3.2单相正弦交流电路(课件）-《电工电子技术》同步教学（机械工业版）

第三章 正弦交流电路及安全用电 正弦交流电 1 单相正弦交流电路 2 交流电路功率 3 三相正弦交流电路 4 第二节 单相正弦交流电路 一、纯电阻电路 二、纯电感电路 三、纯电容电路 四、R-L串联电路 五、R-C串联电路 一、纯电阻电路 纯电阻电路是只有电阻负载的交流电路，如图6.19 所示。 1．电流与电压的关系 设加在电阻R 两端的交流电压为 uR = URmsinωt 纯电阻交流电路的电流与电压的数量关系为 纯电阻交流电路的电流与电压的最大值（或有效值）符合欧姆定律。 纯电阻交流电路的电流与电压的相位关系为纯电阻交流电路的电流与电压同相。 因此，纯电阻交流电路的电流瞬时值表达式为 i = Imsinω t 纯电阻交流电路的电流与电压的矢量图如图（a）所示，波形图如图（b）所示。 2．电路的功率 在纯电阻交流电路中，电流、电压都是随时间变化的。电压瞬时值u 和电流瞬时值i 的乘积称为瞬时功率，用小写字母p 表示，即 p = ui 有功功率，也称平均功率，是瞬时功率在一个周期内的平均值，用大写字母P 表示，国际单位是瓦特（W）。 纯电阻交流电路的有功功率为 P = URI 纯电阻交流电路的有功功率还可以表示为 二、纯电感电路 纯电感电路是只有空心线圈的负载，而且线圈的电阻和分布电容均忽略不计的交流电路，如图 所示。 1．感抗 线圈对交流电的阻碍作用称为电感电抗，简称感抗，用符号XL 表示，单位是欧姆。 感抗的大小与电源频率成正比，与线圈的电感成正比 2．电流与电压的关系 设加在电感L 两端的交流电压为 uL = ULmsinω t 纯电感交流电路的电流与电压的数量关系为 纯电感交流电路的电流与电压的最大值（或有效值）符合欧姆定律。 纯电感交流电路的电流与电压的相位关系为纯电感交流电路两端的电压超前电流 ，或者说电流滞后电压 。 纯电感交流电路的电流瞬时值表达式为 纯电感交流电路的电流与电压的矢量图如图（a）所示，波形图如图（b）所示。 3．电路的功率 纯电感交流电路的瞬时功率为 瞬时功率的平均值为零，即纯电感交流电路的有功功率为零，表示电感元件不消耗功率。 为反映纯电感交流电路中能量转换的多少，单位时间内能量转换的最大值（即瞬时功率的最大值），称为无功功率，用符号QL 表示，单位是乏，符号为var。 QL = UL I 无功功率还可以表示为 三、纯电容电路 纯电容电路是只有电容器的负载，而且电容器的漏电电阻和分布电感均忽略不计的交流电路，如图所示。 1．容抗 电容器对交流电的阻碍作用称为电容电抗，简称容抗，用符号XC 表示，单位是欧姆。 容抗的大小与电源频率成反比，与电容器的电容成反比 2．电流与电压的关系 设加在C 两端的交流电压为 uC=UCmsinωt 纯电容交流电路的电流与电压的数量关系为 纯电容交流电路的电流与电压的最大值（或有效值）符合欧姆定律。 纯电容交流电路的电流与电压的相位关系为纯电容交流电路两端的电压滞后电流 ，或者说电流超前电压 。 纯电容交流电路的电流瞬时值表达式为 纯电容交流电路的电流与电压的矢量图如图（a）所示，波形图如图（b）所示。 3．电路的功率 纯电容交流电路的瞬时功率为 瞬时功率的平均值为零，即纯电容交流电路的有功功率为零，表示电容器不消耗功率。 电容器虽然不消耗功率，但与电源之间不断进行能量交换，即电容器的充电和放电。纯电容交流电路的无功功率为 QC = UC I 四、R-L串联电路 日光灯是最常见的R-L串联电路，它是把镇流器（电感线圈）和灯管（电阻）串联起来，再接到交流电源上。日光灯的电路图和原理图，如图3-14所示，用电压表测得电源电压为220V，镇流器两端电压为190V，灯管两端电压为110V。显然，直流串联电路中，总电压的有效值等于分电压的有效值之和的规律不适用了，即UUR+UL，其原因是UR、UL相位不同。 $$