LC)

串联谐振特点阻抗最小电流最大纯电阻性

并联谐振特点阻抗最大电流最小纯电阻性应用谐振电路频率选择调谐电路谐振频率与串联谐振相同但高Q时稍有不同

品质因数QωL/R串联电路Q能量存储与消耗比R/ωL并联电路Q电阻与电抗比f?/Δf带宽关系Q=f?/Δf

功率因数定义cosφ物理意义有功功率与视在功率比值实际意义电力利用效率指标

瞬时功率

有功功率定义实际消耗的平均功率计算公式P=UIcosφ单位瓦特(W)

无功功率定义电感电容交换的能量计算公式Q=UIsinφ单位乏(var)

视在功率定义电路总容量2计算公式S=UI单位伏安(VA)

功率三角形视在功率S斜边1有功功率P邻边2无功功率Q对边3功率因数cosφ=P/S4

提高功率因数的方法并联电容补偿感性负载同步调相机动态调节无功功率无功补偿装置自动调节补偿量

交流电路的测量电压表测量有效值电流表测量有效值功率表测量有功功率示波器观察波形

电压表和电流表的使用电压表并联测量电流表串联测量数字万用表多功能测量

功率表的使用

三表法测量功率原理两个电压表和一个电流表计算公式P=U?Icos(arccos(U?/U?))

互感和变压器原理电磁感应磁通变化产生感应电动势互感现象一个线圈电流变化引起另一线圈感应电动势变压器工作利用互感实现电压变换

互感系数互感定义M=k√(L?L?)耦合系数k值在0到1之间互感电压u?=M·di?/dt

理想变压器变压比n=N?/N?=U?/U?=I?/I?效率η=100%阻抗变换Z?=n2Z?

变压器的等效电路T型等效电路考虑漏感和励磁支路Γ型等效电路简化的等效模型参数测定开路和短路试验

三相交流电路概述工业应用电力系统标准高效传输功率传输稳定电机驱动产生旋转磁场

三相电源

Y型连接结构三相绕组共同连接到中性点电压关系线电压=√3×相电压电流关系线电流=相电流

Δ型连接1结构三相绕组首尾相连成三角形√3电流倍数线电流=√3×相电流1电压关系线电压=相电压

相电压和线电压Y型连接Δ型连接

相电流和线电流1Y型连接线电流=相电流2Δ型连接线电流=√3×相电流3相位关系线电流相位与相电流不同

对称三相电路分析特点三相负载阻抗完全相同中性线电流为零功率恒定不随时间变化

不对称三相电路分析电流计算需考虑各相独立1中性线电流不为零2功率分析各相功率不同3分析方法可用对称分量法4

三相功率计算有功功率P=3UphIphcosφ=√3UlIlcosφ无功功率Q=3UphIphsinφ