交流电路基本知识

交流电路基本知识,1.1交流电1.2单相正弦交流电路1.3单相交流电路的功率1.4功率因数的校正1.5三相交流电路1.6三相电源与负载的连接,1.1交流电,交流电电压、电流、电动势等的大小和方向均按正弦波形状周期性变化的叫做正弦交流电，简称交流电,直流电电压、电流、电动势等的大小和方向均不随时间变化的电流叫做直流电,直流电和交流电的区别：直流电路中电流没有大小的变化，电流方向也不发生改变。交流电路中的电流的大小随时间发生改变，电流流动的方向也随时间发生变化。,1.1.1交流电的产生,交流电的产生一般是利用交流发电机。交流发电机的工作原理置于N、S极之间的线圈以一定速度旋转产生交流电动势线圈处于位置不同，交流电动势也不同，线圈旋转一周，交流电动势正好变化一个循环，其波形为正弦波。,1.1.2正弦交流电的表示方法,图示法（波形图）,解析法（数学表达式）,交流电的常用表达方法,表示交流电的相位,表示交流电的初相位,1.1.3正弦交流电的物理量,有效值交流电与直流电分别通过相同的电阻时，在一周期内使其发热量相等，这个直流电流的值就叫做交流电的有效值，用E、U、I表示。通常我们用万用表测量的交流电数值是有效值,瞬时值正弦交流电对于每个不同的瞬间都有一个确定的数值，把每一瞬间的数值称为瞬时值。用小写字母来表示：电动势e、电压u、电流i。,最大值交流电的最大值是瞬时值中最大者，通常也叫做振幅。用大写字母加下角标来表示：Em、Um、Im。,周期交流电交换一次所需要的时间用T表示。,频率1秒钟之内交变的次数用f表示。,周期和频率互为倒数：我的交流电的频率f=50Hz周期T=1/50=0.02秒,角频率正弦交流电每秒种变化的角度相位反映了正弦量随时间变化的进程与所处的状态初相反映了正弦量在计时起点的状态，既初初始状态,正弦交流电的三要素：最大值、角频率、初相位,相位差两个同频率的交流电,它们的相位差,1.1.1纯电阻电路电阻的阻碍作用电压和电流的最大值之间和有效值之间的关系满足欧姆定律电压和电流的频率关系电压和电流频率相同,1.2单相正弦交流电路,电压和电流的相位关系同相,1.2单相正弦交流电路,1.1.1纯电阻电路电阻的阻碍作用电压和电流的最大值之间和有效值之间的关系满足欧姆定律电压和电流的频率关系电压和电流频率相同,1.2单相正弦交流电路,1.1.1纯电阻电路电阻的阻碍作用电压和电流的最大值之间和有效值之间的关系满足欧姆定律电压和电流的频率关系电压和电流频率相同,1.2单相正弦交流电路,1.1.2纯电感电路电感当一个线圈的电阻可以忽略不计的程度，线圈就是纯电感感抗电感对交流电的阻碍作用电感的性质通直流阻交流储存磁场能但不消耗电能,1.2单相正弦交流电路,1.1.2纯电感电路电压与电流最大值之间与有效值之间的关系电压与电流频率相同,1.2单相正弦交流电路,电压与电流的相位关系电压和电流的相位差为电压在相位上超前电流,1.2单相正弦交流电路,1.1.3纯电容电路电容两个彼此绝缘的导体之间形成电容容抗电容对交流电的阻碍作用电容的性质隔直流通交流储存电场能但不消耗电能,1.2单相正弦交流电路,1.1.3纯电容电路电压与电流最大值之间与有效值之间的关系电压与电流频率相同,1.2单相正弦交流电路,电压和电流的相位关系电压和电流的相位差为电流在相位上超前电压,1.2单相正弦交流电路,1.3.1纯电阻电路功率瞬时功率,1.3单相交流电路的功率,1.3.1纯电阻电路功率有功功率或,1.3交流电路的功率,1.3.2纯电感电路功率瞬时功率,1.3交流电路的功率,瞬时功率以电流或电压2倍频率变化。在其一个周期变化过程中，当时电感从电源吸收能量转换成磁场能储存在电感中，时电感中储存的磁场能转换成电能送回电源，并且吸收和放出的功率是相等的，所以电感不消耗能量，是个储能元件。有功功率P=0,1.3交流电路的功率,无功功率能量互换的大小单位用乏（var）来表示,1.3交流电路的功率,1.3.1纯电阻电路功率有功功率或,1.3交流电路的功率,1.3.3纯电容电路功率瞬时功率,1.3交流电路的功率,瞬时功率以电流或电压2倍频率变化。在其一个周期变化过程中，当时电容从电源吸收能量转换成电场能储存在电容中，时电容中储存的电场能转换成电能送回电源，并且吸收和放出的功率是相等的，所以电感不消耗能量，是个储能元件。有功功率P=0,1.3交流电路的功率,无功功率能量互换的大小单位用乏（var）来表示,1.3交流电路的功率,1.3.4电阻与电感串联电路功率有功功率称功率因数,1.3交流电路的功率,无功功率视在功率功率关系,1.3交流电路的功率,1.3.5电阻、电感与电容的串联电路无功功率视在功率功率关系,1.3交流电路的功率,无功功率能量互换的大小单位用乏（var）来表示,1.3交流电路的功率,提高功率因数的意义提高供电设备的利用率减小供电设备和输电线路的功率损耗校正功率因数的方法负载两端并联电容器,1.4功率因数的校正,目前世界上的电力网几乎都采用三相制进行电能的生产、输送和分配。采用三相有以下优点：,输出功率相同时，三相交流发电机（或变压器）比单相交流发电机（或变压器）效率高、体积小、经济性好输送距离与功率一定时，三相交流输电线路比单相交流输电线路节省输电材料三相交流电动机比同容量的单相电动机结构简单、性能优越、价格低廉,1.5三相交流电路,三相电源的产生：三相电源是由三相交流发电机产生的,三相交流电路由三相交流电源和三相负载组成的电路叫三相交流电路。,电力系统中的发电机都是三相交流发电机它在经济上技术上具有明显优越性，故广泛使用。,相序三相交流电动势依次到达最大值的顺序称为相序,三相电动势的相序依次为U-V-W称为正序，不符合该顺序的就为逆序发电厂及变电站对相序要求十分严格，必须保持一致U相涂以黄色，V相涂以绿色，W相涂以红色,电动机反转三相电动势的相序决定着三相交流电动机的旋转方向，欲使电动机反转，只需将任意两根电源线对调即可。,三相电源的星形（Y形）连接：将三个产生三相电源的三个绕组的一端连在一起作为公共点N，再由另一端各自引出线与负载相连，称为星形接法或Y接法。,1.6.1三相电源的连接,1.6三相电源与负载的连接,公共点N称为中点（中性点）或零点。从中性点引出的连接线称为中性线或零线。另外三根引出的连接线称为相线或端线，俗称火线。有中性线的叫三相四线制，没中性线的叫三相三线制。,IL=Ipb,相电压每相绕组两端的电压，叫相电压。,线电压任意两根火线之间的电压叫线电压。,相电流流过每相负载的电流叫相电流