交流电的基础课件.ppt

一、什么是交流电,交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向则随时间的变化而变化。,稳恒直流电 家庭使用的电视机 显像管的偏转 计算机中的 正弦交流电 电流 方波信号, 6-1 交流电的基础,稳恒直流电 ：电压的大小和方向都不随时间而变化 正弦交流电 ：电压的大小和方向按正弦规律变化 非正弦交流电 ：一系列正弦交流电叠加合成的结果,二、正弦交流电的产生原理,正弦交流电的产生设备 交流电可以由交流发电机提供，也可由振荡器产生。交流发电机主要是提供电能，振荡器主要是产生各种交流信号。正弦交流电的产生过程,正弦交流电的产生过程,整个线圈所产生的感应电动势为e = 2Blvsint 2Blv为感应电动势的最大值，设为Em，则e = Em sint 上式称为正弦交流电动势的瞬时值表达式，也称解析式。 正弦交流电压、电流等表达式与此相似。,若从线圈平面与中性面成一夹角开始计时，则正弦交流电压、电流等表达式与此相似。,三、正弦交流电的周期、频率和角频率,周期： 交流电每重复变化一次所需的时间， 用符号T表示，单位是s 频率： 交流电在1秒内重复变化的次数，用符 号f表示，单位是Hz角频率：正弦交流电1秒内变化的电角度，用符 号表示，单位是rad/s,四、正弦交流电的最大值、有效值,最大值 ：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um、 Im。 有效值 ：加在同样阻值的电阻上，在相同的时间内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大小。 有效值用大写字母表示，如E、U、I。,正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系为： 有效值 = 最大值0.707最大值,五、正弦交流电的相位与相位差,1. 相位 在式 中， 表示在任意时刻线圈平面与中性面所成的角度，这个角度称为相位角，也称相位或相角 ，它反映了交流电变化进程。其中， 为正弦量 t = 0时的相位，称为初相位，也称初相角或初相。,2.相位差 两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号表示，即两个同频率交流电的相位差就等于它们的初相之差。,六、正弦交流电的表示方法,1.解析式,正弦交流电的最大值反映了正弦量的变化范围，角频率反映了正弦量的变化快慢，初相位反映了正弦量的起始状态。最大值、角频率和初相位称为正弦交流电的三要素。,2.波形图 画波形图的步骤详见P128页。,e1超前e2,e1与e2同相,e1与e2反相,e1与e2正交,两个同频率的正弦交流电的相位关系：,为了与一般的空间矢量相区别，把表示正弦交流电的这一矢量称为相量。,3.旋转矢量及相量图,正弦交流电的相量用 表示。但实际应用更多的是有效值相量，即将有向线段OA的长度定为正 弦量的有效值，相应符号则改为 。,表示正弦交流电的相量与力学中的矢量不同，它只是相位随时间变化的量，虽然加、减运算也遵循平行四边形法则，但与方向无关。 应用相量图时注意以下几点： 1.同一相量图中，各正弦交流电的频率应相同。 2.同一相量图中，相同单位的相量应按相同比例画出。,3.一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向，逆时针转动的角度为正，反之为负。有时为了方便起见，也可在几个相量中任选其一作为参考相量，并省略直角坐标轴。 4.用相量表示正弦交流电后，它们的加、减运算可按平行四边形法则进行。,一个正弦量的相量图、波形图、解析式是正弦量的几种不同的表示方法，它们有一一对应的关系，但在数学上并不相等，如果写成 则是错误的。,作业,(1)一个正弦交流电的频率是50Hz，有效值是5A，初相是 ，写出它的瞬时值表达式，并画出它的波形图。,(2)已知交流电流 I 10sin（314 t ）A，求交流电流的有效值、初相和频率，并画出它的波形图。,(3) 下图是一个按正弦规律变化的交流电流的波形图，根据波形图求出它的周期、频率、角频率、初相、有效值，并写出它的解析式。,(4)求交流电压 u1Umsint 和u2Umsin(t 90o)之间的相位差，并画出它们的波形图和相量图。(5)已知交流电压 u1220 sin（100t /6）V，u2380 sin(100t /2)V，求各交流电压的最大值、有效值、角频率、频率、周期、初相和它们之间的相位差，指出它们之间的“超前”或“滞后”关系，并画出它们的相量图。,(6)已知两个同频率的正弦交流电，它们的频率是50Hz，电压的有效值分别为12V和6V，而且前者超前后者/2的相位角，以前者为参考相量，试写出它们的电压瞬时值表达式，并在同一坐标中画出它们的波形图，作出相量图。 (7)下图所示的相量图中，已知U220V，I110 A，I25 A，写出它们的解析式。,