第2章正弦交流电路资料ppt课件.ppt

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1、电工电子技术授课李秋波2007年7月第2章正弦电路分析2.1正弦交流电的基本概念2.2同频率正弦量的相加和相减2.3交流电路中的电阻、电容和电感2.4电阻、电感的串联电路2.5电阻、电感、电容串联电路及串联谐振2.6感性负载和电容器的并联电路－功率因数补偿2.7三相交流电路2.8三相负载的连接2.1正弦交流电的基本概念目的与要求掌握正弦量的三要素重点与难点重点：三要素难点：掌握单一参数交流电路的分析和计算；掌握串并联交流电路的计算；掌握瞬时功率，有功功率，无功功率，功率因数的分析计算。2.1.1交流电的产生NSAXe在两磁极中间，放一个线圈。根据右手

2、定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由AX。让线圈以的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。2.1.2表示正弦交流电特征的物理量数学表达式：波形图：Im2TiO三要素:(特征量)：角频率（弧度/秒）：振幅（最大值）：初相位角振幅角频率振幅、角频率和初相称为正弦量的的三要素。相位初相角:简称初相)sin(imtIiφw+=1.周期T：变化一周所需的时间单位：秒（S）一、周期、频率、角频率(表示变化快慢)3.角频率ω：每秒变化的弧度单位：弧度/秒(rad/s)2.频率f：每秒变化的次数单位：赫兹

3、(Hz)iT“工频”：f=50Hz,T=0.02s，在工程应用中常用有效值表示交流电的大小。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。二、瞬时值、最大值、有效值(表示变化大小)1.瞬时值：正弦量在任一瞬间的值。用小写字母表示，如：3.有效值：2.最大值(幅值)：瞬时值中最大的数值。用大写字母并带下标m表示，如：Um、Im、Em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有效值概念交流电流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

4、的热量相等，则称I的数值为i的有效值可得当时，瞬时值i可写为：瞬时值u可写为：同理:2mUU=可得问题与讨论电器~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：t=0时的相位，称为初相位或初相角。说明：给出了观察正弦量的起点或参考点，常用于描述多个正弦量彼此之间的相位关系。i：正弦量的相位角或相位三、相位、初相位、相位差(表示变化进程)()()2121jjjwjwj-=+-+=tt两个同频率正弦量间的相位

5、差(即初相位之差)t>0=0<0的相位差：与例：则相位差=(ωt+φu)-(ωt+φi)=φu-φiu=2Sin(ωt+φu)i=2ISin(ωt+φi)引出：比较两个正弦量间的关系大小关系相位关系相位差：两个同频率正弦量的相位差=初相之差引出：比较两个正弦量间的关系大小关系相位关系相位差：两个同频率正弦量的相位差=初相之差两个同频率正弦量之间的相位关系同相位超前于相位超前相位差为0与同相位落后于相位落后21jjj-=90-（-90）=180=如果相位差为+180或-180,称为两波形反相例:()()2211sinsinw90w-=+=

6、tIitIimm90求相位差设正弦信号f1(t)=A1sin(t+1),f2(t)=A2sin(t+2)相位关系：则两信号的相位差为12=1-2=(t+1)-(t+2)=1-2f1f2t12>0f1f2t12=0f1f2t12=12=01=2称f1与f2同相12=称f1与f2反相12>01>2称f1超前f212<01<2称f2超前f1可以证明同频率正弦量运算后，频率不变。如：结论:因角频率（）不变，所以以后讨论同频率正弦量时，可不考虑，主要研究幅度与初相位的变化。幅度、相位变化频率不变例已知

7、:正弦电压的最大值Um=10V,频率f=50Hz，初相φu=-π/3写出电压瞬时值表达式,画出波形图。解在选定的参考方向下,已知两正弦量的解析式为u=200sin(1000t+200°)V,i=-5sin(314t+30°)A,试求两个正弦量的三要素。解(1)u=200sin(1000t+200°)=200sin(1000t-160°)V所以电压的振幅值Um=200V,角频率ω=1000rad/s,初相φu=-160°。例(2)i=-5sin(314t+30°)=5sin(314t+30°+180°)=5sin(314t-150°)A所以电流的振幅值

8、Im=5A,角频率ω=314rad/s,初相φi=-150°。1.f=50HzU=220Vψ