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《电工基础 教学课件 作者 李梅 - 副本第5章 正弦交流电路1（定）.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第5章正弦交流电路前面已介绍了直流电路，直流电路中的电压和电流的大小和方向都不随时间变化，但实际生产中广泛应用的是一种大小和方向随时间按一定规律周期性变化且在一个周期内的平均值为零的周期电流或电压，叫做交变电流或电压，简称交流，如果电路中电流或电压随时间按正弦规律变化，叫做正弦交流电路。一般所说的交流电指正弦交流电。本章的主要内容有：正弦量的基本概念及表示，交流电路中基本元件的特性，阻抗的串、并联，一般交流电路的分析，交流电路的功率、功率因数等。5．1正弦交流电的基本概念5．1．1正弦交流电的特征1.频
2、率与周期以电流为例,图5-1为正弦电流的波形,它表示了电流的大小和方向随时间作周期性变化的情况。0ωtiImtTπi图5-1正弦交流电流波形所谓周期,就是交流电完成一个循环所需要的时间,用字母Ｔ表示,单位为秒。如图5-1所示。单位时间内交流电变化所完成的循环数称为频率,用表示，据此定义,频率与周期值互为倒数，即（5-1）频率的单位为1／秒,又称为赫兹[Hz],工程实际中常用的单位还有kHZ、MHz及GHz等，它们的关系为1kHz(千赫)=103Hz，1MHz(兆赫)=106Hz，1GHz(吉赫)=109
3、Hz。相应的周期单位为:ms(毫秒)、μs(微秒)、ns(纳秒)。工程实际中,往往也以频率区分电路,例如:高频电路、低频电路。189我国和世界上大多数国家,电力工业的标准频率即所谓的“工频”是50Hz,其周期为0.02s,少数国家（如美国、日本）的工频为60Hz。在其它技术领域中也用到各种不同的频率。声音信号的频率约为20～20000Hz，广播中波段载波频率为535～1605Hz，电视用的频率以MHz计，高频炉的频率为200～300kHz，中频炉的频率是500～8000Hz。按正弦规律变化的电流和电压通
4、称正弦量。对应于图5-1,正弦量的一般解析式为当然正弦量的解析式和波形都是对应于已经选定的参考方向而言的，如图5-1。正弦量在某一时刻的值叫瞬时值。瞬时值为正表示其方向与参考方向相同；瞬时值为负，表示其方向与所选参考方向相反。正弦量解析式中的角度(ωt+ψ)叫做正弦量的相位角,简称相位。正弦量在不同的瞬间,有着不同的相位,对应的值(包括大小和正负)也不同,随着时间的推移,相位逐渐增加。相位每增加2πrad(弧度)，正弦量经历了一个周期，又重复原先的变化规律。为了简明，在电路分析中i（t）、u（t）常用i
5、、u表示。正弦量相位增加的速率叫做正弦量的角频率。其单位为rad/s(弧度)。因为正弦量每经历一个周期T的时间,相位增加2πrad,所以正弦量的角频率ω、周期T和频率三者的关系为:（5-2）ω、T、三者都反映正弦量变化的快慢，ω越大，即越大或T越小，正弦量循环变化越快；ω越小,即越小或T越大，正弦量循环变化越慢。直流量可以看成ω=0(即=0，T=∞)的正弦量。2.初相位与幅值t=0时正弦量的相位，叫做正弦量的初相位，简称初相，用ψ表示。计时起点选择不同，正弦量的初相不同。习惯上初相角用小于180°的角表
6、示，即其绝对值不超过π。如:ψ=320°，可化为ψ=320°-360°=-40°。T=0时正弦量的值为。正弦交流电在周期性变化过程中，出现的最大的瞬时值称为交流电的最大值。从正弦波的波形上看为波幅的最高点，所以也称幅值。如图8-1所示，即为表达式中的。正弦量的一个周期内，两次达到同样的最大值，只是方向不同。同样，正弦量一个周期内瞬时值两次为零，规定瞬时值由负向正变化之间的一个叫做它的零值。在正弦量的解析式中,反映了正弦量变化的幅度，ω反映了正弦量变化的快慢,ψ反映了正弦量在t=0时的状态，要完整的确定一
7、个正弦量，必须知道它的、ω、ψ,称这三个量为正弦量的三要素。3.相位差189两个同频率正弦量相位分别为ωt+ψu，ωt+ψi，相位差=（ωt+ψu）-(ωt+ψi)=ψu-ψi，即它们的初相位之差。注意：只有两个同频率的正弦量才能比较相位差。初相相等的两个正弦量,它们的相位差为零，称这样的两个正弦量叫做同相。同相的两个正弦量同时达到零值，同时达到最大值。i2i1ωti0i3图5-2同相与反相的电流相位差为π的两个正弦量叫反相。反相的两个正弦量各瞬间的值都是异号的，并同时为零。如图5-2所示。与为同相，与
8、为反相。对于一条支路的电流或电压，改选参考方向后的数值与原数值相差一负号，因此，同一正弦量，选择不同参考方向下的两个解析式所表示的量反相。若，改选参考方向后，，与i为反相的两个正弦量。两个正弦量的初相不等，相位差就不为零。例如:=ψu-ψi=60°，我们就称u比i超前60°。(或者i比u滞后60°)。超前的时间为=（s）。应当注意，当两个同频率正弦量的计时起点改变时，它们的初相跟着改变，初始值也改变，但是两者的相位差保持不变。即相位差与计时
