交流電的基礎知識

關(guān)于交流電的基礎知識第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月各種形式的交流電簡諧波尖脈沖矩形波調(diào)幅波鋸齒波調(diào)頻波交流電:電源電動勢隨時間作周期性變化第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月正弦交流電

概念：1交流電：大小和方向隨時間作有規(guī)律變化的電壓和電流稱為交流電,又稱交變電流.2正弦交流電是隨時間按照正弦函數(shù)規(guī)律變化的交流電.3由于交流電的大小和方向都是隨時間不斷變化的,也就是說,每一瞬間電壓（電動勢）和電流的數(shù)值都不相同,所以在分析和計算交流電路時,必須標明它的正方向.第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月一、單相正弦交流電的基本概念1.正弦交流電（1）正弦交流電的產(chǎn)生：正弦交流電由交流發(fā)電機產(chǎn)生的。（2）正弦交流電的三要素：最大值、頻率、初相角第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月電動勢

電壓

電流

初相角正弦值最大值表達式各部分的含義電動勢瞬時值相位角頻率2.正弦交流量的瞬時表達式：第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月i

：

電流最大值：

角頻率（弧度/秒）：

初相角特征量:第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月為正弦電流的最大值

在工程應用中常用有效值。常用交流電表指示的電壓、電流讀數(shù)，就是被測物理量的有效值。標準電壓220V，也是指供電電壓的有效值。最大值電量名稱必須大寫,下標加m。如：Um、Im3.正弦波特征量之一

----最大值、有效值第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月有效值:交流電與直流電在燈泡上消耗的電能等值表示符號:

必須用大寫：

E、U、I表示.有效值概念若一個交流電流i和一個直流電流Ⅰ在相同的時間內(nèi)通過同一電阻產(chǎn)生的熱量相等.則我們稱直流電流Ⅰ為交流電i的有效值。第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月有效值與最大值的關(guān)系:第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月符號說明瞬時值

---小寫u、i有效值

---大寫U、I最大值

---大寫+下標第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月問題

電器~220V最高耐壓

=300V

若購得一臺耐壓為

300V的電器，是否可用于

220V的線路上?

該用電器最高耐壓低于電源電壓的最大值，所以不能用。有效值

U=220V最大值

Um

=220V=311V電源電壓第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

描述變化周期的幾種方法

1.周期

T：變化一周所需的時間

單位：秒，毫秒..3.角頻率

ω：每秒變化的弧度

單位：弧度/秒2.頻率

f：每秒變化的次數(shù)

單位：赫茲，千赫茲

...iT角頻率ω：單位時間內(nèi)交流電所經(jīng)歷的電角度(反映交流電變化快慢的物理量)。正弦波

特征量之二

--角頻率第12頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

e0π2πtT1.周期（T）：

正弦交流電從零→最大→零→負最大→零；這樣循環(huán)變化一周所需的時間叫周期.

周期表明交流電變化的快慢,我國交流電的周期為:T=0.02秒

變化一周所需要的時間稱之為周期第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻率（F）：

1).定義:

正弦交流電在1秒鐘內(nèi)完成周期變化的次數(shù)叫頻率。式中:T－周期（S秒）F－頻率（Hz赫芝）單位:1千赫芝=1000赫芝

2).周期與頻率的關(guān)系T我國交流電頻率每秒變化50次e0π2πt周期為:T=0.02秒第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月ω單位:（弧度/秒）∵f=50HZ∴3.電角速度（角頻率ω）每秒變化的弧度第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1).相位(又稱相位角):

表示正弦量進程的物理量.上解析式中(ωt+φ)稱為正弦量的相位,它表明周期運動中處于什么狀態(tài)和位置的一個量(用電度角φ或θ).相位一般是指兩個同頻率波形，過零點的時間差。

例.

2).初相位:

式中φ為正弦量的初相角,也就是t=0時的相位角.例.那么就是的初相位。正弦波特征量之三

--初相位第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月說明：

給出了觀察正弦波的起點或參考點，常用于描述多個正弦波相互間的關(guān)系。i第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月t3).相位差:

同頻率正弦量的相位之差稱相位差(不隨時間變化的常數(shù)).第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月同相位

落后于相位落后相位領先領先于兩種正弦信號的相位關(guān)系第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月Δφ=φ1—φ2=±π/2Δφ=φ1—φ2=πΔφ=φ1—φ2=0Δφ=φ1—φ2

＞0iu01020iu01020同相反相iu01020相位差10u和i正交Φ1超前φ2

（Φ2滯后φ1

)

第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月t三相交流電路：三相電壓初相位各差1200第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月幅度：已知：頻率：初相位：例：三要素計算第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月二、交流電路的功率和功率因數(shù)電阻元件在交直流電路中都是限制電流的，從電源取用能量，在這里就是電阻元件從電源取用電能而轉(zhuǎn)換為熱能，這是一種不可逆的能量轉(zhuǎn)換過程，定義為有功功率。電感元件和電容元件都是儲能元件，它們與電源間進行能量互換，是工作所需，但這對電源來說，也是一種負擔，對儲能元件本身說，沒有消耗能量，故將往返于電源與儲能元件之間的功率命名為無功功率。第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.有功功率和功率因數(shù)有功功率是電路中負載實際消耗的功率:P=UIcosφ

有功功率P的單位是瓦特【W(wǎng)】。上式表明，有功功率等于電路端電壓有效值U和流過負載的電流有效值I的乘積，再乘以cosφ

。式中cosφ稱為功率因數(shù)。其值取決于電路中用電器的性質(zhì)。第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.無功功率無功功率是與電源交換的功率：

Q=UIsinφ對于感性電路，φ＞0，則sinφ＞0，無功功率Q為正值；對于電容性電路，φ＜0，則sinφ＜0，無功功率Q為負值。當Q＞0時，為吸收無功功率；當Q＜0時，則為發(fā)出功率。無功功率Q的單位是：乏（var）第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.視在功率在交流電路中，端電壓與電流的有效值乘積稱為視在功率，用S表示。即

S=UI視在功率的單位為伏安(VA)或千伏安(KVA)。視在功率S通常用來表示電氣設備的容量。容量說明了電氣設備可能轉(zhuǎn)換的最大功率。電源設備如變壓器、發(fā)電機等所發(fā)出的有功功率與負載的功率因數(shù)有關(guān)，不是一個常數(shù)，因此電源設備通常只用視在功率表示其容量，而不是用有功功率表示。第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月有功功率P,，無功功率Q，視在功率S

之間存在如下關(guān)系：

P=UIcosψ=ScosψQ=UIsinψ=SsinψS==UI

ψ=顯然，S、P、Q構(gòu)成一個直角三角形，如上圖所示。此三角形成為功率直角三角形,它與同電路的電壓三角形，阻抗三角形相似。

有功功率P的單位是瓦特【W(wǎng)】；無功功率Q的單位是乏爾【var】；視在功率S的單位是伏安【VA】。第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月a.三個是相似三角形。如下圖b.電壓三角兩邊除以Ⅰ得阻抗三角，電壓三角兩邊乘以Ⅰ得功率三角。c.阻抗三角的R，X，Z不是矢量，其三邊不能畫成矢量圖。Z和R間的夾角為阻抗角。A.有功功率的計算：B.無功功率的計算：C.視在功率的計算：功率關(guān)系：φUULUR電壓三角形ZXLR阻抗三角形φSQP功率三角形電壓三角形，阻抗三角形和功率三角形特點：第28頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

實際生產(chǎn)和生活中，大多數(shù)電氣設備和用電器都是感性的，因此要向電源吸取一定的無功功率，造成線路功率因數(shù)較低的現(xiàn)象。功率因數(shù)低不僅造成電力能源的浪費，還能增加線路上的功率損耗，為了避免此類