电工电子技术与技能程周第四章

电工电子技术与技能（非电类少学时）,程周主编,中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源,1,4.5电路的功率因数,4单相正弦交流电路,4.1正弦交流电路的基本物理量,4.2纯电阻、纯电感、纯电容电路,1,2,3,4.3电感、电阻串联电路,4,5,*4.4电阻、电感和电容串联电路及谐振,2,4.1正弦交流电路的基本物理量,观察与思考,图4.1交流电的产生,3,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。,4.1.1交流电的基本概念,4.2直流电和交流电的波形,4,电路中物理量的表示方法：,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。,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。,4.1.1交流电的基本概念,5,即描述正弦交流电特征的物理量,1周期(T),正弦量变化一次所需的时间，单位为秒(s)。,2频率(f),单位时间内完成的周期数，单位为赫兹(Hz)。,频率与周期互为倒数。,T、f、之间的关系,生产和生活中常用的是正弦交流电，简称交流电。,3角频率(),单位时间内变化的电角度，单位为弧度/秒(rad/s),4.1.2正弦交流电的相关量,6,表4.1频率范围及它们的应用,4.1.2正弦交流电的相关量,7,4瞬时值,5最大值,6有效值,正弦量在任一瞬间的值。用小写字母表示，如：i、u、e。,交流电流i通过电阻R在一个周期内产生的热量与某直流I通过同样的电阻在相等的时间内产生的热量相等，该直流I的数值就定义为交流电流i的有效值。,4.1.2正弦交流电的相关量,8,根据上述定义，可得,同理：,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。,有效值用大写字母表示，如U、I、E。,4.1.2正弦交流电的相关量,9,7相位,图示交流电流的波形可用数学式表示为,它的初始值为零,数学式表示为,它的初始值不为零,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。,4.1.2正弦交流电的相关量,10,而,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,时，电流为最大；当,电流为零。,相位和初相位的单位都是弧度。,4.1.2正弦交流电的相关量,11,8相位差,两个同频率正弦交流电的相位之差。,相位差可以比较两个同频率正弦量之间的相位关系(如超前或滞后，同相或反相)。,设两个同频率交流电流,相位差为,由于两个电流的频率相同，所以相位差等于初相位之差。,4.1.2正弦交流电的相关量,12,i,u,例：两正弦量为,相位差,则称电压超前电流60或电流滞后电压60。,而超前是指：电压总比电流先经过对应的最大值或零值。,相位差角要用小于或等于表示。,4.1.2正弦交流电的相关量,13,i1与i2同相,=0,i1与i3反相,=,4.1.2正弦交流电的相关量,14,O,要把正弦量的三要素特征表示出来。,可以直观地表达出交流电的特征。,最大值Im,角频率或周期T,T,初相角0(0=0),0,4.1.3正弦交流电的表示方法,1.波形表示法,15,式中：,=t+0为该正弦交流电压的相位,4.1.3正弦交流电的表示方法,2.解析式表示法,16,例,矢量以角速度逆时针旋转。,正弦量用矢量表示后，可以将复杂的三角函数运算转换成矢量运算，简化了运算过程。,旋转矢量表示法：选一矢量其长度表示交流电的,最大值(或有效值)；矢量与横轴的夹角表示初相角，,0在横轴的上方，XC,电路中电压超前电流角，电路呈感性；,当XL0，即电路呈容性也是没有必要的。,4.5电路的功率因数,59,例有一感性负载P=5kW，功率因数cos1=0.6，接在电压U=220V，频率f=50Hz的电源上。若将功率因数提高到cos=0.85，应并联多大电容器?,解,并联电容前,可用两种方法计算,解