第二章交流电路PPT讲稿.ppt
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1、第二章交流电路第1页,共62页,编辑于2022年,星期二第二章第二章 正弦交流电路正弦交流电路 2.1 2.1 正弦量与正弦电路正弦量与正弦电路2.32.3 三相正弦交流电路三相正弦交流电路 2.4 2.4 输配电与安全用电简介输配电与安全用电简介2.2 2.2 正弦交流电路分析正弦交流电路分析2.5 2.5 正弦交流电路实验实训正弦交流电路实验实训第2页,共62页,编辑于2022年,星期二第二章第二章第二章第二章 交流电路交流电路交流电路交流电路学习目标学习目标学习目标学习目标1 1了解什么是交流电了解什么是交流电2 2掌握交流电的三要素掌握交流电的三要素3 3了解交流电路中电阻、电容和电感
2、的特性了解交流电路中电阻、电容和电感的特性学习要求学习要求学习要求学习要求应知:交流电的概念;交流与直流的关系与区别;电感、电容元件与电阻应知:交流电的概念;交流与直流的关系与区别;电感、电容元件与电阻 元件的区别。元件的区别。应会:用万用表测量交流电路中的电压、电流;用欧姆定律和基尔霍夫定应会:用万用表测量交流电路中的电压、电流;用欧姆定律和基尔霍夫定 律分析电路中元件的电压、电流及电阻的关系。律分析电路中元件的电压、电流及电阻的关系。第一节第一节 正弦交流电路正弦交流电路第3页,共62页,编辑于2022年,星期二一、什么是交流电一、什么是交流电 汽车电路都是直流电路,但是汽汽车电路都是直流
3、电路,但是汽车交流发电机产生的电流,在没有整车交流发电机产生的电流,在没有整流之前是交流电流。流之前是交流电流。许多大型汽车维修检测设备是许多大型汽车维修检测设备是用交流电作为电源的。用交流电作为电源的。如果电压和电流的方向是按照正弦规律周期性变化的,如果电压和电流的方向是按照正弦规律周期性变化的,就称为就称为正弦交流电正弦交流电。大小和方向随时间改变的电压或电流统称大小和方向随时间改变的电压或电流统称交流电交流电在电路图上所标的方向是指它们的在电路图上所标的方向是指它们的参考方向参考方向。Tut提示:提示:uTt0 0第4页,共62页,编辑于2022年,星期二 正弦交流电的优越性:正弦交流电
4、的优越性:便于传输;便于传输;便于运算;便于运算;有利于电器设备的运行等。有利于电器设备的运行等。正弦交流电正弦交流电Tut正弦交流电也有正方向正弦交流电也有正方向,一般按正半周的方向假设。一般按正半周的方向假设。交流电路进行计算时,首先要规定物理量的正方向。交流电路进行计算时,首先要规定物理量的正方向。实际方向和假设方向一致实际方向和假设方向相反ti正弦交流电的方向正弦交流电的方向iuR0 00 0第5页,共62页,编辑于2022年,星期二 :电流幅值(最大值)电流幅值(最大值)特征量特征量:2.1.1 正弦量的时域表示法正弦量的时域表示法1.1.正弦量正弦量 t:初相位:初相位(正弦量的三
5、要素)(正弦量的三要素):角频率角频率正弦交流电压和电流等物理量,简称为正弦量。正弦交流电压和电流等物理量,简称为正弦量。正弦电流随时间变化的函数表达式,简称时域表达式。第6页,共62页,编辑于2022年,星期二 描述变化周期的几种方法描述变化周期的几种方法 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.正弦量特征量之正弦量特征量之 周期、频率和角频率周期、频率和角频率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/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.iT2.2.正弦量的三要素正
6、弦量的三要素0 0第7页,共62页,编辑于2022年,星期二*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第8页,共62页,编辑于2022年,星期二为正弦电流的最大值为正弦电流的最大值正弦量特征量之二正弦量特征量之二幅值与幅值与有效值有效值最大值最大值电量名称必须大电量名称必须大写写,下标加下标加 m。如:如:Um、Im 在工程应用中,一般用在工程应用中,一般用有效值有效值表示幅度。常用交流电表表示幅度。常用交流电表指示的电压
7、、电流读数,就是被测物理量的有效值。标准指示的电压、电流读数,就是被测物理量的有效值。标准电压电压220220V V,也是指供电电压的有效值。也是指供电电压的有效值。第9页,共62页,编辑于2022年,星期二2 2幅值与有效值幅值与有效值 正弦量在任一瞬间的值称为正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值瞬时值,用小写字母来表示,用小写字母来表示在相等的时间内,如果某交流电流和直流电流分别通在相等的时间内,如果某交流电流和直流电流分别通过同样大小的电阻,产生的热量相等,那么这个周期过同样大小的电阻,产生的热量相等,那么这个周期性变化的电流性变化的电流i i的有效值在数值上就等于这个的有效值在数值上就等于这
8、个直流电流直流电流。瞬时值中最大的值,称为瞬时值中最大的值,称为幅值或最大值幅值或最大值,用带下标,用带下标mm的大的大写字母来表示写字母来表示正弦电流、电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值,正弦电流、电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值,而是用而是用有效值有效值来计量的。来计量的。第10页,共62页,编辑于2022年,星期二则有则有(均方根值)(均方根值)可得可得当当 时,时,交流交流直流直流热效应相当热效应相当电量必须大写电量必须大写如:如:U、I有效值有效值有有效效值值概概念念第11页,共62页,编辑于2022年,星期二 电器电器 220V最高耐压最高耐压=300V 若购得一台耐压为
9、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 的交的交流电线路上流电线路上?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 电源电压电源电压问题与讨论问题与讨论第12页,共62页,编辑于2022年,星期二正弦量特征量之三正弦量特征量之三初相位初相位: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:给出了观察正弦量的起点或参考点,给出了观察正弦量的起点或参考点,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
10、的关系。i:正弦波的相位角或相位:正弦波的相位角或相位第13页,共62页,编辑于2022年,星期二例例幅值:幅值:已知:已知:频率:频率:初相位:初相位:第14页,共62页,编辑于2022年,星期二例例已知某正弦电流在已知某正弦电流在t=0 t=0 时为时为0.5A0.5A,其初相位为,其初相位为3030度,度,试问该正弦量的有效值等于多少?试问该正弦量的有效值等于多少?第15页,共62页,编辑于2022年,星期二 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第16页,共62页,编辑于2022年,星期二 两种两种(同频率同频率)正弦信号的相位关系)正弦信号的相位关系同
11、同相相位位 滞后滞后相相位位落落后后相相位位领领先先 超前超前第17页,共62页,编辑于2022年,星期二瞬时值表达式瞬时值表达式必须必须小写小写波形图波形图i 正弦量的表示方法:正弦量的表示方法:第18页,共62页,编辑于2022年,星期二符号说明瞬时值瞬时值-小写小写u、i有效值有效值-大写大写U、I最大值最大值-大写大写+下标下标第19页,共62页,编辑于2022年,星期二1.1.纯电阻电路纯电阻电路 uiR根据根据 欧姆定律欧姆定律 设设则则电阻、电感、电容元件及其交流电阻、电感、电容元件及其交流伏安特性伏安特性第20页,共62页,编辑于2022年,星期二(1)频率相同频率相同(2)相
12、位相同相位相同(3)有效值关系有效值关系:电阻电路中电流、电压的关系电阻电路中电流、电压的关系第21页,共62页,编辑于2022年,星期二电阻电路中的功率电阻电路中的功率 uiR(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第22页,共62页,编辑于2022年,星期二 (耗能元件)(耗能元件)结论:结论:随时间变化随时间变化 与与 成比例成比例tuipt第23页,共62页,编辑于2022年,星期二(2)平均功率(有功功率)平均功率(有功功率)P P 一个周期内的平均值一个周期内的平均值 单位:W uiR第24页,共62页,编辑于2022年,星期二2.2.纯电感
13、电路纯电感电路 基本基本关系式关系式:iuL设设则则第25页,共62页,编辑于2022年,星期二电感电路中电流、电压的关系电感电路中电流、电压的关系 (1)频率相同频率相同 (2)相位相差相位相差 90(u 领先领先 i 90)iu设:设:第26页,共62页,编辑于2022年,星期二(3)有效值有效值 感抗感抗()定义:定义:则:则:第27页,共62页,编辑于2022年,星期二感抗(感抗(XL=L )是频率的函数,是频率的函数,表示电感电路中电压、电表示电感电路中电压、电流有效值之间的关系,且只对正弦波有效流有效值之间的关系,且只对正弦波有效。XL=0 时时XL=0关于感抗的讨论关于感抗的讨论
14、直流直流E+_ReL+_ _R第28页,共62页,编辑于2022年,星期二电感电路中的功率电感电路中的功率(1)瞬时功率瞬时功率 p:iuL第29页,共62页,编辑于2022年,星期二储存储存能量能量P 0P 0ui第30页,共62页,编辑于2022年,星期二(2)平均功率平均功率 P (有功功率)(有功功率)结论:结论:纯电感不消耗能量纯电感不消耗能量,只和电源进行能量,只和电源进行能量 交换(能量的吞吐)。交换(能量的吞吐)。第31页,共62页,编辑于2022年,星期二基本关系式基本关系式:(约束(约束方程方程)设设:3.3.纯纯电容电路电容电路uiC则:则:第32页,共62页,编辑于20
15、22年,星期二(1)频率相同频率相同(2)相位相差相位相差 90 (i超前超前 u 90)电容电路中电流、电压的关系电容电路中电流、电压的关系iu第33页,共62页,编辑于2022年,星期二(3)有效值有效值或或 容抗容抗()令:令:则:则:I第34页,共62页,编辑于2022年,星期二E+-e+-关于容抗的讨论关于容抗的讨论直流直流 是频率的函数,是频率的函数,表示电容表示电容电路中电压、电流有效值之间的关系,且只对正弦波电路中电压、电流有效值之间的关系,且只对正弦波有效有效。容抗容抗0 时时 第35页,共62页,编辑于2022年,星期二电容电路中的功率电容电路中的功率(1)瞬时功率)瞬时功
16、率 p与电压计时点相同与电压计时点相同第36页,共62页,编辑于2022年,星期二放电放电P 0储存储存能量能量uiuiuiuiiut可逆的能量转换过程第37页,共62页,编辑于2022年,星期二(2)平均功率平均功率 P结论:结论:纯电容不消耗能量纯电容不消耗能量,只和电源进行能量,只和电源进行能量 交换(能量的吞吐)。交换(能量的吞吐)。第38页,共62页,编辑于2022年,星期二(3)无功功率无功功率 QQ 的定义:电容瞬时功率所能达到的最大值。用的定义:电容瞬时功率所能达到的最大值。用 以衡量电容电路中能量交换的规模。以衡量电容电路中能量交换的规模。单位:乏单位:乏var,千乏千乏kv
17、ar第39页,共62页,编辑于2022年,星期二单一参数正弦交流电路的分析计算小结单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路电路参数参数电路图电路图(正方向)(正方向)复数复数阻抗阻抗电压、电流关系电压、电流关系瞬时值瞬时值有效值有效值相量图相量图相量式相量式功率功率有功功率有功功率无功功率无功功率Riu设设则则u、i 同相同相0LiuCiu设设则则设设则则u领先领先 i 90u落后落后i 9000基本基本关系关系第40页,共62页,编辑于2022年,星期二第二节第二节 三相电路三相电路学习目标1了解什么是三相交流电源2掌握三相交流电源的星形联结3了解三相交流电路中负载的连接方法(星形联结和三角形
18、联结)学习要求应知:三相交流电源的概念和基本特性;三相交流电源的供电方 式,三相三线与三相四线供电的使用要求。应会:三相负载的连接方法。三相电路在汽车本身的用处并不多,但是在汽车维修检测企业中应用很普遍。电力电源一般采用三相制。用电方面最主要的负载是交流电动机,大型汽车维修检测设备多数是由交流电动机驱动的,而交流电动机多数是三相的。第41页,共62页,编辑于2022年,星期二 一、三相交流电源一、三相交流电源1 1结构原理结构原理 图图2-62-6是三相交流发电机的原理图。它的主要组成部分是电枢是三相交流发电机的原理图。它的主要组成部分是电枢和磁极。和磁极。电枢是固定的,也称为定子。定子铁心的
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