电工技术基础 第2版 教学课件 作者 曾令琴 第3单元mm.ppt

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1、第3单元交流电的产生与应用3.1电能的产生3.2正弦交流电的相量表示法3.3单一参数的正弦交流电路3.4典型单相用电器—日光灯3.5三相负载电路的分析开篇词正弦交流电是最方便的能源。工厂的马达在交流电驱动下带动生产机械运转；日常生活中的照明灯通常由交流电能点燃；收音机、电视机、计算机及各种办公设备也都广泛采用正弦交流电做电源；即使是必须使用直流电的电解、电镀、某些电子设备等，往往也要通过整流装置将交流电转换为直流电供人们使用。交流输配电系统盛行不衰，学习交流电的一些基本知识显得格外重要。交流电的大小和方向不断随时间变化，从而给分析和

2、计算正弦交流电路带来了一些新问题，通过本章学习，就是要建立一些新概念和分析交流电路的新方法，从而解决上述新问题。3.1电能的产生电能是二次能源，是由其他形式的一次能源转化而来。目前，人类能够用来转化电能的一次能源主要有：煤炭、石油、天然气、水能、原子能、风能、太阳能、地热能、潮汐能等。3.1.1交流电的产生交流电都是由交流发电机产生的。原动机带动发电机的磁极转动，与嵌装在定子铁心槽中固定不动的发电机三组定子绕组相切割，于是在定子绕组中感应电动势。当发电机定子绕组与外电路接通时，即可供出发电机产生的交流电能。三相定子绕组对称嵌放在定子

3、铁心槽中。定子铁心尾端：XYZ↓↓↓交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定子和转子两大部分构成。AXBYCZ定子绕组首端：ABC+－转子铁心转子绕组转子绕组通电后产生磁场。转轴NS三相定子绕组与旋转磁场相切割，感应对称三相电动势。原动机带动转子绕轴旋转，形成气隙旋转磁场。凝汽式火电厂这类火电厂利用燃煤（或石油、天然气）燃烧使汽轮机转动，带动发电机转子运转发电。仅向用户供出电能，通常建在能源附近。发电厂类型生产过程：化学能热能机械能电能热电厂热电厂的发电过程与凝汽式火电厂相同。这类电厂不仅向用户供出电能，同时还向用户供蒸汽或

4、热水，由于供热距离限定，热电厂大多建在城市和用户附近利用水的流量和落差使水轮机转动生产过程：水能机械能电能水电站核电站利用原子能在反应堆的核裂变使汽轮机转动生产过程：原子能机械能电能生产过程：风能机械能电能风力发电站风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，來促使发电机发电。依据目前的风车技术，大約是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。生产过程：潮汐能机械能电能潮汐发电站潮汐发电是利用潮汐能。潮汐发电必须具备两个物理条件：①潮汐的幅度必须大，至少要有几米；②海岸地形必须能储蓄大量海水，并可进

5、行土建工程。潮汐发电的工作原理与一般水力发电的原理相近，即在河口或海湾筑一条大坝，以形成天然水库，水轮发电机组就装在拦海大坝里。潮汐电站可以是单水库或双水库。太阳能发电以地热、风力、潮汐、太阳能等为一次能源的发电厂（站）容量较小，分布在离这些一次能源较近的区域，发电量占总发电量的极小一部分。地热能发电世界上所有国家，主要发电形式仍为火力发电、水利发电和核能发电，其他除潮汐和风力发电外还有电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A相绕组的感应电压为参考正弦量，则对称三相电压为：uAuBuCu0Tωt对称三相交流电最大值相等，频率相

6、同，相位互差120º。120°UBUAUC120°120°三相交流电在相位上的先后次序称为相序。相序指三相交流电达到最大值（或零值）的先后顺序。工程实际中常采用ABC的顺序做为三相交流电的正序，通常用黄、绿、红三色标示。3.1.2正弦交流电的三要素发电厂的发电机产生的交流电，其大小和方向均随时间按正弦规律变化。若要正确使用和驾驭交流电，必须了解和掌握交流电的基本概念和基本要素。由于发电机产生的三相交流电是对称的，因此对其中一相进行分析即可。1.正弦交流电的周期、频率和角频率正弦量变化一个循环所需要的时间称周期，用T表示。T=0.

7、5s正弦量一秒钟内经历的循环数称为频率，用f表示。正弦量一秒钟内经历的弧度数称为角频率，用ω表示。显然三者是从不同的角度反映的同一个问题：正弦量随时间变化的快慢程度。1秒钟f=2Hz单位是赫兹单位是秒ω=4πrad/s单位是每秒弧度2.正弦交流电的瞬时值、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瞬时值，瞬时值是用正弦解析式表示的，即：瞬时值是变量，注意要用小写英文字母表示。瞬时值对应的表达式应是三角函数解析式。(1)瞬时值(2)最大值正弦量振荡的最高点称为最大值，用Um(或Im)表示。有效值是指与正弦量热效应

8、相同的直流电数值。Ri交流电流i通过电阻R时，在t时间内产生的热量为Q；直流电流I通过相同电阻R时，在t时间内产生的热量也为Q。两电流热效应相同，可理解为二者做功能力相等。我们把做功能力相等的直流电的数值I定义为相应交流电i的有效值。