8-1 非正弦交流电(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

第 八 章 周期性非正弦交流电路 1 §８－２ 周期性非正弦交流电路的计算分析 §８－１ 非正弦交流电 §８－３ 滤波器 在正弦交流电路中，所有的电动势、电压和电流都是按照正弦规律变化的。但是在工厂中使用的数控车床以及家庭里广泛使用的电视机、音像设备等许多电子设备中，接触到的更多的是非正弦交流电，如矩形波、锯齿波、三角波等；在整流电路中，经常接触到的是整流后的脉冲直流电波形。它们虽然也是周期性变化的，但是变化的规律却并不遵循正弦规律。这种不是按正弦规律周期性变化的交流电统称为周期性非正弦交流电。 本章主要学习非正弦交流电的产生、合成与分解，周期性非正弦交流电路的分析、计算方法，以及滤波器的分类和作用。 3 第一章　电路基础 4 数控车床 第一章　电路基础 §8-1 非正弦交流电 5 学习目标 1. 了解非正弦交流电产生的原因。 2. 掌握非正弦交流电的合成。 3. 掌握非正弦交流电的分解。 4. 熟悉常见的非正弦交流电波形。 6 第一章　电路基础 一、非正弦交流电的产生 电路中周期性非正弦交流电产生的原因通常有以下几种。 1．电路中有几个不同频率的正弦交流电动势共同作用 例如，放大器中的正弦交流信号与直流信号相叠加，就能够得到如图所示的非正弦交流信号。 2．电路中有非线性元件 当电路中有非线性元件，这种元件的参数随电压和电流的变化而发生改变时，即使在其上加正弦交流电压，其电流随电压也不成正比变化，从而导致电路中的电流是非正弦变化的。 7 第一章　电路基础 8 非正弦交流电的产生 a)电路图b)波形图 第一章　电路基础 3. 电源的电动势本身就是非正弦交流电 例如，发电厂的交流发电机在制造时，总是希望它产生的电动势是正弦量。但是实际生产过程中，由于结构和制造工艺技术等方面的原因，会使沿发电机电枢表面的磁感应强度不能严格按照正弦规律分布。因此，在发电机电枢绕组中产生的感应电动势就不是理想的正弦波。在此电动势的作用下，电路中就产生非正弦交流电流和非正弦交流电压。又如，脉冲信号发生器中产生的各种脉冲波就是非正弦交流信号，由此引起的电流当然也是非正弦交流电流。 9 第一章　电路基础 二、非正弦交流电的合成 前面已知，两个同频率的正弦交流电相加后，其和仍然是正弦交流电，且频率不变。 不同频率的正弦交流电不能用相量法求解，但可以用图解法求得两个正弦量的和，如图a 所示。两个不同频率的正弦交流电相加后，其波形已经不是正弦波了。如果把更高频率的正弦电压波形再叠加上去进行合成，合成后的波形就会越来越接近于方波，如图b所示。 10 第一章　电路基础 11 正弦交流电的合成 a)两个不同频率正弦量相加 b)3个不同频率正弦量相加 c)多个不同频率正弦量相加 第一章　电路基础 三、非正弦交流电的分解 由以上非正弦交流电的合成结果可以看出，不同频率正弦交流电的合成是一个周期性的非正弦交流电。反过来可以推出，任何一个周期性的非正弦交流电都可以分解成许多不同频率的正弦分量，分解后的不同频率正弦分量可以用数学函数式表达出来，称为谐波分量表达式。把非正弦波的每一个正弦分量叫作它的一个谐波分量，简称谐波。与非正弦波频率相同的谐波称为基波或一次谐波，以后各项称为高次谐波，它们的频率都是基波频率的整数倍。谐波频率是基波频率的几倍，就称为几次谐波。如果非正弦波中还含有直流分量，由于直流分量的频率是零，也称为零次谐波。 12 第一章　电路基础 四、常见非正弦交流电的波形 在电子电路中，经常会遇到非正弦波形。常见的周期性非正弦波形及其谐波分量表达式见表。 13 常见的周期性非正弦波形及其谐波分量表达式 第一章　电路基础 14 常见的周期性非正弦波形及其谐波分量表达式 第一章　电路基础 15 常见的周期性非正弦波形及其谐波分量表达式 第一章　电路基础 $