单相交流电路

.,交流电的概念,如果电流或电压每经过一定时间（T）就重复变化一次，则此种电流、电压称为周期性交流电流或电压。如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。记做：u(t)=u(t+T),正弦交流电的基本概念,.,正弦波的特征量,.,为正弦电流的最大值,.,有效值概念,.,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。,.,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.,角频率,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.,.,初相位,：t=0时的相位，称为初相位或初相角。,：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,相位落后,.,三相交流电路：三种电压初相位各差120。,t,.,正弦波的相量表示方法,正弦波的表示方法：,用复数来表示正弦量方法叫正弦量的相量表示法。,.,3.相量符号包含幅度与相位信息。,有效值,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：,最大值,相量的书写方式,2.在实际应用中，幅度更多采用有效值，则用符号：,.,正弦波的相量表示法举例,例：将u1、u2用相量表示,.,.,注意：,1.只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不可以。,2.只有同频率的正弦量才能画在一张相量图上，不同频率的正弦量不能画在一张相量图上。,.,复数,.,复数运算,1.加、减运算,则,2.乘法运算,则,3.除法运算,则,.,波形图,瞬时值,相量图,复数符号法,小结：正弦波的四种表示法,.,单相交流电路,电阻R:,.,1.纯电阻电路,根据欧姆定律,单相交流电路,所以：相位相同、,效值关系为,则，相量关系为,相量图,.,电阻电路中的功率,瞬时功率p：瞬时电压与瞬时电流的乘积。,=2UIsin2t,.,有功功率P：一个周期内的平均值,大写,P=UI,=I2R=U2/R,.,2.纯电感电路,基本关系式：,有效值,.,电感电路中的功率,瞬时功率p：,储存能量,释放能量,p为正弦波，频率加倍,可逆的能量转换过程,.,有功功率P,结论：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐）,无功功率Q,Q的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用以衡量电感电路中能量交换的规模。,Q的单位：乏、千乏(var、kvar),.,基本关系式:,设：,纯电容电路,则：,.,1.频率相同,2.相位相差90（i领先u90）,电容电路中电流、电压的关系,.,则：,.,电容电路中的功率,1.瞬时功率p,.,i,u,.,2.平均功率P,.,瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）,3.无功功率Q,（电容性无功取负值）,单位：var，乏,.,4、R-L-C串联交流电路,一、电流、电压的瞬时关系,.,若,其中:,.,.,R-L-C串联交流电路相量图,先画出参考相量,相量表达式：,.,阻抗三角形和电压三角形的关系,有效值:,.,电压三角形和功率三角形的关系,cos称为功率因数,在R、L、C串联的电路中，储能元件L、C不消耗能量，但存在能量吞吐，吞吐的规模用无功功率来表示。,.,日常生活中很多负载为感性的，其等效电路及相量关系如下图。,功率因数的提高,.,纯电阻电路,R-L-C串联电路,纯电感电路或纯电容电路,电动机空载满载,日光灯（R-L-C串联电路）,常用电路的功率因数,.,提高功率因数的原则：,必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压U和负载的有功功率P不变。,提高功率因数的措施:,并电容,.,三相交流电路,概述：目前电力工程上普遍采用三相制供电。由三个幅值相等、频率相同（我们国家电网频率为50HZ)彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电相系统。前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因而称单相交流电路。,.,三相制供电比单相制供电优越,在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。,在输电方面：如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料，降低电能损耗。,在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。,因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。,.,由于电机结构的原因,这三相绕组所发出的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120。可将其表示为：,相量形式,对称三相交流电路,.,对称正弦量幅值相等,频率相同,相位互相差120的正弦量。,对称正弦量特点为：,120,120,120,三相电压相量图,.,正弦量的相序,三相交流电在相位上的先后次序称为相序。,上述的三相电源的相序为ABC。在电力系统中一般用黄、绿、红区别A、B、C三相。,.,三相电源的联接1、星形联接,N,中点或零点,把发电机三相绕组的末端接成一点。而把始端作为与外电路相联接的端点。这种联接方式称为电源的星形联结。,火线,中线或零线,火线,火线,线电压,相电压,目前，我国供电系统线电压380V，相电压220V。,三相四线制,.,N,中点或零点,火线,中线或零线,火线,火线,线电压,相电压,根据KVL：,.,各线电压与相电压之间的关系为:,三相电源各电压间的相量关系,线电压的有效值用表示,相电压的有效值用Up表示。由相量图可知它们的关系为:,.,2.形联结,发电机三相绕组依次首尾相联，引出三条线，称为三角形联结。,.,二、常用的低压供配电系统,（一）三相四线制系统,.,1、相线（火线）：从绕组首端引出的三根电源线。即U、V、W。用黄、绿、红三种颜色表示。中性点：三个绕组的连接点。中性线：中性点引出的那根线。即N。零线：在三相四线制系统中，若电源（如：变压器）的低压中性点通过接地装置与大地直接连接，则此时的中性点称为零点，中性线成为零线。用浅蓝色线表示。相线与零线的家用辨别法：用测电笔，若氖灯亮则为相线，不亮或较暗的为零线。2、相电压：相线与中性线之间的电压。即U-N、V-N、W-N之间的电压。线电压：相线与相线之间的电压。即U-V、V-W、U-W之间的电压。3、三相对称：相电压相等、线电压相等。中性线的主要作用是，星形连接时，保证三相负载不对称时相电压也能保持对称，而起到保护作用。4、特点：三相四线制系统提供380V/220V两种电压。,.,三相交流