交流电原理知识课件.ppt

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1、关于交流电原理知识现在学习的是第1页，共62页 1 交流电概述交流电概述1.1 各种形式的交流电各种形式的交流电(1)交流电路交流电路:电源电动势随时间作周期性变化电源电动势随时间作周期性变化( )e tttt( )e tttt简简谐谐波波尖脉冲尖脉冲矩形波矩形波调幅波调幅波锯齿波锯齿波调频波调频波现在学习的是第2页，共62页 1 交流电概述交流电概述1.1 各种形式的交流电各种形式的交流电(2)简简谐谐交流电路的重要性和特殊性交流电路的重要性和特殊性(1) 非简非简谐谐交流电交流电简简谐谐交流电交流电(2) 满足线性叠加原理满足线性叠加原理交交流流电电路路1111sin()XAt1111si

2、n()YBt1nXX1nYYsin()nnnnXAtsin()nnnnYBt矩形波矩形波21211sin(21)nnnnAnt( )现在学习的是第3页，共62页1.2 简简谐谐交流电的特征量交流电的特征量(1)0( )cos()ee tt0( )cos()uu tUt0( )cos()ii tIt交变电动势交变电动势交变电压交变电压交变电流交变电流周期周期T频率频率角频率角频率1fT2f相位相位初相位初相位t峰值峰值有效值有效值=/20峰值峰值T0te(t)现在学习的是第4页，共62页1.2 简简谐谐交流电的特征量交流电的特征量(2)相位差相位差0( )cos()uu tUt0( )cos()

3、ii tItui 与与 相位差相位差( )u t( )i t02现在学习的是第5页，共62页 2 交流电路中的元件交流电路中的元件直流电路直流电路EIRURU I交流电路交流电路00ZUIui阻抗阻抗00cos()cos()uiUtIt相位差相位差交流元件参数交流元件参数( )e tRCL( )i t( )u t似稳电路似稳电路欧姆定律欧姆定律现在学习的是第6页，共62页2.1 交流电路中的交流电路中的电阻电阻元件元件0( )cosu tUt0( )( )/cosi tu tRURt0RRZR( )i tR0( )cosu tUtt( )i t( )u t现在学习的是第7页，共62页2.2 交

4、流电路中的交流电路中的电容电容元件元件( )i t( )u tC0( )cosq tQt0( )cos(2)i tQt0( )cosu tQCt12CCZC( )u tt( )i tt通交流原理通交流原理通交流通交流隔直流隔直流( )e t现在学习的是第8页，共62页2.3 交流电路中的交流电路中的电感电感元件元件( )i t( )u t( )u tt( )i tt阻高频阻高频通低频通低频AB0( )cosI tIt0( )cos(2)u tLdI dtLIt2LLZL( )e t现在学习的是第9页，共62页 3 交流电路的矢量图解法交流电路的矢量图解法3.1 元件的串并联元件的串并联(1)串

5、联串联11,Z1( )u t2( )u t( )i t( )u t22,Z12( )( )( )u tu tu t并联并联( )i t( )u t22,Z1( )i t2( )i t11,Z12( )( )( )i ti ti t瞬时值瞬时值瞬时值瞬时值12( )( )( )u tu tu t12( )( )( )i ti ti t现在学习的是第10页，共62页3.1 元件的串并联元件的串并联(2)111( )cos()u tUt222( )cos()u tUt12( )( )( )u tu tu ttcos()Ut12UUU矢量图解法矢量图解法复数法复数法现在学习的是第11页，共62页3.2

6、 用用矢量图解法矢量图解法计算同频简计算同频简谐谐量的叠加量的叠加(1)111( )cos()a tAt222( )cos()a tAt12( )( )( )a ta ta t( )cos()atAt1212AAA1A2AOX基准量基准量1现在学习的是第12页，共62页例题例题11( )3cosa tt2( )4cos(2)a tt12( )( )( )?a ta ta tOX1A2A12AAA342212AAA121AtgA( )Acos( t)a t现在学习的是第13页，共62页3.3 串联电路串联电路1. RC串联串联( )i t( )u tRC( )( )( )RCu tutut22(

7、1)ZRC1(1)uitgCR IRUCURCUUU现在学习的是第14页，共62页例题例题1( )i t( )u tRCIRUCURCUUURZ3CZ4( )35 2cosu ttI有效值有效值?RU有效值有效值?CU有效值有效值?( )i t?( )RUt?( )CUt?现在学习的是第15页，共62页3.3 串联电路串联电路2. RL串联串联( )i t( )u tRIRUL( )( )( )RLu tututLURLUUU22()ZRL1()uitgL R现在学习的是第16页，共62页3.4 并联电路并联电路1. RC并联并联( )i t( )u tRC( )Rit( )Ci t( )(

8、)( )RCi tititURICIRCIII221(1)()ZRC1()uitgCR 现在学习的是第17页，共62页3.4 并联电路并联电路2. RL并联并联( )i t( )u tR( )RitURI()Li tL( )( )( )RLi titi tLIRLIII221(1)(1)ZRL1()uitgRL现在学习的是第18页，共62页 4 交流电路的复数解法交流电路的复数解法4.1 用用复数解法复数解法计算同频简计算同频简谐谐量的叠加量的叠加(1) 將简將简谐谐量写成量写成复数复数(2) 用复数运算计算叠加用复数运算计算叠加111( )cos()a tAt222( )cos()a tAt

9、( )cos()atAt1()11jtAA e2()22jtAA e()jtAAe22AAA实部相等实部相等虚部相等虚部相等A现在学习的是第19页，共62页例题例题11( )3cosa tt2( )4cos(2)a tt12( )( )( )?a ta ta tj1A3etj(/2)2A4etjj(/2)A3e+4ett14( )5cos()3a tttg现在学习的是第20页，共62页4.2 复电压复电压,复电流和复阻抗复电流和复阻抗(1)0( )cos()uu tUt0( )cos()ii tIt()0ujtUU e()0ijtII ejUZZeI复电压复电压复电流复电流复阻抗复阻抗包含交流

10、元件的包含交流元件的两个参数两个参数RZR1CZjCLZj LMZj M现在学习的是第21页，共62页4.3 串联和并联电路串联和并联电路11,Z U22,Z U串联电路串联电路并联电路并联电路UI12ZZZ11,Z U22,Z UUI12111ZZZ现在学习的是第22页，共62页例题例题1 RL串联串联( )i t( )u tRL22()ZRL1()uitgL R现在学习的是第23页，共62页例题例题2 RLC串并联串并联RLC22222()(1)()RLZLCCR1121LCRtgtgRLC,Z现在学习的是第24页，共62页4.4 交流电路的基尔霍夫方程组交流电路的基尔霍夫方程组(1)1R

11、1AB2RCL2(t)2(t)交流复杂电路交流复杂电路节点节点回路回路( )1ti( )2ti( )3ti2现在学习的是第25页，共62页4.4 交流电路的基尔霍夫方程组交流电路的基尔霍夫方程组(2)(1) 节点电流方程组节点电流方程组(2) 回路电压方程组回路电压方程组流出节点为正，流流出节点为正，流入节点为负入节点为负.1回路绕行方向与电流方向相回路绕行方向与电流方向相同同,电位降落取正电位降落取正,相反取负相反取负;绕绕行方向从正到负行方向从正到负,电动势取正电动势取正,从负到正从负到正,电动势取负电动势取负.( )1ti( )2ti( )3ti( )0i t( )1ti( )0u t规

12、定规定电源电源极性极性现在学习的是第26页，共62页4.4 交流电路的基尔霍夫方程组交流电路的基尔霍夫方程组(3)复数复数形式形式( )0i t( )0u t瞬时值瞬时值()0I()()0IZ 与直流复杂电路的解与直流复杂电路的解法基本一样法基本一样现在学习的是第27页，共62页4.4 交流电路的基尔霍夫方程组交流电路的基尔霍夫方程组(4)123AB(1)确定支路数确定支路数p,假定各支路假定各支路电流电流.规定电源极性规定电源极性.(2)确定节点数确定节点数n,列出列出(n-1)个节个节点方程点方程.(3)独立回路数独立回路数p-(n-1),选独立选独立回路回路,假定回路绕行方向假定回路绕行

13、方向,列出回列出回路方程路方程.(4)求解方程组求解方程组,计算所求量的计算所求量的模和辐角模和辐角.解题步骤解题步骤L1C23I2I1I123:0AIII23222:0I RIj C1R2R11 1211:0RIIj Cj LI 现在学习的是第28页，共62页 5 交流电的功率交流电的功率5.1 瞬时功率和平均功率瞬时功率和平均功率(1)( )( ) ( )P tu t i t000011coscos(2)22U IU It瞬时功率瞬时功率0( )cos()u tUt0( )cosi tIt,Z现在学习的是第29页，共62页5.1 瞬时功率和平均功率瞬时功率和平均功率(2)t001cos2U

14、 I( )P t( )u t平均功率平均功率01( )TPP t dtT00o12c sU IcosUI功率因数功率因数( )i t现在学习的是第30页，共62页5.1 瞬时功率和平均功率瞬时功率和平均功率(3)2PUII R电阻电阻t( )P t( )u t( )i tP电容或电感电容或电感( )u t( )i t0P ( )P tt含含R,L,C电路网络电路网络t( )u t( )i t( )P tP功率因数功率因数cosPUI现在学习的是第31页，共62页5.2 有功电流与无功电流有功电流与无功电流(1)R,LC电路网络电路网络电电源源/cosIIsinIIUI0( )cos()i tI

15、t0( )cosu tUt有功电流有功电流无功电流无功电流提高功率因数提高功率因数的第一作用的第一作用增加有功电流增加有功电流,减小无益损耗减小无益损耗现在学习的是第32页，共62页5.2 有功电流与无功电流有功电流与无功电流(2)氩气和水银氩气和水银氩气和水银氩气和水银220VC镇流器镇流器起动器起动器灯丝灯丝荧光粉荧光粉日光管日光管无功电无功电流循环流循环现在学习的是第33页，共62页5.3 视在功率和无功功率视在功率和无功功率SUIcosPScosPUI发电机发电机额定电压额定电压: U额定电流：额定电流：I视在功率视在功率: S电力系统电力系统cos提高功率因数提高功率因数第二作用第二

16、作用充分发挥电器充分发挥电器设备的潜力设备的潜力sinPS视在功率视在功率无功无功P有功有功现在学习的是第34页，共62页5.4 有功电阻和电抗有功电阻和电抗cossinjZZeZjZrjx有功有功PP无功无功有功电阻有功电阻电抗电抗0,x 0,x 感抗感抗容抗容抗2()I r2()I x功率损耗功率损耗欧姆电阻欧姆电阻介质损耗介质损耗磁滞损耗磁滞损耗涡流损耗涡流损耗能量转换损耗能量转换损耗现在学习的是第35页，共62页例题例题1 求电感元件的损耗电阻和纯电感求电感元件的损耗电阻和纯电感,U1,R U2UrL磁芯电磁芯电感元件感元件现在学习的是第36页，共62页5.5 电抗元件的表征参数电抗元

17、件的表征参数品质因数品质因数损耗角损耗角 耗散因数耗散因数QPPx rtgPPr x实际电抗元件实际电抗元件损耗部分损耗部分纯电抗部分纯电抗部分ZrjxPSP有功有功无功无功有功有功无功无功无功无功有功有功现在学习的是第37页，共62页 6 谐振电路与谐振电路与Q值的意值的意义义RLC音频信号音频信号发生器发生器KSf灯泡灯泡亮度亮度0f谐振谐振频率频率谐振谐振现象现象串联串联谐振电路谐振电路现在学习的是第38页，共62页 6 谐振电路与谐振电路与Q值的意值的意义义6.1 串联串联谐振电路谐振电路RLC( ) 22(1)ZRLC11LCtgR01 LC( )Z( )I容性容性感性感性2纯电阻纯

18、电阻现在学习的是第39页，共62页6.2 储能与耗能和储能与耗能和Q值的第一种意义值的第一种意义RLC( ) 耗能耗能储能储能RWSW谐振电路谐振电路的的Q值值2SRWWQ值的第一种意义：储能效率值的第一种意义：储能效率现在学习的是第40页，共62页6.3 频率的选择性和频率的选择性和Q值的第二种意义值的第二种意义谐振谐振电路电路电台信号电台信号 信号信号1nffif0f通频带宽通频带宽fmI2mI1f2ffQ值大值大Q值小值小0ffQ Q值的第二种意义值的第二种意义频率的选择性频率的选择性现在学习的是第41页，共62页6.4 电压分配和电压分配和Q值的第三种意义值的第三种意义RLC( ) Q

19、值的第三种意义：电压分配值的第三种意义：电压分配LUCUI1,2CLfUUUUQLC时时L和和C电压相电压相位相反位相反Q表测表测量原理量原理现在学习的是第42页，共62页6.5 阻尼振荡和阻尼振荡和Q值的第四种意义值的第四种意义LRK12VC( )?q t 1022L RQcos()tqKetC Q值越大，振幅衰减越慢值越大，振幅衰减越慢Q值的第四种意义值的第四种意义现在学习的是第43页，共62页6.6 并联并联谐振电路谐振电路(1)RLC( ) ( )Z( )I22222()(1)()RLZLCCR221() LC RLtgR2021RLCL容性容性感性感性纯电阻纯电阻2iCiLi现在学习

20、的是第44页，共62页6.6 并联并联谐振电路谐振电路(2)Q值的第一种意义值的第一种意义Q值的第二种意义值的第二种意义Q值的第三种意义值的第三种意义RLC( ) iLiCi储能效率储能效率0QL R频率的选择性频率的选择性电流分配电流分配CLQIIII,Q 选择性越强选择性越强现在学习的是第45页，共62页 7 交流电桥交流电桥NBD平衡条件：平衡条件：应用应用:电介质电容和电介质电容和损耗测量损耗测量1Z2Z3Z4ZNI2I1I0NI1324Z ZZ Z NxCxr3r3C4C2r现在学习的是第46页，共62页 8 变压器原理变压器原理8.1 理想变压器理想变压器铁芯铁芯Z1U2U2I1I

21、ABCDB原线圈原线圈副线圈副线圈理想变压器理想变压器: （1）无漏磁）无漏磁 （2）绕组无电阻绕组无电阻 （3）铁芯无铁损）铁芯无铁损 （4）线圈线圈感抗无穷大感抗无穷大现在学习的是第47页，共62页 8 变压器原理变压器原理8.2 变比公式变比公式铁芯铁芯Z1U2U2I1IABCDB原线圈原线圈副线圈副线圈1122UNUN 1221ININ 212LLZNZN电压变比电压变比电流变比电流变比变阻变阻现在学习的是第48页，共62页8.3 变压器用途变压器用途(1)电力变压器电力变压器用电器用电器降压降压变压变压器器升压升压变压变压器器发发电电机机输电线输电线现在学习的是第49页，共62页8.

22、3 变压器用途变压器用途(2)电源变压器电源变压器 220V2211NUN U调压变压器调压变压器 220V负负载载现在学习的是第50页，共62页8.3 变压器用途变压器用途(3)耦合变压器耦合变压器输入信号输入信号输出信号输出信号现在学习的是第51页，共62页 9 三相交流电三相交流电9.1 基本概念基本概念(1)N SXYZABC23端线端线三相四线制三相四线制中线中线三相三线制三相三线制:中线接地中线接地端线端线端线端线O,AOBOCOUUU,ABBCCAUUU相电压相电压 线电压线电压 UlU现在学习的是第52页，共62页 9 三相交流电三相交流电9.1 基本概念基本概念(2)N SX

23、YZABC23O0( )cosAOtt0( )cos(23)BOtt0( )cos(23)COtttAOBOCO现在学习的是第53页，共62页9.1 基本概念基本概念(3)N SXYZABC23O线电压间相位差为线电压间相位差为 ABAOBOBCBOCOCACOAOUUUUUUUUUAOUCOUBOUCAUBCUABUABCO3lUU2323现在学习的是第54页，共62页9.2 三相交流电的负载连接三相交流电的负载连接(1)aZbZcZaIbIcIoIOaoUboUcoUY连接连接负载对称负载对称0oI abcZZZ负载不对称负载不对称abcZZZ0oI 不能断开中线！不能断开中线！现在学习的

24、是第55页，共62页例题例题 讨论中线接通和断开时的工作情况讨论中线接通和断开时的工作情况oIOABCO现在学习的是第56页，共62页9.2 三相交流电的负载连接三相交流电的负载连接(2)a 连接连接AIabZbcZcaZBICIbcabIbcIcaIabUbcUcaU线电流间相位差为线电流间相位差为 2323caIabIbcIAIBICI3lII负载对称负载对称现在学习的是第57页，共62页9.3 三相交流电的功率三相交流电的功率aZbZcZOY连接连接负载对称负载对称( )abcZZZlIlIlIUa 连接连接bcIIIlIlIlI3cosllPU IaZbZcZ现在学习的是第58页，共6

25、2页9.4 三相流产生旋转磁场三相流产生旋转磁场(1)XYZABCO3B2B1BPO10cosBBt20cos(23)BBt30cos(23)BBt三三相相交交流流电电03cos()2BBt现在学习的是第59页，共62页9.4 三相流产生旋转磁场三相流产生旋转磁场(2)03cos()2BBt00t22tt3232t大小为大小为 ,方向方向以角速度以角速度 匀速旋匀速旋转的矢量转的矢量032B旋转磁场旋转磁场 B现在学习的是第60页，共62页9.5 三相感应电动机的运动原理三相感应电动机的运动原理XYZABCO三三相相交交流流电电03cos()2BBtB转子转子现在学习的是第61页，共62页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第62页，共62页