汽车电工电子基础 教学课件 作者 储克森 第二章　正弦交流电路.ppt

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1、汽车电工电子基础主编第二章　正弦交流电路第一节　正弦交流电路的基本概念第二节　正弦量的相量表示法第三节　纯电阻、纯电感、纯电容正弦交流电路第四节　电阻、电感串联电路第五节　R、L、C串联电路第六节　正弦交流电路的功率及功率因数第七节　三相交流电路第一节　正弦交流电路的基本概念一、正弦交流电的产生正弦交流电由交流发电机产生。图2-1　简单交流发电机结构第一节　正弦交流电路的基本概念图2-2　正弦交流电压的波形第一节　正弦交流电路的基本概念图2-3　两对磁极情况下电压波形二、正弦交流电的“三要素”1.正弦交流电的周期和频率第一节　正弦交流电路的

2、基本概念图2-4　正弦交流电压的周期第一节　正弦交流电路的基本概念图2-5　正弦电压的初相角波形2.正弦交流电的最大值第一节　正弦交流电路的基本概念3.正弦交流电的相位角(初相、相位差)(1)初相角　从图2-1b所示的交流发电机原理图上可以看出，在我们所选定的计时开始时间，发电机线圈的有效边已经不处在中性面上，而是转过了一个角度(α)，这时感应电压也已从周期起点(即交流电从零值开始变正值的瞬间)变化了一个电角(pα)，到达U0的数值，其正弦曲线如图2-5所示。图2-6　正弦电压初相角为负值的波形第一节　正弦交流电路的基本概念(2)相位差　仍

3、以交流发电机原理图为例，图2-7所示可直观地看到发电机的电枢上有两个绕组，注意它们所处的空间位置不同。图2-7　正弦电压的相位第一节　正弦交流电路的基本概念图2-8　实际发电机原理图(2)电流i1和i2的相位差，并指出哪个超前，哪个滞后？第一节　正弦交流电路的基本概念(3)i1和i3的相位差，哪个超前，哪个滞后？解：(1)电角频率(2)ψ1=45°，ψ2=0°(3)ψ1=45°，ψ3=－150°三、正弦交流电的有效值和平均值为了确切反映交流电能量转换的实际效果，电工技术中用有效值来衡量交流量的大小，除了使用有效值外，还常用到平均值，下面就来

4、介绍交流电的“有效值”和“平均值”。1.交流电的有效值第一节　正弦交流电路的基本概念解：国家标准规定的电压等级都是有效值，根据式(2-15)可求：解：因为交流电流表测得的为有效值，由式(2-14)可求电流表读数为2.交流电的平均值第一节　正弦交流电路的基本概念第二节　正弦量的相量表示法一、复数简介如果直接利用正弦量的解析式或波形图来分析计算正弦交流电路，将是非常繁琐和困难的。图2-9　复数的矢量表示第二节　正弦量的相量表示法1.复数的表达形式2.复数的四则运算(1)加法解：需将B也化成代数形式36.9°(2)减法解：A和B都应化成代数形式3

5、6.9°(3)乘法　通常是将复数化成极坐标形式，然后将相乘的复数“模相乘、幅角相加”得到新的复数。解：需将B化成极坐标形式(4)除法　通常也是把复数化成极坐标形式，然后相除的两个复数“模相除、幅角相减”得到新的复数。解：C=AB=3822=382252°－130°=52°-(-130°)=1.73182°二、正弦量的复数表示法(相量法)如前所述，当知道正弦量的最大值（或有效值）、初相角和角频率（或频率）这三个要素，就可以写出该正弦量的瞬时值表达式。1)电流的有效值对应复数的模数。2)电流的初相角对应复数的幅角。36.9°图2-10　正弦电流

6、的极坐标形式36.9°图2-11　与的相量图36.9°图2-12　参考相量第三节　纯电阻、纯电感、纯电容正弦交流电路一、纯电阻正弦交流电路在实际使用的电器和设备中，有时就可以忽略次要因素，而只突出其电阻性质，从而可将其抽象为电阻元件（即所谓“纯电阻”），如电阻电炉、白炽灯等。1.电阻元件上正弦电流与电压关系图2-13　电阻中电压与电流的波形图和相量图第三节　纯电阻、纯电感、纯电容正弦交流电路1)电阻元件上，正弦电压与电流的瞬时值、最大值、有效值和相量都符合欧姆定律。2)电阻元件上正弦电压与正弦电流之比是电阻值R，它是一个实数。3)电阻元

7、件上正弦电压与正弦电流初相位相等，即ψu=ψi，称为“同相”。2.电阻元件上的功率(1)瞬时功率(p)　电压瞬时值与电流瞬时值的乘积称为瞬时功率(用p表示)。第三节　纯电阻、纯电感、纯电容正弦交流电路图2-14　电阻元件的瞬时功率波形图第三节　纯电阻、纯电感、纯电容正弦交流电路(2)有功功率(P)(2)电阻消耗的功率。解：由题可知Im=5A，则I=Im2=5A2=3.54A(1)UR=IR=3.54A×10Ω=35.4V(2)电阻功率P=URI=25×2V×52A=125W二、纯电感正弦交流电路如果一个实际线圈的电阻忽略不计，就可以抽象为一

8、个电感元件。第三节　纯电阻、纯电感、纯电容正弦交流电路1.电感元件上正弦电流与正弦电压的关系第三节　纯电阻、纯电感、纯电容正弦交流电路图2-15　电感元件电压、电流波形图及相量图