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第一节正弦交流电的基本概念第一节正弦交流电的基本概念正弦交流电路简介正弦交流电路简介第二节单一元件交流电路第二节单一元件交流电路第三节第三节RLC串并联交流电路及其谐振串并联交流电路及其谐振第五节安全用电常识第五节安全用电常识第四节三相交流电路第四节三相交流电路生产和日常生活中所用的交流电，一般都是生产和日常生活中所用的交流电，一般都是正弦交流电正弦交流电。电压电流的大小和方电压电流的大小和方向都不随时间改变向都不随时间改变（第一章）（第一章）如果电流或电压每经过一定时间如果电流或电压每经过一定时间（T）就重复变化一次，）就重复变化一次，则此种电流则此种电流、电压称为周期性交流电流或电压。如正弦波、电压称为周期性交流电流或电压。如正弦波、方波、三角波、锯齿波方波、三角波、锯齿波 等。记做：等。记做：u(t)=u(t+T)TutuTt大小和方向随时间作周期性变化的电流大小和方向随时间作周期性变化的电流如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。正弦交流正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。正弦交流电交流电的一种。电交流电的一种。TU（i）t电压：电压：u(t)=Umsin(wt+v v)电流：电流：i(t)=Imsin(wt+i i)正弦电压、电流的瞬时值正弦电压、电流的最大值正弦的相位，w为角频率，为初相角第一节正弦交流电的基本概念第一节正弦交流电的基本概念 一、一、周期、周期、频率与角频率与角频率频率 二、瞬时值、最大值与有效值二、瞬时值、最大值与有效值 三、相位、初相角与三、相位、初相角与相位差相位差 一、一、周期、频率周期、频率 与角频率与角频率iT 1.周期周期 T：波形再次出现所需要的最短时间称为：波形再次出现所需要的最短时间称为，用，用T 表示。（波形变化一周所需的时间）表示。（波形变化一周所需的时间）单单位：位：秒秒(s s),),毫秒毫秒(msms)3.3.角频率角频率 ：每秒变化的弧度。单位：弧度：每秒变化的弧度。单位：弧度/秒秒(rad/s)(rad/s)2.2.频率频率 f f：每秒变化的次数，用每秒变化的次数，用f f表示。表示。单位：赫兹单位：赫兹(Hz)(Hz)、千赫兹、千赫兹(KHz)(KHz)、兆、兆赫兹赫兹(MHzMHz)描述正弦量变化快慢的物理量描述正弦量变化快慢的物理量*电网频率：电网频率：中国中国 50 HzHz 美国美国、日本、日本 60 HzHz*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小常识小常识 二、瞬时值、最大值与有效值二、瞬时值、最大值与有效值 3.有效值：在工程应用和电路分析中常用相应的物有效值：在工程应用和电路分析中常用相应的物理量有效值来表示。理量有效值来表示。有效值是从交流电流的热效应来规定的有效值是从交流电流的热效应来规定的。1.瞬时值：正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用瞬时值：正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写符号表示，如瞬时电压小写符号表示，如瞬时电压u(t)u(t)、瞬时电流、瞬时电流i(t)i(t)2.最大值：瞬时值中的最大值称为最值或振幅，用最大值：瞬时值中的最大值称为最值或振幅，用带下标带下标m m的大写符号表示，的大写符号表示，UmUm、ImIm。则有则有电量必须大写电量必须大写如：如：U、I有效值有效值交流交流直流直流热效应相当热效应相当有有效效值值概概念念 4.最大值与有效值的关系最大值与有效值的关系问题与讨论问题与讨论 电器电器 220V最高耐压最高耐压=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，所以，所以不能用不能用。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 三、相位、初相角与相位差三、相位、初相角与相位差：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。常用于描述多个正弦波相互间的关系。i：正弦波的相位角或相位。：正弦波的相位角或相位。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)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相相位位落落后后 落后于落后于相相位位领领先先领先于领先于交流电的三要素交流电的三要素角频率、最大值和初相位角频率、最大值和初相位四、正弦量的相量表示四、正弦量的相量表示三角函数式表示三角函数式表示相量表示法相量表示法必须必须小写小写波形图表示波形图表示i 正弦量的表示方法有以下几种：正弦量的表示方法有以下几种：jyx0ab 1.1.电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系设设大小关系：大小关系：大小关系：大小关系：相位关系相位关系相位关系相位关系 ：u u、i i 相位相同相位相同相位相同相位相同根据欧姆定律根据欧姆定律:频率相同频率相同频率相同频率相同相位差相位差 ：电阻元件的交流电路电阻元件的交流电路Ru+_第二节第二节 单一元件交流电路单一元件交流电路2.功率关系(1)瞬时功率瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积瞬时电压与瞬时电流的乘积小写小写小写小写结论结论:（耗能元件）（耗能元件）,且随时间变化。且随时间变化。pituOtpOiu 基本基本关系式：关系式：频率相同频率相同频率相同频率相同电压超前电流电压超前电流电压超前电流电压超前电流9090 通直流，阻交流通直流，阻交流通直流，阻交流通直流，阻交流 通低频，阻高频通低频，阻高频通低频，阻高频通低频，阻高频1 1、电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电感元件的交流电路电感元件的交流电路设：设：+-eL+-L2 2 2 2、电感电路的功率、电感电路的功率、电感电路的功率、电感电路的功率（1）瞬时功率：）瞬时功率：（2）有功功率：）有功功率：（3）无功功率：）无功功率：电流与电压电流与电压的变化率成的变化率成正比。正比。基本基本基本基本关系式：关系式：关系式：关系式：1 1 1 1、电流与电压的关系、电流与电压的关系、电流与电压的关系、电流与电压的关系 频率相同频率相同频率相同频率相同电流超前电压电流超前电压电流超前电压电流超前电压9090 通交流，阻直流通交流，阻直流通交流，阻直流通交流，阻直流 通高频，阻低频通高频，阻低频通高频，阻低频通高频，阻低频相位差相位差相位差相位差则：则：电容元件的交流电路电容元件的交流电路uiC+_设：设：2 2 2 2、电容电路的功率、电容电路的功率、电容电路的功率、电容电路的功率（1）瞬时功率：）瞬时功率：（2）有功功率：）有功功率：（3）无功功率：）无功功率：图图图图4.1.1 4.1.1 三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图第四节第四节 三相交流电路三相交流电路1.三相电动势的产生工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电(尾端尾端尾端尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端首端首端首端)+_eeAX 图图图图4.1.2 4.1.2 三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图图图图图4.1.34.1.3电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组匝数相同匝数相同匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差空间排列互差空间排列互差120120 :直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构波形图波形图波形图波形图三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 0最大值相等最大值相等最大值相等最大值相等频率相同频率相同频率相同频率相同相位互差相位互差相位互差相位互差120120 称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征2.三相电源的星形联结三相电源的星形联结(1)联接方式联接方式中性线中性线中性线中性线(零线、地线零线、地线零线、地线零线、地线)中性点中性点端线端线端线端线(相线、火线相线、火线相线、火线相线、火线)在低压系统在低压系统在低压系统在低压系统,中中中中性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，所以也称地线。所以也称地线。所以也称地线。所以也称地线。相电压相电压相电压相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压线电压线电压线电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压、Up+、UlXYZNBCAeA+eC+eB+三相负载的连接三相负载的连接三相负载三相负载三相负载三相负载不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不满足不满足不满足不满足 Z ZA A=Z ZB B =Z ZC C 如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：对称三相负载：对称三相负载：对称三相负载：Z ZA A=Z ZB B=Z ZC C 如如如如三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机1.三相负载分类分类分类分类单相负载：单相负载：单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电 照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器负载负载负载负载三相负载：三相负载：三相负载：三相负载：需三相电源同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电 三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接 三相负载也有三相负载也有三相负载也有三相负载也有 Y Y和和和和 两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方法法法法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。三相负载连接原则三相负载连接原则三相负载连接原则三相负载连接原则（1 1）电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压=负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；（2 2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。A AB B电源电源电源电源C保险丝保险丝保险丝保险丝三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏N N 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载