中职劳动版《电工基础》5—1　交流电的基本概念课件

1.了解正弦交流电的产生和特点。 2.理解正弦交流电的有效值、频率、初相位及相位差的概念。 3.掌握正弦交流电的三种表示方法。 §5—1　交流电的基本概念 交流电的应用 一、交流电的概念 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。电源只有一个交变电动势的交流电称为单相交流电。 稳恒直流电 正弦交流信号 电视机显像管 计算机中的 的偏转电流 方波信号 直流电和交流电波形 右图所示为某信号发生器输出的信号电压,其大小和方向都按正弦规律变化,所以称为正弦交流电。 右图所示锯齿波电流、方波电压等,它们都是非正弦交流电。 二、正弦交流电的产生 原理示意图 线圈截面图 实验用简易交流发电机 正弦交流电的产生 正弦交流电动势的瞬时值表达式也称解析式。 若从线圈平面与中性面成一夹角φ0 时开始计时,则公式变为 实际应用的发电机 旋转磁极式发电机 大型水力发电机组 三、表征正弦交流电的物理量 1.周期、频率和角频率 正弦交流电波形 (1)周期 正弦交流电每重复变化一次所需的时间称为周期,用符号T 表示,单位是秒(s)。 (2)频率 正弦交流电在1s内重复变化的次数称为频率,用符号f 表示,单位是赫兹(Hz)。 周期和频率互为倒数,即 经验表明,在各种触电事故中,直流电、高频和超高频电流对人体的伤害程度相对较小，而最常用的50Hz工频交流电流对人体的伤害最大，因此使用时应特别小心。 (3)角频率 正弦交流电每秒内变化的角度(每重复变化一次所对应的角度为2π,即360°)称为角频率,用符号ω 表示,单位是弧度/秒(rad/s)。 角频率与周期、频率的关系为: 2.最大值、有效值和平均值 (1)最大值 正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值称为正弦交流电的最大值(又称峰值、幅值)。最大值用大写字母加下标m 表示,如Em、Um、Im。 从正弦交流电的反向最大值到正向最大值称为峰—峰值。 从正弦交流电的反向最大值到正向最大值称为峰—峰值。 交流电的峰值和峰—峰值 (2)有效值 让交流电和稳恒直流电分别通过大小相同的电阻,如果在交流电的一个周期内它们产生的热量相等,而这个稳恒直流电的电压是U ,电流是I, U 、I 称为相应交流电的有效值。有效值用大写字母表示,如E、U 、I。 交流电的有效值 正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系: 电工仪表测出的交流电数值及通常所说的交流电数值一般都是指有效值。 (3)平均值 规定半个周期的正弦交流电平均值为正弦交流电的平均值。正弦电动势、电压和电流的平均值分别用符号Ep、Up、Ip表示。 正弦交流量的平均值用半个周期的平均值表示 17 平均值与最大值之间的关系是: 有效值与平均值之间的关系是: 3.相位与相位差 (1)相位 在式e=Emsin (ωt+φ0)中, (ωt+φ0)表示正弦量随时间变化的角度,称为相位角,也称相位或相角,它反映了交流电变化的进程。式中φ0 为正弦量在t=0时的相位,称为初相位,也称初相角或初相。 初相为正 初相为负 相位的正负 在书写瞬时值表达式及进行有关叙述时,相位及其相关概念有时可采用角度值表示,如上式所示。但由于角频率ω的单位是rad/s,因此在进行相关计算时,应注意先将单位制统一。角度值与弧度制的换算关系为1°= π/180 rad。当然,相位等概念也可以直接使用弧度制来表达。 (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φ 表示,即 超前和滞后 同相 反相 正交 超前和滞后 同相 反相 正交 两个同频率交流电的相位关系 正弦交流电的最大值反映了正弦交流电的变化范围,角频率反映了正弦交流电的变化快慢,初相位反映了正弦交流电的起始状态。它们是表征正弦交流电的三个重要物理量。 最大值、角频率和初相位称为正弦交流电的三要素。 【例】 已知两正弦电动势分别是: 。求: (1)各电动势的最大值和有效值; (2)频率、周期; (3)相位、初相位、相位差; (4)波形图。 四、正弦交流电的相量图表示法 两个正弦交流电压求和 相量图也是正弦量的一种表示方法。其画法是: (1)确定参考方向,一般以直角坐标系X