中国矿业大学 电工 正弦交流电

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1、第2章正弦交流电路3.2正弦量的相量表示法3.4电阻元件的交流电路2.1正弦电压与电流2.3电阻元件、电感元件与电容元件2.5电感元件的交流电路3.10交流电路的频率特性2.9复杂正弦交流电路的分析与计算2.11功率因数的提高2.8阻抗的串联与并联2.7电阻、电感与电容元件串联交流电路2.6电容元件的交流电路+j+1Abar0复数表示形式设A为复数:(1)代数式A=a+jb复数的模复数的辐角式中:(2)三角式由欧拉公式:(3)指数式可得:(4)极坐标式+j+1Abar02.1正弦电压与电流正弦量：随时间按正弦规律做周期变化的量。Ru+___iu+_正弦交流电的优越性：便于传输；易于变换便于

2、运算；有利于电器设备的运行；.....正半周负半周Ru+_2.1正弦电压与电流设正弦交流电流：角频率：决定正弦量变化快慢幅值：决定正弦量的大小幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。初相角：决定正弦量起始位置Im2TiO2.1.1频率与周期周期T：变化一周所需的时间（s）角频率：（rad/s）频率f：（Hz）T*无线通信频率：30kHz~30GMHz*电网频率：我国50Hz，美国、日本60Hz*高频炉频率：200~300kHZ*中频炉频率：500~8000HziO2.1.2幅值与有效值有效值：与交流热效应相等的直流定义为交流电的有效值。幅值：Im、Um、Em则有交流直流幅值必须大写,下标

3、加m。同理：有效值必须大写给出了观察正弦波的起点或参考点。:2.1.3初相位与相位差相位：注意：交流电压、电流表测量数据为有效值交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值初相位：表示正弦量在t=0时的相角。反映正弦量变化的进程。iO如：若电压超前电流两同频率的正弦量之间的初相位之差。2.1.3相位差：uiuiωtO电流超前电压电压与电流同相电流超前电压电压与电流反相uiωtuiOuiωtui90°OuiωtuiOωtuiuiO②不同频率的正弦量比较无意义。①两同频率的正弦量之间的相位差为常数，与计时的选择起点无关。注意:tO2.2正弦量的相量表示法瞬时值表达式前两种不便于运算，重点

4、介绍相量表示法。波形图１.正弦量的表示方法重点必须小写相量uO设正弦量:相量:表示正弦量的复数称相量电压的有效值相量相量表示:相量的模=正弦量的有效值相量辐角=正弦量的初相角电压的幅值相量①相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。注意:？=②只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。③只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。相量的模=正弦量的最大值相量辐角=正弦量的初相角或：⑤相量的书写方式模用最大值表示，则用符号：④相量的两种表示形式相量图:把相量表示在复平面的图形实际应用中，模多采用有效值，符号：可不画坐标轴如：已知则或相量式:？正误判断1.已知：？有效值？3.已知：复数瞬时值j4

5、5•？最大值？？负号2.已知：4.已知：落后于超前落后？解:(1)相量式(2)相量图例1:将u1、u2用相量表示+1+j例2:已知有效值I=129A求：2.3.单一参数的交流等效电路1.电压与电流的关系设②大小关系：③相位关系：u、i相位相同根据欧姆定律:①频率相同相位差：相量图2.3.1电阻元件的交流电路Ru+_相量式：2.功率关系(1)瞬时功率p：瞬时电压与瞬时电流的乘积小写结论:（耗能元件）,且随时间变化。piωtuOωtpOiu瞬时功率在一个周期内的平均值大写(2)平均功率(有功功率)P单位:瓦（W）PRu+_ppωtO注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。基本关系式：①频率

6、相同②U=IL③电压超前电流90相位差1.电压与电流的关系2.3.2电感元件的交流电路设：+-eL+-LuωtuiiO或则:感抗(Ω)电感L具有通直阻交的作用直流：f=0,XL=0，电感L视为短路定义：有效值:交流：fXL感抗XL是频率的函数可得相量式：电感电路复数形式的欧姆定律相量图超前根据：则：O2.功率关系(1)瞬时功率(2)平均功率L是非耗能元件储能p<0+p>0分析：瞬时功率：ui+-ui+-ui+-ui+-+p>0p<0放能储能放能电感L是储能元件。iuopo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)。可逆的能量转换过程用以衡量电感电路中能量交换的规模。用瞬

7、时功率达到的最大值表征，即单位：var(3)无功功率Q瞬时功率：例1:把一个0.1H的电感接到f=50Hz,U=10V的正弦电源上，求I，如保持U不变，而电源f=5000Hz,这时I为多少？解：(1)当f=50Hz时（2）当f=5000Hz时所以电感元件具有通低频阻高频的特性练习题：1.一只L=20mH的电感线圈，通以的电流求(1)感抗XL;(2)线圈两端的电压u;(3)有功功率和无功功率。电流与