课题三 正弦交流电路

1、电工常识电工常识 （任务驱动模式）（任务驱动模式） 全国职业培训教学工作指导委员会 机电专业委员会 中等职业教育机电类专业“十一五”规划教材 中国机械工业教育协会 蒙俊健 主编 组编 1.理解正弦交流电的基本概念及正弦交流电的三要素。 2.掌握单一参数电路的电压、电流大小及相位关系。 3.了解RL串联电路的特点。 4.掌握三相交流电路中三相负载的星形联结和中性线的作用。 5.了解三相交流电路中三相对称负载的三角形联结方式和三相电 功率的概念。 6.掌握电能的测量方法，能正确使用和安装单相电能表。 7.能识别和检测电感和电容元件。 8.能正确安装白炽灯和荧光灯。 9.能正确使用万用表和交流电流表

2、、交流电压表测量电流、电压。 图3-1交流发电机模型 任务一任务一 认识单相正弦交流电认识单相正弦交流电 图3-1所示为一个最简 单的交流发电机模型， 它是根据电磁感应原理 制成的。 课题三 正弦交流电路 1.交流电的产生和表示方法 图3-2交流电压随时间变化的波形 知识链接知识链接 图3-2所示为交流电压随时间变化的波形。 任务一任务一 认识单相正弦交流电认识单相正弦交流电 课题三 正弦交流电路 图3-3交流电的有效值 (1)瞬时值、最大值和有效值 2.正弦交流电的三要素 1)瞬时值。 2)最大值。 任务一任务一 认识单相正弦交流电认识单相正弦交流电 课题三 正弦交流电路 3)有效值。 正弦

3、交流电的有效值 和最大值之间有如下 关系（见右侧） 2.正弦交流电的三要素 任务一任务一 认识单相正弦交流电认识单相正弦交流电 课题三 正弦交流电路 (2)周期、频率和角频率 1)周期。 2)频率。 3)角频率。 2.正弦交流电的三要素 任务一任务一 认识单相正弦交流电认识单相正弦交流电 课题三 正弦交流电路 (3) 相位与初相位 1)相位。 2)初相位。 2.正弦交流电的三要素 任务一任务一 认识单相正弦交流电认识单相正弦交流电 课题三 正弦交流电路 1.正弦交流电在0.1s时间内变化了5次，那么它的周期等于 ， 频率等于 。 2.我国民用交流电压的频率为 Hz，有效值为 V。 3.正弦交流

4、电的三要素是 、 、 。 4.已知一正弦交流电流最大值是50A，频率为50Hz，初相位为 120，则其解析式为 。 5.已知某电路电流的瞬时表达式为i=14.14sin(314t+30)A，问： (1)该电流的最大值、有效值各是多少？(2)周期、频率各为多少？ (3)初相角是多少？ 思考与练习思考与练习 任务一任务一 认识单相正弦交流电认识单相正弦交流电 课题三 正弦交流电路 1.纯电阻电路 图3-5纯电阻电路 知识链接知识链接 仅由电阻元件组成的电路叫纯电阻电路，如图3-5所示。 任务二任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 (1)

5、电压与电流同相位 (2)电阻和电压有效值之间的关系它们之间的关系是符合欧姆 定律的，即 (3)平均功率交流电通过电阻时，电阻从电源吸取电能，把它 转换成热能，所以电阻元件是耗能元件。 1.纯电阻电路 R U I R 任务二任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 2.纯电感电路 图3-6纯电感电路 在交流电路中，如果只有电感线圈作负载，而且线圈的电阻和分 布电容均可忽略不计，这样的电路成为纯电感电路，如图3-6所示。 任务二任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 1)纯电感电路

6、中，电感两端的电压超前电流90。 2)感抗和电压有效值之间的关系是符合欧姆定律的， 即 3) 无功功率。 2.纯电感电路 L L X U I 任务二任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 1) 指针偏转至表盘最右端(零欧姆处)，阻值为零，说明电感线圈 内部短路,不能使用。 2) 指针未动，阻值为无穷大，说明电感内部开路。 3) 指针偏转至中间某一位置，有一定电阻，说明电感线圈正常。 用万用表检测电感线圈 任务二任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 3.纯电容电路 1) 纯电

7、容电路中，电容两 端的电压滞后电流90。 2) 容抗和电压有效值之间 的关系是符合欧姆定律的， 即 3) 无功功率。 图3-7纯电容电路 C C X U I 在交流电路中，仅由电容元件组成的电路叫做纯电容电路， 如图3-7所示。 任务二任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 用万用表检测电容 1) 指针先有一定的偏转，然后又快速回到表盘最左端，说明 电容器性能正常。 2) 指针偏转一定角度后停于表盘中间某一位置，说明电容器 漏电，绝缘性能差，所指示电阻值为漏电电阻。 3) 指针偏转至表盘最右侧(零欧姆处)，说明电容器内部短路。 任务二

8、任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 1.电容器和电阻器都是构成电路的基本元件，但它们在电路 中所起的作用却是不同的，从能量上来看，电容器是一种 元件，而电阻器则是 元件。 2.在纯电感交流电路中，电感两端的电压 电流/2， 在纯电容电路中，电容两端的电压 电流/2。 思考与练习思考与练习 任务二任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 3.一个220V、60W的灯泡接在u=220sin(314t+30)V的电源 上，求流过灯泡的电流，并写出电流的瞬时表达式。 4.将一个阻值

9、为48.4的电炉，接到电压为u=220sin(t-60) 的电源上，求:(1)通过电炉的电流为多少?写出电流的解析式； (2)电炉消耗的功率是多少？ 5.当R=2的电阻通入交流电，已知交流电流的表达式为 i=4sin(314t-45)A，则电阻上消耗的功率是多少? 思考与练习思考与练习 任务二任务二 单一元件交流电路和元件的识别与检测单一元件交流电路和元件的识别与检测 课题三 正弦交流电路 1.电能表 图3-8单相电能表的铭牌 任务三任务三 配电板和白炽灯照明电路的安装配电板和白炽灯照明电路的安装 知识链接知识链接 图3-8所示的为最常用的一种交流感应式电能表。 课题三 正弦交流电路 1) 根

10、据测量任务选择电能表的形式。 2) 根据负载的电压和电流数值选择电能表的额定电压和额定电流。 3) 单相电能表的选用必须与用电器总功率相适应。 表3-1不同规格电能表可装用电器的最大功率 1.电能表 电能表的选用 任务三任务三 配电板和白炽灯照明电路的安装配电板和白炽灯照明电路的安装 课题三 正弦交流电路 2.单相电能表的接线方法 图3-9单相电能表接线 a)单相电能表接线盒b)单相电能表接线图 任务三任务三 配电板和白炽灯照明电路的安装配电板和白炽灯照明电路的安装 课题三 正弦交流电路 图3-10单相电能表经电 流互感器的接线 任务三任务三 配电板和白炽灯照明电路的安装配电板和白炽灯照明电路

11、的安装 课题三 正弦交流电路 3.电能表的使用与维护 1) 电能表的安装环境应清洁、无腐蚀性气体、无剧烈振动；距地 面高度，明装不低于1.8m，暗装不低于1.4m。 2) 为保证测量的准确度，电能表必须严格垂直装设，并在额定电 压、额定电流和额定频率下工作。 任务三任务三 配电板和白炽灯照明电路的安装配电板和白炽灯照明电路的安装 课题三 正弦交流电路 1) 根据图3-11所示的电路，结合实际元器件和基 板的大小，规划布置元器件。 图3-11安装电路 安装配电板和白炽灯照明电路 任务三任务三 配电板和白炽灯照明电路的安装配电板和白炽灯照明电路的安装 课题三 正弦交流电路 两个进线端分别接电源的相

12、线和中性线。相线和中性线的判 别可以采用验电笔测试，如图3-12所示。用测电笔正确搭接电源 两端，凡是使测电笔氖管发光的即为相线，不能使氖管发光的即 为中性线。 两个出线端分别接负载，注意要求先通过开关再接负载，且 使开关位于相线一侧，如图3-11所示。 3) 完成组装接线后，自查组装及接线的正确性。 4) 经教师检查接线无误后，合上开关接通电源，接上负载，观察 电能表表盘的转动情况。 5) 任务完成后，切断电源，整理现场。 2) 接线。 任务三任务三 配电板和白炽灯照明电路的安装配电板和白炽灯照明电路的安装 课题三 正弦交流电路 图3-12判别相线和中性线 任务三任务三 配电板和白炽灯照明电

13、路的安装配电板和白炽灯照明电路的安装 课题三 正弦交流电路 1. RL串联电路 (1) 阻抗Z在串联电路中，电阻、电感共同对电流的阻碍作用 用阻抗Z表示，阻抗Z的单位为，计算公式为 (2) 电流和电压之间的关系理论和实验证明，RL串联电路的 电流 (3) 功率在RL串联电路中，电阻消耗的功率为总电路的有功 功率，即 (4) 功率因数在RL串联电路中，既有耗能元件电阻，又有储 能元件电感。 知识链接知识链接 任务四任务四 RL RL串联电路和荧光灯电路的安装串联电路和荧光灯电路的安装 课题三 正弦交流电路 图3-13RL 串联电路 任务四任务四 RL RL串联电路和荧光灯电路的安装串联电路和荧光

14、灯电路的安装 课题三 正弦交流电路 2.荧光灯电路 (1) 荧光灯的组成荧光灯主要由灯管、镇流器、辉光启动器等 部分组成，如图3-14所示。 (2) 主要工作过程当荧光灯开关闭合后，电源电压全部加在辉 光启动器的两极之间，辉光启动器两电极产生辉光放电，使双金 属动触片受热膨胀而与静触片接触。 任务四任务四 RL RL串联电路和荧光灯电路的安装串联电路和荧光灯电路的安装 课题三 正弦交流电路 图3-14荧光灯的组成部件 1)灯管。 2)镇流器。 3)辉光启动器。 任务四任务四 RL RL串联电路和荧光灯电路的安装串联电路和荧光灯电路的安装 课题三 正弦交流电路 图3-15荧光灯 的等效电路 任务

15、四任务四 RL RL串联电路和荧光灯电路的安装串联电路和荧光灯电路的安装 课题三 正弦交流电路 安装荧光灯电路 1) 荧光灯的接线如图3-16所示。 2) 按图3-16组装荧光灯灯具并接线。 用导线把辉光启动器座上的两个接线柱分别与两个灯座中的 一个接线柱连接。 把一个灯座中余下的另一个接线柱与电源的中性线相连接， 另一灯座中余下的另一个接线柱与镇流器的一个接头连接。 镇流器另一个接头与开关的一个接线柱连接，而开关另一个 接线柱与电源相线连接。 任务四任务四 RL RL串联电路和荧光灯电路的安装串联电路和荧光灯电路的安装 课题三 正弦交流电路 图3-16荧光灯的接线 任务四任务四 RL RL串

16、联电路和荧光灯电路的安装串联电路和荧光灯电路的安装 课题三 正弦交流电路 3) 完成组装接线后，自查组装及接线的正确性。 4)经教师检查接线无误后，合上开关接通电源。 5)任务完成后，切断电源，整理现场。 安装荧光灯电路 任务四任务四 RL RL串联电路和荧光灯电路的安装串联电路和荧光灯电路的安装 课题三 正弦交流电路 1.三相交流电的产生 (1) 三相交流电的特点在实际生产中，电能的输送、分配基本 上采用的都是三相交流电，这是因为三相交流电与单相交流电相 比具有以下优点： (2) 三相交流电的产生三相交流电是由三相交流发电机产生的。 (3) 相序三相电动势随时间按正弦规律变化, 它们到达最大

17、值 (或零值) 的先后次序称为相序。 知识链接知识链接 任务五任务五 认识三相交流电认识三相交流电 课题三 正弦交流电路 (1) 三相交流电的特点在实际生产中，电能的输送、分配 基本上采用的都是三相交流电，这是因为三相交流电与单 相交流电相比具有以下优点： 1)在体积相同的条件下，三相交流发电机输出的功率比单相发 电机大。 2)三相发电机的结构和制造不比单相发电机复杂多少，并且使 用和维护均较方便，运转时比单相发电机的振动要小。 3)在同样条件下输送同样大的功率时，特别是远距离输电时， 三相输电可比单相输电节省电线材料。 4)从三相电力系统中可以很方便地获得3个独立的单相交流电， 可以满足只需

18、使用单相交流电的场合。 任务五任务五 认识三相交流电认识三相交流电 课题三 正弦交流电路 图3-17三相交流发电机示意图 任务五任务五 认识三相交流电认识三相交流电 课题三 正弦交流电路 图3-18三相正弦交流电的 电动势波形图 任务五任务五 认识三相交流电认识三相交流电 课题三 正弦交流电路 2.三相四线制 (1) 中性点、中性线和零点、零线三相四线制是把三相发电机 绕组的3个末端U2、V2、W2连接在一起，成为一个公共端点， 又称为中性点，用符号“N”表示。 图3-19中性点、中性线和零点、零线 a)中性点、中性线b)零点、零线 任务五任务五 认识三相交流电认识三相交流电 课题三 正弦交流

19、电路 图3-20三相四线制电路 a)三相绕组的联结b)中性线和相线 2.三相四线制 任务五任务五 认识三相交流电认识三相交流电 课题三 正弦交流电路 (2) 相电压和线电压三相四线制供电系统可输送两种电压，即 相电压和线电压。 1)相电压。 2)线电压是指相线与相线之间的电压，通用符号用“UL”表示。 线电压与相电压之间的数量关系为： 2.三相四线制 任务五任务五 认识三相交流电认识三相交流电 课题三 正弦交流电路 图3-21三相负载的星形联结 任务六任务六 三相负载的星形联结三相负载的星形联结 课题三 正弦交流电路 三相负载的星形联结 任务六任务六 三相负载的星形联结三相负载的星形联结 按图

20、3-22将负载接成星形联结。 图3-22演示实验图 课题三 正弦交流电路 表3-2三相对称负载星形联结数据记录 任务六任务六 三相负载的星形联结三相负载的星形联结 课题三 正弦交流电路 2)三相对称负载星形联结时，各相负载相电压 (相等/不相 等)，均等于电源 (相电压/线电压)。 3)三相对称负载星形联结时，中性线电流 (为零/不等于零)， 去掉中性线或中性线断开， (会/不会)影响电路的正常工作。 1)三相对称负载星形联结时，流过三相 对称负载的各相电流 (相等/不相等)，线电流的大小 (等于/不等于)相电流，即IYL IYP。 任务六任务六 三相负载的星形联结三相负载的星形联结 课题三 正弦交流电路 表3-3三相不对称负载星形联结数据记录 任务六任务六 三相负载的星形联结三相负载的星形联结 课题三 正弦交流电路 2)三相不对称负载星形联结有中性线时，各相负载相电压(相等/ 不相等)，均等于电源(相电压/