电工基础4-单相正弦交流电路分析与应用.ppt

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1、青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试情境四情境四日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试电工基础电工基础青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试企业工作情境描述企业工作情境描述 日光灯电路是在我们的生产和生活中应日光灯电路是在我们的生产和生活中应用非常普遍的照明电路，因此要了解日光用非常普遍的照明电路，因此要了解日光灯的组成和基本工作原理，灯的组成和基本工作原理，掌握日光灯的掌握日光灯的安装工艺，能对电路进行检测，掌握日光安装工艺，能对电路进行检测，掌握日光灯功率因数提高的方

2、法。灯功率因数提高的方法。企业工作情境描述企业工作情境描述 青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试知识目标：知识目标：1 1、了解正弦交流电的产生。、了解正弦交流电的产生。2 2、正确理解正弦量的三要素、有效值、相位关系、相、正确理解正弦量的三要素、有效值、相位关系、相量、相量图等概念。量、相量图等概念。3 3、掌握正弦交流电的表示方法。、掌握正弦交流电的表示方法。4 4、熟练掌握电阻、电感和电容三种元件在正弦交流中、熟练掌握电阻、电感和电容三种元件在正弦交流中的电压与电流之间的关系以及瞬时功率的特点。的电压与电流之间的关系以及瞬时功率

3、的特点。5 5、会用相量形式的基尔霍夫定律建立相量方程式。、会用相量形式的基尔霍夫定律建立相量方程式。6 6、牢固掌握复阻抗的概念，会求解二端交流负载的等、牢固掌握复阻抗的概念，会求解二端交流负载的等效复阻抗。效复阻抗。7 7、熟练掌握、熟练掌握RLCRLC串、并联电路的性质。串、并联电路的性质。学习目标学习目标学习目标学习目标青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试知识目标：知识目标：8 8、理解并能正确计算有功功率、无功功率、视在功率和、理解并能正确计算有功功率、无功功率、视在功率和复功率。复功率。9 9、掌握功率因数的概念及其提高方

4、法。、掌握功率因数的概念及其提高方法。1010、会对单相正弦稳态电路做一般性的分析与计算。、会对单相正弦稳态电路做一般性的分析与计算。1111、了解谐振的基本概念，正确理解串联电路与并联电、了解谐振的基本概念，正确理解串联电路与并联电路的谐振特性及应用。路的谐振特性及应用。1212、了解日光灯的组成，理解电路的工作原理。、了解日光灯的组成，理解电路的工作原理。1313、熟悉常用电工工具、交流仪器仪表的名称及作用。、熟悉常用电工工具、交流仪器仪表的名称及作用。1414、了解电工基本操作工艺。、了解电工基本操作工艺。学习目标学习目标学习目标学习目标青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四

5、 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试技能目标：技能目标：1 1、会用示波器、交流电压表、交流电流表对、会用示波器、交流电压表、交流电流表对正弦交流电进行观测。正弦交流电进行观测。2 2、会用双踪示波器观测同频率正弦电压的相、会用双踪示波器观测同频率正弦电压的相位关系。位关系。3 3、会在、会在EWBEWB中构建一个正弦交流电路，并能中构建一个正弦交流电路，并能完成电路的仿真实验。完成电路的仿真实验。4 4、能对交流电路的功率进行测量。、能对交流电路的功率进行测量。5 5、会制作、会制作RLCRLC串联谐振电路并能完成电路的串联谐振电路并能完成电路的测试。测试。6 6、能完成日光灯电路

6、的安装与测试。、能完成日光灯电路的安装与测试。学习目标学习目标学习目标学习目标青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试素质目标：素质目标：1 1、培养良好的职业道德、安全生产意识、质、培养良好的职业道德、安全生产意识、质量意识；量意识；2 2、培养学生认真严谨、一丝不苟的工作作风、培养学生认真严谨、一丝不苟的工作作风和谦虚好学的能力；和谦虚好学的能力；3 3、培养学生分析问题、解决问题的能力；、培养学生分析问题、解决问题的能力；4 4、培养学生自学能力及经验积累能力。、培养学生自学能力及经验积累能力。学习目标学习目标青岛港湾职业技术学院电

7、工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学习任务学习任务1 1、明确任务。、明确任务。2 2、学习日光灯的组成和工作原理及日光灯的安装、学习日光灯的组成和工作原理及日光灯的安装工艺。工艺。3 3、分析项目需求，分解工作任务，制定实施计划。、分析项目需求，分解工作任务，制定实施计划。4 4、完成工作任务，记录测量数据。、完成工作任务，记录测量数据。5 5、将任务结果进行展示，同学间互相评价，教师、将任务结果进行展示，同学间互相评价，教师点评。点评。6 6、根据评价反馈信息进行检查，并进行修改、根据评价反馈信息进行检查，并进行修改、完善，最终提交书面总结文档。完善

8、，最终提交书面总结文档。7 7、填写评价表，进行自我评价总结。、填写评价表，进行自我评价总结。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试主要内容主要内容1正弦交流电的波形观察与测量正弦交流电的波形观察与测量3R R、L L、C C串联电路的仿真实验串联电路的仿真实验2正弦交流电路中的正弦交流电路中的R R、L L、C C的特性测试的特性测试4R R、L L、C C并联电路的仿真实验并联电路的仿真实验5单相正弦交流电路中的功率单相正弦交流电路中的功率7日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试6谐振电路的制作与方针测试谐振电路的制作与方针测

9、试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试项目项目1 1：正弦交流电的波形观察与测量正弦交流电的波形观察与测量 青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试EWBEWB仿真：示波器观察正弦交流电波形仿真：示波器观察正弦交流电波形做一做做一做用示波器观测正弦交流电波形用示波器观测正弦交流电波形青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学一、正弦交流电概念一、正弦交流电概念 随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦随时间按正弦规

10、律变化的电压、电流称为正弦电压和正弦电流，统称为正弦量。表达式为：电压和正弦电流，统称为正弦量。表达式为：青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学一、正弦交流电概念一、正弦交流电概念振幅振幅角频率角频率初相角初相角正弦量的三要素正弦量的三要素i t0正半周：正半周：电流实际方向与参考方向相同电流实际方向与参考方向相同负半周负半周：电流实际方向与参考方向相反电流实际方向与参考方向相反+青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正弦交流电三要

11、素1.1.正弦交流电的频率、周期和角频率正弦交流电的频率、周期和角频率正弦量变化一个循环所需要的时间称正弦量变化一个循环所需要的时间称周期周期，用，用T T表示。表示。T=0.5s正弦量一秒钟内经历的循环数称为正弦量一秒钟内经历的循环数称为频率频率，用，用f 表示。表示。正弦量一秒钟内经历的弧度数称为正弦量一秒钟内经历的弧度数称为角频率角频率，用，用表示。表示。1 1秒钟秒钟f=2Hz单位是赫兹单位是赫兹单位是秒单位是秒=4rad/s单位是单位是每秒弧度每秒弧度青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正

12、弦交流电三要素周期与频率的关系：周期与频率的关系：角频率与周期及频率的关系：角频率与周期及频率的关系：我我国国和和大大多多数数国国家家采采用用50Hz50Hz作作为为电电力力工工业业标标准准频频率率(简称工频简称工频简称工频简称工频)，少数国家采用，少数国家采用60Hz60Hz。三者是从不同的角三者是从不同的角度反映了同一个问题：度反映了同一个问题：正弦量随时间变化的正弦量随时间变化的快慢程度。快慢程度。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正弦交流电三要素2.2.正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值正

13、弦交流电的瞬时值、最大值和有效值正弦量随时间按正弦规律变化，对应各个时刻的数值称为正弦量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，瞬时值是用正弦解析式表示的，即：，瞬时值是用正弦解析式表示的，即：瞬时值瞬时值瞬时值瞬时值是变量，注意要是变量，注意要用小写英文字母用小写英文字母用小写英文字母用小写英文字母表示。瞬时值表示。瞬时值对应的表达式应是三角函数解析式。对应的表达式应是三角函数解析式。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正弦交流电三要素2.2.正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值正

14、弦交流电的瞬时值、最大值和有效值正弦量振荡的最高点称为正弦量振荡的最高点称为最大值，也称幅值最大值，也称幅值最大值，也称幅值最大值，也称幅值，用用U U U Um m m m(或或I I I Im m m m)表示表示。最大值最大值最大值最大值是常数，注意要是常数，注意要用大写英文字母加小标用大写英文字母加小标用大写英文字母加小标用大写英文字母加小标m m m m表示。表示。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正弦交流电三要素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

15、值一个交流电流的做功能力相当于某一数值的直流电一个交流电流的做功能力相当于某一数值的直流电流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交流电流流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交流电流的的有效值有效值有效值有效值，用，用I、U表示表示。有效值可确切地反映正弦交流电的大小，必须用有效值可确切地反映正弦交流电的大小，必须用大写字母大写字母表示表示理论和实际都可以证明：理论和实际都可以证明：青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正弦交流电三要素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

16、值和有效值用用仪表测得仪表测得的交流电压、电流值，就是被测的交流电压、电流值，就是被测物理量的物理量的有效值有效值。标准电压。标准电压220220V V，也是指供也是指供电电压的有效值。电电压的有效值。交流设备铭牌交流设备铭牌标注的电压、电流均为有效标注的电压、电流均为有效值值青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正弦交流电三要素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显然，相位反映了正弦量随时间变化的整个进程。程。相位相位相位是随

17、时间相位是随时间变化的电角度，变化的电角度，是时间是时间t t 的函的函数。数。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正弦交流电三要素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 初相初相确定了正弦量计时开始的位置，初相规定确定了正弦量计时开始的位置，初相规定不得不得超过超过180180初相初相初相是对应初相是对应t t=0=0时的确切电角度时的确切电角度正弦量与纵轴相交处若正弦量与纵轴相交处若在正半周，初相为正。在正半周，初相为正。正弦量与纵轴相交处若正弦量与纵轴相交处若在负

18、半周，初相为负。在负半周，初相为负。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学二、正弦交流电三要素二、正弦交流电三要素3.3.正弦交流电的相位、初相和相位差正弦交流电的相位、初相和相位差相位差相位差 同频率同频率正弦量的相位角之差或是初相角之差，正弦量的相位角之差或是初相角之差，称为相位差，用称为相位差，用 表示表示。例例相位相位初相初相u、i 的相位差为：的相位差为：青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法 一个正弦

19、量的瞬时值可以用一个旋转矢量在纵一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转矢量在纵轴上的投影值来表示。轴上的投影值来表示。u矢量长度矢量长度=矢量与横轴之间夹角矢量与横轴之间夹角=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 显然，显然，复数就是正弦电压复数就是正弦电压复数就是正弦电压复数就是正弦电压u u u u 的相量的相量的相量的相量。二者具有一一。二者具有一一对应关系。对应关系。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法 复数复数A A在复平面上是一个点；在复平面

20、上是一个点；a2a1A A 原点指向复数的箭头称为复数原点指向复数的箭头称为复数A A的的模模模模值，用值，用a表示；表示；模模a a与正向实轴之间的夹角称为复与正向实轴之间的夹角称为复数数A A的的幅角幅角幅角幅角，用，用表示；表示；aj10复数用复数用极坐标形式极坐标形式极坐标形式极坐标形式表示为：表示为：青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法A A在实轴上的投影是它的在实轴上的投影是它的实部实部实部实部数值数值a1a1；复数复数A A用用代数代数代数代数形式可表示为形式可表示

21、为 由图可得出复数由图可得出复数A A的模的模a a和幅角和幅角与实部、虚部的关与实部、虚部的关系为：系为：A A在虚轴上的投影是它的在虚轴上的投影是它的虚部虚部虚部虚部数值数值a2a2；a2a1A Aaj10青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法 由图还可得出复数由图还可得出复数A A与模与模a a及幅角及幅角的关系为：的关系为：复数复数A A的的三角函数三角函数三角函数三角函数表达式为：表达式为：j0a21a1A Aa青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电

22、路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法根据欧拉公式根据欧拉公式复数复数A A的的指数式指数式指数式指数式表达式为：表达式为：复数的表示形式有多种，它们之间可以相互转换。复数的表示形式有多种，它们之间可以相互转换。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法已知复数已知复数A A的模的模a=5，幅角，幅角=53.1=53.1，试写出复数，试写出复数A A的极坐标形式和代数形式表达式。的极坐标形式和代数形式表达式。根据模和幅角可直接写出极

23、坐标形式：根据模和幅角可直接写出极坐标形式：A=5/53.1由此可得复数由此可得复数A的代数形式为：的代数形式为：实部实部虚部虚部青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法设有两个复数分别为：设有两个复数分别为：A、B加、减、乘、除时运算公式如下：加、减、乘、除时运算公式如下：复数的运算法则复数的运算法则 青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法 与正弦量相对应的与正弦量相对

24、应的与正弦量相对应的与正弦量相对应的复数复数复数复数形式的电压和电流称为形式的电压和电流称为形式的电压和电流称为形式的电压和电流称为相量相量相量相量。为区别与一般复数，相量的头顶上一般加符号为区别与一般复数，相量的头顶上一般加符号为区别与一般复数，相量的头顶上一般加符号为区别与一般复数，相量的头顶上一般加符号“”。例：例：例：例：正弦量正弦量i=i=14.1sin(14.1sin(t t+36.9)A+36.9)A的最大值相量表示的最大值相量表示为：为：其有效值相量为：其有效值相量为：由于一个电路中各正弦量都是同频率的，所以相量由于一个电路中各正弦量都是同频率的，所以相量只需对应正弦量的两要素

25、即可。即只需对应正弦量的两要素即可。即模值模值模值模值对应正弦量对应正弦量的的最大值或有效值最大值或有效值最大值或有效值最大值或有效值，幅角幅角幅角幅角对应正弦量的对应正弦量的初相初相初相初相。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法正弦量的正弦量的相量图相量图表示法表示法 按照各个正弦量的按照各个正弦量的大小大小大小大小和和相位相位相位相位关系用关系用初始位置的有初始位置的有初始位置的有初始位置的有向线段向线段向线段向线段画出的若干个相量的图形，称为画出的若干个相量的图形，称为相量

26、图相量图相量图相量图。将将 u u1 1、u u2 2 用有效值相量表示，并画在相量图用有效值相量表示，并画在相量图中。中。例例已知已知青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法相位：相位：幅度：幅度：设：设：相位哪一个相位哪一个超前超前？哪一个哪一个滞后滞后？U2U1U1=U1 1U2=U2 2有效值相量：有效值相量：解解相量图相量图超前于超前于U2U1青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试同频率同频率同频率同频率正弦量相加正

27、弦量相加平行四边形法则平行四边形法则平行四边形法则平行四边形法则例例求：求：i1+i2=?I2 I1 I解解 I1=I1 1 I2=I2 2 =+I1I2I即：即：即：即：青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学三、正弦量的相量表示法三、正弦量的相量表示法求：求：已知相量，求瞬时值。已知相量，求瞬时值。已知两个频率都为已知两个频率都为1000 Hz1000 Hz的正弦电流其相量形式为：的正弦电流其相量形式为：例例 I1=60100A I2=10 30 A解解青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与

28、测试日光灯电路的安装与测试想一想：想一想：正弦交流电是如何产生的正弦交流电是如何产生的?青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试项目项目2 2：正弦交流电路中的正弦交流电路中的R R、L L、C C特性测试特性测试 青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试做一做做一做R交流特性测试交流特性测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试做一做做一做L交流特性测试交流特性测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电

29、路的安装与测试日光灯电路的安装与测试做一做做一做C交流特性测试交流特性测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电阻电路特性纯电阻电路特性1.1.电阻元件上的电压、电流关系电阻元件上的电压、电流关系 Ri ui=uR解析式解析式设设则则相量表达式相量表达式青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电阻电路特性纯电阻电路特性1.1.电阻元件上的电压、电流关系电阻元件上的电压、电流关系 U相量图为相量图为I1.频率相同；频率相同；2.相位相同；相位相同；3.有

30、效值关系有效值关系4.相量关系相量关系电阻元件上的电压、电流关系可归纳为：电阻元件上的电压、电流关系可归纳为：电阻元件上的电压、电流关系可归纳为：电阻元件上的电压、电流关系可归纳为：青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电阻电路特性纯电阻电路特性2.2.电阻元件的功率电阻元件的功率 瞬时功率瞬时功率p瞬时功率用小写！瞬时功率用小写！则则结论：结论：结论：结论：1.1.p p随时间变化；随时间变化；2.2.p p0,0,为耗能元件。为耗能元件。uip=UI-UIcos2 ttUIUIcos2 t青岛港湾职业技术学院电工基础电

31、工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电阻电路特性纯电阻电路特性2.2.电阻元件的功率电阻元件的功率 有功功率有功功率(平均功率平均功率)P平均功率用平均功率用大写！大写！由由可得可得P=UI一个周期内一个周期内的平均值的平均值青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电阻电路特性纯电阻电路特性2.2.电阻元件的功率电阻元件的功率 有功功率有功功率(平均功率平均功率)P例例求：求：“220V220V、100W100W”和和“220V220V、40W40W”灯泡的灯泡的电阻？电阻？解：解

32、：显然，在相同电压下，负载的电阻与功率成反比显然，在相同电压下，负载的电阻与功率成反比青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电感电路特性纯电感电路特性1.1.电感元件上的电压、电流关系电感元件上的电压、电流关系 Li u设设则则解析式解析式青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电感电路特性纯电感电路特性1.1.电感元件上的电压、电流关系电感元件上的电压、电流关系 相量表达式相量表达式相量图相量图UI电感元件上电感元件上 u 超前超前 i 90电角度电角

33、度青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电感电路特性纯电感电路特性1.1.电感元件上的电压、电流关系电感元件上的电压、电流关系 U=LI=2f LI=IXL电感元件上的电压、电流有效值关系为电感元件上的电压、电流有效值关系为其中其中XL=2f L=L称为电感元件的称为电感元件的电抗电抗电抗电抗，简称简称感抗感抗感抗感抗。感抗反映了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用；感抗反映了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用；感抗的单位与电阻相同，也是感抗的单位与电阻相同，也是欧姆欧姆欧姆欧姆【】。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四

34、情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电感电路特性纯电感电路特性2.2.电感元件的功率电感元件的功率 瞬时功率瞬时功率p瞬时功率用小写！瞬时功率用小写！则则ip=ULIsin2 tt电感元件上只电感元件上只有能量交换而有能量交换而不耗能，为不耗能，为储储能元件能元件青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电感电路特性纯电感电路特性2.2.电感元件的功率电感元件的功率 P P=0=0，电感元件不耗能。，电感元件不耗能。平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）P P无功功率无功功率Q Q Q Q反映了

35、电感元件与电源之间能量交换的规模。反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电容电路特性纯电容电路特性1.1.电容元件上的电压、电流关系电容元件上的电压、电流关系 设设则则解析式解析式Cic u青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电容电路特性纯电容电路特性1.1.电容元件上的电压、电流关系电容元件上的电压、电流关系 相量表达式相量表达式=0 UU=90 CCICUjIUI相量图：相量图：电容元件上电容元件上 i i

36、 超前超前 u u 90 90电角度电角度青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电容电路特性纯电容电路特性1.1.电容元件上的电压、电流关系电容元件上的电压、电流关系 IC=UC=U2f C=U/XC电容元件上的电压、电流有效值关系为电容元件上的电压、电流有效值关系为其中其中 XC=称为电容元件的称为电容元件的电抗电抗电抗电抗，简称简称容抗。容抗。容抗。容抗。容容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用；容抗的单位与电阻相同，也是用；容抗的单位与电阻相同，也是欧姆欧姆欧姆欧姆【】。C

37、C1青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电容电路特性纯电容电路特性1.1.电容元件上的电压、电流关系电容元件上的电压、电流关系 X XC C与频率成与频率成反比反比反比反比；与电容量；与电容量C C成成反比反比反比反比直流下频率直流下频率f=0f=0，所以，所以X XC C=。C C C C相当于开路相当于开路相当于开路相当于开路。由于由于C C上上u u、i i 为微分（或积分）的动态关系，所为微分（或积分）的动态关系，所以以C C也是也是动态元件动态元件。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路

38、的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电容电路特性纯电容电路特性2.2.电容元件的功率电容元件的功率 瞬时功率瞬时功率p则则iup=ICUsin2 tt电容元件上只电容元件上只有能量交换而有能量交换而不耗能，为不耗能，为储储能元件能元件青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学纯电容电路特性纯电容电路特性2.2.电容元件的功率电容元件的功率 P P=0=0，电容元件不耗能。，电容元件不耗能。平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）P P无功功率无功功率Q Q Q Q反映了电容元件与电源之间能量交换的规模。反映了电容元件

39、与电源之间能量交换的规模。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试想一想：想一想：电感和电容的阻抗特性有哪些应用电感和电容的阻抗特性有哪些应用？青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试 项目三项目三 RLC串联电路的仿真实验串联电路的仿真实验 情景四情景四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试1RLCRLC串联电路的仿真测试串联电路的仿真测试3RLCRLC串联电路的性质与元件参数的

40、关系串联电路的性质与元件参数的关系2RLCRLC串联电路及其特例串联电路及其特例4RLCRLC串联电路中的功率及相互关系串联电路中的功率及相互关系项目项目3 3：RLCRLC串联电路的仿真实验串联电路的仿真实验青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试 做一做做一做 RLC串联电路的仿真测试串联电路的仿真测试 一、一、在在EWB中构建一个中构建一个RLC串联电路串联电路青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试 做一做做一做 RLC串联电路的仿真测试串联电路的仿真测试 二、测试电压和电流

41、间的关系二、测试电压和电流间的关系1、大小关系测试、大小关系测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试 做一做做一做 RLC串联电路的仿真测试串联电路的仿真测试 一、一、在在EWB中构建一个中构建一个RLC串联电路串联电路青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试 做一做做一做 RLC串联电路的仿真测试串联电路的仿真测试 二、测试电压和电流间的关系二、测试电压和电流间的关系1、大小关系测试、大小关系测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电

42、路的安装与测试电压电流参考方向如图所示。电压电流参考方向如图所示。+L+uCRiuLuCuR+1、瞬时值、瞬时值设：设：设：设：则：则：则：则：根据根据KVL可列出可列出相量模型相量模型2、相量、相量+jXCRjXL学一学学一学一、一、RLC串联电路串联电路青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试(0 感性感性)XL XC参考相量参考相量参考相量参考相量(0 容性容性)RjXL-jXC+_+_+_+_ XL 1/C，X0，0，电路呈感性；，电路呈感性；L1/C ，X0，1/C)电压三角形电压三角形UXU L=1/C ，X=0，=0，电路呈

43、电阻性。，电路呈电阻性。|Z|RX 阻抗三角形阻抗三角形 学一学学一学三、三、RLC串联电路的性质与元件参数的关系串联电路的性质与元件参数的关系青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试由相量图可求得由相量图可求得:相量图相量图相量图相量图由阻抗三角形：由阻抗三角形：电压电压电压电压三角形三角形三角形三角形阻抗阻抗阻抗阻抗三角形三角形三角形三角形学一学学一学三、三、RLC串联电路的性质与元件参数的关系串联电路的性质与元件参数的关系青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试学一学学一学四、

44、四、RLC串联电路中的功率及相互关系串联电路中的功率及相互关系1、有功功率、有功功率2、无功功率、无功功率其中：其中：称为功率因数。称为功率因数。3、视在功率（电压与电流有效值的乘积）、视在功率（电压与电流有效值的乘积）青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试1RLCRLC并联电路的仿真实验并联电路的仿真实验 3RLCRLC并联电路的性质与元件参数的关系并联电路的性质与元件参数的关系2RLCRLC并联电路并联电路4RLCRLC并联电路中的功率并联电路中的功率项目项目4 4：RLCRLC并联电路的仿真实验并联电路的仿真实验青岛港湾职业技术学

45、院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试做一做做一做RLC并联电路的仿真测试并联电路的仿真测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试做一做做一做RLC并联电路的仿真测试并联电路的仿真测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试做一做做一做RLC并联电路的仿真测试并联电路的仿真测试青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试 R、L、C并联电路由电阻、电感、电容相并联电路由电阻、电感、电容相并联

46、构成的电路叫做并联构成的电路叫做R、L、C并联电路。并联电路。R、L、C并联电路学一学学一学一、一、RLC并联电路并联电路青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试 设电路中电压为设电路中电压为u=Umsin(t)，则根据，则根据R、L、C的基的基本特性可得各元件中的电流：本特性可得各元件中的电流：根据基尔霍夫电流定律根据基尔霍夫电流定律(KCL)，在任一时刻总电流，在任一时刻总电流i的瞬时值为的瞬时值为 i=iR iL iC学一学学一学一、一、RLC并联电路并联电路青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试

47、日光灯电路的安装与测试作出相量图，如图所示，并得到各电流之间的大小关系。作出相量图，如图所示，并得到各电流之间的大小关系。从相量图中不难得到从相量图中不难得到上式称为电流三角形关系式。上式称为电流三角形关系式。R、L、C并联电路的相量图并联电路的相量图 学一学学一学一、一、RLC并联电路并联电路青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试 同样是根据同样是根据电压与电流的相位差电压与电流的相位差(即即阻抗角阻抗角 )为正、为为正、为负、为零三种情况，将电路分为三种性质：负、为零三种情况，将电路分为三种性质：1感性电路：感性电路：当当X C X

48、L，0，电压，电压u比电流比电流i超前超前 ，称电路呈称电路呈感性感性；2容性电路：容性电路：当当X C XL，XC，则电路呈容性。(3)|Z|=U/I=120/2.6=46。青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试1电路视在功率、有功功率及无功功率的测量电路视在功率、有功功率及无功功率的测量3如何提高感性电路的功率因数如何提高感性电路的功率因数2单相交流电路中的功率与功率因数单相交流电路中的功率与功率因数4有功功率表及其使用有功功率表及其使用项目项目5 5：单相正弦交流电路中的功率测量：单相正弦交流电路中的功率测量青岛港湾职业技术学院电

49、工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试1、瞬时功率、瞬时功率p 设无源单口网络的电压、电流参考方向如图设无源单口网络的电压、电流参考方向如图，其其正弦电压正弦电压、电流电流分别为：分别为：+N N_ _瞬时功率瞬时功率:学一学学一学一、交流电路中的功率及功率因数一、交流电路中的功率及功率因数青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试2、有功功率、有功功率P功率因数功率因数电压与电流的相位差角电压与电流的相位差角+N N_ _学一学学一学一、交流电路中的功率及功率因数一、交流电路中的功率及功率因数平均功率（

50、瞬时功率在一个周期内的平均值）平均功率（瞬时功率在一个周期内的平均值）平均功率（瞬时功率在一个周期内的平均值）平均功率（瞬时功率在一个周期内的平均值）青岛港湾职业技术学院电工基础电工基础 情境四情境四 日光灯电路的安装与测试日光灯电路的安装与测试1 1 1 1、有功功率、有功功率、有功功率、有功功率电阻元件：电阻元件：电感元件：电感元件：电容元件：电容元件：注意注意注意注意2 2 2 2、P P P P反映电路实际消耗的功率：反映电路实际消耗的功率：反映电路实际消耗的功率：反映电路实际消耗的功率：R R R R总消耗功率，总消耗功率，总消耗功率，总消耗功率，L L L L、C C C C不消耗