8§3.1(交流电的基本概念).doc

教学过程文化理论课教案7.5.1-10-j-01科目电工常识授课日期07模具(3)班：05.20(4)班：05.2507数控(3)班：05.26(4)班：05.2107加工中心班: 05.21课时2课题第三章 正弦交流电路第一节 交流电的基本概念班级07模具(3)班、(4)班07数控(3)班、(4)班07加工中心班教学目的1使学生认识正弦交流电的产生2使学生掌握正弦交流电的三要素选用教具挂图教学重点正弦交流电的三要素教学难点有效值的概念及其与最大值的关系频率、角频率的概念及它们的关系教学回顾直流电说明审阅签名： 年 月 日【组织教学】1. 起立，师生互相问好2. 坐下，清点人数，指出和纠正存在问题【导入新课】1教学回顾与提问：直导体中感应电动势大小计算和方向判定2切入新课：由法拉第电磁感应定律可知，导体切割磁力线时，导体中就有感应电动势产生，如果导体是闭合的，则导体中有感应电流。据此，科学家设计出正弦交流发电机，生产出正弦交流电。【讲授新课】第三章 正弦交流电路第一节 交流电的基本概念一、交流电概述恒稳直流电：大小和方向不随时间变化的电流、电压、电动势的总称，常简称为直流电。脉动直流电：大小随时间有些变化而方向不变的电流、电压、电动势的总称。交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流、电压、电动势的总称。正弦交流电：按正弦函数规律变化的交流电。交流电的瞬时值 交流电在变化过程中的任一瞬间，都有一个确定的大小和方向。交流电任一瞬间的大小和方向叫交流电的瞬时值，交流电的瞬时电动势、电压、电流分别用、 、 表示。通过交流电的电路叫交流电路，通过正弦交流电的电路正弦交流电路。电路中的电源如果只有单个交流电动势，这样的电路叫单相交流电路；电路中的电源如果有三个交流电动势，这样的电路叫三相交流电路。正弦交流电在日常生活和工作等中得到广泛地应用。因正弦交流电生产、输送、使用方便，其电器设备价格较低，综合使用成本也较低。二、正弦交流电的产生正弦交流电是正弦交流发电机产生的，图31是正弦交流发电机原理图。正弦交流发电机的主要部分是线圈和磁极线圈：多用铜线绕成矩形，有许多匝，匝数越多，产生的感应电动势越大。磁极：至少一对，多的达40对以上。磁极对数越多的发电机，产生的交流电的变化速度越快。图示发电机的磁极对数为一对。磁极特制成：磁极中线处的磁感应强度最强，为；电枢表面上其他位置的磁感应强度按正弦函数规律变化：若线圈平面与磁极中性面的夹角为，则线圈导体所处的磁感应强度为。磁感应强度方向与导体的运动方向垂直，即。设线圈的有效长度为，线圈平面以角速度为逆时针方向旋转，与磁极中性面夹角为，从指向的电动电动势为正，从指向的电动电动势为负，则线圈产生的感应电动势的大小为：式中，表示交流电动势的最大值。可见，这个电动势是按正弦函数规律变化的，我们把它称为正弦交流电动势。线圈处于磁极中性面位置（如图示位置）并逆时针转时，=0，转至与磁极中线平行时，最大；边转至边的位置时，线圈转动半周，这个半周中除了这个位置，A点的电位高于B点的电位，电动势为正。此后的另一半周中，B点的电位高于A点的电位。电动势为负。故图示发电机(一对磁极发电机)的线圈转动一周，电动势正、负变化一次。流过负载的电流的方向也就随线圈转动一周而变化一次。设开始计时线圈的起始位置与中性面的夹角为，则在转动时间后，线圈与中性面之间的夹角，发电机产生的感应电动势可表示为：=同理 =， =从旋转的部分是电枢还是磁极看，发电机分旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机，图示的发电机为旋转电枢式发电机；从磁极的对数看，发电机有单对磁极发电机，也有多对磁极发电机，如三峡电站国产700MW水轮发电机的转速为75r/min，磁极的对数达40对（80极），图示的发电机为单对磁极发电机。设，则：V。列表计算并作波形图如下： （s）1/3607/90023/18004/2256015024033090180270360（V）00 从旋转的部分是电枢还是磁极看，发电机分旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机；从磁极的对数看，发电机有单对磁极发电机，也有多对磁极发电机。如三峡电站国产700MW水轮发电机的转速为75r/min，磁极的对数可达40对（80极）。三、交流电的三要素 1.最大值（或有效值）交流电在任一时刻的数值叫瞬时值，分别用、 、 表示，瞬时值中数值最大的那个值叫是的最大值，电动势、电流、电压的最大值分别用、表示。交流电的有效值就是发热量与其相同的直流电的数值（在相同的时间里，若一直流电与一交流电的发热量相等，则直流电与交流电等效，直流电的数值叫交流电的有效值），分别E、U、I，表示。理论和实验都证明:正弦交流电的最大值与有效值之间的关系是：= E， =U、=I2.频率(或角频率和周期)频率、角频率和周期T都是描述交流电变化快慢的物理量。频率交流电每秒钟变化的次数，用表示，其单位是赫兹，简称赫，符号是 ，实际使用中还有，。一对磁极的发电机的（）（），p对磁极的发电机的=pn/60（）我国电力工业的标准频率是50，（工频）。不同技术领域中使用的频率不同，如冶炼用的交流电频率为50108，无线电用电频率为1053108。角频率交流电每秒钟变化的电角度，用表示，其单位是弧度/秒，符号是。若发电机的转速为n(r/min)，磁极对数为p，则。周期T交流电变化一次所需要的时间，用T表示，单位是秒（s）。频率、角频率、周期T之间的关系是：角频率与频率的关系是：，。3.初相角正弦交流电在时刻t时所处的电角度叫正弦交流电的相位（也就是发电机开始运转时线圈平面与磁极中性面的夹角），用a表示。计时起点t=0时相位叫做初相角，用表示。例3.1 一正弦交流电为=sin（100t -30）A，求的最大值有效值、角频率、频率和周期T、初相角和t=0时的瞬时值 意即t=0时正弦交流电的瞬时值是14.14A，交流电的方向从绕组的首端指向末端。【课堂总结】1. 正弦交流发电机中有磁极和线圈，线圈是导体制成的，磁极特制成其中心的磁感应强度最大（），电枢表面的磁感强度按正弦函数规律变化（，为发电机中线圈平面与磁极中性面的夹角）并垂直于电枢表面，线圈和磁极作相对运动时，线圈就切割磁力线并在其中感应产生电动势。设线圈平面以角速度为逆时针方向旋转，线圈就切割磁力线的速度为v，线圈的有效长度为L，则线圈产生的感应电动势为 2.在任一时刻的数值叫瞬时值，分别用、 、 表示交流电的最大值就是瞬时值中的最大的数值，分别用、表示电动势、电压、电流的最大值。交流电的有效值就是发热量与其相同的直流电的数值（在相同的时间里，若一直流电与一交流电的发热量相等，则直流电与交流电等效，直流电的数值叫交流电的有效值），分别E、U、I，表示。= E， =U、=I角频率交流电每秒钟变化的电角度，用表示，其单位是弧度/秒，符号是，频率交流电每秒钟变化的次数，用表示，其单位是赫兹，简称赫，符号是，周期交流电变化一次所需要的时间，用表示，单位是秒（s）。频率、角频率和周期都有是描述交流电变化快慢的物理量。角频率与频率的关系是：，。正弦交流电在时刻t时所处的电角度叫正弦交流电的相位，用表示。（或者说），开始计时线圈平面与磁极中性面的夹角叫做初相角，