汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）教學(xué)課件作者趙福堂編著第5章交流電路.ppt

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1、第5章交流電路5.1交流電的基木概念5.2單相交流電路5.3三相交流電路5.1交流電的基木概念5.1.1交流電的產(chǎn)生交流電是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。圖5-2是最簡(jiǎn)單的單相交流發(fā)電機(jī)的示意圖，這種特定的結(jié)構(gòu)形式，使得磁極與電樞之間空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度按下列規(guī)律分布:磁力線垂直于電樞表面;電樞表面任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦規(guī)律分布，如圖5-2(b)所示。因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B為:下一頁(yè)返回5.1交流電的基木概念設(shè)線圈起始位置與中心面夾角為φo，當(dāng)電樞以等角速度w按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，線圈兩有效邊a和b(a=b=l)以線速度v垂直切割磁力線，在時(shí)間t

2、時(shí)刻，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小為:設(shè)Em=2BmLv，可得交流電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式:上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1交流電的基木概念同理，可得交流電壓、電流的瞬時(shí)表達(dá)式:5.1.2正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素是指能夠完整地描述和表達(dá)正弦交流電的三個(gè)基本物理量，即最大值、頻率和初相位。1.頻率、周期和角頻率頻率、周期和角頻率都是描述正弦交流電變化速度的物理量。頻率是指交流電每秒變化的次數(shù)，用f表示，單位是赫茲(周/秒)，簡(jiǎn)稱赫，用符號(hào)H，表示。實(shí)際應(yīng)用中還有千赫(kHz)和兆赫(MHz)，它們之間的換算關(guān)系是:上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1交流電的

3、基木概念周期與頻率互為倒數(shù)，即:角頻率是指交流電每秒變化的電角度，用w表示，單位是rad/s(弧度/角頻率和頻秒率之間的關(guān)系為:上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1交流電的基木概念2.瞬時(shí)值、最大值和有效值交流電是隨時(shí)間而變化的，我們把交流電在某時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的數(shù)值叫做瞬時(shí)值，分別用。e,u,i表示;最大的瞬時(shí)值稱為最大值，也稱作振幅、幅值或峰值，分別用Em,Um,Lm表示。交流電的最大值和瞬時(shí)值只能表征交流電的極限和在某時(shí)刻的大小，而不能正確反映其實(shí)際做功能力，為此，我們引入交流電有效值的概念。設(shè)交流電和直流電分別通過(guò)阻值相

4、同的電阻，如果在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，那么就規(guī)定這個(gè)直流電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的數(shù)值就稱為交流電的有效值，分別用E,U,I表示。人們平時(shí)所說(shuō)的交流電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值，如5A,220V,380V等都是指其有效值。交流電壓表、交流電流表所指示的數(shù)值也是有效值。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1交流電的基木概念3.相位、初相位和相位差相位是反映交流電變化進(jìn)程的物理量。前面公式中的wt和wt+φ稱為相位角或相位初相位是指交流電在計(jì)時(shí)起點(diǎn)t=0時(shí)的相位角φ0的值相位差是兩個(gè)交流電的相位之差，用△φ表示。顯然，兩個(gè)同頻率交流電的相位差就是其初相位

5、之差，即:上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1交流電的基木概念5.1.3交流電的表示方法交流電一般有三種表示方法:第一種是解析法，用瞬時(shí)表達(dá)式表示;第二種是曲線法，用波形圖表示;第三種是旋轉(zhuǎn)矢量法，用矢量圖表示。所謂旋轉(zhuǎn)矢量法，就是在直角坐標(biāo)系中，用一個(gè)繞原點(diǎn)不斷旋轉(zhuǎn)的矢量來(lái)表示交流電。旋轉(zhuǎn)矢量常用最大值表示。交流電是時(shí)間的函數(shù)，且旋轉(zhuǎn)矢量的三個(gè)特征(長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)速、與x軸的夾角)可以分別表示交流電的三個(gè)要素最大值或有效值、角頻率、初相位。上一頁(yè)返回5.2單相交流電路5.2.1純電阻電路在純電阻電路中，負(fù)載是純電阻，其電壓、電流的方向如圖5一7(a

6、)所示。設(shè)在電阻兩端加一正弦電壓:通過(guò)電阻的電流i和所加電壓uR之間的關(guān)系按歐姆定律有:下一頁(yè)返回5.2單相交流電路在純電阻電路中，電阻在某瞬時(shí)消耗的功率叫做瞬時(shí)功率。瞬時(shí)功率等于瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)電流的乘積，即PR=URi瞬時(shí)功率隨時(shí)間變化的波形，如圖5一8所示。由于電阻兩端電壓和所通過(guò)的電流同相，它們同時(shí)為正或同時(shí)為負(fù)，所以任何時(shí)刻的瞬時(shí)功率PR≥0。這說(shuō)明電阻在電路中是消耗功率的，電阻消耗的電能是由電路中電源提供的。瞬時(shí)功率是隨時(shí)間變化的函數(shù)，不同時(shí)刻的瞬時(shí)功率也不同。為了反映電阻R所消耗功率的大小，我們引入平均功率的概念。上一

7、頁(yè)下一頁(yè)返回5.2單相交流電路瞬時(shí)功率對(duì)時(shí)間的平均值叫平均功率。通常都是計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)取用功率的平均值，平均功率又稱有功功率，用P表示，單位為W(瓦)當(dāng)電流、電壓用有效值表示時(shí)，其有功功率P的計(jì)算與直流電路相同，即:上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2單相交流電路5.2.2純電感電路圖5-9所示為純電感電路。由電感線圈作負(fù)載組的交流電路，可近似看成純電感電路。電感線圈在通過(guò)交流電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的通過(guò)，電感線圈對(duì)交流電的這種阻礙作用稱作感抗，用XL表示，單位是Ω(歐姆)。感抗與交流電的頻率、線圈的電感成正比。即:上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.

8、2單相交流電路5.2.3純電容電路由電容作負(fù)載組成的交流電路可近似看成純電容電路，如圖5一10所示。由于在電容器兩端加上交變電壓后，電容器會(huì)不斷地允放電，因而在電路中形成允放電電流。因?yàn)殡娙萜鞯脑史烹娺^(guò)程需要一定時(shí)間，所以其兩端電壓的變化總要滯后于