汽车电工电子技术 教学课件 作者 李子云、李树金、姜浩、姜小东 学习情境2任务1.ppt

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1、任务2.1认知单相正弦交流电2.1.1正弦交流电1.正弦量在电路中，电压、电流的大小和方向都不随时间变化的电流称为直流电，电压、电流的大小和方向随时间变化的电流称为交流电。图2-1（a）所示为稳恒直流电，图2-1（b）所示为波动直流电流，图2-1（c）所示为正弦交流电，图2-1（d）为非正弦交流电。（a）（b）（c）（d）我国正弦交流电运用非常广泛，主要原因一、可以利用变压器对电动势、电压、电流升高或降低，这种变换方式既灵活又经济。二、正弦量经过加、减、求导、积分等数学运算后，仍为正弦量，这在电工技术上有重大意义。三、正弦量变化平滑，在正常情况下不会引起过电压而破坏电器的绝缘设备。2.

2、交流电的三要素i=Imsin(t)（1）角频率：ω==2πf（2）幅值：Im为电压i的最大值，也称为幅值。（3）初相位：ωt+称为正弦量的幅角，简称相位。t=0时的相位角称为初相位角或初相位。3.交流电的有效值交流电流i通过电阻R在一个周期内所产生的热量和直流电流I通过同一电阻R在相同时间内所产生的热量相等,则这个直流电流I的数值叫做交流电流i的有效值。òòòò=====TTTTdtuTUdtiTIdtRiRTIdtRiQRTIQ020202202211故有效值又称为均方根值，设i=Imsinωt，则)0(2)2cos(222cos1sin1200202022-=-=-==ò

3、òòòTTItdtdtTIdttTItdtITImTTmTmTmwwwIIImm.707.02==同理可得到电压的有效值U和电动势的有效值E，即U=E=4.同频率的相位差设正弦电压u和电流i为同频率的正弦量，u、i可分别表示为u=Umsin(t1)i=Imsin(t2)相位差为=（ωt+1）-（ωt+2)=1-2相位差是多值的，一般取≤π。讨论两个正弦量的相位关系（判断方法：超前代表进程在先，即先到达最大值，先过零点等）。（1）当>0时，称电压比电流超前。（2）当<0时，称电压比电流落后。如图2-3（a）所示。（3）当=0时，称电压与电流同相。如图2

4、-3（b）所示。（4）当=或180时，称电压与电流反相或电压比电流超前180。如图2-3（c）所示。（5）当=或90时，称电压与电流正交或电压比电流超前90。如图2-3（d）所示。（a）电压比电流落后（b）电压与电流同相（c）电压与电流反相（d）电压与电流正交5.交流电的表示法1）解析式表示法例如电流、电压、电动势可用如下解析式表示。i=Imsin(t)u=Umsin(t)e=Emsin(t)例如：已知某正弦交流电流的最大值是2A，频率为100Hz，设初相位为60，则该电流的瞬时表达式为：i=Imsin(t)=2sin(2ft60)=2s

5、in(628t60)A2）波形图表示法例如电动势的波形举例如图2-4所示。3）相量图表示法（1）幅值相量表示法。e=60sin(t＋60°)Vu=30sin(t＋30°)Vi=5sin(t－30°)A（2）有效值相量表示法。i=100sin（314t+30°）A，u=311.1sin（314t-60°）V2.1.2交流电中的电阻、电容、电感的特性1.电阻的特性1）电压、电流的瞬时值关系u=Umsin(t)i==sin(t)=Imsin(t)2）电压、电流的有效值关系I=或U=IRI=3）相位关系电阻的两端电压u与通过它的电流i同相（a）纯电阻电路（b）波形图（c）相量图

6、4）纯电阻电路的功率在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积，称为电阻获得的瞬时功率。p=ui=UmsinωtImsinωt=UmImsin2ωt=UI(1－cos2ωt)平均功率，也称为有功功率P==dt=UI=RI22.电感的特性1）电感电流与电压的瞬时值关系eL=－Lu=－eL=－（－L）=L设电感Ｌ中流过的电流为：i=Imsinωtu=L=ωLImconωt=Umsin（ωt+90°）2）电感电流与电压的有效值关系Um=ωLImU=ωLI=XLIXL=ωL=2πfL在直流电路中，f=0，XL=0，电感可视为短路，感抗只有在交流电路中才有意义。在交流电路

7、中，f↑→XL↑→∝，电感可视为开路，L对高频电流阻碍作用很大。3）电感电流与电压的相位关系电感电压比电流超前90°(或/2)或电感电流比电压滞后90°（a）纯电感电路（b）波形图（c）相量图4）纯电感电路功率纯电感电路的功率的大小是各瞬时电压与电流的乘积。p=ui=UmSin（ωt+90°）·ImSinωt=UmImSinωtCosωt=1/2UmImSin2ωt=UISin2ωt纯电感电路的平均功率(有功功率)P===0这样，在同一个周期