正弦交流电路的原理分析.ppt

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1、项目一：正弦交流电路的原理分析任务六：正弦交流电路的基本概念及正弦量的相量表示任务七：单一元件的正弦交流线路任务八：交流电路的功率、功率因数任务十：三相电路中负载的连接任务十一：三相交流电路的功率任务九：三相交流电源能力目标：了解正弦交流电的周期、频率、角频率、幅值、初相位、相位差等特征量，理解正弦交流电的解析式、波形图、相量图、三要素等概念。任务七：正弦交流电路的基本概念及正弦量的相量表示掌握正弦交流量有效值、平均值与最大值之间的关系，以及同频率正弦量的相位差的计算。一.正弦交流电路的基本概念随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦电压和正弦电流

2、。表达式为：i1.正弦交流电的周期、频率和角频率角频率ω：正弦量单位时间内变化的弧度数。角频率与周期及频率的关系：周期T：正弦量完整变化一周所需要的时间。频率f：正弦量在单位时间内变化的周数。周期与频率的关系：2.正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值瞬时值是以解析式表示的：最大值就是上式中的Im，Im反映了正弦量振荡的幅度。有效值指与交流电热效应相同的直流电数值。Rii通过电阻R时，在t时间内产生的热量为QRII通过电阻R时，在t时间内产生的热量也为Q上述直流电流I就是上述交流电流i的有效值。理论和实际都可以证明：3.正弦交流电的相位、初相和相位差正弦

3、量表达式中的角度。相位：t=0时的相位。初相：指两个同频率正弦量之间的相位差，数值上等于它们的初相之差。相位差：相位初相u、i的相位差为：瞬时值表达式相量必须小写波形图i正弦量的表示方法：重点前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。二.正弦量的相量表示正弦量的相量表示:相量的模表示正弦量的有效值相量的幅角表示正弦量的初相位已知例.试用相量表示i,u。解：旋转因子相量例.试写出电流的瞬时值表达式。解：相量的几何意义A(t)是旋转相量旋转相量在纵轴上的投影就是正弦函数相量图yiyu能力目标：掌握电阻、电感、电容等元件电路中电压电流之间各种关系。任务七

4、：单一元件的正弦交流线路理解瞬时功率、平均功率、无功功率的概念。掌握感抗、容抗的概念。一.纯电阻交流电路1、纯电阻元件电压、电流关系设则Riui=uR解析式：相量表达式：1.频率相同；2.相位相同；3.有效值关系：4.相量关系；U相量图为：I电阻元件上的电压、电流关系可归纳为：（1）瞬时功率p瞬时功率用小写！则结论：1.p随时间变化；2.p≥0,为耗能元件。uip=UI-UIcos2tωtUI－UIcos2t1、纯电阻元件的功率（2）平均功率（有功功率）P(一个周期内的平均值)由:可得:P=UI例求：“220V、100W”和“220V、40W”灯

5、泡的电阻？平均功率用大写！解：显然，在相同电压下，负载的电阻与功率成反比。设则解析式：相量表达式：LiuIU相量图：电感元件上u超前i90°电角。二.纯电感交流电路1、纯电感元件电压、电流关系其中：U=LI=2πfLI=IXL电感元件上电压、电流的有效值关系为：XL=2πfL=ωL称为电感元件的电抗，简称感抗。感抗反映了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用；感抗的单位与电阻相同，也是欧姆【Ω】。感抗与哪些因素有关？XL与频率成正比；与电感量L成正比直流情况下感抗为多大？直流下频率f=0，所以XL=0。L相当于短路。u2.纯电感元件的功率（1）瞬时功率p

6、瞬时功率用小写！则ip=ULIsin2tωtui关联,吸收电能;建立磁场;p>0ui非关联,送出能量;释放磁能;p<0ui关联,吸收电能;建立磁场;p>0ui非关联,送出能量;释放磁能;p<0电感元件上只有能量交换而不耗能，为储能元件结论：p为正弦波，频率为ui的2倍；在一个周期内，L吸收的电能等于它释放的磁场能。P=0，电感元件不耗能。2.平均功率（有功功率）P问题与讨论1.电源电压不变，当电路的频率变化时，通过电感元件的电流发生变化吗？Q反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。3.无功功率Q2.能从字面上把无功功率理解为无用之功吗？f变化时XL

7、随之变化，导致电流i变化。不能！设则解析式：相量表达式：UI相量图：电容元件上i超前u90°电角。=·0°UU°==··90CCICUjIwCicu三.纯电容交流电路1、纯电容元件电压、电流关系其中：IC=UC=U2πfC=U/XC电容元件上电压、电流的有效值关系为：容抗与哪些因素有关？XC与频率成反比；与电容量C成反比直流情况下容抗为多大？直流下频率f=0，所以XC=∞。C相当于开路。由于C上u、i为微分（或积分）的动态关系，所以C也是动态元件。XC=称为电容元件的电抗，简称容抗。容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用；容抗的单位与电阻相同，

8、也是欧姆【Ω】。ωC1i2.电容元件的功率（1）瞬时功率p瞬时功率用小写！则up=ICUsin2tωtui