《电工电子技术与应用》主题4课题1 正弦交流电路的基本物理量

电工电子技术与应用主题4课题1 正弦交流电路的基本物理量 主题4正弦交流电路本课件的文字及图片版权均为南京凤凰康轩所有全国中等职业技术学校机电类通用教材课题1正弦交流电路的基本物理量了解正弦交流电的产生过程及其波形图。 掌握频率、角频率、周期的概念及其关系。 掌握最大值、有效值的概念及其关系。 了解初相位与相位差的概念，会进行同频率正弦量相位的比较。 了解正弦量的相量表示法，能进行正弦量解析式、波形图、相量图的相互转换。 目标1正弦交流电我们知道，在生产和生活中使用的电能大多是交流电，即使是电解、电镀、电讯等行业需要直流供电，大多数也是将交流电通过整流装置变成直流电的。 直流电与交流电的种类、特点及波形图见表4-1。 如图4-1所示为交流发电机的示意图，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动。 电流表的指针随着线圈的转动而摆动，并且线圈每转一周，指针左右摆动一次。 这表明转动的线圈里产生了感应电流，并且感应电流的大小和方向都在随时间做周期性变化。 通过理论分析可知，电流的大小和方向是按正弦规律变化的这种按正弦规律变化的电流（或电压）称为正弦电流（或电压），它是一种最简单而又最基本的交流电。 如图4-2所示，设磁感应强度为B，线圈平面以角速度沿逆时针方向匀速转动，若在线圈平面与中性面（与磁场垂直的平面）重合时开始计时，则经过一段时间t后，线圈中感应电动势为目标2正弦交流电的基本参数 一、周期、频率和角频率交流电每重复变化一次所需的时间称为周期，用字母T表示，单位为秒（s）。 每秒变化的次数称为频率，用字母f表示，单位为赫兹（Hz）。 频率与周期之间具有倒数关系，即交流电每秒所变化的角度（电角度）称为角频率，用字母表示，单位为弧度/秒（rad/s）。 因为交流电一周期内经历了2弧度，所以角频率为 二、瞬时值、最大值与有效值1.瞬时值、最大值正弦交流电在任一瞬时的值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u及e。 正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬间值称为最大值，用大写字母加下标表示，如I m、U m及E m表示。 2.有效值有效值用大写字母I、U、E表示，是根据电流的热效应来规定的。 让一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。 正弦交流电的有效值与最大值有如下关系 三、相位、初相位与相位差正弦量是随时间变化的，它反映出交流电变化的进程。 正弦量在任意时刻的电角度称为相位角，也称相位或相角，如i1=I msin（t+0）中，角度“t+0”称为正弦量的相位角或相位。 当t=0时的相位角称为初相位角或初相，初相的范围为0（，+。 两个同频率交流电的相位角之差称为相位差，用字母表示，即如图4-3（a）所示，当12，即0时，i1在i2之前达到最大值，所以称i1超前于i2，也可以说i2滞后于i1。 反之，若0，则表示i1滞后于i2或i2超前于i1。 如图4-3（b）所示，当12=0，即=0时，两个正弦量同时到达零值或最大值，此时称为同相。 如图4-3（c）所示，当12=180，即=180时，两个正弦量一个到达正向最大值，一个到达负向最大值，此时称为反相。 如图4-3（d）所示，当12=90，即=90时，i1和i2的相位相差90，即为正交。 目标3正弦交流电的相量图表示法在直角坐标系中，从原点O作一矢量OA，使其长度等于正弦量的最大值Um（即构成了矢量Um），与横坐标正方向的夹角等于正弦量的初相0，让该矢量以角速度逆时针方向旋转。 可见，旋转矢量Um在任一瞬间与横坐标正方向的夹角就是正弦量的相位t+0，而其在纵坐标上的投影就是对应瞬时的正弦量的瞬时值Umsin（t+0），如图4-5（a）所示。 因此，一个正弦量可以用一个旋转的矢量来表示，称为相量图表示法。 通常只画出旋转矢量的起始位置就可以了。 为了区分旋转矢量和一般的空间矢量，我们用大写字母上方加黑点来表示旋转矢量，如Um、Em、Im等。 同频率的几个正弦量的相量可以画在同一图上，这样的图叫相量图。 如图4-5（b）所示，在实际应用时，正弦量都是有效值，故把相量图中各个