J__《电工电子技术基础》电子教案_电工电子技术课件_第2章+正弦交流电路.ppt

1、2004年8月，曾秦玲制作，曾秦玲主编，相量法，单参数多参数正弦交流电路，正弦交流电路，主要教学内容，第1章，了解单相交流电路中的几个基本概念，掌握正弦和相量表示的基本特性，了解和掌握R、L、C三个基本元件的伏安关系，掌握多元件组合电路的简单分析计算方法，了解提高功率因数的意义和方法，了解有功功率、无功功率和视在功率的概念，学习目的和要求。第1章，第2章正弦交流电路，第2.1章单相交流电路的基本概念，第2.2章正弦交流电流的相量表示，第2.3章单参数正弦交流电路，第2.4章多参数组合正弦交流电路，第1章，第2.1章单相交流电路的基本概念，根据正弦规律随时间变化的电压和电流称为正弦电压和正弦电流

2、。表达式为：第3页，第1页。正弦交流电的周期、频率和角频率。角频率：正弦量在单位时间内变化的弧度数。角频率、周期和频率之间的关系：周期t:正弦量完全变化所需的时间。频率f:单位时间内正弦量变化的周期数。周期和频率之间的关系：第3页，第2页。正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值，瞬时值用解析式表示：上式中最大值为Im，Im反映正弦振荡的幅度。有效值是指与交流电热效应相同的直流电值。当我通过电阻R时，时间T产生的热量是q。当我通过电阻R时，时间T产生的热量也是q。上述DC电流I是上述交流电流I的有效值。理论和实践都可以证明：第3页，第3页。正弦交流电的相位、初始相位和相位差，正弦量表达式中的角度。相

3、位：t=0时的相位。初始相位是指频率相同的两个正弦量之间的相位差，等于它们的初始相位值之间的差值。相位差：相位，初始相位，U和I之间的相位差为：第3页，u1和u2异相；U1和u4同相；U3和u4是正交的；U3引线u490；U3落后于u290。U=180V伏，那么um是Um255V伏，正弦量的三个元素是最大值、角频率和初始相位。最大值反映正弦交流电的大小；角频率反映正弦随时间变化的速度；初始相位决定正弦计时的起始位置。正弦量的三个要素是什么？它们各自反映了什么？耐压为220伏的电容器能用于180伏的正弦交流电源吗？255V220V，不能在180V正弦电源上使用！什么是倒置？同相？相位正交？高级？

4、落后？第3页，2.2交流电的相量表示法，正弦量的瞬时值可以用旋转矢量在纵轴上的投影值来表示。矢量长度=，矢量与水平轴之间的角度=初始相位，矢量以角速度逆时针旋转，在第3页，u1和u2用相量器的有效值表示，并绘制在相量图中。相位：振幅：假设：哪个相位在前面？哪一个落后了？有效值相量：已知：相量图，第3页，具有相同频率的正弦量相加，平行四边形法则，求：i1 i2=？旋转矢量可以用平行四边形法则求解，但不精确。为此，引入了复数相量算法。复数运算用复数表示相量：U，U1是电压U的有功分量，U2是电压U的无功分量，它们之间的关系是：复电压的代数形式是：复电压的极坐标表示，相量图表示，U2=U12 U22

5、，第3页，相量的加法、减法、乘法和除运算公式显然，用代数形式加减相量是方便的；相量相乘和相量相除时，使用极坐标很方便。在第3页，计算相量的相角时要注意象限。例如，在第3页，找到相量和瞬时值。众所周知，两个频率为1000赫兹的正弦电流的相量形式是：第3页，如何将代数形式转化为极坐标形式？极坐标形式如何转化为代数形式？说检验研究结出果实，相量等于正弦是对的吗？正弦量的解析公式和相量公式之间可以用等号吗？第3页，2.3.1电阻元件，1。电阻元件上的电压和电流关系，假设，2.3单参数正弦交流电路，解析表达式：相量表达式：第3，1页。相同的频率；2.同相；3。有效价值关系。相量关系；相量图为：电阻元件上

6、的电压和电流之间的关系可以总结为：第3页，第2页。电阻元件的功率，(1)瞬时功率为P，瞬时功率为小写！结论：1 .p随时间变化；2.p0是一个耗能元件。p=ui-uicos2t、ui、uicos2t，第3页、2。平均功率(有功功率)P(一个周期的平均值)，从：我们可以得到：P=UI，并要求“220伏，100瓦”，平均功率是大写的！显然，在相同的电压下，负载的电阻与功率成反比。第3页，2.3.2电感元件，1。电感元件上的电压和电流关系，那么，让，解析式：相量表达式：相量图：U在电感元件上引出i 90电角度。第3页，其中：U=LI=2f LI=IXL，电感元件上电压和电流的有效值关系为：XL=2f

7、 L=L称为电感元件的电抗，简称感抗。感抗反映了电感元件对正弦交流电的阻断作用；感抗的单位与电阻相同，也是欧姆。感抗与哪些因素有关？x1与频率成正比；与电感l成正比，在DC条件下电感是多少？DC的频率是f=0，所以XL=0。l相当于短路。l是一个动态元素，因为u和I是微分(或积分)动态关系。第3、2页。电感元件的功率，(1)瞬时功率p，瞬时功率小写！那么，p=ulisin2t、u I相关，吸收电能；建立一个磁场；P 0，u i没有关联，发出能量；释放磁能；P 0，u i相关，吸收电能；建立一个磁场；P 0，u i没有关联，发出能量；释放磁能；P 0，电感元件只有能量交换，没有能量消耗，是一种储

8、能元件。结论：P为正弦波，其频率是ui的两倍；在一个周期内，L吸收的电能等于L释放的磁场能量，第3页，P=0，电感元件不消耗能量。2.平均功率(有功功率)，1。当电路的频率改变时，通过电感元件的电流会改变吗？q反映了感应元件和电源之间的能量交换的规模。3。无功功率Q，2。无功功率可以被理解为无用的工作吗？当f改变时，XL改变，这导致电流I的改变.不能！第3页，2.3.3电容元件，1。电容元件上的电压和电流关系，那么，让，解析表达式：相量表达式：相量图：我在电容元件上引出u 90电角度。第3页，其中：IC=UC=U2f C=U/XC，电容元件上电压和电流的有效值关系为：容抗与哪些因素有关？XC与

9、频率成反比；与电容c成反比，在DC条件下容抗是多少？DC的频率是f=0，所以XC=0。c相当于开路。c也是一个动态元素，因为u和I是微分(或积分)动态关系。第3、2页。电容元件的功率，(1)瞬时功率p，瞬时功率小写！那么，p=icusin2t、u I相关，吸收电能；建立一个电场；P 0，u i不相关，吐出能量；释放电能；P 0，u i相关，吸收电能；建立一个电场；P 0，u i不相关，吐出能量；释放电能；P 0，电容元件仅交换能量而不消耗能量，它是能量存储元件。结论：P为正弦波，其频率是ui的两倍；在一个周期内，C吸收的电能等于C释放的电场能量，第3页，P=0，电容器元件不消耗能量。2.平均功

10、率(有功功率)，1。DC和高频电路中的电容元件怎么样？q反映了cap之间能量交换的规模，第3页，2.4多参数组合正弦交流电路，1。R、L、C串联电路相量分析方法及电路相量模型。对于虚回路列相量形式的KVL，我们可以得到：那么，让，(作为参考相量)，其中：z是RLC串联电路对正弦电流的阻抗，其单位是欧姆。第3页，可以从相量图中看出：RLC系列电路相量图，其中：同样的原因：电压三角形可以从相量图中导出，这可以从图中得到：第3页，关于电路特性的讨论，可以看出电路特性取决于UX:也就是同样的原因：第3页。在电阻、电感和电容的串联电路中，只有耗能元件R产生有功功率P；储能元件L和C不消耗能量，但有能量通

11、过量，通过量的大小以无功功率Q为特征；电路提供的总功率通常称为视在功率，它们之间的定量关系遵循功率三角形。第3页，交流电路中的三种电源，单位有什么区别？有功功率p的单位是瓦特w；无功功率q的单位是无功功率。视在功率的单位是伏安。有功功率、无功功率和视在功率之间的定量关系是什么？有功功率=有功功率=URI；无功功率q=uisin=uxi视在功率=用户界面=。如果多参数串联正弦交流电路中的电压和电流同相，电路中会发生什么？在多参数串联电路中，U和I同相是一种特殊情况，称为串联谐振。当发生串联谐振时，电路阻抗最小；电压恒定，电流最大；过压出现在左侧和右侧.第3、3页。功率因数，在实际生产和生活中，大部分电气设备和电器都是感性的，因此需要从电源中吸收一定量的无功功率，导致线路功率因数低。低功率因数不仅造成电能的浪费，还增加了线路的功率损耗。为了避免这种现象造成的影响，电力系统应尽量提高线路的功率因数。提高功率因数的意义是什么？如何改进？提高功率因数的意义：1 .提高发电和配电设备的利用率；2.降低输电线路上的电压降和功率损耗