2.1认识交流电(课件）-高二《汽车电工电子基础》同步教学（大连理工大学出版社）

1/58 模块二 正弦交流电路 任务1 认识交流电 任务2 单一参数正弦交流电路的计算 任务3 认识RLC串联电路及串联谐振 任务4 三相交流电路的计算 2/58 任务1 认识交流电 一、交流电的基本概念 1．什么是交流电 把大小和方向都随时间作周期性变化的电动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压、交变电流，统称为交流电。 图2-1 几种常见电压、电流随时间变化的波形图 （a） 直流量 （b） 正弦波 （c） 矩形波 （d) 锯齿波 3/58 2．正弦交流电的产生 在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。 t i 图 2 –2 交流发电机的结构 （a）交流发电机示意图 （b）原理图 4/58 正弦交流电也要规定正方向,表示电压或电流的瞬时方向 交流电路进行计算时，首先要规定物理量 的正方向，然后才能用数字表达式来描述。 实际方向和假设方向一致 实际方向和假设方向相反 t i 正弦交流电的正方向 i u R 用小写字母u、i、e 表示交流瞬时值 5/58 二、表示正弦交流电特征的几个物理量   i ： 电流幅值（最大值） ： 角频率（弧度/秒） ： 初相角 特征量: 6/58 描述周期的几种方法 1）周期 T：秒，毫秒.. 1．频率、周期、角频率 3）频率 ω： 弧度/秒 2）频率 f：赫兹，千赫兹 ... i T 7/58 为正弦电流的最大值 2.瞬时值、最大值、有效值 在工程应用中常用有效值表示幅度。常用交流电表指示的电压、电流读数，就是被测物理量的有效值。标准电压220V，也是指供电电压的有效值。 （2）瞬时值 每一时刻所对应的值。瞬时值是时间的函数，只有具体指出在哪一时刻，才能求出确切的数值和方向。i为t时刻对应的瞬时值。 （1）最大值 电量名称必须大 写,下标加 m。 如：Um、Im 8/58 则有 （均方根值） 可得 当 时， 交流 直流 热效应相当 有效值电量必须大写，如：U、I 交流电流 i通过电阻R在一个周期T内产生的热量与一直流电流I通过同一电阻在同一时间T内产生的热量相等，则称I的数值为i的有效值 （3）有效值概念 9/58 可得 当 时， i= 2 I sin(t+) i可写为： 同理: u= Um sin(t+) 2 m U U = u= 2 U sin(t+) u可写为： 10/58 问题与讨论 电器 ~ 220V 最高耐压 =300V 若购得一台耐压为 300V 的电器，是否可用于 220V 的线路上? 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用。 有效值 U = 220V 最大值 Um = 220V = 311V 电源电压 11/58 3. 相位 4.初相角 ： t = 0 时的相位，称为初相位或初相角。 说明： 给出了观察正弦波的起点或参考点， 常用于描述多个正弦波相互间的关系。 i ：正弦波的相位角或相位 12/58 ( ) ( ) 2 1 2 1 j j j w j w j - = + - + = t t 5.两个同频率正弦量间的相位差( 初相差)  t >0 =0 <0 13/58 两种正弦信号的相位关系 同 相 位 落后于 相 位 落 后 领先于 相 位 领 先 相位差为0 与 同相位 14/58 可以证明同频率正弦波运算后，频率不变。 如： 结论: 因角频率（）不变，所以以下讨论同频率正弦波时， 可不考虑，主要研究幅度与初相位的变化。 幅度、相位变化 频率不变 15/58 2 1 j j j - =90 -（-90 ）= 180 = ( ) ( ) 2 2 1 1 sin sin w 90 w - = + = t I i t I i m m 90 如果相位差为+180 或-180 ,称为两波形反相 例: 16/58 三、正弦交流电的三要素 三要素：正弦交流电的最大值、角频率和初相角。 三要素描述了正弦交流电的大小、变化快慢和起始状态。三要素决定后，就可以唯一地确定一个正弦交流电了。 交流电动势、交变电压、交变电流的表达式分别为 17/58 例 幅度： 已知： 频率： 初相位： A 18/58 如图所示的正弦交流电的角频率为ω，请写出它们的瞬时值表达式。 解：因此i1、i2、i3瞬时值表达式为