电工技术基础第五章正弦交流电路ppt课件.ppt

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1、电工技术基础（第2版）第五章正弦交流电路第一节正弦交流电的基本概念第二节旋转矢量第三节纯电阻电路电压、电流随时间按正弦规律变化的电流，叫做正弦交流电。本章主要介绍正弦交流电的产生、正弦交流电的三要素、表征正弦交流电路特征的物理量、正弦交流电的表示方法、简单正弦交流电路的计算、谐振电路及其应用。第四节纯电感电路第七节RC串联电路第八节RLC串联电路第九节串联谐振电路第五节纯电容电路第十节实际线圈与电容并联电路第六节RL串联电路第十一节并联谐振电路第十二节提高功率因数的意义和方法正弦交流电路－导论在直流电路中，电流、电压的方向都不随时间变化。如图5－1所

2、示。在交流电路中，电流、电压的大小和方向随时间做周期变化，且在一个周期内平均值为零，这样的电流、电压叫做脚边电流、交变电压，统称为交流电。如图5-2所示。图5-1直流电流图5-2几种常见交流电的电流波形图正弦交流电路－导论学习交流电，不但要注意它与直流电的共同点，而且要注意两者之间的区别，要加深对交流电特性的理解，千万不要轻易地把直流电路中的规律套用到交流电路中去。注意：在交流电路中，随时间变化的量用小写字母表示，如随时间变化的电流、电压、电动势和功率的瞬时值，分别用i、u、e、p表示；不随时间变化的量用大写字母表示，如电流、电压、电动势的有效值和平

3、均功率分别用大写字母I、U、E、P表示。§5-1正弦交流电的基本概念一、交流电的产生如果电流的大小及方向都随时间做周期性变化，并且在一个周期内的平均值为零的电流称为交流电。根据法拉第电磁感应定律，研制出了交流发电机。如图所示，为最简单的交流发电机的模型示意图。如图所示的交流发电机所产生的电动势，按正弦规律变化。二、正弦交流电的周期、频率和角频率交流电完成一次周期性变化所用的时间，叫做周期。也就是线圈匀速转动一周所用的是时间。用T表示，单位是s（秒）。1、周期图5-4正弦交流电的周期显然正弦交流电流或电压相邻的两个最大值(或相邻的两个最小值)之间的时间

4、间隔即为周期，由三角函数知识可知二、正弦交流电的周期、频率和角频率2．频率交流电周期的倒数叫做频率(用符号f表示)，即它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，即表征交流电交替变化的速率(快慢)。频率的国际单位制是：赫兹(Hz)。1kHz=103Hz；1mHz=106Hz经常用的频率单位还有千赫(kHz)、兆赫(MHz)二、正弦交流电的周期、频率和角频率3．角频率在交流电解析式中，ω是单位时间内角度的变化量，叫做角频率。角频率与频率的关系为与频率类似，它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，即表征交流电交替变化的速率(快慢)

5、。角频率的国际单位制是：弧度每秒(rad/s)。三、相位和相位差任意一个正弦量y=Asin(t+0)的相位为(t+0).相位反映的是t时刻线圈平面与中性面的夹角.相位是一个随时间变化的量。当t=0时，相位，叫做初相位（简称初相），它反映了正弦交流电起始时刻的状态。相位的意义：相位是表示正弦交流电在某一时刻所处状态的物理量，它不仅取决于瞬时值的大小和方向，还能表示正弦交流电的变化趋势。1．相位注意：初相的大小和时间起点的选择有关，习惯上初相用绝对值小于π的角表示。，三、相位和相位差并规定　　　　　

6、

7、≤180　或

8、

9、≤那么，第一个正弦量

10、的初相为01，第二个正弦量的初相为02，则这两个正弦量的相位差为=01022．相位差设有两个同频率的正弦交流电流2．相位差在讨论两个正弦量的相位关系时：(1)当>0时，称第一个正弦量比第二个正弦量越前(或超前),如图5-6(a)；(2)当<0时，称第一个正弦量比第二个正弦量滞后(或落后)

11、

12、，如图5-6(b)；(3)当=0时，称第一个正弦量与第二个正弦量同相如图5-6(c)；(4)当=或180时，称第一个正弦量与第二个正弦量反相如图5-6(d)；(5)当=或90时，称第一个正弦量与第二个正弦量正交。如图5-6(

13、e)5种典型相位关系注意：如果已知正弦交流电的振幅、频率（或者周期、角频率）和初相（三者缺一不可），就可以用解析式或波形图将该正弦交流电唯一确定下来。因此，振幅、频率（或周期、角频率）、初相叫做正弦交流电的三要素。四、交流电的有效值交流电和直流电具有不同的特点，但是从能量转换的角度来看，两者是可以等效的。在电工技术中，有时并不需要知道交流电的瞬时值，而规定一个能够表征其大小的特定值——有效值，其依据是交流电流和直流电流通过电阻时，电阻都要消耗电能(热效应)。设正弦交流电流i(t)在一个周期T时间内，使一电阻R消耗的电能为QR，另有一相应的直流电流I在

14、时间T内也使该电阻R消耗相同的电能，即QR=I2RT。四、交流电的有效值就平均对电阻作功的能力来说，这两个电