电工电子技术基础权威课件系列正弦交流电路学习资料.ppt
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1、跳转到第一页电工电子技术基础权威课件系列正弦交流电路2.1 2.1 单相交流电路的基本概念单相交流电路的基本概念单相交流电路的基本概念单相交流电路的基本概念2.2 2.2 正弦正弦正弦正弦交流电的相量表示法交流电的相量表示法交流电的相量表示法交流电的相量表示法2.3 2.3 单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路2.4 2.4 多参数组合的正弦交流电路多参数组合的正弦交流电路多参数组合的正弦交流电路多参数组合的正弦交流电路第一章第一章2.1 2.1 单相交流电路的基本概念单相交流电路的基本概念单相交流电路的基本概念单相交流电路的基本概念随时间按
2、正弦规律变化的电压、电流称为正弦随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦电压和正弦电流。表达式为:电压和正弦电流。表达式为:第第3页页1.1.正弦交流电的周期、频率和角频率正弦交流电的周期、频率和角频率正弦交流电的周期、频率和角频率正弦交流电的周期、频率和角频率角频率角频率角频率角频率:正弦量单位时间内变化的弧度数。正弦量单位时间内变化的弧度数。角频率与周期及频率的关系:角频率与周期及频率的关系:周期周期周期周期T T:正弦量完整变化一周所需要的时间。正弦量完整变化一周所需要的时间。频率频率频率频率f f:正弦量在单位时间内变化的周数。正弦量在单位时间内变化的周数。周期与频率的关系周期与频率的
3、关系周期与频率的关系周期与频率的关系:第第3页页2.2.2.2.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、最大值和有效值瞬时值瞬时值瞬时值瞬时值是以解析式表示的:是以解析式表示的:最大值最大值最大值最大值就是上式中的就是上式中的Im,Im反映了正弦量反映了正弦量振荡的幅度振荡的幅度。有效值有效值有效值有效值指指与交流电热效应相同的直流电数值与交流电热效应相同的直流电数值。Rii 通过电阻通过电阻R时,在时,在t 时时间内产生的热量为间内产生的热量为QRI例例I 通过电阻通过电阻R时,在时,在t 时时间内产生的热量也
4、为间内产生的热量也为Q上述直流电流上述直流电流上述直流电流上述直流电流 I I 就是上述交流电流就是上述交流电流就是上述交流电流就是上述交流电流 i i 的的的的有效值有效值有效值有效值。理论和实际都可以证明:理论和实际都可以证明:理论和实际都可以证明:理论和实际都可以证明:第第3页页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、初相和相位差正弦量表达式中的角度。正弦量表达式中的角度。正弦量表达式中的角度。正弦量表达式中的角度。相位相位:t t=0=0时的相位。时的相位。时的相位。时的相位。初相初相:指两个同频率正弦量之间的
5、相位差,数值上指两个同频率正弦量之间的相位差,数值上指两个同频率正弦量之间的相位差,数值上指两个同频率正弦量之间的相位差,数值上等于它们的初相之差。等于它们的初相之差。等于它们的初相之差。等于它们的初相之差。相位差相位差:例例相位相位相位相位初相初相初相初相u u、i i 的相位差为:的相位差为:的相位差为:的相位差为:第第3页页u1与与u2反相;反相;u1与与u4同相同相;u3与与u4正交;正交;u3超前超前u490;u3滞后滞后u290。U=180V,则,则Um255V 正弦量的三要正弦量的三要素是素是最大值、角最大值、角最大值、角最大值、角频率频率频率频率和和初相。初相。初相。初相。最最
6、大值反映了正弦大值反映了正弦交流电的交流电的大小问大小问大小问大小问题题题题;角频率反映;角频率反映了正弦量了正弦量随时间随时间随时间随时间变化的快慢程度变化的快慢程度变化的快慢程度变化的快慢程度;初相确定了正弦初相确定了正弦量量计时始的位置计时始的位置计时始的位置计时始的位置。何谓正弦量的何谓正弦量的三要素?它们三要素?它们各反映了什么各反映了什么?耐压为耐压为220V的电容的电容器,能否用在器,能否用在180V的正弦交流电源上的正弦交流电源上?255V 220V不能用在不能用在不能用在不能用在180V180V正弦电源上!正弦电源上!正弦电源上!正弦电源上!uu3tu4何谓反相?何谓反相?同
7、相?相位同相?相位正交?超前正交?超前?滞后?滞后?u2u1第第3页页2.2 2.2 交流电的相量表示法交流电的相量表示法交流电的相量表示法交流电的相量表示法 一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转矢量在纵轴上一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转矢量在纵轴上一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转矢量在纵轴上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。的投影值来表示。的投影值来表示。的投影值来表示。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u第第3页页将将将将 u u1 1、u u2 2 用有效值相量表示,并画
8、在相量图中。用有效值相量表示,并画在相量图中。用有效值相量表示,并画在相量图中。用有效值相量表示,并画在相量图中。相位:相位:相位:相位:幅度:幅度:设:设: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?例例U2U1U1=U1 1U2=U2 2有效值相量:有效值相量:有效值相量:有效值相量:已知:已知:已知:已知:解解相量图相量图相量图相量图超前于超前于U2U1第第3页页同频率同频率同频率同频率正弦量相加正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:第第
9、3页页 旋转矢量可以运用平行四边形法则求解,旋转矢量可以运用平行四边形法则求解,但不精确。故引入但不精确。故引入相量的复数运算法相量的复数运算法相量的复数运算法相量的复数运算法。相量相量 复数表示法复数表示法 复数运算复数运算问题的提出:问题的提出:问题的提出:问题的提出:相量为:相量为:相量为:相量为:j0UU21U1U1是电压是电压U的有功分量,的有功分量,U2是是电压电压U的无功分量,三者关系的无功分量,三者关系为:为:复电压的代数形式为:复电压的代数形式为:复电压的代数形式为:复电压的代数形式为:复电压的极坐标形式表示法复电压的极坐标形式表示法相量图表示相量图表示相量图表示相量图表示U
10、2=U12+U22第第3页页相量的加、减、乘、除运算公式相量的加、减、乘、除运算公式相量的加、减、乘、除运算公式相量的加、减、乘、除运算公式设:设:U1、U2均为正实数。均为正实数。U1U2=(U1aU2a)j(U1bU2b)1 2U1U2=U1U2 U1U2=1 2U1U2 有有U1=U1 1=U1a+jU1b;U2=U2 1=U2a+jU2b;显然,相量相加减时用代数形式比较方便;相显然,相量相加减时用代数形式比较方便;相显然,相量相加减时用代数形式比较方便;相显然,相量相加减时用代数形式比较方便;相量相乘除时用极坐标形式比较方便。量相乘除时用极坐标形式比较方便。量相乘除时用极坐标形式比较
11、方便。量相乘除时用极坐标形式比较方便。则:则:第第3页页计算相量的相位角时,要注意所在计算相量的相位角时,要注意所在象限。如:象限。如:43jU-=43 jU+-=43jU-=43jU+=注注第第3页页求:求: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 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解解第第3页页如何把代数形如何把代数形式变换成极坐式变换成极坐标形式?标形式?极坐标形式又极坐标形式又如何化为代数如何化为代数 形式?形式?检检 验验 学学 习习 结结 果果相量等于正弦量相量等于正弦量
12、的说法对吗?的说法对吗?正弦量的解析式正弦量的解析式和相量式之间能和相量式之间能用等号吗?用等号吗?第第3页页2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件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 设设则则2.3 2.3 单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路Ri ui=uR解析式:解析式:相量相量表达式:表达式:第第3页页1.频率相同;频率相同;2.相位相同;相位相同;3.有效值关系有效值关系:4.相量关系;相量关系;U相量图为:相量图为:相量图为:相量图为:I电阻元件上的电压、电流关系可
13、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:第第3页页2.2.2.2.电阻元件的功率电阻元件的功率电阻元件的功率电阻元件的功率 (1)瞬时功率瞬时功率 p瞬时功率用小写!瞬时功率用小写!则则则则结论:结论:结论:结论:1.p随时间变化;随时间变化;2.2.p0,为为耗能元件。耗能元件。uip=UI-UIcos2 ttUIUIcos2 t第第3页页2.2.2.2.平均功率(有功功率)平均功率(有功功率)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)由由:可得可得:P=UI例例求:求:
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