电工学第四章正弦交流电路讲解.ppt

直流电与交流电的标志性区别：方向是否变化 根据一定的波形模型随时间周期性改变大小和方向 。 一般指电压或电流 交流电：也称“交变电流”，简称“交流”。 大小、方向 不改变 大小改变 方向不变化 直流电 第4章 正弦交流电路 4.2 正弦量的相量表示法 4.4 电阻、电感与电容元件串联交流电路 4.1 正弦电压与电流 4.3 单一参数的交流电路 4.5 阻抗的串联与并联 4.8 功率因数的提高 4.7 交流电路的频率特性 4.6 复杂正弦交流电路的分析与计算 4.1 正弦电压与电流 正弦交流电的优越性： 便于传输；易于变换 便于运算； 有利于电器设备的运行； . . . . . 正半周 负半周 直流电流和电压 正弦电流和电压 4.1 正弦电压与电流 设正弦交流电流： 幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。 4.1.1 频率与周期 周期T：正弦量变化一周所需的时间 ( s ) 角频率： ( rad/s ) (Hz) * 无线通信频率： 高达 300GHz * 电网频率：我国 50 Hz ，美国 、日本 60 Hz * 高频炉频率：200 ~ 300 kHz (中频炉500 ~ 8000 Hz) * 收音机中频段频率：530~1600 kHz * 移动通信频率：900MHz~1800 MHz 4.1.2 幅值与有效值 有效值：与交流热效应相等的直流定义为交流电的 有效值。 幅值：Im、Um、Em 交流 直流 幅值大写,下标加m 4.1.3 初相位与相位差 　相位： 注意： 交流电压、电流表测量数据为有效值 交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值 初相位： 表示正弦量在 t =0时的相角。 反映正弦量变化的进程。 正弦量所取计时起点不同，其初始值(t =0)时的值及到达幅值或某一特定时刻的值就不同。 图中 电压超前电流  　两同频率的正弦量之间的初相位之差。 4.1.3 相位差 i u 2 1 或称 i 滞后 u,  角  (2) 不同频率的正弦量比较无意义。 　　(1) 两同频率的正弦量之间的相位差为常数，与计时的选择起点无关。 注意: 4.2 正弦量的相量表示法 瞬时值表达式 前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。 波形图 1. 正弦量的表示方法 重 点 三角函数运算 复数运算 2. 正弦量的相量表示 复数表示形式 设A为复数: 实质：用复数表示正弦量 (2) 三角式 复数的特征：模、幅角 正弦量的特征：幅值、初相位、频率 又因为线性电路中，正弦激励的响应为同频率的正弦量， 相量法：借助于复数来表示正弦量 计算简单 已知某正弦量为 一个模为 ，辅角为 的向量以角频率 逆时针旋转一 周，其在纵轴上的投影与该正弦量的瞬时值相等； 且向量可以用复数表示。 旋转的相量（复数）可以表征正弦量 正弦交流电的表示方法：瞬时值表达式、波形图、 相量表示正弦量的方法： 相量 相量的加减运算（代数式） 相量图 相量式 相量的乘除运算（三角式，指数式，极坐标式） 相量式 相量图 ψ2 ψ2 “j”的数学意义和物理意义 正弦交流电瞬时值：小写字母表示 (1) 相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。 注意: ？ (2) 只有正弦量才能用相量表示， 非正弦量不能用相量表示。 (3) 只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。 正误判断 1.已知： 有效值 复数 瞬时值 j45 • 最大值 负号 已知选定参考方向下正弦量的波形图如图所示, 试写出正弦量的表达式。  解： 例 1: 解: (1) 相量式 (2) 相量图 例2: 将 u1、u2 用相量表示 例3: 已知 有效值 I =16.8 A 求： 4.3 单一元件上的电压、电流及功率 感抗X L 容抗XC 阻抗Z 相量 关系式 UI夹角 指出下列各式中哪些是对的，哪些是错的？ 【练习】 单一参数正弦交流电路的分析计算小结 电路 参数 电路图 (参考方向) 阻抗 电压、电流关系 瞬时值 有效值 相量图 相量式 功　率　　　　　　　 有功功率 无功功率 R i u 设 则 u、 i 同相 0 L C 设 则 则 u领先 i 90° 0 0 基本 关系 + - i u + - i u + - 设 u落后 i 90° 4.4 R、L、C串联的交流电路 阻抗 XLXC , Φ0时，感性 阻抗三角形 耗能元件上的瞬时功率 储能元件上的瞬时功率 SN=UNIN，额定视在功率表征发电机等供电设备的容量 功率三角形 储能元件和电源间能量的互换规模 电阻消耗