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《鐵道車輛電工電子基礎(chǔ)教學(xué)課件作者曹陽任務(wù)3.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、任務(wù)３ 正弦交流電路３.１ 正弦交流電的概念３.２ 正弦量的相量表示法３.３ 單相交流電路３.４ 電路的諧振３.５ 功率因數(shù)的提高返回３.１ 正弦交流電的概念3.1.1 交流電和正弦交流電直流電路中電壓和電流的方向是不隨時間變化的。但生產(chǎn)實際中經(jīng)常應(yīng)用隨時間而變化的電壓或電流。凡是大小和方向隨時間做周期性變化的電壓和電流，稱為交流電壓和交流電流。交流電壓、交流電流、交流電動勢統(tǒng)稱為交流電，如圖３－１所示。圖３－１（ａ）中，電壓和電流的大小和方向（極性）不隨時間變化，稱它們?yōu)橹绷麟妷汉碗娏鳌D３－１（ｂ）～（ｄ）中，電壓和電流的大小和方向
2、（極性）隨時間變化，是交變的，稱它們?yōu)榻涣鳌Ｏ乱豁摲祷兀?１ 正弦交流電的概念3.1.2 單相交流電的產(chǎn)生交流電是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。如圖３－２所示，裝在圓柱形鐵芯上的導(dǎo)線在磁場中旋轉(zhuǎn)時，將切割磁力線而產(chǎn)生大小和方向不斷變化的感應(yīng)電動勢。上一頁下一頁返回３.１ 正弦交流電的概念3.1.3正弦交流電的三要素１．瞬時值和幅值由于正弦交流電是隨時間按正弦規(guī)律不斷變化的，所以電動勢每一時刻的值都是不同的，我們把交流電在某一瞬間的數(shù)值叫瞬時值。電動勢的瞬時值用ｅ表示，電流的瞬時值用ｉ表示，電壓的瞬時值用ｕ表示。瞬時值中最大的數(shù)值叫作幅值（或最大值
3、），用帶下標(biāo)ｍ的大寫字母表示，如電動勢的幅值用Ｅｍ表示，電壓的幅值用Ｕｍ表示，電流的幅值用Ｉｍ表示，如圖３－３所示。最大值雖然有正有負(fù)，但習(xí)慣上最大值都以絕對值表示。最大值是正弦交流電的三要素之一。上一頁下一頁返回３.１ 正弦交流電的概念２．周期、頻率和角頻率（１）如圖３－３所示，交流電完成一次周期性變化所需的時間叫作交流電的周期，用Ｔ表示，單位為ｓ，比秒小的常用單位有毫秒（ｍｓ）、微秒（μｓ）和納秒（ｎｓ）。１毫秒（ｍｓ）＝１０－３秒（ｓ）１微秒（μｓ）＝１０－６秒（ｓ）１納秒（ｎｓ）＝１０－９秒（ｓ）（２）１ｓ內(nèi)交流電變化的周期數(shù)叫
4、作頻率，用ｆ表示，單位是赫茲，簡稱赫，用符號Ｈｚ表示。較高的頻率用千赫（ｋＨｚ）和兆赫（ＭＨｚ）表示，它們之間的關(guān)系為：上一頁下一頁返回３.１ 正弦交流電的概念１千赫（ｋＨｚ）＝１０３赫（Ｈｚ）１兆赫（ＭＨｚ）＝１０６赫（Ｈｚ）頻率與周期互為倒數(shù)，即如我國工農(nóng)業(yè)及生活中使用的交流電頻率為５０Ｈｚ（習(xí)慣上稱為工頻），其周期為０.０２ｓ。（３）正弦交流電變化１周所經(jīng)歷的角度為２π弧度，角頻率是表示在１ｓ內(nèi)正弦量所經(jīng)歷過的電角度，用字母ω表示，單位是?。?，用符號ｒａｄ／ｓ表示。周期、頻率及角頻率這三者關(guān)系為：若知道三者之中的任意一個量，就可
5、以求出其余兩個量。角頻率是正弦交流電的三要素之一。上一頁下一頁返回３.１ 正弦交流電的概念３．相位、初相位、相位差（１）相位與初相位。在圖３－２中，當(dāng)ｔ＝０時，線圈從中性面ＯＯ′位置開始旋轉(zhuǎn)，初始值（ｔ＝０時）ｅ０＝０Ｖ；隨著時間的推移，產(chǎn)生的電動勢ｅ＝ｓｉｎωｔ。如果ｔ＝０時，線圈從與中性面ＯＯ′的夾角為φ的位置開始旋轉(zhuǎn)，如圖３－４（ａ）所示，則產(chǎn)生的電動勢ｅ０＝Ｅｍｓｉｎ（ωｔ＋φ），即初始值（ｔ＝０時）ｅ０＝Ｅｍｓｉｎφ≠０，如圖３－４（ｂ）所示。ｅ＝Ｅｍｓｉｎ（ωｔ＋φ），ωｔ＋φ為正弦量的相位（或相位角），任何瞬間正弦量的變化
6、趨勢以及它的大小均與相位有關(guān)，其中ｔ＝０時的相位稱為初相角。正弦量的相位反映了正弦量的進(jìn)程；初相位（即ｔ＝０時的值）不同，則達(dá)到幅值或某特定值所需的時間就不同。初相位是正弦交流電的三要素之一。上一頁下一頁返回３.１ 正弦交流電的概念（２）相位差。在一個正弦交流電路中，電壓和電流的頻率是相同的，但它們的初相位有可能不同，如圖３－５（ａ）、（ｂ）所示波形。兩個同頻率正弦量的相位之差稱為相位差，用φ表示，如圖３－５（ｃ）、（ｄ）所示。上一頁下一頁返回３.１ 正弦交流電的概念綜上所述，交流電不同于直流電就在于交流電的大小和方向是隨時間變化的。交
7、流電的特點(diǎn)表現(xiàn)在變化的快慢、幅值的大小及初始狀態(tài)三方面，而它們分別由角頻率、最大值和初相位來確定。所以，角頻率、最大值和初相位就稱為正弦交流電的三要素。只要知道了這３個基本物理量，一個正弦量就完全確定了，既可以寫出它的數(shù)學(xué)表達(dá)式，也可以畫出它的波形圖。上一頁下一頁返回３.１ 正弦交流電的概念４．正弦交流電的有效值因為交流電的瞬時值隨時間變化，不便于分析電路，所以一般不能用瞬時值來表示交流電的大小和做功的本領(lǐng)，于是就引入有效值這個概念。通常一個正弦量的大小是用有效值表示的。除用瞬時值、幅值來描述正弦量大小外，還用有效值來描述。在電工技術(shù)中
8、，由于電流主要表現(xiàn)熱效應(yīng)，因此，有效值的確定是根據(jù)交流電流和直流電流熱效應(yīng)相等的原則來規(guī)定的，即設(shè)交流電流ｉ和直流電流Ｉ，分別通過阻值相同的電阻Ｒ，在相同的時間Ｔ內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，那么就規(guī)定這個交流電流ｉ的
