汽车电工电子技术单元二正弦交流电路.ppt

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1、单元二正弦交流电路课题一交流电的基本概念课题二正弦交流电的相量表示法课题三单一参数的正弦交流电路课题四RLC串联电路及串联谐振课题五三相交流电源课题六三相负载的连接课题一交流电的基本概念一、交流电的基本概念1．什么是交流电我们把大小和方向都随时间作周期性变化的电动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压、交变电流，统称为交流电。图2-1几种常见电压、电流随时间变化的波形图（a）直流量（b）正弦波（c）矩形波（d)锯齿波2．正弦交流电的产生如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是

2、正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。ti图2–2交流发电机的结构（a）交流发电机示意图（b）原理图正弦交流电也要规定正方向,表示电压或电流的瞬时方向交流电路进行计算时，首先要规定物理量的正方向，然后才能用数字表达式来描述。实际方向和假设方向一致实际方向和假设方向相反ti正弦交流电的正方向iuR用小写字母表示交流瞬时值二、正弦波的特征量i：电流幅值（最大值）：角频率（弧度/秒）：初相角特征量:描述变化周期的几种方法1）周期T：变化一周所需的时间单位：秒，毫秒..1．频率、周期、角频率3）频率ω：每秒变化的弧度单位：弧度/秒2

3、）频率f：每秒变化的次数单位：赫兹，千赫兹...iT为正弦电流的最大值2.瞬时值、最大值、有效值在工程应用中常用有效值表示幅度。常用交流电表指示的电压、电流读数，就是被测物理量的有效值。标准电压220V，也是指供电电压的有效值。（2）瞬时值交流电在变化过程中，每一时刻所对应的值都不同，该值称为交流电的瞬时值。瞬时值是时间的函数，只有具体指出在哪一时刻，才能求出确切的数值和方向。i为t时刻对应的瞬时值。（1）最大值电量名称必须大写,下标加m。如：Um、Im则有（均方根值）可得当时，交流直流热效应相当有效值电量必须大写，如：U、I

4、交流电流i通过电阻R在一个周期T内产生的热量与一直流电流I通过同一电阻在同一时间T内产生的热量相等，则称I的数值为i的有效值（3）有效值概念可得当时，i=2Isin(t+)i可写为：同理:u=Umsin(t+)2mUU=u=2Usin(t+)u可写为：问题与讨论电器~220V最高耐压=300V若购得一台耐压为300V的电器，是否可用于220V的线路上?该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用。有效值U=220V最大值Um=220V=311V电源电压3.相位4.初相角：t=0时的相位，称为初相位或初相角。

5、说明：给出了观察正弦波的起点或参考点，常用于描述多个正弦波相互间的关系。i：正弦波的相位角或相位()()2121jjjwjwj-=+-+=tt5.两个同频率正弦量间的相位差(初相差)t>0=0<0两种正弦信号的相位关系同相位落后于相位落后领先于相位领先相位差为0与同相位可以证明同频率正弦波运算后，频率不变。如：结论:因角频率（）不变，所以以下讨论同频率正弦波时，可不考虑，主要研究幅度与初相位的变化。幅度、相位变化频率不变21jjj-=90-（-90）=180=()()2211sinsinw90w-=+=tIi

6、tIimm90如果相位差为+180或-180,称为两波形反相例:三、正弦交流电的三要素我们把正弦交流电的最大值、角频率和初相角叫做正弦交流电的三要素。交流电的三要素描述了正弦交流电的大小、变化快慢和起始状态。当交流电的三要素决定后，就可以唯一地确定一个正弦交流电了。交流电动势、交变电压、交变电流的表达式分别为例幅度：已知：频率：初相位：A如图2-7所示的正弦交流电的角频率为ω，请写出它们的瞬时值表达式。解：因此i1、i2、i3瞬时值表达式为例一、正弦交流电的表示方法常用的表示方法为：解析法、波形图法（即曲线法）、相量图（

7、即矢量图）、复数表示法（即相量表达式或称极坐标表示）。二、正弦交流电的相量表示课题二正弦交流电的相量表示法1．正弦交流电的相量图（1）旋转矢量表示法图2-8正弦交流电的相量图表示法（a）用旋转矢量来表示正弦量（b）最大值矢量和有效值矢量通常只用初始位置（t=0）的有向线段Ｉm（或有效值I）来表示一个旋转正弦量。旋转矢量的书写方式mUmI（2）有效值矢量法正弦量也可用复数平面中的一个矢量来表示，矢量的长度等于正弦量的有效值、矢量与横轴正向的夹角等于正弦量的初相角，将这个矢量称之为有效值矢量，用、、表示（也称有效值相量，它不随时间

8、旋转，是静止的）。有效值相量也只画矢量的起始位置有效值矢量的书写方式（3）相量图相量图是指在一个复平面上表示几个同频率正弦量的相量整体时，构成了相量图。利用相量图分析交流电路，能够清楚地看出各个正弦量的大小和相互间的相位关系。为了画图方便，只要保持各相量间的相位差就可以了。U