交流电的基础知识演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二节 交流电的基础知识,第十二章 交直流电的基础知识,1,各种形式的交流电,简谐波,尖脉冲,矩形波,调幅波,锯齿波,调频波,交流电:电源电动势随时间作周期性变化,2,正弦交流电概念：,1,交流电：大小和方向随时间作有规律变化的电压和电流称为交流电,又称交变电流.,2 正弦交流电是随时间按照正弦函数规律变化的交流电.,3 由于交流电的大小和方向都是随时间不断变化的,也就是说,每一瞬间电压（电动势）和电流的数值都不相同,所以在分析和计算交流电路时,必须标明它的正方向.,3,一 、单相正弦交流电的基本概念,1.正弦交流电,（1）正弦交流电的产生：正弦交流电由交流发电机产生的。,（2）,正弦交流电的三要素：最大值、频率、初相角,4,电动势,电 压,电 流,初相角,正弦值,最大值,表达式各部分的含义,电动势瞬时值,相位,角频率,2.正弦交流量的瞬时表达式：,5,i,：,电流最大值,：,角频率（弧度,/,秒）,：,初相角,特征量:,6,为正弦电流的最大值,在工程应用中常用,有效值,。,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。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：,U,m,、,I,m,3.正弦波特征量之一 -最大值、有效值,7,有效值:交流电与直流电在灯泡上消耗的电能等值,表示符号:,必须,用大写：,E、U、I表示.,有效值概念,若一个交流电流,i,和一个直流电流,在相同的时间内通过同一电阻 产生的热量相等,.,则我们称直流电流,为交流电,i,的有效值。,8,有效值与最大值的关系:,9,符号说明,瞬时值,-,小写,u,、,i,有效值,-,大写,U、I,最大值,-,大写+下标,10,问题,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,U,m,=220V=311V,电源电压,11,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.,3.,角频率,：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,角频率,：单位时间内交流电所经历的电角度(反映交流电变化快慢的物理量)。,正弦波特征量之二 -角频率,12,e,0,2,t,T,1.周期（T）,：,正弦交流电从零最大,零负最大零；这,样循环变化一周所需的,时间叫周期.,周期表明交流电变化,的快慢,我国交流电的,周期为:,T=0.02秒,变化一周所需要的时间称之为周期,13,2.频率（F）：,1).定义:,正弦交流电在1 秒,钟内完成周期变化的,次数叫频率。,式中:T,周期（S秒）,F频率（Hz赫芝）,单位:1千赫芝=1000赫芝,2).周期与频率的关系,T,我国交流电频率每秒变化50次,e,0,2,t,周期为:,T=0.02秒,14,单位:（弧度/秒）,f=50HZ,3.电角速度（角频率）,每秒变化的弧度,15,1).相位(又称相位角):,表示,正弦量进程的物理量,.上解析式中(,t+)称为正弦量的相位,它表明周期,运动中处于什么状态和位置,的一个量(用电度角,或).,相位一般是指两个同频率波形，过零点的时间差。,例.,2).初相位:,式中,为正弦量的初相角,也就是,t=0时的相位角,.,例.,那么 就是 的初相位。,正弦波特征量之三 -初相位,16,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,17,t,3).相位差:,同频率正弦量的相位之差称相位差(不随时间变化的常数).,18,同,相,位,落后于,相,位,落,后,相,位,领,先,领先于,两种正弦信号的相位关系,19,=12 =/2,=12 =,=12 =0,=12 0,i,u,0,10,20,i,u,0,10,20,同相,反相,i,u,0,10,20,相位差,10,u和i正交,1 超前2,（2 滞后1),20,t,三相交流电路：三相电压初相位各差120,0,21,幅度：,已知：,频率：,初相位：,例：三要素计算,22,二、交流电路的功率和功率因数,电阻元件在交直流电路中都是限制电流的，从电源,取用能量,，在这里就是电阻元件从电源取用电能而转换为热能，这是一种不可逆的能量转换过程，,定义为有功功率。,电感元件和电容元件都是储能元件，它们与电源间进行,能量互换，,是工作所需，但这对电源来说，也是一种负担，对储能元件本身说，没有消耗能量，故将往返于电源与储能元件之间的功率命名为无功功率。,23,1.有功功率和功率因数,有功功率是电路中负载实际消耗的功率:,P=UIcos,有功功率P的单位是,瓦特【W】。,上式表明，,有功功率等于电路端电压有效值U和流过负载的电流有效值I的乘积，再乘以cos,。,式中,cos 称为功率因数,。,其值取决于电路中用电器的性质。,24,2.无功功率,无功功率是与电源交换的功率：,Q=UIsin,对于感性电路，0，则sin 0，无功功率Q为正值；对于电容性电路，0，则sin 0，无功功率Q为负值。当Q0时，为吸收无功功率；当Q0时，则为发出功率。,无功功率Q的,单位是：,乏（var）,25,3.视在功率,在交流电路中，端电压与电流的有效值乘积称为视在功率，用S表示。,即,S=U I,视在功率的单位为伏安(VA)或千伏安(KVA)。,视在功率S通常用来表示电气设备的容量。容量说明了电气设备可能转换的最大功率。电源设备如变压器、发电机等所发出的有功功率与负载的功率因数有关，不是一个常数，因此电源设备通常只用视在功率表示其容量，而不是用有功功率表示。,26,有功功率P,，无功功率Q，视在功率S,之间存在如下关系：,P=UIcos=Scos,Q=UIsin=Ssin,S=U I,=,显然，S、P、Q构成一个直角三角形，如上图所示。此,三角形成为功率直角三角形,它与同电路的电压三角形，阻抗三角形相似。,有功功率P的单位是,瓦特【W】,；无功功率Q的单位是,乏尔【var】,；,视在功率S的单位是,伏安【VA】。,27,a.三个是相似三角形。如下图,b.电压三角两边除以,得阻抗三角，电压三角两边乘以,得功率三角。,c.阻抗三角的R，X，Z不是矢量，其三边不能画成矢量图。Z和R间,的夹角为阻抗角。,A.有功功率的计算：,B.无功功率的计算：,C.视在功率的计算：,功率关系：,U,U,L,U,R,电压三角形,Z,X,L,R,阻抗三角形,S,Q,P,功率三角形,电压三角形，阻抗三角形和功率三角形,特点：,28,实际生产和生活中，,大多数电气设备和用电器都是感性的,，因此要向电源吸取一定的无功功率，造成线路功率因数较低的现象。功率因数低不仅造成电力能源的浪费，还能增加线路上的功率损耗，为了避免此类现象造成的影响，电力系统要设法提高线路的功率因数。,提高功率因数的意义是什么？如何提高？,电路的功率因数决定于负载的性质。只有电阻性负载（例如白炽灯，电阻炉等）的功率因数才等于1，其它负载的功率因数均小于1。,4、功率因数的提高,29,1）.提高功率因数的意义,30,2）.提高功率因数的方法,尽量减少感性设备的空载和轻载。,jX,L,R,-,jX,C,I,U,a,I,C,I,1,电动机,当用电气设备是感性负载时，用一个适当的电容与之并联，就能够提高电气设备的功率因数，,从而提高整个电网的功率因数。,在感性设备两端并联适当电容。,让无功电流在电容和电感之间进行环流。,31,