交流电的基础知识

1、课程：电工电子任务任务1：假如你毕业后是一名企业的电工，而且你是师傅，单位安排你带一名徒弟，需要你教他单相交流电的知识。你将如何进行？任务任务2：假如你毕业后是一名企业的电工，该企业承担了我校新校区教室电路的联接，正好这个工作由你负责，你将如何进行接线？ 教学目标教学目标： 1、理解直流电和交流电的区别 2、掌握单相交流电的基本概念和三要素 3、培养学生独立思考和创新的能力教学难点教学难点：正弦交流电的三要素教学难点教学难点：正弦交流电的最大值、有效值、角频 率、频率、周期、相位、初相位课题1 认识正弦交流电直流电直流电交流电交流电0I, UtEe每时每刻大小和方向恒定不变，与时间无关。大小和

2、方向随时间作周期性变化，与时间密切相关。ti0t1t2t3t4优点简单、安全、适合半导体器件供电。第一：交流电可以用变压器变压，便于远距离输电。第一：交流电可以用变压器变压，便于远距离输电。第二：交流电机比同功率直流电机构造简单，造价低。第二：交流电机比同功率直流电机构造简单，造价低。第三：可以用整流装置，将流交电变成所需的直流电。第三：可以用整流装置，将流交电变成所需的直流电。第四：无线电通讯中交流信号可放大、传送、变换。第四：无线电通讯中交流信号可放大、传送、变换。1A1.8A2A交流电交流电eti0交流电交流电e交流电路概述交流电路概述ti0交流电交流电e尼古拉特斯拉发明者？发明者？交流

3、电特斯拉线圈粒子束武器粒子束武器特斯拉涡轮机旋转磁场无线技术地面固定波双线线圈异步电动机死光特斯拉定理哥伦布蛋交流电路概述交流电路概述 在生产和生活中使用的电能，几乎都是交流电能，即使是电在生产和生活中使用的电能，几乎都是交流电能，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能解、电镀、电讯等行业需要直流供电，大多数也是将交流电能通过整流装置变成直流电能。在日常生产和生活中所用的交流通过整流装置变成直流电能。在日常生产和生活中所用的交流电，一般都是指正弦交流电。电，一般都是指正弦交流电。 因为交流电能够方便地用变压器改变电压，用高压输电，可因为交流电能够方便地用变压器改变电压，

4、用高压输电，可将电能输送很远，而且损耗小；交流电机比直流电机构造简单将电能输送很远，而且损耗小；交流电机比直流电机构造简单，造价便宜，运行可靠。所以，现在发电厂所发的都是交流电，造价便宜，运行可靠。所以，现在发电厂所发的都是交流电，工农业生产和日常生活中广泛应用的也是交流电。，工农业生产和日常生活中广泛应用的也是交流电。一、交流电的产生正弦交流电ti0非正弦交流电原理：根据电磁感应定律，导体切割磁力线产生感应电流。sinw=tEem)sin(w=tEem(起始角0)符号的规定：直流电：I U E （用大写字母表示）交流电：i u e（用小写字母表示）0i, ut+_二、正弦交流电的相关量：每秒

5、内周期性变化的次数每秒内周期性变化的次数。单位赫兹（。单位赫兹（Hz）T Tw w t t2 2 t t i iO O1S共50次也就是说发电机每秒钟转50转正弦量完整变化一周所需要的时间。单位秒正弦量完整变化一周所需要的时间。单位秒* 电网频率：电网频率： 中国中国 50 HzHz 美国美国 、日本、日本 60 HzHz小常识小常识* 有线通讯频率：有线通讯频率：300 - 5000 HzHz * 无线通讯频率：无线通讯频率： 30 kHz - 3104 MHzHz： 单位时间内变化的弧度数。单位时间内变化的弧度数。(相当于角速度）相当于角速度）角频率与周期及频率的关系：角频率与周期及频率的

6、关系： fTw22=Tf1=1S共50次(f )0.02sTXSNAw t每秒每秒50周周2314弧度弧度/ /秒秒f 例例 1我国和大多数国家的电力标准频率是我国和大多数国家的电力标准频率是 50 50 HzHz，试求试求其周期和角频率。其周期和角频率。解解 w w = = 2 2 f f =2 =2 3.14 3.14 50 = 50 = 314 314 rad/srad/ss 02. 01= = =fT 1. 周期周期 T：变化一周所需的时间变化一周所需的时间 单位：秒，毫秒。单位：秒，毫秒。Tf1=fTw22 =3. 角频率角频率 ： 每秒变化的弧度每秒变化的弧度 单位：弧度单位：弧度

7、/秒秒2. 频率频率 f： 每秒变化的次数每秒变化的次数 单位：赫兹，千赫兹单位：赫兹，千赫兹 。it wT瞬时值瞬时值是交流电某一时刻所对应是交流电某一时刻所对应的值。随时间不同而变化，是个变量。的值。随时间不同而变化，是个变量。用用 小写字母小写字母 i i、u u、e e 表示。表示。最大值最大值是交流电的是交流电的 幅值。用大幅值。用大写字母加下标写字母加下标m m表示。如表示。如 I Im m、U Um m、E Em m。有效值有效值 相同条件下，直流电与交流相同条件下，直流电与交流电对电阻加热产生的热量相等时，将电对电阻加热产生的热量相等时，将这个直流电的数值，称为交流电的有这个直

8、流电的数值，称为交流电的有效值。效值。用大写字母表示。如用大写字母表示。如 I I 、 U U 、 E E)sin(0mw w = =tuuU Um m u uw w t t2 2 t tO OT/T/2 2U Um mt=t1最大值瞬时值在效值IIImm707. 02=VUm3112220=UUUmm707. 02=交流仪表测得的数字、电气设备铭牌上的额定值都指有效值有效值。311v220v150v思考与练习耐压为耐压为220V的电容的电容器，能否用在器，能否用在180V的正弦交流电源上的正弦交流电源上？255V 220V1、2、交流供电的优点是（1）_ （2）_ _（3）_.3、我国生活照

9、明用电的电压是_，最大值为_频率f=_，周期T=_，角频率=_。4、人们常说的交流电压220V、380V，指的是交流电压的_值可以用变压器变压，便于远距离输电。可以用变压器变压，便于远距离输电。交流电机构造简单，造价低交流电机构造简单，造价低可以整流，变成直流电可以整流，变成直流电220V311V50HZ0.02s314rad/srad/s有效U=180V，则，则Um 180V 255V25、画出正弦交流电的波形图，并在图上标出下列各交流电的相关量：T、f、U、Um 、u1Sf =波形个数ut瞬时值最大值在效值TU Um mUTf1=问题与讨论问题与讨论 电器电器 220V最高耐压最高耐压 =

10、300V 若购得一台耐压为若购得一台耐压为 300V 的电器，是否可用于的电器，是否可用于 220V 的线路上的线路上? ? 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所，所以以不能用不能用。2有效值有效值 U = 220V 最大值最大值 Um = 220V = 311V 电源电压电源电压w=tIi sin23 3、正弦量的相位、初相位和相位差、正弦量的相位、初相位和相位差： t = 0 时的相位，称为时的相位，称为初相位或初相角初相位或初相角。说明：说明： 给出了观察正弦波的起点或参考点，给出了观察正弦波的起点或参考点，常用于描述多个正弦波相互间的关系。常用于

11、描述多个正弦波相互间的关系。）（wt为正弦波的相位角或相位，表示了正弦量的变化进程。为正弦波的相位角或相位，表示了正弦量的变化进程。it w图中0 2121 ww=tt 两个两个同频率同频率正弦量间的相位差正弦量间的相位差( ( 初相差初相差) ) 222111 sin sinww=tIitIimm122i1iw w t两种正弦信号的相位关系两种正弦信号的相位关系同同相相位位1i1221=t2i2i相相位位领领先先1i12021=领先于领先于1i2it2=21 和和2i1i2it反反相相位位1i反相反相 三相交流电路：三种电压初相位各差三相交流电路：三种电压初相位各差120120 。BuCuAuw w t（重点）（重点）正弦交流电的 最大值最大值 反映了正弦交流电的变化范围。角频率角频率 反映了正弦交流电的变化快慢。初相位初相位 反映了正弦交流电的起始状态。 因此把最大值最大值、角频率角频率、和初相位初相位称为正 弦交流电的三要素三要素。例例频率：频率： 幅度：幅度：A222222A 222=IIms02.05011 Hz5021002rad/s100 =ffww=30 初相位：初相位：=30100