电工电子技术 教学课件 作者 张惠敏 第3章正弦交流电路及安全用电.ppt

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1、第3章正弦交流电路及安全用电3.1正弦量的基本概念3.2单一参数的正弦交流电路3.3电阻、电感、电容元件串联的交流电路3.4正弦交流电路的谐振3.5有互感的正弦交流电路3.6三相正弦交流电路*3.7安全用电常识3.1正弦量的基本概念3.1.1正弦量的参考方向3.1.2正弦量的三要素3.1.3正弦量的有效值3.1.4正弦量的相量表示法3.1.1正弦量的参考方向图3.1（a）标出了u、i的参考方向，其变化规律可用图3.1（b）所示的波形图表示。图3.1交流电的参考方向3.1.2正弦量的三要素正弦量是正弦电压、电

2、流、电动势的统称。以正弦电压为例，其一般表达式（或称为解析式）为周期、频率和角频率三个物理量反映了正弦量随时间作周期性变化的快慢程度，三者之间的关系为1.最大值2.角频率3.初相位和相位差（1）初相位（2）相位差图3.3不同相位差的u和i的波形3.1.3正弦量的有效值1.交流电的有效值设周期电流i和恒定电流I通过同样大小的电阻R，如果在一个周期(T)的时间内，两个电流产生的热量相等，则这一恒定电流I的大小为周期电流i的有效值,即2.正弦交流电的有效值3.1.4正弦量的相量表示法1.正弦量的相量2.用相量法求

3、同频率正弦量的代数和3.2单一参数的正弦交流电路3.2.1电阻元件的交流电路3.2.2电感元件的交流电路3.2.3电容元件的交流电路3.2.1电阻元件的交流电路1.电压、电流关系如图3.4所示。图3.4电阻元件图3.5画出了电阻元件上电压与电流的波形图及相量图。图3.5电阻元件的波形图、相量图通过以上分析，可得出如下结论。①正弦交流电路中，电阻元件的电压、电流是同频率的正弦量。②电阻元件电压、电流的瞬时值、最大值、有效值之间都符合欧姆定律。③在关联参考方向下，电阻元件的电压与电流同相位。④电阻元件的电压、电

4、流的相量形式也符合欧姆定律。2.电阻元件的功率3.2.2电感元件的交流电路1.电压、电流关系图3.6电感元件图3.7电感元件的相量模型、电压和电流的波形图及相量图2.电感元件的功率3.2.3电容元件的交流电路1.电压、电流关系图3.8电容元件图3.9电容元件的相量模型、电压和电流的波形图及相量图实际电感线圈消耗的能量很小，一般忽略不计，用一个只代表储存磁场能量的理想化的二端元件——电感元件表示，电路符号如图25所示。2.电容元件的功率3.3电阻、电感、电容元件串联的交流电路3.3.1电压、电流关系3.3.

5、2电路的三种情况3.3.3RLC串联电路的功率实际电感线圈消耗的能量很小，一般忽略不计，用一个只代表储存磁场能量的理想化的二端元件——电感元件表示，电路符号如图25所示。图7-2-3例7-2-2逻辑电路图图7-2-3例7-2-2逻辑电路图3.3.1电压、电流关系图3.10RLC串联电路图3.11阻抗三角形3.3.2电路的三种情况图3.12RLC串联电路的电压、电流相量图图3.12RLC串联电路的电压、电流相量图图3.13例3.6相量图图3.14例3.7图3.3.3RLC串联电路的功率1.有功功率图3.10

6、（a）所示的RLC串联电路中，设关联参考方向下电流i及电压u分别为2.无功功率3.视在功率图3.15功率三角形图3.16例3.8图3.4正弦交流电路的谐振3.4.1串联谐振3.4.2并联谐振3.4.1串联谐振LC串联电路发生的谐振称为串联谐振，电路如图3.17所示，该电路的复阻抗为图3.17串联谐振电路3.4.2并联谐振图3.18电感线圈与电容并联的谐振电路图3.18电感线圈与电容并联的谐振电路3.5有互感的正弦交流电路3.5.1互感3.5.2互感电压3.5.3互感线圈的同名端3.5.4空心变压器3.5.5

7、理想变压器3.5.1互感当两个线圈靠近时，其中一个线圈内的电流产生的磁通有一部分与邻近的线圈相交链，当电流变化时，交链的磁通也必定变化，根据电磁感应定律，在相邻的线圈中将要产生感应电压，此电压称为互感电压。图3.19（a）中Ф21产生的互感磁链为ψ21=N2Ф21，Ф12与线圈①交链形成互感磁链为ψ12=N1Ф12。图3.19两个具有互感应的线圈9.2.1逻辑函数的基本公式图3.20自感电压与互感电压3.5.3互感线圈的同名端通常用标注同名端的方法来表示两个线圈的相对绕向。图3.21耦合线圈的同名端图3.2

8、2同名端的瞬时极性相同图3.23耦合电感的电路符号【例3.11】图3.24所示为两互感线圈的串联。耦合线圈的串联分为顺串和反串两种。图（a）为异名端相接，电流从两线圈的同名端流入，称为顺向串联（简称顺接）；图（b）为同名端相接，电流从两线圈的异名端流入，称为反向串联（简称反接）。分别求两种连接的等效电感。图3.24耦合线圈的串联3.5.4空心变压器空心变压器的电路模型如图3.25所示。图3.25空必变压器3.5.