项目一 模块3交流电路的认识与测量（课件）- 《电工电子技术与技能》同步教学（机工版·2023）

模块三：交流电路的认识与测量 (一)单相交流电路 1、交直流电的含义 (1)直流电：方向不随时间变化的电流（电压）称为直流电 (2)交流电：按正弦规律进行变化的电流（电压）称为交流电。 2、正弦交流电的产生 (1)交流发电机模型 发电机由定子和转子组成。定子产生兹场(N、S极)。转子上有 线圈，线圈通过电刷与外电路相连，当原动机（水轮机或汽轮机 )拖动转子旋转后，转子上的线圈会切割滋场，从而得到正弦波 形的感应电动势，若外电路闭合，则在外电路上就会有电流和点 电压。 (2)交流电的产生 定子兹极产生的兹场为B=BSin,转子中若有N匝线圈， 则所有线圈产生的感应电动势为e=2 NBmLvsin a=Emsin 0 外电路闭合时，则有i=Imsinot,u=Umsin0to 3、正弦交流电的三要素 (1)正弦交流电的大小 瞬时值：交流电在任意时刻所具有的值。表示为e、u、。 最大值（峰值、振幅）：交流电中最大的瞬时值。表示为 Em、Um、Im。 (2)正弦交流电的变化速度 周期：交流电重复变化一次所需的时间。表示为T,单位：秒 (s),另有毫秒(ms)、微秒(us)、纳秒（ns) 换算为1s=1000毫秒(ms)1毫秒(ms)=1000（us)1( us)=1000(ns)。 频率：交流电1S内重复的次数。表示为f,单位：赫滋 (Hz) 另有千赫(KHz)、兆赫 (MHZ) 换算为1千赫(KHz)=1000赫 (Hz) 1兆(MHz)=10001千 赫(KHz) 周期与频率的关系：T=1/f或f=1T。我国的标准频率 (工频 )为50Hz,周期0.02s,美国、日本则采用60Hz。 角频率：正弦交流电每秒变化的电角度。用0表示，单位：弧 度/秒(rad/s);换算关系为0=2πf=2πT,或 0=100元rad/s=314rad/s等。 电角度：是以电滋关系来计量交流电变化的角度，能反映线 圈中感应电动势大小与方向的变化。转子线圈旋转的机械角 度与电角度不是始终相等，只有两极电机才成立。 (3)正弦交流电的变化起点 转子线圈平面在起始位置（假设的中性面）时，则感应电动 势表示为e=Emsin=0,是因为a=0,但线圈平面不一定都在 起始位置，此时a=p,线圈电动势e=Emsin（@t什p)，说明 实际上正弦交流电的起点不一定都为零。 相位或相角：是指电度角心(O什0)，用来描述正弦交流电 的不同舜间的变化状态（增长、减小、通过零点或最大值等 )的反映了交流电变化的进度。 初相位：当时间等于零(=0)时的相位。初相位可以为正、 0和负，表示的范围通常用不大于180°的角表示。 交流电的三要素：最大值、频率、和初相位。 4、正弦交流电的有效值： 通过实验，以热效应或机械效应相等的直流电的值来表示交 流电的值。 换算为：有效值=1//2x最大值，即U=1//2Um=0.707Um、 I=1/v/2Im、E=1//2Em 交流电的平均值：瞬时值在半个周期内的平均值。Ea、Ua、 Ia,Ia=2Im/n=0.637Im 5、正弦交流电的相位差 两个同频率交流电的相位之差，用0表示，计算为 0=( 0t什01)-(0t什02)，若0>0，则表示前一个交流电超前后一 个交流电，反之则滞后，若0=0表示为同湘，表示两个交流电 同时达到零值或最大值，若0=180°，则称为反相，表示一个 交流电达到正最大值的同时，另一个交流电达到负最值。 6、正弦交流电的表示方法 (1)解析法：e=Emsin(ot+oe)u=Umsin(ot+pu)I=Imsin (ot+oi) (2)波形图法：采用直角坐标系绘制图像 (3)相量图法：按初相位做出相量，而不标出角频率，这样 做出的图叫相量图法。 7、单一参数的交流电路 由交流电源、用电器和中间环节等组成的电路称为交流电路 ,若电源只有一个交变电动势，称为单相交流电路。在交流 电路中，用电器使用的基本元件为电阻、电感和电容等，它 们在电路表现出的特性不同，因此对电路的要求也不同，尤 其是交流电路的电压和电流都是交变的，有两个作用方向， 常把其中的一个方向规定为正方向，且同一电路中的电压和 电流以及电动势的正方向假设为完全一致。 (1纯电阻电路 白炽灯、电烙铁、电阻器等用电阻组成的用电设备，在交流电路 中可以近似看成是纯电阻电路，这些电路中，影响电路电流大小 的主要因素是电阻。 1)电流与电压的相位关系 通过实验证明，若加在电阻两端的电压u=Um sin(0t)，则流过 电阻的电流 i=u/R=Um sin(ot)/R=Im sin(ot),表明，电压与电流同频率、 同相位。 2)电流与电压的大小关系 最大值：Im=Um/R有效值：I=U/R,这说明，在纯电阻电路中， 电流电压的瞬时值、最大值、有效值和平均值都符合