7.2分析单一参数交流电路（课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（苏教版）

模块7 正弦交流电路 任务一 任务二 任务四 任务三 任务五 认识正弦交流电 分析复杂负载交流电路 认识三相交流电路 学习串、并联谐振电路 分析单一参数交流电路 本模块学习内容 学习目标 任务描述 任务分析 知识链接 任务二 分析单一参数交流电路 纯电感电路 纯电容电路 纯电阻电路 任务二学习重点 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 学习目标 ● 理解纯电阻电路中电流与电压的关系，了解其 瞬时功率、有功功率的概念。 ● 理解纯电感电路中电流与电压的关系，了解其 感抗、无功功率的概念。 ● 理解纯电容电路中电流与电压的关系，了解其 容抗、无功功率的概念。 ● 掌握单一参数正弦交流电路中电流、电压和功 率的计算方法。 任务二 分析单一参数交流电路 任务描述 ●日常生活中使用的冰箱、洗衣机、空调中都有单相交流 电动机。一般单相交流电动机可看作是由电阻元件、电感 元件以及电容元件组合而成。那么在交流电路中，这些元 件两端的电压与电流之间是什么关系，它们的功率又如何 计算呢？ 任务二 分析单一参数交流电路 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 任务分析 ● 只有一个交流电源的电路称为单相交流电路。一般交流 电路的实际负载，可看作是由电阻、电感、电容三种元件 的不同组合。严格来说，只包含单一参数负载元件的理想 电路是不存在的。显然，分析各种交流电路时，必须首先 掌握单一参数交流电路的分析方法，然后才能分析复杂负 载的交流电路。通过本任务的学习，我们将了解单一参数 交流电路中电压与电流的关系以及功率的计算方法，为以 后学习复杂负载电路打下基础。 任务二 分析单一参数交流电路 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 知识链接 一、纯电阻电路 只有线性电阻而没有电容和电感的电路叫做纯电阻电 路。白炽灯、电烙铁、电炉等都可近似看成是纯电阻。 图 3-9（a）所示为纯电阻正弦交流电路。 任务二 分析单一参数交流电路 知识链接 1.电流与电压的关系 设电阻两端电压的瞬时值为 ，则 因为 所以 写成相量形式为 任务二 分析单一参数交流电路 知识链接 纯电阻交流电路欧姆定律的相量形式为 复阻抗为 上式说明，纯电阻电路的复阻抗就是一个实数，其大小 为电阻 R，称为复电阻。电阻两端电压与电阻中电流的波 形图和相量图如图 3-9（b）、（c）所示。 任务二 分析单一参数交流电路 知识链接 2.功率 （1）瞬时功率 任一时刻电压瞬时值与电流瞬时值的乘积叫做瞬时功率， 用 p 表示，即 由上式可知，pR 在任何时刻都不小于零（都为正值或等于 零）。这说明只要有电流通过电阻，电阻就消耗电功率，即 要从电源获取电能。因此，电阻是耗能元件。电阻瞬时功率 的波形图见图 3-9（b） 任务二 分析单一参数交流电路 知识链接 （2）有功功率 交流电瞬时功率在一个周期内的平均值叫做有功功率， 也称为平均功率，用 P 表示。计算公式为 上式中　I —— 电流的有效值，单位为安（A）； UR—— 电压的有效值，单位为伏（V）； 　　　　R—— 电阻值，单位为欧（Ω）； 　　　　P—— 有功功率，单位为瓦（W），常用的单 位还有千瓦（kW）。 任务二 分析单一参数交流电路 知识链接 二、纯电感电路 纯电感是指阻值为零的电感线圈。实际上电感线圈的电 阻不可能为零，通常把电阻很小（可忽略）的电感线圈近 似看作纯电感。由正弦交流电源和纯电感组成的交流电路 称为纯电感交流电路，如图 3-10（a）所示。 任务二 分析单一参数交流电路 知识链接 1.电流与电压的关系 假设给电感L两端加上交变电压 uL，电感中有交变电流i通 过，它们的参考方向如图 3-10（a）所示。根据基尔霍夫第 二定律，有 这说明外加电压完全用来平衡线圈所产生的自感电动势 eL，即uL与eL任何时刻都大小相等，方向相反。 设电感中电流为 ，经数学推导得到 由上式可得 任务二 分析单一参数交流电路 知识链接 令 则 上式称为纯电感电路欧姆定律，式中XL称为感抗，单位 为欧姆（Ω）。对比直流电路欧姆定律，可知XL相当于 R，表示电感对交流电的阻碍作用。感抗XL的大小取决于 电感L和电流的频率f。对某个电感线圈而言，一般电感L 为定值，这时XL和f成正比。因此电感线圈具有“通低频 阻高频”作用。 任务二 分析单一参数交流电路 知识链接 2.功率 （1）瞬时功率 纯电感瞬时功率为 由上式可知，电感中瞬时功率的频率为电压与电流频率的 2倍。电感元件瞬时功率的波形