《電工技術基礎與技能》課件匯 趙爭召 第21-30講 認識正弦交流電 -三相負載的星形接法

提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十一講

認識正弦交流電目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結04內容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①知道生活中用到交流電的電器；

②知道什么是正弦圖像。本節(jié)課學習的主要內容為：

①正弦交流電的應用；

②什么是正弦交流電；

③交流電壓波形的觀察以及交流電的測試。本節(jié)課的重點是：交流電壓波形的觀察以及交流電的測試學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①能分辨正弦交流電；

②會書寫正弦交流電瞬時值表達式；

③能安全地用電筆測試交流電

在前面的課程中我們學習了直流電的相關知識和電路分析，那么從這一講開始，我們將要學習交流電。

首先我們來認識正弦交流電。

什么是正弦交流電？在實際生活中交流電用的廣嗎？交流電與直流電相比有哪些特點？如何測試和觀察交流電壓？

帶著這些問題，我們一起進入交流電的世界。

首先我們來看一下在實際生活中交流電用的廣泛嗎？正弦交流電（220V）

那么為什么交流電的應用要比直流電來的廣泛呢？

因為與直流電相比，交流電可以用變壓器改變電壓，便于傳輸、分配和使用?；谝陨戏治?，我們把用電器分成兩大類，交流用電器和直流用電器。那么怎么來區(qū)分呢？我們可以用符號來進行區(qū)分，交流電的符號通常用字母AC或者符號波浪線來表示。

如圖所示，是一個電風扇的名牌數(shù)據(jù)，我們從這個名牌數(shù)據(jù)中看到，它的額定電壓為220伏交流，也就是說它是一個交流用電器。那么到底什么是交流電呢？

我們把大小和方向都隨時間做周期性變化的電壓、電流分別稱為交變電壓、交變電流，統(tǒng)稱為交流電。

那么把大小和方向都隨時間按正弦規(guī)律變化的交流電統(tǒng)稱為正弦交流電。

如果大小和方向隨時間不按正弦規(guī)律變化的交流電，我們稱為非正弦交流電。

如圖所示，有三個波形。a為矩形波，b為三角波，c為正弦交流電，圖a和圖b當中，它的交流電壓的大小和方向都在隨著時間的變化而變化，但它不是按正弦規(guī)律變化的，所以我們稱為非正弦交流電。圖c不僅它的大小和方向在變化，而且是按正弦規(guī)律變化的，所以稱為正弦交流電。那么后面我們講到的交流電都指的是正弦交流電。

那么，正弦交流電到底有什么特點呢？如圖所示，是我們用示波器觀察到的直流電與交流電的波形圖，A、直流電B、正弦交流電，我們從波形圖當中可以看出，直流電它的大小和方向都不隨時間變化，是一條很穩(wěn)的直線。

那么我們再來看交流電。從圖當中我們可以看出。交流電的大小和方向都在隨時間做周期性變化，并且是按正弦規(guī)律變化的，因此，交流電的特點就在于變化不僅大小變，而且方向也變。

對于直流電來說，我們要表示一個直流電比較方便，如果這個直流電它為正兩伏，那么我們就可以用u等于兩伏來表示這個直流電。正弦交流電的特點：＋－＋－＋0直流電：大小和方向都不隨時間變化是一條恒穩(wěn)的直線。＋－＋－＋U=2V（a）直流電

（b）正弦交流電用示波器觀察到的直流電與交流電波形圖002V

＋ 正弦交流電：大小和方向都在隨時間作周期性變化是按正弦規(guī)律變化的。瞬時值：交流電在變化過程中的每一時刻的值，叫做交流電的瞬時值，用小寫字母u來表示。如u、i

等。不能用一個確定的值來表示。實際中，用有效值來表示交流電的大小。如U=220V

瞬時值表達式：

u

U

m

sin(

t

0)

V波形圖交流電的測試：試電筆試電筆：又稱電筆，是一種用來測試導線、開關、插座等電器是否帶電的工具。試電筆由氖泡、電阻、彈簧、筆身和筆尖組成。有電時，氖泡發(fā)光。操作方法：

使用前，先要在有電的導體上檢查電筆是否正常發(fā)光，檢驗其可靠性。1.握筆方法如下圖（a）、（b）所示。

注意：手指觸及筆尾的金屬體。氖管小窗背光向自己。不能用手接觸前面的金屬部分。（a） （b）2.具體操作示意如圖（c）所示。3.低壓試電筆的測試范圍為60~500V。（c）課堂小結

我們主要學習了三大方面的內容：

1.正弦交流電的應用

2.

什么是正弦交流電？

3.交流電壓波形的觀察以及交流電的測試。

那么我們通過以上分析，我們知道這些交流電應用是非常的廣泛。交流用電其實非常之多。關于正弦交流電，我們知道了它的概念、符號、特點，以及我們可以用瞬時值表達式或者波形圖來表示正弦交流電。

那么關于交流電壓波形的觀察，我們可以通過示波器，關于交流電的測試，我們可以用試電筆來進行測試。以上就是這一講我們所要學習的主要內容。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十二講

正弦交流電的基本物理量及其測量方法目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結04內容講解02

學習本節(jié)課要具備的知識：

①知道生活中用到交流電的電器；

②知道什么是正弦圖像。本節(jié)課學習的主要內容為：

①

正弦交流電的物理量；

②有效值、最大值、頻率、周期或角頻率、初相位、相位或相位差的關系；

③交流電的測量。本節(jié)課的重點是：交流電壓波形的觀察以及交流電的測試學完本節(jié)課，同學們要能達到：①能描述正弦交流電有效值、最大值、頻率、周期或角頻率、初相位、相位或相位差的關系；

②相關測量的方法。

正弦交流電的基本物理量有哪些？它們分別代表什么意思？它們又如何計算與測量呢？這些問題我們將在這一講中來加以學習。一、最大值和有效值1.最大值：正弦交流電在一個周期內所能達到的最大數(shù)值。也叫峰值。符號：

U

m、Im、Em實際中，用有效值來表示交流電的大小。一、最大值和有效值2.有效值：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應來規(guī)定的。直流電交流電同一時間該交流電的有效值=直流電的數(shù)值符號：一、最大值和有效值2.有效值：

交流電的大小

，一般都指有效值注意：1.各種使用交流電的電氣設備上所標的額定電壓和額定電流的數(shù)值是有效值。2.一般的交流電流表和交流電壓表測量的數(shù)值，也都是有效值。3.通常說照明電路的電壓是220V，便指的是有效值。問：有效值為220V的交流電，其最大值為多少？U

m

2U

1.414

220

311

V二、周期、頻率和角頻率1.周期：正弦交流電完成一次周期性變化所需要的時間。符號：用字母T表示。單位是s(秒)2.頻率：正弦交流電在1s內完成周期性變化的次數(shù)。符號：用字母

f

表示。單位是Hz(赫)kHz（千赫）和MHz（兆赫）f1f

1

或

T

T二、周期、頻率和角頻率3.角頻率：通常正弦交流電變化一周可用

2π或360°來計量。把正弦交流電在1s內所變化的角度稱為正弦交流電的角頻率。小知識：我國供電系統(tǒng)中，交流電的頻率是50Hz，習慣上稱為“工頻”，周期為0.02s。世界多數(shù)國家交流電頻率都是50Hz，如歐盟各國等，但也有不少國家如美國、加拿大、日本等交流電的頻率為60Hz。二、周期、頻率和角頻率問：頻率為50Hz的交流電，其周期和角頻率分別為多少？解：T

1

1

0.02

sf 50

2

f

2

3.14

50

314

rad/s三、相位、初相和相位差以電壓為例，正弦交流電的瞬時值表達式可寫為：u

U

msin(

t

0)V1.相位：把

t

0稱為正弦交流電的相位。相位的單位：弧度或度如：u

311sin(314t

60

)V相位而相位是隨著時間t的變化不斷變化的！初相反映的是正弦交流電起始時刻的狀態(tài)。2.初相：t

0

時的相位稱為初相位，簡稱初相，用字母

0

表示。三、相位、初相和相位差

0

01

02

0規(guī)定：初相的范圍u

U sin(

t

)1 m 01u2

U

msin(

t

02)

0

60

三、相位、初相和相位差（a）同相 （

b）反相（c）正交四、基本物理量的測量轉換開關打在交流700V

1.交流電壓大小的測量（有效值）：測量交流電壓的大小

，一般用交流電壓表，實際中通常用萬用表的交流電壓擋進行測量。220V交流電壓的測量測交流電時不需要考慮紅、黑表筆的正負極性！四、基本物理量的測量2、交流電流大小的測量（有效值）：

測量交流電流的大小

，一般用交流電流表，實際中通常用萬用表的交流電流擋進行測量。轉換開關打在交流200mA萬用表串接在電路中四、基本物理量的測量2.交流電流大小的測量（有效值）：對于數(shù)值較大的交流電

，其電流有效值的大小可通過鉗形電流表進行測量。鉗形電流表的測量方法特點：可在不斷開線路的情況下測量線路中的電流。

3.交流電壓最大值、周期、頻率的測量：四、基本物理量的測量可用示波器進行觀察與測量最大值周期 頻率

3.交流電壓最大值、周期、頻率的測量：四、基本物理量的測量可用示波器進行觀察與測量最大值周期 頻率課堂小結

正弦交流電的基本物理量及其測量，我們主要講了兩大方面的內容，一、正弦交流電的基本物理量，二、正弦交流電的基本物理量的測量。

那么基本物理量主要包括有效值、最大值、頻率、周期或角頻率、初相位、相位或相位差。我們把其中的有效值、頻率和初相位稱為正弦交流電的三要素。

關于交流電的測量，我們放到專門的視頻中講解示范，請需要學習的同學關注。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十三講

正弦交流電表示方法目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結04內容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①知道生活中用到交流電的電器；

②知道什么是正弦圖像。本節(jié)課學習的主要內容為：

正弦交流電的表示方法。本節(jié)課的重點是：正弦交流電的表示方法學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①知道正弦交流電的三種表示方式；

②掌握正弦交流電三種表示方式之間的互換。

正弦交流電的表示方法有哪幾種？什么是解析式表示法？什么是波形圖表示法？什么是矢量圖表示法？這些問題我們將在這一講中來學習。首先我們來看正弦交流電的表示方法，它的方法通常有以下三種：

一、解析式表示法；

二、波形圖表示法；

三、矢量圖表示法。下面我們分別加以介紹。2.波形圖表示法：幾種常見正弦交流電的波形圖初相為正時，起始位置位于縱坐標的正半周；初相為負時，起始位置位于縱坐標的負半周。2sin(

t

45

)V

2sin(

t

30

)A如：u

10如：i

5符號：旋轉矢量通常用大寫字母上加黑點的符號來表示，如U

、I

等。

U

I3.矢量圖表示法：

主要是用來進行電路分析概念：正弦交流電可以用旋轉矢量來表示。旋轉矢量的長度表示正弦交流電的有效值，旋轉矢量的起始位置與x軸正方向的夾角為正弦量的初相

0 。課堂小結

正弦交流電的表示方法中，我們主要講了三種表示方法。

一，解析式表示法，

二，波形圖法，

三，矢量圖法。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十四講

純電阻交流電路目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結04內容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①知道用電器工作需要形成電路；

②熟悉某些小型電路。本節(jié)課學習的主要內容為：

①純電阻交流電路中電流與電壓的關系；

②純電阻交流電路的功率；本節(jié)課的重點是：純電阻交流電路歐姆定律的使用和功率的計算學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①了解純電阻交流電路中電流與電壓的關系；能計算純電阻交流電路中的功率。單一元件交流電路的分析方法：電阻元件（R）、電感元件（L）、電容元件（C）電流與電壓之間的大小關系是否還符合歐姆定律？電流與電壓之間的相位關系如何？電路中的功率有什么特點？純電阻交流電路的分析方法：什么是純電阻交流電路？純電阻交流電路中電流與電壓的大小關系如何？它們的相位關系怎樣？電路中的功率有什么特點？純電阻交流電路：只有電阻負載的交流電路。1.電流與電壓之間的大小關系

是否符合歐姆定律？實驗條件：取一個“110?、1W”的電阻器，通過一

個調壓器，給其兩端分別加3V、4V、6V的交流電壓，然后分別測出通過該電阻的交流電流的大小。~純電阻交流電路實驗電路：純電阻交流電路實驗數(shù)據(jù)1電阻兩端電壓為3V通過電阻的電流為28.04mA實驗電路：實驗數(shù)據(jù)2電阻兩端電壓為4V通過電阻的電流為37.44mA純電阻交流電路實驗電路：純電阻交流電路實驗數(shù)據(jù)3電阻兩端電壓為6V通過電阻的電流為56.34mA~純電阻交流電路：只有電阻負載的交流電路。

1.電流與電壓之間的大小關系純電阻交流電路實驗次數(shù)1106.8?3.00V28.04mA2106.8?4.00V37.44mA3106.8?6.00V56.34mA電阻實際阻值R

/

電阻兩端電壓UR/

V通過電阻的電流I/

mARI

U

R有效值符合歐姆定律RIm

U

Rm純電阻交流電路：只有電阻負載的交流電路。

2.電流與電壓之間的相位關系

i

uRuRi

瞬時值也符合歐姆定律變化步調一致~純電阻交流電路uRi同相

2UR

sin

t假設：

uR

（a）波形圖（b）矢量圖Rui

U

R

I~純電阻交流電路純電阻交流電路：只有電阻負載的交流電路。

電流與電壓之間的波形圖與矢量圖

（1）通過白熾燈的電流為多少？寫出電流的解析式；（2）畫出電流與電壓的矢量圖2

sin(314t

60

)V

的交流【例1】將一個阻值為484Ω的白熾燈，接到

u

220電源上。試求：解：

（1）電壓有效值

U

2

2

0

V電流的有效值電流的解析式

60

I

U電流與電壓的矢量圖3.純電阻交流電路中的功率UR平均功率：瞬時功率在一個周期內的平均功率，用大寫字母P

表示。

單位W（瓦）也叫有功功率。2

I

2

R

RRP

IU電阻是消耗功率的瞬時功率：把瞬時電壓與瞬時電流的乘積稱為瞬時功率，用小寫字母

p

表示。＋ ＋耗能元件【例2】當阻值為100Ω電阻器接到交流電源上，用萬用表測得電路中的電流為100mA。試求：（1）電阻消耗的功率為多少？（2）加在電阻兩端的電壓為多少？解：1）電阻消耗的功率：P

I

2

R

0.12

100

1W2）加在電阻兩端的電壓：

U

IR

0.1

100

10V純電阻交流電路1.什么是純電阻交流電路負載是純電阻的交流電路2.電流與電壓之間的關系i uRRmmRuRUR3.電路中的功率、

、i

I

U

R

、I

RUR2有功功率P

P

IU

I

2

R

R同相電阻消耗功率電阻是一種耗能元件這一講我們主要學習了三方面的內容:

一、什么是純電阻交流電路？

二、電流與電壓之間的關系;

三、電路中的功率。所謂純電阻交流電路，就是負載是由純電阻性元件起決定性作用的交流電路。對于電流與電壓之間的關系，我們知道了它們的有效值、最大值、瞬時值都符合歐姆定律，并且知道電壓與電流是同相的。那么電路中的功率，我們知道純電阻交流電路，它是消耗功率的，我們把它叫有功功率，它的計算公式為P等于I乘UR等于I平方R等于R分之UR的平方。電阻它是消耗功率的，那么我們也知道了電阻實際上是一種耗能元件。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十五講

純電感交流電路目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結04內容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①掌握了電感器的特點；

②熟悉某些生活中應用電感器的電路。本節(jié)課學習的主要內容為：

①感抗的概念；

②純電感交流電路中電流與電壓之間的關系；

③純電感交流電路中的功率。本節(jié)課的重點是：純電感交流電路中電流與電壓之間的關系以及純電感電路功率計算。學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①掌握感抗的概念；

②掌握純電感交流電路中電流與電壓之間的關系；能夠計算電感交流電路中的功率。純電感交流電路電感元件對交流電有阻礙作用嗎？什么是純電感交流電路？電流與電壓之間的關系怎樣？電路中的功率又有什么特點？電感元件對交流電有阻礙作用嗎？條件：當CD兩端接上一根導線時，小燈EL正常發(fā)光實驗：當CD兩端拿掉導線，用一個電感代替時，小燈的亮度又會怎樣呢？~ELSCD小燈交流實驗電路圖~ELSC D小燈交流實驗電路圖——電源的頻率，單位Hz（赫）f

——電源的角頻率，單位rad/s（弧度/秒）L

——線圈的電感，單位是H（亨）電感元件對交流電有阻礙作用！感抗：電感對交流電的阻礙作用。用X

L

表示。單位：?理論和實驗證明：感抗的大小

X

L

與電源頻率成正比，與線圈的電感成正比，用公式表示為：XL

L

2

fL式中：X

L

——線圈的感抗，單位?（歐）【例1】已知一個自感系數(shù)為10mH的電感線圈，接在頻率為50Hz的交流電中其感抗為多少？接在頻率為1MHz的交流電中，其感抗又為多少？接在直流電路中的感抗呢？分析：L

10mH

0.01H對于直流電，電感線圈相當于短路對于交流電，電感線圈有通低頻阻高頻的特性。2.電流與電壓之間的相位關系LXUI

L有效值符合歐姆定律LmXUI

Lm純電感交流電路：純電感電路是指只有空心線圈的負載而且線圈的電阻和分布電容忽略不計的交流電路。實際線圈都是有電阻的。1.電流與電壓之間的大小關系

i

u

90

X

L

i

uL電流滯后電壓90°純電感交流電路L~uLui瞬時值不符合歐姆定律純電感交流電路：電壓與電流之間的波形圖與矢量圖。2UL

sin

t假設：

uL

（b）矢量圖

U

L

I純電感交流電路L~u90

90

uLi（a）波形圖3.純電感交流電路中的功率瞬時功率：純電感交流電路的瞬時功率一半為正一半為負，其平均值為零。uLuL

,

i＋＋— －瞬時功率的平均值為0純電感交流電路中，電感不消耗功率。無功功率：表示電感與電源之間能量轉換的最大值，用

QL

表示，單位：乏，符號：Var。QL

IU

LLLXU2

L

I

2X儲能元件試求：（1）通過線圈的電流為多少？寫出電流的解析式；（2）畫出電壓與電流的矢量圖（3）電路的無功功率是多少？2

sin(314t

45

)V

交流電源上?！纠?】一個100mH的電感器，接在

u

220

45

U

L

45

I純電感交流電路3.純電感交流電路中的功率i uLmmL LXUX、

90

I

U

L

、I

LLLLXU無功功率

Q2

L

IU

I

2X電感不消耗功率1.什么是感抗X

L

L

2

fL2.純電感交流電路中電流與電壓之間的關系電流滯后電壓

90

電感是一種儲能元件

我們所學習的主要內容，純電感交流電路。那么純電感交流電路我們主要學了三方面的問題：

一、什么是感抗？

二、純電感交流電路中電流與電壓之間的關系；

三、純電感交流電路中的功率。

那么感抗就是電感對交流電的阻礙作用，它等于L等于2fL.

純電感交流電路中電流與電壓之間的關系是有效值和最大值符合歐姆定律，而它的瞬時值是不符合歐姆定律的，因為電流滯后電壓90度。

那么純電感交流電路當中電感是不消耗功率的元件。它只是存在一個與電源之間能量交換的最大值，我們叫無功功率：=I==/最終我們知道，電感實際上是一種儲能元件。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十六講

純電容交流電路目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結04內容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①掌握了電容器的特點；

②熟悉某些生活中應用電容的電路。本節(jié)課學習的主要內容為：

①容抗的概念；

②純電容交流電路中電流與電壓之間的關系；

③純電容交流電路中的功率。本節(jié)課的重點是：純電容交流電路中電流與電壓之間的關系以及純電容電路功率計算。學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①掌握容抗的概念；

②掌握純電容交流電路中電流與電壓之間的關系；能夠計算電容交流電路中的功率。純電容交流電路電容元件對交流電有阻礙作用嗎？什么是純電容交流電路？電流與電壓之間的關系又如何？電路中的功率又有什么特點？電容元件對交流電有阻礙作用嗎？~ELSC D小燈交流實驗電路圖條件：當CD兩端接上一根導線時，小燈EL正常發(fā)光實驗：當CD兩端拿掉導線，用一個電容器代替時，小燈的亮度又會怎樣呢？~ELSCD小燈交流實驗電路圖C

C 2

Cf1 1

X

——電源的頻率，單位Hz（赫）式中：XC

——電容的容抗，單位?（歐）f

——電源的角頻率，單位rad/s（弧度/秒）C

——電容器的電容量，單位是F（法）電容元件對交流電有阻礙作用！容抗：電容對交流電的阻礙作用。用X

C

表示。單位：?理論和實驗證明：容抗的大小

X

C

與電源頻率成反比，與電容器的電容量成反比，用公式表示為：【例1】已知一個10μF的電容器接在220V/50Hz的交流電中，其容抗為多大？接在頻率為100kHz的交流電中，其容抗又為多大？接在直流電路中的容抗呢？

（3）直流電路中f

0

X

C對于直流電，電容器相當于斷路對于交流電，電容器有阻低頻通高頻的特性。解：（1）50HZ時（2）100kHZ時1.電流與電壓的大小關系2.電流與電壓的相位關系UI

CX

C有效值符合歐姆定律CmXI

UCm純電容交流電路：純電容電路是指只有電容器的負載而且電容器的漏電電阻均忽略不計的交流電路。

i

u

90

X

Ci

uC電流超前電壓90°uC純電容交流電路~iCui瞬時值不符合歐姆定律2UC

sin

t

UC

I90

（b）矢量圖uC純電容交流電路~i（a）波形圖C假設：

uCui90

純電容交流電路：電壓與電流之間的波形圖與矢量圖。

3.純電容交流電路中的功率瞬時功率：純電容交流電路的瞬時功率一半為正一半為負，其平均值為零。瞬時功率的平均值為0純電容交流電路中，電容不消耗功率。無功功率：表示電容與電源之間能量轉換的最大值，用

QC

表示，單位：乏，符號：Var。QC

IUCCCXU2

C

I

2X儲能元件試求（1）通過電容器的電流為多少？寫出電流的解析式；（2）畫出電壓與電流的矢量圖（3）電路的無功功率為多少？【例2】一個10μF的電容器，接在u

2

sin(104

t

60

)V

的交流電源上。150

60

UC

I純電容交流電路2.純電容交流電路中電流與電壓之間的關系3.純電容交流電路中的功率i uCmmC CXUX、

90

I

UC

、I

CCCCXU無功功率

Q2

C

IU

I

2XX

C11.什么是容抗

1

C

2

fC電流超前電壓

90

電容不消耗功率電容是一種儲能元件

我們主要學的三方面的內容:

一、什么是容抗？

二、純電容交流電路中電流與電壓之間的關系。

三、純電容交流電路中的功率。

那么容抗用表示，它等于C分之1等于2fC分之一。

純電容交流電路中電流與電壓之間的有效值和最大值都符合歐姆定理，它的瞬時值是不符合歐姆定律的，因為電流超前電壓90度。

那么同樣純電容交流電路當中，它的電容是不消耗功率的，它只是一個無功功率，無功功率的計算公式為：

因此電容不消耗功率，電容同樣是一種儲能元件。以上就是這一講我們所學的主要內容。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十七講

串聯(lián)諧振電路目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結04內容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①學習了RC、RL、RLC串聯(lián)交流電路；

②知道收音機的調諧過程。本節(jié)課學習的主要內容為：

①什么是串聯(lián)諧振；

②發(fā)生串聯(lián)諧振的條件，諧振頻率特性、阻抗、品質因數(shù)；

③串聯(lián)諧振電路的特點和應用。本節(jié)課的重點是：串聯(lián)諧振電路的特點和應用學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①記住串聯(lián)諧振的條件；

②會計算串聯(lián)諧振電路的有關參數(shù)；能夠描述串聯(lián)諧振電路的特點和應用。

RL、RC與RLC串聯(lián)電路【學習目標】1．理解RL、RC與RLC串聯(lián)電路中阻抗的概念，掌握電壓三角形、阻抗三角形的應用。

2.理解RL、RC與RLC串聯(lián)電路中有功功率、無功功率和視在功率的物理概念，學會計算電路的有功功率、無功功率和視在功率。

3.理解功率三角形和電路的功率因數(shù)，了解提高功率因數(shù)的意義。

實驗：當某一電阻與電感器（或電容器）串聯(lián)接上正弦交流電后，你知道加總電壓與各分電壓之間的如何呢？【觀察與思考】RL++u～+---uRuL用交流電壓表測量U、UR、UL，

U≠UR+UL？一、RL串聯(lián)電路

電阻與電感串聯(lián)組成的電路稱為RL串聯(lián)電路。RL串聯(lián)電路包含了電阻、電感兩個不同的電路參數(shù)，常見的線圈，如電動機、變壓器的線圈。

RL串聯(lián)電路Lu

++---uR

uL

+Rii＝Imsin

t一、RL串聯(lián)電路1.總電壓與各分電壓之間的關系電阻兩端的電壓為:uR＝RImsin

t

電感兩端的電壓為:（a）電流與電壓矢量圖IULURU

0

構成直角三角形，如圖（b）所示，稱之為電壓三角形。（b）電壓三角形ULURU

根據(jù)基爾霍夫電壓定律，電路總電壓的瞬時值等于各個電壓瞬時值之和，即:u＝uR﹢uL一、RL串聯(lián)電路1.總電壓與各分電壓之間的關系

總電壓與各分電壓之間的數(shù)量關系為:

2．總電壓與電流的相位差

職業(yè)相關知識：通常情況下，將總電壓超前電流的電路稱為電感性電路，簡稱感性電路。在RL串聯(lián)電路中，總電壓超前電流。一、RL串聯(lián)電路3．電路的阻抗

電路的阻抗用Ｚ表示，單位為Ω（歐〔姆〕）。它表示電阻和電感串聯(lián)電路對交流電呈現(xiàn)的阻礙作用，阻抗的大小決定于電路參數(shù)（R、L）和電源頻率(f)。式中：

U——電路總電壓的有效值，單位是V（伏〔特〕）；

I——電路中電流的有效值，單位是A（安〔培〕）；

Z——電路的阻抗，也可用∣Z∣表示，單位是Ω（歐〔姆〕）。一、RL串聯(lián)電路３．電路的阻抗

將電壓三角形三邊同除以電流I，可以得到由阻抗Z、電阻R和感抗XL組成的直角三角形，稱為阻抗三角形。ULURU

XLRZ阻抗三角形一、RL串聯(lián)電路３．電路的阻抗

阻抗三角形中Z與R的夾角等于電壓三角形中電壓與電流的夾角

，叫做阻抗角，也是電壓與電流的相位差。一、RL串聯(lián)電路４.電路的功率

將電壓三角形三邊同時乘以I，就可以得到由有功功率、無功功率和視在功率（總電壓有效值與電流的乘積）組成的三角形——功率三角形。ULURU

QL＝ULIP＝URIS＝UI功率三角形一、RL串聯(lián)電路４.電路的功率

我們把S稱為交流電路的視在功率，視在功率表示電源提供的總功率（包括有功功率和無功功率），即交流電源的容量。視在功率用S表示，等于總電壓有效值與總電流有效值的乘積，即

S＝UI視在功率的單位為VA（伏安），常用單位還有kVA和MVA。視在功率（S）:一、RL串聯(lián)電路４.電路的功率

電路中只有電阻消耗功率，即有功功率，它等于電阻兩端的電壓與電路中電流的乘積，即:有功功率（P）:

一、RL串聯(lián)電路４.電路的功率

電路中的電感不消耗能量，它與電源之間不停地進行能量轉換，即無功功率，它等于電感兩端的電壓與電路中電流的乘積。即：無功功率（ＱＬ）:

一、RL串聯(lián)電路４.電路的功率

阻抗角的大小也可表示為

功率三角形還可得到有功功率P、無功功率QL和視在功率S之間的關系，即:一、RL串聯(lián)電路5.功率因數(shù)

當視在功率一定時，功率因數(shù)越大，用電設備的有功功率也越大，電源輸出功率的利用率就越高。功率因數(shù)的大小由電路參數(shù)（R、L）和電源頻率決定。

為了反映功率的利用率，我們把有功功率與視在功率的比值稱為功率因數(shù)，用λ表示:【課堂練習】

【例1】將電感為255mH、電阻為60的線圈接到V的交流電源上。求（1）線圈的阻抗；（2）電路中的電流有效值和瞬時值表達式；（3）電路中的有功功率P、無功功率Q和視在功率S；（4）端電壓與電流之間的相位差。

二、RC串聯(lián)電路

電阻與電容串聯(lián)組成的電路稱為RC串聯(lián)電路，如下圖所示。在電子技術中，經(jīng)常遇到阻容耦合放大器、RC振蕩器、RC移相電路等等，這些電路都是RC串聯(lián)電路。i＝Imsin

t-uC

++-uR

CRu

+-iRC串聯(lián)電路二、RC串聯(lián)電路RC串聯(lián)電路中的矢量圖電流與電壓矢量圖電阻兩端的電壓為:

uR＝RImsin

t

電感兩端的電壓為:

IUCURU0

根據(jù)基爾霍夫電壓定律，電路總電壓的瞬時值等于各個電壓瞬時值之和，即:

u＝uR﹢uC二、RC串聯(lián)電路電壓三角形、阻抗三角形和功率三角形

UCURU

0

RZXC

PSQC（a）電壓三角形（b）阻抗三角形（c）功率三角形二、RC串聯(lián)電路1.總電壓與各分電壓之間的關系總電壓與各分電壓之間的數(shù)量關系為:

2．總電壓與電流的相位差在RC串聯(lián)電路中，總電壓滯后電流φ。

職業(yè)相關知識：通常情況下，將總電壓滯后電流的電路稱為電容感性電路，簡稱容性電路。二、RC串聯(lián)電路3．電路的阻抗阻抗的大小決定于電路參數(shù)（R、C）和電源頻率(f)。４.電路的功率視在功率:S＝UI有功功率:無功功率：有功功率P、無功功率QC和視在功率S之間的關系為:【課堂練習】【例2】把一個阻值為30Ω的電阻和電容為80uF的電容器串聯(lián)后接到交流電源上，電源電壓V。求：（1）電容的容抗；（2）電路中的電流有效值；

（3）電路中的有功功率P、無功功率Q和視在功率S；

（4）端電壓與電流之間的相位差。三、RLC串聯(lián)電路

電阻、電感、電容串聯(lián)組成的電路稱為RLC串聯(lián)電路，如下圖所示。RLC串聯(lián)電路包含了三個不同的電路參數(shù)，是在實際工作中常常遇到的典型電路，如供電系統(tǒng)中的補償電路和電子技術中常用的串聯(lián)諧振電路都屬于這種電路。i＝Imsin

t

RLC串聯(lián)電路uL

+-uR

LRCu

+-i-+-+uC

三、RLC串聯(lián)電路1.RLC串聯(lián)電路中的矢量圖電阻兩端的電壓為:

uR＝RImsin

t

電容兩端的電壓為:電感兩端的電壓為:

根據(jù)基爾霍夫電壓定律，電路總電壓的瞬時值等于各個電壓瞬時值之和，即

u＝uR﹢uL﹢uC三、RLC串聯(lián)電路1.RLC串聯(lián)電路中的矢量圖

IULURU0UCUCUC

IURU0ULULUCIURULUCU（a）UL＞UC

（b）UL＜UC

（c）UL＝UCRLC串聯(lián)電路矢量圖三、RLC串聯(lián)電路2.

總電壓有效值與各分電壓有效值之間的關系為3.總電壓與電流的相位差

當UL>UC時，>0，電壓超前電流；當UL<UC時，<0，電壓滯后電流；當UL=UC時，=0，電壓與電流同相。三、RLC串聯(lián)電路4．電路的阻抗

我們把稱為電抗，它是電感與電容共同作用的結果；把Z稱為交流電路的阻抗，它是電阻與電抗共同作用的結果。電抗和阻抗的單位均為

歐〔姆〕）。

RZX

RZXRLC串聯(lián)電路的阻抗三角形三、RLC串聯(lián)電路4.電路的阻抗電路的阻抗角

為:

阻抗角的大小取決于電路的參數(shù)R、L、C及電源頻率f，電抗X的值決定著電路的性質。

（1）當，即X>0

時，，，總電壓超前總電流，電路呈電感性；（2）當，即

X<0時，，，總電壓滯后總電流，電路呈電容性；（3）當，即X=0時，，，總電壓與總電流同相，電路呈電阻性，此時的電路狀態(tài)稱為諧振。三、RLC串聯(lián)電路5.電路的功率S＝UI

在RLC串聯(lián)電路中，存在著有功功率P、無功功率QL和QC，它們分別為:

【例3】已知某RLC串聯(lián)電路中，電阻為30Ω，電感為127mH，電容為40μF，電路兩端交流電壓u=311sin314tV。求：（1）電路的阻抗值；（2）電流的有效值；（3）各元件兩端電壓的有效值；（4）電路的有功功率、無功功率和視在功率；（5）判斷電路的性質?！菊n堂練習】

比較項目RL串聯(lián)電路RC串聯(lián)電路RLC串聯(lián)電路電抗大小XL＝

L＝2fL電路阻抗的大小總電壓與各元件兩端電壓之間的關系電流與總電壓之間的關系大小相位有功功率無功功率視在功率功率因數(shù)【課堂小結】【課堂練習】教材中的思考與練習。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十八講

提高功率因數(shù)的意義和方法目錄CONTENTS課堂目標重點突破04課堂引入02課堂小結05內容講解03學習本節(jié)課要具備的知識：

①感性交流電路和容性交流電路；

②三角函數(shù)。本節(jié)課學習的主要內容為：

①提高功率因數(shù)的意義；

②提高功率因數(shù)的方法。本節(jié)課的重點是：提高功率因數(shù)的方法學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①了解提高功率因數(shù)的意義；

②能夠描述提高功率因數(shù)的方法。提高功率因數(shù)的意義和方法為什么要提高功率因數(shù)？提高功率因數(shù)有哪些方法？1.提高功率因數(shù)的意義大部分的用電設備都是電感性負載，如電動機、變壓器等。電源提供的功率S有功功率P無功功率Q（1）提高供電設備的能量利用率

cos

PS（2）減小輸電線路上的能量損失當U一定，向用戶輸送一定的有功功率時，I

與COS

成反比。2.提高功率因數(shù)的方法感性負載并聯(lián)電容器電路（1）提高用電設備自身的功率因數(shù)合理選擇和使用用電設備，避免“大馬拉小車”現(xiàn)象。（2）在感性負載上并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)COS

?1

U

RU

L

I1I

C

（2）在感性負載上并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)

U

I

1COS

COS

1

并聯(lián)電容C

后，電壓與電流的相位差。感性負載并聯(lián)電容器電路

1

未并電容C時，電壓與電流的相位差；

提高了功率因數(shù)值S斷開時，i

i1S閉合時，i

i1

iCI

I1

ICIC

超前U

90

提高功率因數(shù)的意義和方法1.提高功率因數(shù)的意義（1）提高供電設備的能量利用率（2）減小輸電線上的能量損失2.提高功率因數(shù)的方法（1）提高用電設備自身的功率因數(shù)（2）在感性負載上并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)課堂小結

提高功率因素的意義和方法，我們主要講了兩大方面的內容：

一、提高功率因數(shù)的意義，

二、提高功率因數(shù)的方法。

提高功率因素的意義主要有兩點，（1）提高供電設備的能量利用率，（2）減小輸電線路上的能量損失。

提高功率因素的方法，一個要提高用電設備本身的功率因數(shù)，第二個是可以在感性負載上并聯(lián)電容器來提高功率因數(shù)。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第二十九講

三相交流電源基礎目錄CONTENTS課堂目標重點突破04課堂引入02課堂小結05內容講解03學習本節(jié)課要具備的知識：

①知道用電器工作需要形成電路；

②熟悉某些小型電路。本節(jié)課學習的主要內容為：

①兩種常見交流電源；

②三相交流電的優(yōu)點；

③三相交流電的概念；

④三相交流電的產生和三相交流電的相序本節(jié)課的重點是：三相交流電的產生和三相交流電的相序學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①了解兩種常見交流電源；

②熟悉三相交流電的優(yōu)點；能夠描述三相交流電的產生和三相交流電的相序。三相交流電源基礎知識兩種常見交流電源三相交流電的優(yōu)點三相交流電的概念三相交流電的產生三相交流電的相序三相交流電波形圖三相四線制供電線路三相三線制供電線路計算機 電冰箱電燈一、兩種常見交流電源1.單相交流電生活用電單相交流電機床起重機電梯一、兩種常見交流電源2.三相交流電生產用電三相交流電二、三相交流電的優(yōu)點三相交流電與單相交流電相比具有以下優(yōu)點：1.三相交流發(fā)電機比同功率的單相交流發(fā)電機體積小、重量輕、成本低。三相交流發(fā)電機單相交流發(fā)電機二、三相交流電的優(yōu)點2.與單相交流電輸電相比，用三相交流電輸電可大大節(jié)省輸電線路中有色金屬的消耗量，即輸電成本較低。三相交流電輸電線路二、三相交流電的優(yōu)點3.目前廣泛應用的三相交流異步電動機，是以三相交流電作為電源，它與單相交流電動機或其他電動機相比，具有結構簡單、價格低廉、性能良好和使用維護方便的特點。因此，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，三相交流電得到了廣泛應用。三相交流異步電動機三、三相交流電的概念由三個幅值相等、頻率相同、彼此之間相位互差120。的正弦交流電壓所組成的供電系統(tǒng)稱為三相交流電。前面講的交流電路，實際上是三相交流電路的一相，因而稱為單相交流電路。四、三相交流電的產生各種發(fā)電站、發(fā)電廠的能量轉換都是由三相交流發(fā)電機來完成的。三相交流發(fā)電機外形如下圖所示。小型三相交流發(fā)電機三相交流水輪發(fā)電機定子鐵心U1U2V1V2W1W2+－轉子繞組轉軸轉子鐵心NS四、三相交流電的產生三相交流發(fā)電機工作原理示意圖三相交流發(fā)電機的繞組在空間上互差120o，當轉子轉動時，在三相繞組中產生感應電壓，定子繞組

從而形成三相電動勢。供給三相電動勢的電源稱為三相電源。產生三相電動勢的每一個繞組稱為一相。四、三相交流電的產生對稱三相電動勢瞬時值的數(shù)學表達式為：第一相(U

相)電動勢：

eu

=

Emsin

t第二相(V

相)電動勢：

ev

=

Emsin(

t

120

)第三相(W

相)電動勢：ew

=

Emsin(

t

120

)四、三相交流電的產生120°UvUuUw120°120°相量圖對稱三相電動勢波形圖和相量圖：u0T波形圖ωteuevew0T波形圖ωteuevew在電工技術和電力工程中，把這種幅值相等、頻率相同、相位上彼此相差1200的三相電動勢叫做對稱三相電動勢。u五、三相交流電的相序相序——三相交流電動勢隨時間按正弦規(guī)律變化，它們到達最大值（或零值）的先后順序稱為相序。u0T波形圖ωteuevew五、三相交流電的相序正相序——eu超前ev、ew先到達最大值，而

ev又超前ew先到達最大值，這種U-V-W-U的順序稱為正相序。負相序——若相序為U-W-V-U稱為負相序或逆相序。u0T波形圖ωteu evew五、三相交流電的相序相序是一個十分重要的概念，為使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地運行，通常統(tǒng)一規(guī)定技術標準，一般在配電盤上用黃色標出

U

相，用綠色標出

V

相，用紅色標出

W

相。u0T波形圖ωteu

evew課堂小結1.由三相交流電源供電的電路稱為三相交流電路。2.由三個幅值相等、頻率相同、彼此之間相位互差120。的正弦交流電壓所組成的供電系統(tǒng)稱為三相交流電。3.三相交流電動勢隨時間按正弦規(guī)律變化，它們到達最大值（或零值）的先后順序稱為相序，它可以分為正相序和負相序。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎系列課程《電工技術基礎與技能》第三十講

三相負載的接法目錄CONTENTS課堂目標重點突破04課堂引入02課堂小結05內容講解03學習本節(jié)課要具備的知識：

①知道生活中的三相用電設備；

②三相交流電的基礎知識。本節(jié)課學習的主要內容為：

①三相負載的接法；

②單相用電設備如何接入三相電源。本節(jié)課的重點是：三相負載的接法學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①了解三相負載的接法；

②熟悉單相用電設備如何接入三相電源；能夠描述三相負載不同接法的條件。