《汽車電工電子技術基礎-》第3章-正弦交流電路培訓課件

第3章正弦交流電路3.1正弦交流電的基本概念3.2正弦量的相量表示法3.3單相交流電路3.4三相交流電路第3章正弦交流電路理解正弦交流電（正弦量）及其三要素的概念；了解最大值與有效值，周期、頻率、角頻率的概念，相位和相位差的關系；理解正弦量的相量概念及其相量表示法掌握單相交流電路的特點，具備基本分析能力；了解三相電源的概念及連接特點，三相負載的概念及連接特點。本章要求:3.1正弦交流電的基本概念3.1.1正弦交流電交流電：大小、方向隨時間做周期性變化的電學量

正弦交流電非正弦交流電總目錄上頁章目錄下頁返回3.1.2正弦交流電的三要素正弦電流表達式：最大值、角頻率、初相角稱為正弦交流電的三要素。初相角：最大值（幅值）：角頻率：決定大小決定變化快慢決定初始值(t=0)總目錄上頁章目錄下頁返回周期T：變化一周所需的時間（s）角頻率ω：每秒變化的電角度（rad/s）頻率f：每秒變化的周數(shù)（Hz）TiO

21kHZ=103Hz,1MHz=106Hz標準頻率通常簡稱為工頻工頻：我國50Hz，美國

、日本60Hz2.周期、頻率與角頻率總目錄上頁章目錄下頁返回反映正弦交流電變化的進程如，正弦電流初相是決定初始值和到達某特定值時間長短的物理量。

相位角（相位）rad(°)rad(°)t=0時的相位角稱為初相角（初相）iωtiO

＞0

＜0正弦零點初始值uu

正弦零點

相位差：兩個同頻率正弦交流電之間的相位之差3.相位角、初相角與相位差總目錄上頁章目錄下頁返回

兩個同頻正弦交流電的相位差就等于初相之差如：（1）電壓超前電流

uiui

＞0ωtO電壓滯后電流

（2）uiωtui

＜0O總目錄上頁章目錄下頁返回uiωtuiOωtuiuiO（3）電壓與電流同相（4）電壓與電流反相注意：超前和滯后是相對的超前和滯后以不超過為限總目錄上頁章目錄下頁返回解:例1:

已知求

(1)最大值Um和有效值U

(2)角頻率ω、頻率f和周期T

(3)初相角Ψ總目錄上頁章目錄下頁返回例2:

已知正弦電流波形和周期T=0.02s求

(1)兩個電流的頻率、角頻率，有效值，初相角和相位差

(2)寫出兩個電流的瞬時值表達式解:(1)頻率：角頻率：有效值：總目錄上頁章目錄下頁返回初相角：相位差：(2)表達式：3.2正弦量的相量表示法1.相量表示法相量：表示正弦量的旋轉的有向線段。設正弦電流相量表示法：橫軸橫軸最大值相量有效值相量總目錄上頁章目錄下頁返回2.相量圖相量圖：若干同頻率正弦量的相量組成的圖形絕對畫法相對畫法如橫軸總目錄上頁章目錄下頁返回①絕對畫法用于相量計算，相對畫法用于討論相位關系。注意:②相量圖中的相量旋轉速度相同，因此作相量圖時角速度ω可以不標出。

③相量圖中各相量可用有效值相量，也可用最大值相量。3.3單相交流電路3.3.1單一參數(shù)電路1．純電阻電路（1）電壓與電流的關系Ru+_以電阻為負載組成的電路設②大小關系：③相位關系：u、i

相位相同①頻率相同iωtuO相量圖總目錄上頁章目錄下頁返回①瞬時功率

p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積（2）功率小寫結論:

（耗能元件）,且隨時間變化。iωtuOωtpOpiu總目錄上頁章目錄下頁返回瞬時功率在一個周期內的平均值ppωtOP數(shù)學推導證明：有功功率的大小等于瞬時功率的最大值瓦（W）Ru+_注意：通常銘牌數(shù)據(jù)或測量的功率均指有功功率。②有功功率（平均功率）P總目錄上頁章目錄下頁返回2．純電感電路以電感元件為負載組成的電路（1）電壓與電流的關系+-eL+-L

瞬時值關系式：設：①頻率相同②U=IL

③電壓超前電流90

相量圖uωtuiiO總目錄上頁章目錄下頁返回則:感抗(Ω)電感L具有通直阻交的作用直流：f=0,XL=0，電感L視為短路定義：交流：fXL有效值歐姆定律:總目錄上頁章目錄下頁返回（2）功率①瞬時功率儲能++放能儲能放能--iuopo純電感L是儲能元件總目錄上頁章目錄下頁返回用以衡量電感電路中能量交換的規(guī)模。用瞬時功率達到的最大值表征，即單位：var②無功功率

Q例1:把一個300mH的電感接到f=50Hz,U=220V的正弦電源上，求I，Q解：瞬時功率:總目錄上頁章目錄下頁返回例2:把一個0.1H的電感接到f=50Hz,U=10V的正弦電源上，求I，如保持U不變，而電源

f=5000Hz,這時I為多少？解：(1)當f=50Hz時（2）當f=5000Hz時所以電感元件具有通低頻阻高頻的特性總目錄上頁章目錄下頁返回3．純電容電路以電容元件為負載組成的電路（1）電壓與電流的關系

瞬時值關系式：uiC+_設：則：①頻率相同②I=UC

③電流超前電壓90

iuiu相量圖超前總目錄上頁章目錄下頁返回則:容抗（Ω）定義：所以電容C具有隔直通交的作用XC直流：XC

，電容C視為開路交流：f有效值歐姆定律總目錄上頁章目錄下頁返回①瞬時功率充電放電充電放電++uiou,ipo所以電容C是儲能元件。（2）功率關系總目錄上頁章目錄下頁返回無功功率等于瞬時功率的最大值。②無功功率Q單位：var例:把一個50μF的電容接到f=50Hz,U=220V的正弦電源上，求I、Q。如保持U不變，而電源

f=500Hz,這時I為多少？解：(1)

當f=50Hz時總目錄上頁章目錄下頁返回（2）當f=500Hz時所以電容元件具有通高頻阻低頻的特性總目錄上頁章目錄下頁返回指出下列各式中哪些是對的，哪些是錯的？在電感電路中：在電容電路中：【課堂練習】在電阻電路中：

總目錄上頁章目錄下頁返回3.3.2RLC串聯(lián)電路RLC+_+_+_+_1.電流、電壓的關系根據(jù)KVL可得：設：則為同頻率正弦量總目錄上頁章目錄下頁返回相量式參考相量電壓三角形由電壓三角形可得:

阻抗三角形阻抗（Ω）相量圖總目錄上頁章目錄下頁返回電路參數(shù)與電路性質的關系：相位差：當XL>XC時，

>0，u超前i呈感性當XL<XC時，

<0，u滯后i呈容性當XL=XC時，

=0，u.

i同相呈電阻性

由電路參數(shù)決定。阻抗三角形總目錄上頁章目錄下頁返回2.功率關系RLC+_+_+_+_有功功率P：無功功率Q：cos

稱為功率因數(shù)，用來衡量對電源的利用程度?？偰夸浬享撜履夸浵马摲祷仉娐分锌傠妷号c總電流有效值的乘積。單位：V·A或KVA視在功率S：

SN＝UNIN稱為發(fā)電機、變壓器等供電設備的容量，可用來衡量發(fā)電機、變壓器可能提供的最大有功功率。P、Q、S功率的關系：SQP功率三角形總目錄上頁章目錄下頁返回小結大小關系功率相位關系或RLC串聯(lián)電路的基本關系總目錄上頁章目錄下頁返回？？？在RLC串聯(lián)電路中，

？？？？

？？？？

？正誤判斷總目錄上頁章目錄下頁返回例：已知:求:(1)電流的有效值I;(2)有功功率P、無功功率Q和視在功率S。在RLC串聯(lián)交流電路中，解：總目錄上頁章目錄下頁返回(1)(2)3.4三相交流電路3.4.1三相電源三相交流發(fā)電機原理圖W2U1U2V2NSW1-+V1???匝數(shù)相同空間排列互差120

三相繞組:U、V、W轉子鐵心繞有勵磁繞組，通入直流電產生磁場。三相繞組依被磁力線切割產生正弦電動勢。1.三相電動勢的產生定子（電樞）轉子（磁極）在空氣隙中磁場按正弦規(guī)律分布。總目錄上頁章目錄下頁返回三相正弦電動勢瞬時表示式波形圖e0eUeVeW2

120°240°360°對稱三相電動勢的瞬時值之和為0稱為對稱三相電動勢最大值相等頻率相同相位互差120°三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。三相交流電的相序為U

V

W總目錄上頁章目錄下頁返回2.三相電源的連接中線(零線、地線)端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中線間（發(fā)電機每相繞組）的電壓WU2V2W2NVUeU+–ew+–eV+–線電壓：端線與端線間的電壓、Up、UL–+–++––+–+–+中性點N總目錄上頁章目錄下頁返回理論分析證明：說明三相四線制三相三線制電源Y形連接三相四線制中，線電壓有效值為380V，相電壓有效值為220V。線電壓是相電壓的總目錄上頁章目錄下頁返回3.4.2三相負載分類單相負載：只需一相電源供電

照明負載、家用電器負載三相負載：需三相電源同時供電

三相電動機等三相負載也有Y和兩種接法，不同接法下特點不同，下面通過電路加以研究。三相負載對稱三相負載：阻抗相等，性質也相同

三相電動機不對稱三相負載：不滿足對稱條件

由單相負載組成的三相負載總目錄上頁章目錄下頁返回負載中性點1.三相負載的Y形的連接負載Y形連接的三相四線制電路1)負載的相電壓＝電源相電壓相電流線電流2)相電流＝線電流3)中線電流負載不對稱：負載對稱：+N'N++–––總目錄上頁章目錄下頁返回2