电工电子技术高职学习资料 优质课件

1、书名：电工电子技术 第2版 ISBN： 978-7-111-36601-0 作者：储克森 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件 第二章 正弦交流电路 1.第一节 正弦交流电路的基本概念 2.第二节 正弦量的相量表示法 3.第三节 R、L、C正弦交流电路 第四节 R、L串联电路 第五节 R、L、C串联电路 5.第六节 正弦交流电路和功率、功率因数 6.第七节 三相交流电路 7.第二章 小结、习题课 8.实验 4. 一、正弦交流电的产生 第一节 正弦交流电路的基本概念 交流发电机产生 图2-2 正弦交流电压的波形 eBL? ? ?sin m B B? m sineKL B? ? ?sin m

2、E e ? ? ?sin m U u ? 电角频率电角频率() P? t ? ? mm sinsinuUpU? 磁极对数磁极对数 电角 机械角 tUusin m ? tIisin m ? ? 图2-3 两对磁极情况下电压波形 二、正弦交流电的二、正弦交流电的“三要素三要素” 1.周期和频率 周期T T 交流电的某一值重复出现的最短时间 频率f 每秒钟变化的周期数 频率和周期互为倒数关系 周期的单位是秒（s）； 频率的单位是赫（Hz） 由电角频率的定义式不难导出： 角频率的单位是弧度/秒（rad/s） T f 1 ? 图2-4 正弦交流电压的周期 f Tt 2 2 ? ? 2.正弦交流电的最大值

3、正弦交流电的最大值 正弦量在一个周期的变化过程中出现的最大瞬时值， 也称“幅值”，U U m、I m分别表示电压、电流的“最大值” 3.正弦交流电的相位角 (1)(1)初相角 正弦量由负变正的那个零点到计时开始 所经过的电角度，简称“初相角”，如图2-5所示 ( t +)称为正弦量的相位角 初相角是t = 0瞬间的相位角 图2-5 正弦电压的初相角波形 )sin( mu tUu? )sin( mi tIi? (2)同频率正弦量的相位差 两个同频率正弦量的相位之差称为相位差 超前 和滞后 就可以说 超前 角， 或说 滞后 角 同相、反相和正交 例2-1已知： 图2-7 正弦电压的相位差 1m11

4、 sin()uUt? 2m22 sin()uUt? 1212 ()()tt? 1 u 212 u?， 2 u 112 u?， I1 I2 I3 三、正弦交流电的有效值和平均值 1.有效值的概念 根据正弦电流和直流电的热效应相等来规定的根据正弦电流和直流电的热效应相等来规定的 = 2.交流电有效值的计算 3.交流电的平均值 ? ? T dti T I 0 2 DC 1 RtI 2 DC ? t Rdti 0 2 tIisin m ? ? ? T dttI T I 0 2 m )sin( 1 2 )0( 2 m 2 m I T T I ? 2 m I I ? 2 m U U ? mav 2 II?

5、 mav 2 UU? = 小结： 一、正弦交流电的表达式 二、正弦交流电的波形图 三、正弦交流电的三要素 四、同频率正弦量的相位差 五、正弦交流电的有效值 作业： P66 2-3、2-6 正弦交流电的表达式 m sin() u uUt? m sin() i iIt? 正弦交流电的“三要素” T f 2 f? U m、I m 正弦交流电的有效值 2 m I I ? 2 m U U ? f=50H Z 2 f? =314 rad/s 第二节 正弦量的相量表示法 一、复数简介 1 1复数的表达形式 （1）代数形式 A=a+jb A A? 图2-9 复数的矢量表示 矢量的长短 A表示复数 的“大小”

6、称为复数的“模数”， （2 2）极坐标形式 A 是矢量的方向角，称为复数的“辐角” / cos sin aA bA ? ? ? ? ? ? ? ? 则代数形式中 ? ? ? ? ? ? ? a b baA arctan 22 则极坐标形式中 已知代数形式 A=a+jb 复数的代数形式与极坐标形式之间的转换关系 已知极坐标形式 ? AA 2 2复数的四则运算复数的四则运算 （1）加法 将复数化成代数形式，实部与实部相加，虚部与 虚部相加 例2-4 （2）减法 将复数化成代数形式，实部与实部相减，虚部与 虚部相减 例2-5 （3）乘法 将复数化成极坐标形式，然后将相乘的复数“模 相乘、角相加” 例

7、2-6 （4）除法 把复数化成极坐标形式，然后相除的两个复数 “模相除、角相减” 例2-7 二、正弦量的复数表示法（相量法）二、正弦量的复数表示法（相量法） 1.相量法 （1）电流的有效值对应复数的模数 （2）电流的初相角对应复数的幅角 如 2 sin() i iIt? 图2-10 正弦电流的极 坐标形式 i II? ? 作为已知量，这样正弦电流 可写成复数形式 2.相量图 同频率的正弦量化成复数（相量）后，可以画 在同一幅相量图中 2sin() u uUt? 2 sin() i iIt? U U ? ? I I ? ? /u /i 图2-11 与 的相量图 U ? I ? )30sin(10

8、2 1 ?tu )50sin(1002 2 ?tu )120sin(5 1 ?ti )10sin(22 2 ?ti ? ? ? ? 1 U ? 2 U ? 2 5 1 ?I ? ? 2 I ? U ? 5 2? ?I ? )120sin(1502?tu )106sin(10?ti? ? 已知“相量”，写出 正弦量瞬时值表达 式 V A 已知正弦量瞬时值表达式写出其“ 相量” =10/30V =100/-50V /120A 2/-10A /-120V =150 /106A 3.参考向量 在利用“相量”进行正弦电路的计算时，为 了方便，常选定其中一个正弦量的初相角为零， 称为“参考相量” 小结：

9、一、正弦量的复数表示法（相量法）一、正弦量的复数表示法（相量法） 二、相量图二、相量图 三、正弦量的计算 练习 P66 2-7、2-8 作业： P66 2-9 第三节 R、L、C正弦交流电路 一、纯电阻正弦交流电路 1.电阻元件上正弦电流与电压关系 图2-13 电阻中电压与电流的波形图和相量图 tUusin RmR ? tI R tU R u isin sin m RmR ? R U I Rm m ? R U I R ? ?/0 RR UU ? I I ? ? I U I U I U RRR /0 /0 ? ? ? ? ? ? /0- 0 = R 2电阻元件上的功率 （1）瞬时功率（p） （2

10、）有功功率（P） ttIUiup mRmR ?sinsin? tIUIU RR ?2cos? 图2-14 电阻元件的 瞬时功率波形图 IU dttIUIU T pdt T P T T R 0 RR 0 )2cos( 1 1 ? ? ? ? ? IUP R ? R U RIP 2 R2 ? 有功功率P的单位和直流功率一样也是瓦 （W）或 千瓦（kW） 第三节 R、L、C 正弦交流电路 一、纯电阻正弦交流电路一、纯电阻正弦交流电路 1.电阻元件上正弦电流与电压关系 tUusin RmR ? RRm m sin sin uUt i RR iIt ? ? ?/0 RR UU ? 0 /0II? I U

11、 I U I U RRR /0 /0 ? ? ? ? ? ? /0- 0 = R 2电阻元件上的功率电阻元件上的功率 （1）瞬时功率（p p） ttIUiup mRmR ?sinsin?tIUIU RR ?2cos? IU dttIUIU T pdt T P T T R 0 RR 0 )2cos( 1 1 ? ? ? ? ? IUP R ? R U RIP 2 R2 ? （2）有功功率（P） 有功功率P的单位和直流功率一样也是 瓦（W）或千瓦（kW） 图2-14 电阻元件的 瞬时功率波形图 L自感系数（电感）， 单位：亨（H） L 反映线圈在通过电流 后产生 磁通的能力，表明线圈电工特 性的物

12、理量。 根据电磁感应定律，交变电流 通过电感 L时，电感元件电流与 电压的关系为 电感元件图形符号 dt di Lu? L 二、纯电感正弦交流电路 1.电感元件电感元件 i 取正弦电流为参考量，即 则 令 则 XL L称为“感抗”，单位是欧（） tIisin m ? )( )sin( )sin( mm L td tId L dt tId Lu? ) 2 sin(cos Lmm ?tUtLI 图2-15 电感元件 电压、电流波形图及相量图 mLm LIU?LIU L ? 0 i ? u 2 ? mLLm IXU? IXU LL ? LX L ? 2.电感元件上正弦电流与正弦电压的关系 通过上述分

13、析，结论是：通过上述分析，结论是： 1）电感元件上正弦电流和电压瞬时值的关系是微分关系， 即遵守电磁感应定律。 2）引入感抗（X L）后，正弦电流、电压的最大值、有效值， 具有欧姆定律形式。 3）电流和电压相量之间的关系也具有欧姆定律形式。j X L 为感抗X L的复数形式。 4）电感元件上，电压、电流是同频率的正弦量，且电压相 量超前电流相量/2。 I I ? ? LL UU ? ? L L L 0 X I U I U ? ? ? ? / /90 ? ? LL jXIu ? ? ? L X 电感上电感上电流电流与与电压电压的关系相量表示的关系相量表示 /90 /0； 则 则 /90=jj 或

14、 或 3.电感元件上的功率电感元件上的功率 （1）瞬时功率（p） （2）有功功率（P） （3）无功功率（Q） 单位 “乏”（var） 2 2sin sincos sin)2/sin( mLm mLm mLmL t IU ttIU tItUiup ? ? ? tIUp2sin L ? ? ? T pdt T P 0 1 ? ? T tdtIU T 0 L 02sin 1 L 2 L L 2 LL X U XIIUQ? 1电容元件 电容器不考虑内部损耗等，就可抽象为电容元件 电容元件上电流和电压的关系 2.电容元件上正弦电压与正弦电流关系 dt du Ci C ? tUusin CmC ? )(

15、)(sin )sin( Cm CmC td td CU dt tUd C dt du Ci? ) 2 sin( m ?tIiCmm CUI? C U I 1 Cm m ? C U I 1 C ? 0 u ? 22 iu ? 三、纯电容正弦交流电路 图2-17 电容元件电压、电流波形图 及相量图 C X C 1 ? C Cm m X U I? C C X U I ? C C C 0 90 C U U II XjX ? ? ? ? ? / / C X I I ? ? CC UU? ? 则 令 X C C 称为“容抗” 单位欧（） 电流、电压都用相量表示 /90 /0 通过上述分析，结论是：P43 3.电容元件上的功率电容元件上的功率 （1）瞬时功率 CCmm Cmm Cmm C sinsin() 2 sin cos sin2 2 sin2 pu iU