2.1单相正弦交流电的概念(课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（电子工业版）

本模块的要求 模块二 单相正弦交流电路的测量与学习 1.理解正弦量的特征及其各种表示方法； 2. 理解电路基本定律的相量形式及阻抗； 熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法；会画相量图。 3. 掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念； 4.了解正弦交流电路的频率特性，串、并联 谐振的条件及特征； 5.了解提高功率因数的意义和方法。 任务一 单相正弦交流电的概念 任务二 单一参数元件的电路 任务三 R、L、C元件串、并联电 路的分析 任务四 交流电路中的谐振 任务一 单相正弦交流电的概念 日光灯电路中镇流器与灯管串联，测量得出结论： 总电压223.4V，不等于镇流器电压174V与日光灯管电压110V之和，说明交流电路的研究方式与直流电路不同。 任务2.1.1 正弦交流电的基本物理量（三要素） 大小和方向都随时间按正弦规律作周期性变化 的电动势、 电压和电流统称为正弦交流电（简称交 流电）。以正弦电流为例，其数学表达式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 瞬时值：交流电在变化过程中，表示正弦量在每一 瞬时的数值。用i(t) u 等表示 最大值： 正弦量瞬时值中的最大值, 叫振幅值, 也叫 峰值。 用大写字母带下标 m 表示，如Um Im等 频率f ：正弦量在每秒钟内变化的 周数，单位是赫兹，简称赫（Hz）。 周期T ：正弦量完整变化一周所需要的时间，单位是秒（s）。 角频率ω：正弦量单位时间内变化的弧度数（电角度），它反映正弦量变化的快慢。其单位为弧度 / 秒（rad/s）。 以上三个量都是反映正弦量变化快慢的物理量 相位： 表示是正弦量随时间变化的弧度或角度，称为瞬时 相位（简称为相位）。它反映出正弦量随时间变化 的进程，对于每一给定的时刻，都有相应的相位 初相角： t=0时的相位，称为初相角（或初相位）。 三要素： 通常把最大值（振幅）Im 角频率ω 称为正弦量的三要素。 初相Ψi 任务2.1.2 相位差 两个同频率正弦量的相位之差（或初相位之差）， 称为相位差角或相位差，用 表示。 电路中常采用“超前”和 “滞后”来说明两个同频率正弦量相位比较的结果。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1. 如果 图(a)所示，则称电压 u 的相位超前电流 i 的相位一个角度（简称电压 2. 如果 则结论刚好与上述情况相反，即电压 u 滞后电流 i 一个角度 （或电流超前电压一个角度）。 超前电流 角） 3. 如果 ，则称电压 与电流 同相， 4. 如果 称 与 反相 任务2.1.3 正弦交流的有效值 交流电的大小是时刻变化的，可我们经常说的交流电压，如220V、380V等是如何表示的。在电工技术中，经常并不需要知道交流电的瞬时值，而是规定一个能够表征其大小的特定值——有效值 有效值定义： 设某一正弦交流电流 i(t) 和一直流电流I 分别通过同一电阻 R ,在相同时间内所做功（产生的 热量）相等时，则称此直流电流的数值I 是该交流电 流 i 的有效值。 根据有效值的定义，在一个周期 内，则有 设正弦电流， 则 同理： 在工程上和日常生活中所说的交流电压或电流的大小，均指有效值。例如交流测量U=220V 仪表所指示的读数、交流电气设备铭牌上的额定值都是指有效值。我国所使用的单相正弦电源的电压，就是正弦电压的有效值，它的最大值311V。 我国工业和民用交流电源电压的频率为50Hz，因而通常将这一交流电压简称为工频电压。 任务2.1.4正弦法量的相量表示 在本节引入正弦量的相量表示法，就是利用复数来表示正弦交流量的一种方法。它是交流电路分析计算中最为方便的一种。用复数来表示相对应的正弦量称作相量表示法，由于相量本身就是复数，下面将对复数及其运算进行简要的复习。 1．复数及其表示形式 设A是一个复数, 和 分别为它的实部和虚部, 式中 是虚单位. 一、复数 该矢量的长度称复数 的模，记作 复数 的矢量与实轴正向间的夹角ψ称为的辐角， 记作 欧拉公式 (为复数的三角形式） 再利用欧拉公式 又得 在工程上简写为 2．复数四种形式来表示 （１）代数式 （２）三角函数式 （３）指数式 （４）极坐标式 极坐标式是复数指数式的简写，在以上讨论的复数四种表示形式，可以相互转换。 3．复数运算 （1）复数的加减 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 ， （2）复数的乘除 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三