模块正弦交流电路及应用.pptx

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1、第二节第二节 日光灯电路的安装与检修日光灯电路的安装与检修 单相正弦交流电的基本概念 正弦量的相量表示 电感、电容元件的识别 单一参数的正弦交流电路 复阻抗的串并联 功率因数的提高第三节第三节 三相交流电路及测量三相交流电路及测量第一节第一节 安全用电及其防护安全用电及其防护第1页/共72页了解单相交流电路中的几个基本概念了解单相交流电路中的几个基本概念掌握正弦量的基本特征及相量表示法掌握正弦量的基本特征及相量表示法理解和掌握理解和掌握R、L、C三大基本元件的伏安关系三大基本元件的伏安关系掌握多参数组合电路的简单分析与计算方法掌握多参数组合电路的简单分析与计算方法熟悉提高功率因数的意义和方法熟

2、悉提高功率因数的意义和方法理解有功功率、无功功率及视在功率的概念理解有功功率、无功功率及视在功率的概念学习目的与要求学习目的与要求第2页/共72页2.1 全用电与紧急救护全用电与紧急救护为什么要安全用电造成用电事故的原因怎样做到安全用电发生用电事故怎么办防范措施第3页/共72页 资料、事例：资料、事例：全世界每年死于电气事故的约占全部事故的25%；电气火灾约占火灾事故总数的14%。从所发生的触电死亡事故分析：移动电具方面而触电死亡的占51%违反安全操作规程、不懂安全操作而死亡的占24.5%由于设备不良、检修不及时而造成触电死亡的占24.5%第4页/共72页第5页/共72页一、造成用电事故的原因

3、（1）安全用电管理漏洞（2）电气工作人员技术水平低、责任心不强（3）非电气人员或其它用电人员缺乏电气安全常识（4）假冒伪劣电器产品导致触电或事故发生（5）意外原因或偶然因素 第6页/共72页触电是怎么回事？触电是怎么回事？人碰到了带电导体而使电流通过人体的现象，叫触电。第7页/共72页 二、触电对人体的损伤情况二、触电对人体的损伤情况1.电击：电流通过人体时，使内部组织受到较为严重的损伤。症状：全身发热、发麻、肌肉发生不由自主的抽搐，逐渐失去知觉，心脏、呼吸机能和神经系统受伤，直到停止呼吸、心脏停止跳动。第8页/共72页2.电伤：指电流对人体外部造成的局部损伤。症状：电弧烧伤、电的烙印、烧焦严

4、重时变为电击电流大小人体反应0.5mA开始有感觉1.0mA感到振动6.0mA感到发慌、妇女不可脱开9.0mA男人不可脱开20mA肌肉收缩、呼吸困难、引起剧痛50mA心室纤维性颤动、有生命危险100mA产生灼伤效应、心脏麻痹、心跳停止触触电电电电流流与与人人体体反反应应第9页/共72页 三、影响触电危险程度的因素三、影响触电危险程度的因素1.电压的高低：越高越危险 根据环境不同，国家规定的安全电压为工作环境电压等级危险性较低的建筑物（木板、瓷砖地面）65伏危险性建筑物（泥土、钢筋混泥土）36伏特别危险的建筑物（铸工、化工车间）12伏2.电流的种类一般直流电的危险小于交流电的危险。25-300Hz

5、的交流电最危险。无线电波能引起人体体温升高、身体疲乏、无力、头痛、失眠等第10页/共72页4.通电时间：越长越危险。5.通过人体的路径：手脚左手到右脚比较危险手手最危险脚脚相对危险性小些第11页/共72页1、单相触电人体触及电力系统中的任意一根相(火)线相相线线大地大地四、常见触电形式：相相线线零零线线第12页/共72页2 2、两相触电、两相触电 人体的不同部位同时接触人体的不同部位同时接触两相带电体，引起的触电。两相带电体，引起的触电。第13页/共72页U高压触电的两种形式高压触电的两种形式高高压压电电弧弧触触电电高高压压跨跨步步触触电电3、跨步电压触电、跨步电压触电第14页/共72页怎样做

6、到安全用电？第15页/共72页不不用用湿湿毛毛巾巾擦擦灯灯具具第16页/共72页远远离离带带电电物物体体第17页/共72页第18页/共72页不不违违章章乱乱建建第19页/共72页第20页/共72页使使用用标标准准规规格格的的用用电电器器第21页/共72页第22页/共72页专专业业人人员员抢抢修修第23页/共72页发生电气事故怎么办？第24页/共72页这种方法行吗这种方法行吗？该怎么办呢？该怎么办呢？第25页/共72页 2.1.2 2.1.2 触电急救触电急救发生触电时，人不一定立即死亡，立即施救可挽回生命。有资料表明：触电后1分钟之内施救，90%；6分钟之内，10%；12分钟后，可能性比较小。

7、任务：切断电源，让触电者尽快脱离电源1、未断电前，禁止使用非安全用具接触触电者；2、较高地方触电，应采取防跌落措施避免进一步受伤；3、夜间发生触电，应采取应急照明措施；4、在找不到电源时，应果断弄断电线（安全）；5、在架空线路上触电，可强制使输电线路短路，迫使线路跳闸而切断电源，同时采取防跌落安全措施。对救护者：对救护者：第26页/共72页第27页/共72页 对被救护者：对被救护者：1、对轻微触电者，主要是受到惊吓，让其安静休息；2、对较重者，通风、保暖、顺气，尽快通知医生，懂人工呼吸的可进行人工呼吸救助；3、严禁使用强心针。人人工工呼呼吸吸第28页/共72页拨拨打打紧紧急急救救护护第29页/

8、共72页防防范范措措施施第30页/共72页加强安全管理，避免电气事故发生加强安全管理，避免电气事故发生预防触电，最关键的是遵守安全规程和操作规程。1、在任何情况下，都不得用手来鉴定导体或设备是否带电，在380/220伏系统中可用验电笔来进行验电；2、更换熔丝或安全检查、检修电气设备时，应先切断电源，避免带电操作；3、经常接触、使用的电气设备，应使用安全电压。：致命电流50mA，人体电阻800 U=8000.05=40V 下浮10%取36V 国家规定的安全电压：36V、24V、12V、6V第31页/共72页4、定期检查电气设备，发现温升过高或绝缘下降，应及时查明原因，消除故障；5、移动电气设备时

9、，均应切断电源后进行；6、电气设备的金属外壳，均应加装安全接地线；7、在条件许可的情况下，尽可能安装触漏电保护开关；8、配电箱、电源总开关等地方，应设警告标志。第32页/共72页 接地和接零和避雷接地和接零和避雷为了人身安全和电力系统工作的需求，要求电气设备采取接地、接零措施。对高层建筑采用避雷。第33页/共72页交流电的概念 如果电流或电压每经过一定时间（T）就重复变化一次，则此种电流、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 等。记做：u(t)=u(t+T)概述：TutuTt第34页/共72页 如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按如果在电路中电动势的大小与方向均随时

10、间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向正弦规律变化，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。也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。正弦交流电的优越性：正弦交流电的优越性：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；有利于电器设备的运行；.正弦交流电路第35页/共72页正弦交流电也有正方向,一般按正半周的方向假设。交流电路进行计算时，首先也要规定物理量的正方向，然后才能用数字表达式来描述。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iuR第36页/共72页2.2.1 单相交流电路的基本概念 大小和方向均随时间变化的电

11、压或电流称为交流电。如大小和方向均随时间变化的电压或电流称为交流电。如等腰三角波等腰三角波矩形脉冲波矩形脉冲波正弦波正弦波 其中，大小和方向均随时间按正弦规律变化的电压或电流称为正弦交流电正弦交流电。了解和掌握正弦交流电的特点，学会正弦交流电路的基了解和掌握正弦交流电的特点，学会正弦交流电路的基本分析方法，是本章学习的目的。本分析方法，是本章学习的目的。第37页/共72页1.1.正弦交流电的频率、周期和角频率正弦交流电的频率、周期和角频率T=0.5s单位是秒单位是秒(1)周期周期交流电完成一次周期性变化所需要的时间叫做交流电的交流电完成一次周期性变化所需要的时间叫做交流电的周期周期。用。用T

12、T表示。表示。u(i)第38页/共72页交流电在交流电在1s1s内完成周期性变化的次数称为交流电的内完成周期性变化的次数称为交流电的频频率率，用，用f f 表示。表示。1秒钟秒钟f=2Hz单位是赫兹单位是赫兹u(i)(2)频率频率我国：我国：50Hz第39页/共72页T=0.5s=314rad/s单位是单位是每秒弧度每秒弧度u(i)显然 三者是从不同的角度反映的三者是从不同的角度反映的同一个问题：同一个问题：交流电随时间变交流电随时间变化的快慢程度化的快慢程度。交流电一秒钟内经历的电角度称为交流电一秒钟内经历的电角度称为角频率角频率，用，用 表示。表示。交流电变化一个周期，相当于发电机绕组转动

13、了交流电变化一个周期，相当于发电机绕组转动了 弧度弧度或或3603600 0。国标国标(3)角频率角频率第40页/共72页2.2.正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值 交流电随时间按正弦规律变化，对应各个时刻的数交流电随时间按正弦规律变化，对应各个时刻的数值称为瞬时值，瞬时值是用正弦解析式表示的，即：值称为瞬时值，瞬时值是用正弦解析式表示的，即：瞬时值瞬时值是变量，注意要用小写英文字母用小写英文字母表示。(1)瞬时值瞬时值(2)最大值最大值 正弦量振荡的最高点称为最最大值或峰值大值或峰值，用U Umm(或I Imm)表示第41页/共72页 有效值有效值是指与交流

14、电热效应相同的直流电数值。Ri在在t t 时间内产生的热量为时间内产生的热量为Q Q在在t t 时间内产生的热量也为时间内产生的热量也为Q Q 两电流热效应相同，可理解为二者做功能力相等。我们把做功能力相等的直流电的数值I I定义为相应交流电i i 的有效值有效值。有效值可确切地反映正弦交流电的大小有效值可确切地反映正弦交流电的大小。(3)有效值有效值有效值用U U或I I表示。RI 理论和实践都可以证明，正弦交流电的有效值和最大值之间具有特定的数量关系，即：第42页/共72页3.3.正弦交流电的相位、初相和相位差正弦交流电的相位、初相和相位差 显然，相位反映了正弦量随时间变化的整个进程。显然

15、，相位反映了正弦量随时间变化的整个进程。初相初相确定了正弦量计时开始的位置，初相规定不得超不得超过过180180。(1)相位相位(2)初相初相正弦量与纵轴相交处若在正半周，初相为正。正弦量与纵轴相交处若在负半周，初相为负。第43页/共72页例u u、i i 的相位差为的相位差为：显然，两个同频率正弦量之间的相位之差，实际上等于它们的初相之差初相之差。已知已知(3)相位差相位差，求，求电压与电流之间的相位差。电压与电流之间的相位差。解注 意 不同频率的正弦量之间不存在相位差的概念。相位差不同频率的正弦量之间不存在相位差的概念。相位差不得超过不得超过180!第44页/共72页思考 回答何谓交流电的

16、三要素？它们各反映了什么？耐压为220V的电容器，能否用在180V的正弦交流电源上？何谓反相？同相？超前？滞后？正弦量的三要素是指它的正弦量的三要素是指它的最大值最大值、角频率角频率和和初相位初相位。最大值反映了交。最大值反映了交流电大小的变化范围；角频率反映流电大小的变化范围；角频率反映了交流电变化的快慢；初相位反映了交流电变化的快慢；初相位反映了交流电的初始状态。了交流电的初始状态。不能！不能！因为180V的正弦交流电，其最大值255V 180V!u1与与u2反相，即相位差为反相，即相位差为180；u3tu4u2u1uu1与与u4同相，即相位差为零。同相，即相位差为零。=1-2，当当0,1

17、超前超前2；当当0,1滞后滞后2；当当=0，12同相位；同相位；当当=180，12反相；反相；当当=90，12正交；正交；第45页/共72页*电网频率：中国 50 Hz 美国、日本 60 Hz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46页/共72页【例例2-12-1】某正弦电压的最大值某正弦电压的最大值U Um m=310V,=310V,初相初相u u=30=300 0;某正弦电流的最大值某正弦电流的最大值I Im m=14.1A,=14.1A,初相初相i i=-60=-600 0。它们的频率均为。它

18、们的频率均为50Hz50Hz。（。（1 1）分别写）分别写出电压和电流的瞬时值表达式。（出电压和电流的瞬时值表达式。（2 2）正弦电压）正弦电压和电流的相位差。和电流的相位差。解解：答：电压和电流的瞬时值表达式分别是答：电压和电流的瞬时值表达式分别是310sin(314t+30310sin(314t+300 0)V)V，14.1sin(314t-6014.1sin(314t-600 0A ，正弦电压和电流的相位差是，正弦电压和电流的相位差是90900 0。(1)(2)第47页/共72页【例例2-22-2】设在工频电路中，电流设在工频电路中，电流i i=I Im msin(tsin(t+120+

19、1200 0）,已知已知接在电路中的安培表读数为接在电路中的安培表读数为1.3A1.3A，求初相位和，求初相位和t=0.5st=0.5s时的时的瞬时值。瞬时值。解解：答：初相位是答：初相位是2 2/3 rad/3 rad，t=0.5st=0.5s时的瞬时值是时的瞬时值是1.59A1.59A。(1)(2)初相位初相位:最大值最大值:角频率角频率:则则:当当t=0.5st=0.5s时：时：第48页/共72页 瞬时值表达式瞬时值表达式 相量相量必须必须小写小写前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。2.2.2 2.2.2正弦交流电的相量表示方法正弦交流电的相量表示

20、方法重点重点 Ti波形图第49页/共72页 概念：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的有向线段在纵轴上的投影值来表示。矢量长度矢量长度 =矢量与横轴夹角矢量与横轴夹角=初相位初相位矢量以角速度矢量以角速度 按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转第50页/共72页 3.相量符号相量符号 包含幅度与相位信息。包含幅度与相位信息。有效值1.描述正弦量的有向线段称为相量(phasor)。若其 幅度用最大值表示，则用符号：最大值相量的书写方式2.在实际应用中，幅度更多采用有效值，则用符号：在实际应用中，幅度更多采用有效值，则用符号：第51页/共72页 相量法就是用相量来表示正弦量，相量是用复数来表示的相量法就是

21、用相量来表示正弦量，相量是用复数来表示的。一、一、复数及其运算复数及其运算 1.复数的表示方法复数的表示方法 (1)代数式代数式 A=a+jb (2)三角函数式三角函数式 A=r(cos +jsin )(3)指数式指数式 A=rej (4)极坐标式极坐标式 2.2.复数的四则运算复数的四则运算 设有两个复数设有两个复数A A、B B，分别为，分别为 A A=a a1 1+j+jb b1 1 =r r1 1 1 1 ,B B=a a2 2 +j+jb b2 2 =r r2 2 2 2 (1)(1)加减运算加减运算 A A B B=(=(a a1 1 a a2 2)+j()+j(b b1 1 b

22、b2 2)电工电子技术电工电子技术(少学时少学时)高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件第52页/共72页复复数数的的加加减减运运算算还还可可以以用用矢矢量量合合成成分分析析，利利用用平平行行四四边边形形法法则则进进行行运运算，如图所示。算，如图所示。(2)乘除运算乘除运算 矢量的平行四边形法则矢量的平行四边形法则二、正弦量的相量表示法二、正弦量的相量表示法 建立一个复平面：复数的模为正弦量有效值建立一个复平面：复数的模为正弦量有效值I，幅角，幅角为正弦量的初相角为正弦量的初相角 ，逆时针旋转的速度为角频率，这个，逆时针旋转的速度为角频率，这个复数就称为电流复数就称为电流i的有效值相量，记

23、作的有效值相量，记作 ，即，即=I电工电子技术电工电子技术(少学时少学时)高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件第53页/共72页 在在复复平平面面中中，相相量量 可可用用长长度度为为U，与与实实轴轴正正方方向向的的夹夹角角为为的的矢矢量量表表示示。这这种种表表示示相相量量的的图图形形称称为为相相量量图图，如如上上图所示。图所示。电压的相量图 也可以用幅值相量来表示正弦量：也可以用幅值相量来表示正弦量：=Im 正正弦弦量量和和相相量量是是一一一一对对应应的的关关系系（注注意意：正正弦弦量量和和相相量量不不是是相相等等关关系系).如如 =I 和和 i=Imsin(t+)是是 一一一一对对应应

24、的的关关系系（不不能能写写成成i=Imsin(t+)=I )。电工电子技术电工电子技术(少学时少学时)高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件描述正弦交流描述正弦交流电的有向线段电的有向线段称为称为相量相量。第54页/共72页正弦量：正弦量：例：例：第55页/共72页波形图瞬时值相量图复数符号法小结：正弦量的四种表示法 Ti第56页/共72页一一.电阻电路电阻电路 uiR根据 欧姆定律 设设则则2.2.4 单一参数的正弦交流电路1 电阻元件上的电压、电流关系 1）频率相同频率相同 2）相位：同相相位：同相3）幅值和）幅值和有效值关系：有效值关系：4）相量关系：相量关系：相量图UI则则 或或第

25、57页/共72页2 电阻元件上的功率关系 1)瞬时功率 p瞬时功率用小写！则则结论：结论：1.1.p p随时间变化随时间变化uiptuip02.2.p p00；耗能元件耗能元件,吸收电能，转换为热能吸收电能，转换为热能第58页/共72页2）平均功率（有功功率）P：一个周期内的平均值 大写 uiR第59页/共72页【例例】电路中只有电阻电路中只有电阻R=2，正弦电压，正弦电压u=10sin(314t-600)V,试完成试完成（1）写出通过电阻的电流瞬时值表达式（）写出通过电阻的电流瞬时值表达式（2）电阻消）电阻消耗的功率耗的功率。公式：公式：解：解：答：答：通过电阻的电流瞬时值表达式是通过电阻的

26、电流瞬时值表达式是5sin(314t-605sin(314t-600 0），电阻，电阻消耗的功率是消耗的功率是25W25W。第60页/共72页二二.电感元件电感元件1.电感器 电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁芯、铁芯上绕制成的一组串联的同轴线匝。LL带磁芯或铁带磁芯或铁芯的电感器芯的电感器2.电感量 电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。a 线圈匝数；b 绕制方式；c 有无铁芯或磁芯影响影响因素因素第61页/共72页 电感量用L表示，基本单位是H(亨利)特点特点 a 通直流，阻交流；b 通低频，阻高频；电感对交流电的这种阻碍作用称为电感抗，简称感抗，或电抗

27、。用XL表示，单位是。3.纯电感交流电路纯电感交流电路 电感上的电压u和电流i是一个同频率的正弦量，并且电流i在相位上比电压u滞后900。第62页/共72页 基本基本关系式关系式：iuL设设则则第63页/共72页1）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 超前超前 i 90）iu设：设：(3)有效值有效值则：则：第64页/共72页(4)相量关系设：设：则：则：第65页/共72页感抗（XL=L）是频率的函数，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。XL=0 时时XL=02)关于感抗的讨论关于感抗的讨论e+_LR直流直流E+_R故：通

28、直流，阻交流故：通直流，阻交流第66页/共72页3）电感电路中的功率(1)瞬时功率 p：iuL第67页/共72页储存能量P 0P 0ui第68页/共72页(2)平均功率 P(有功功率)结论：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量交换（能 量的吞吐）。（1）p0，电感线圈吸取电能，并以磁能的方式储存起来（2）p0，电感线圈把储存的磁能转换为电能，还给电路 第69页/共72页(3)无功功率 QQ 的单位：乏、千乏的单位：乏、千乏 (var(var、kvar)kvar)Q 的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用 以衡量电感电路中能量交换的规模。以衡量电感电路中能

29、量交换的规模。电感元件虽然不耗能，但它与电源之间的能量交换始终在进行，这种电能和磁场能之间交换的规模可用无功功率无功功率来衡量。第70页/共72页【例例】在电压为在电压为220V、工频、工频50Hz的电力网内，接的电力网内，接入电感入电感L=0.127H、而电阻可忽略不计的电感线圈。、而电阻可忽略不计的电感线圈。试求电感线圈的感抗、电感线圈中电流的有效值及试求电感线圈的感抗、电感线圈中电流的有效值及无功功率。无功功率。解：解：答：电感线圈的感抗是答：电感线圈的感抗是4040、电感线圈中电流的有效值是、电感线圈中电流的有效值是5.5A5.5A，无功功率为，无功功率为1210var1210var。第71页/共72页感谢您的观看。第72页/共72页