第2章 正弦交流电路.ppt

1、理解单相交流电路中的一些基本概念掌握正弦量的基本特征和相量表示法理解和掌握r、l、c三大基本要素的伏安图关系掌握多要素组合电路的简单分析和校正方法提高功率因数的意义和方法理解有功功率、无功功率和视在功率的概念、学习目的和要求、第一章、第二章正弦交流电路、 2.1单相交流电路的基本概念2.2正弦交流的相量表示法，2.3单残奥仪表的正弦交流电路，2.4多残奥仪表组合的正弦交流电路，第一章，2.1单相交流电路的基本概念，随时间正弦规则变化的电压，电流称为正弦电压和正弦电流。 式是第、第三页、1 .正弦交流周期、频率和角频率、角频率：正弦量的每单位时间变化的弧度数。角频率与周期与频率的关系：周期t :

2、正弦量完全变化一周所需的时间。 频率f :正弦量在单位时间内变化的频率。 周期与频率的关系：第3页，2 .正弦交流的瞬时值，最大值与有效值，瞬时值用解析式表示：最大值反映了上式中的Im，Im反映了正弦量振动的幅度。 有效值指与交流热效应相同的直流值。 I通过电阻r时，q为在t时间内产生的热量，I通过电阻r时，t时间内产生的热量也为q，上述直流电流I为上述交流电流I的有效值。 理论上和实际上都可以证明：第三页，3 .正弦交流的相位、初始相位和相位差、正弦量式中的角度。 相位：t=0时的相位。 初相：指2个同频正弦量之间的相位差，在数值上等于它们的初相之差。 相位差：相位、初相、u、I的相位差为：

3、第3页，u1和u2为反相。 u1和u4是同相的。 u3与u4正交地向u3进制u490； u3迟滞现象u290。 U=180V、Um255V、正弦量三要素为最大值、角频率和初相。 最大值反映正弦交流的大小问题角频率反映正弦量随时间变化的速度初相决定正弦量校正时开始的位置。 什么是正弦量的三要素？ 各自反映了什么？ 耐压220V的电容器，能用于180V的正弦交流电源吗？ 不能用于255V220V、180V正弦电源！ 反相是什么？ 同相？ 相位正交吗？ 前进吗？ 延迟了吗，第3页，2.2交流功率的相量表示法，正弦量的瞬时值可以用一个旋转矢量的纵轴的心理投射值表示。向量长度=，向量与横轴之间的夹角=初

4、始相位，向量以角速度逆时针旋转，并且第、第三页描绘相位量图，其中u1、u2由有效值的相位量表示。 相位：相位：宽度：相位，哪个超前？ 哪个晚了？ 有效值相量：已知：相量图，第3页，同频率正弦量相加，平行四边形定律，求： i1 i2=？ 可以使用平行四边形定律来求解、即，第3页、旋转向量，但是不准确。 导入相量的复数演算法。 相量复表示法复运算，相量是：u、U1是电压u的有效成分，U2是电压u的无效成分，三者关系是：复电压的代数形式是：复电压的极坐标形式表示法，相量格拉夫表示，u2=，显然，在增减相量时以代数的形式使用比较方便，乘以相量后除法运算校正第3页、相量的相位角时，请注意象限。 例如，求

5、出第3页，求出：已知相量，瞬时值。、两个频率为1000 Hz的正弦电流的相量形式为：第3页，代数形式转换为极坐标形式的方法已知吗？极坐标形式如何变成代数形式？ 检查学习结果，相量等于正弦量的说法是正确的吗？ 正弦量的解析式和相量式之间可以使用等号吗？ 第3页，2.3.1电阻元件，1 .电阻元件上的电压、电流关系，设定为2.3单残奥仪表的正弦交流电路，解析式：相量式：第3页，1 .2 .相位相同，3 .有效值关系：4 .相量关系，相量图是电阻元件上的可归纳为瞬时功率p、瞬时功率用小写字母，那样的话，结论：1. p是随时变化的2. p0、能源消费元件。 p=UI-UIcos2 t，UI，UIcos

6、2 t，第3页，2 .平均功率(有功功率) p(1周期内的平均值)为：平均功率为大写字母！ 很明显，在相同的电压下，负载的电阻与功率成反比。 第3页，2.3.2电感量元件，1 .设定电感量元件上的电压、电流关系，解析式：相量式：相量图：电感量元件上的u进i 90电角度。 第3页，其中，U=LI=2f LI=IXL，电感量元件上的电压、电流的有效值关系将XL=2f L=L称为电感量元件的电抗，简称为电感量。 感应电阻反映感应元件对正弦交流电流的阻碍作用的电感量单位与电阻相同，也称为欧姆。 感应电阻和什么样的因素有关？ XL与电感量量l成正比，与频率成正比，直流时的电感量是多少？ 在直流中频率f=

7、0，因此XL=0。 l相当于短路。 因为l上的u，I是导数(或积分)的动态关系，所以l是动态元件。 3页，2 .电感量元件的功率，(1)瞬时功率p，瞬时功率用小写字母！ 然后，将p=ULIsin2 t、u i建立关联，吸收电能。 形成磁场的p 0、u i不相关，输出能量。 释放磁能的p 0、u i相关、电能吸收； 形成磁场的p 0、u i不相关，输出能量。 释放磁能的p 0、电感量元件上仅通过能量交换不消耗能量，是储能系统元件，结论： p为正弦波，频率为ui的2倍，1周期中l吸收的电能与释放的磁场能量相等。 第3页，P=0，电感量元件不消耗电功耗。 2 .平均功率(有功功率) p，1 .电源电

8、压不变，但电路频率变化时，通过电感量元件的电流会变化吗？ q反映了电感量元件和电源之间能量交换的规模。 3 .无功功率q，2 .真的能把无功功率理解为无用的工作吗？ f变化时XL变化，电流I变化。 不可以，第3页，2.3.3电容元件，1 .电容元件上的电压，电流关系设定，解析式：相量式：相量图：电容元件上的I进u 90电角度。 第3页，其中，IC=UC=U2f C=U/XC，用电容量元件上的电压、电流的有效值的关系为：电容电阻与哪些要素有关？ XC与电容c成反比，与频率成反比，直流时的电容电阻是多少？ 在直流中频率f=0，所以XC=。 c相当于开放。 c也是动态元件，因为c上的u，I是导数(或

9、积分)的动态关系。 3页，2 .电容器元件的功率，(1)瞬时功率p，瞬时功率用小写字母！ 然后，将p=ICUsin2 t、u i建立关联，吸收电能。 形成电场的p 0，u i非关联，喷出能量； 释放电能的p 0、u i相关、电能吸收； 形成电场的p 0，u i非关联，喷出能量； 释放电能的p 0、电容器元件仅通过能量交换不消耗能量，是储存元件，结论： p为正弦波，频率为ui的2倍即1周期，c吸收的电能与其释放的电场能量相等。 第3页，P=0，电容元件不消耗电功耗。 2 .平均功率(有功功率) p，1 .电容器元件在直流射频波电路中怎么样？ q反映了电容器元件和电源之间能量交换的规模。 3 .无

10、功功率q，2 .电感量元件和电容元件有什么区别？直流时c相当于开路，射频波时c相当于短路。l和c上的电压、电流相位正交，具有对偶关系的l和c，作为存储元件的所有这些个，只要在电气线路中不消耗能量就可以交换。、第3页、2.4多残奥仪表组合的正弦交流电路、1. R、l、c串联电路的相量分析法、电路相量模型、虚拟电路列相量形式的对KVL :z、第3页、相量图可以看出：RLC串联电路相量图，其中：以及： 可以从相位图导出电压三角形：可以从相位图导出电压三角形：第3页，讨论电路的性质，在r、l、c串联电路中，仅在能源消费元件r中产生有功功率p。 蓄电元件l、c消耗能量，但有能量的吞入，吞入的规模用无效功

11、率q表示的电路提供的总电功率常常被称为视在功率s，三者间的数量关系如功率三角形所示。 3页，交流电路3种功率单位如何不同，有功功率p单位为瓦特【w】； 无功功率q的单位为欠缺【var】； 视在功率s的单位是伏安图【VA】。有功功率、无功功率和视在功率三者之间的数量关系如何，有功功率P=UIcos=URI； 无功功率Q=UIsin=UXI； 视在功率S=UI=。 在多残奥仪表串联的正弦交流电路中电压、电流同相的情况下，电路会出现怎样的状况？在多残奥仪表串联电路中出现u、I同相是特殊情况，称为串联谐振，在发生串联谐振时：电路阻抗最小，电压恒定电流最大的l和c的两端出现超电势。 3页，3 .在功率因数、实际生产和生活中，许多电气设备和电气设备是感性的，因此电源必须吸收一定的无功功率，引起线路功率因数低的现象。 功率因数低不仅浪费功率能量，还可以增加线路上的功率损耗，为避免这种现象的影响，电力线路必须想办法提高线路的功率因数。 提高功率因数的意思是什么？ 怎样提高？ 提高功率因