电工学电工技术第2版魏佩瑜第四章节1章节.ppt

尚辅网 / 第4章 正弦交流电路 第4章 正弦交流电路 4.1 正弦交流电 正弦量的相量表示法 4.2 交流电的概念 如果大小和方向每经过一定时间 （T ）就重复变化一次的电流 、电压或电动势称为周期性交流电流、交流电压或交流电动势，通称交流电。如正弦波、方波、三角波、锯齿波 等。 记做： u(t) = u(t + T ) 4.1正弦交流电路 T u t u T t 如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。 正弦交流电的优越性： 便于传输； 便于运算； 有利于电器设备的运行； . . . . . 正弦交流电路 正弦交流电也有正方向,一般按正半周的方向假设。 交流电路进行计算时，首先也要规定物理量 的正方向，然后才能用数字表达式来描述。 实际方向和假设方向一致 实际方向和假设方向相反 t i 正弦交流电的方向 i u R 正弦量的相量表示法 4.2 4.2.1 正弦波的特征量 4.2.2 正弦波的相量表示方法 4.2.1 正弦波的特征量 ? ? i ： 电流幅值（最大值） ： 角频率（弧度/秒） ： 初相角 特征量: 正弦波 特征量之一 -- 幅度 在工程应用中常用有效值表示幅度。常用交流电表指示的电压、电流读数，就是被测物理量的有效值。例标准电压220V，也是指供电电压的有效值。 最大值 电量名称必须大 写,下标加 m。 如：Um、Im 为正弦电流的最大值 则有 （均方根值） 交流 直流 电量必须大写 如：U、I 有效值 有效值概念 当一电阻R通入交流电流i和直流 电流I一周期内产生热量相等称为i有效值 可得 当 时， 电器 ~ 220V 最高耐压 =300V 若购得一台耐压为 300V 的电器，是否可用于 220V 的线路上? 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用。 有效值 U = 220V 最大值 Um = 220V = 311V 电源电压 问题与讨论 描述变化周期的几种方法 1. 周期 T： 变化一周所需的时间 单位：秒，毫秒.. 正弦波 特征量之二 -- 角频率 3. 角频率 ω： 每秒变化的弧度 单位：弧度/秒 2. 频率 f： 每秒变化的次数 单位：赫兹，千赫兹 ... i T 正弦波 特征量之三 -- 初相位 ： t = 0 时的相位，称为初相位或初相角。 说明： 给出了观察正弦波的起点或参考点， 常用于描述多个正弦波相互间的关系。 i ：正弦波的相位角或相位 两个同频率正弦量间的相位差( 初相差) ? t 两种正弦信号的相位关系 同 相 位 落后于 相 位 落 后 相 位 领 先 领先于 三相交流电路：三种电压初相位各差120?。 ? t 可以证明同频率正弦波运算后，频率不变。 结论: 因角频率（?）不变，所以以下讨论同频率正弦波时，? 可不考虑，主要研究幅度与初相位的变化。 幅度、相位变化 频率不变 如： ( ) ( ) 0 2 0 1 30 sin 60 45 sin 100 - = + = t u t u w w 4.2.2 正弦波的相量表示方法 ★ 瞬时值表达式 ★ 相量 前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。 ★ 波形图 i 正弦波的表示方法： 重点 i必须小写 概念 ：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的有向线段在纵轴上的投影值来表示。 正弦波的相量表示法 矢量长度 = 矢量与横轴夹角 = 初相位 ω 矢量以角速度 按逆时针方向旋转 ω 有效值 最大值 相量的书写方式 1. 描述正弦量的有向线段称为相量 (phasor )。若其 幅度用最大值表示 ，则用符号： 2. 在实际应用中，幅度更多采用有效值，则用符号： 3. 相量符号 包含幅度与相位信息。 领先 落后 ？ 正弦波的相量表示法举例 例1：将 u1、u2 用相量表示 相位： 幅度：相量大小 设： 落后于 同频率正弦波的 相量画在一起， 构成相量图。 例2：同频率正弦波相加 -- 平行四边形法则 注意 ： 1. 只有正弦量才能用相量