交流电的三要素

1、交流电的三要素交流电的三要素 幅值幅值 频率频率 初相初相交流电的概念交流电的概念 如果电流或电压每经过一定时间如果电流或电压每经过一定时间 （T ）就重复变就重复变化一次，则此种电流化一次，则此种电流 、电压称为周期性交流电流或、电压称为周期性交流电流或电压电压。如正弦波、方波、三角波、锯齿波。如正弦波、方波、三角波、锯齿波 等。等。 记做：记做： u(t) = u(t + T ) 交流电的三要素交流电的三要素TutuTtHOME 如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按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、电压大小和方向正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小

2、和方向也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。 正弦交流电路正弦交流电路tiHOME正弦交流电也要规定正方向正弦交流电也要规定正方向, ,表示电压或电流的瞬时方向表示电压或电流的瞬时方向 交流电路进行计算时，首先要规定物理量交流电路进行计算时，首先要规定物理量的参考方向，然后才能用数字表达式来描述。的参考方向，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一致实际方向和假设方向相反实际方向和假设方向相反ti正弦交流电的正方向正弦交流电的正方向iuR用小写字母表示交流瞬时值HOME正弦波的特征量：正弦波的特征量：tIim sint i

3、t mI： 电流幅值（最大值）电流幅值（最大值） ： 角频率（弧度角频率（弧度/秒）秒） ： 初相角初相角mI 特征量特征量: :正弦量的特征量及表示方法正弦量的特征量及表示方法HOMEtIim sin为正弦电流的最大值又称幅值为正弦电流的最大值又称幅值mI 幅值幅值 在工程应用中常用在工程应用中常用有效值有效值表示幅度。表示幅度。常用交流电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。标准电压值。标准电压220V，也是指供电电压的有效值。也是指供电电压的有效值。最大值最大值电量名称必须大电量名称必须大写写,下标加下标加 m，如：如：Um

4、、ImHOME2mII 有效值电量必须大写有效值电量必须大写HOME有效值：有效值：问题与讨论问题与讨论 电器电器 220V最高耐压最高耐压 =300V 若购得一台耐压为若购得一台耐压为 300V 的电器，是否可用于的电器，是否可用于 220V 的线路上的线路上? ? 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所，所以以不能用不能用。2有效值有效值 U = 220V 最大值最大值 Um = 220V = 311V 电源电压电源电压HOME 描述变化周期的几种方法描述变化周期的几种方法 1. 周期周期 T： 变化一周所需的时间变化一周所需的时间 单位：秒，毫秒单位

5、：秒，毫秒.Tf1fT22 频率频率3. 角频率角频率 ： 每秒变化的弧度每秒变化的弧度 单位：弧度单位：弧度/秒秒2. 频率频率 f： 每秒变化的次数每秒变化的次数 单位：赫兹，千赫兹单位：赫兹，千赫兹 .it THOMEtIi sin2 初相初相： t = 0 时的相位，称为时的相位，称为初相位或初相角初相位或初相角。说明：说明： 给出了观察正弦波的起点或参考点，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。常用于描述多个正弦波相互间的关系。it ）（t：正弦波的相位角或相位：正弦波的相位角或相位HOME 2121 -tt 两个两个同频率同频率正弦量间的相位差正弦量间的

6、相位差( ( 初相差初相差) ) 222111 sin sintIitIimm122i1i t0=00HOME例例幅度：幅度：A707. 021A 1IIm301000sinti已知：已知：Hz159210002rad/s 1000 f频率：频率：30 初相位：初相位：AHOME0 sintIim21 -90 -（-90 ） 1801i2it2211 sin sin90- tIitIimm90如果相位差为如果相位差为+180 或或-180 -180 , ,称为称为两波形反相两波形反相例例:HOME 三相交流电路三相交流电路 目前电力工程上普遍采用目前电力工程上普遍采用。 由三个幅值相等、频率相

7、同（我们国家电网频率由三个幅值相等、频率相同（我们国家电网频率为为50HZ)彼此之间相位互差彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的的正弦电压所组成的供电相系统。供电相系统。 前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因而称而称。 另一方面，三相电路也可看作按一定规律组成的另一方面，三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，因而复杂交流电路，因而前面讨论的交流电路的一般规前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法，在此仍然适用。律和计算方法，在此仍然适用。三相交流发电机比相同尺寸的三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。单相交流发电机容量大。如

8、果以同样电压将同样大小的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功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。节省材料。 三相交流电动机比单相电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。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。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。（是固定的，亦称（是固定的，亦称）：定子铁心内圆周表面）：定子铁心内圆周表面 有槽，放入三相电枢绕组。有槽，放入三相电枢绕组。三相绕组三相绕组n单相绕组单相绕组（是转动的，亦称（是转动的，亦称）三相绕组的三相电动势三相绕组的三相电动势幅值相等

9、幅值相等, 频率相同频率相同, 彼彼此之间相位相差此之间相位相差120。+AXBY ZCXYZAB+SNC铁心绕组AX第一节第一节 三相电源与三相负载三相电源与三相负载+SN+SN+SN+SN+SN+SN+SN一、三相电源一、三相电源tUu sinmA )120sin(mB - - tUu )120sin()240sin(mmC - - tUtUu 三相交流电在相位上的先后次序称为三相交流电在相位上的先后次序称为。二、三相电源的联接二、三相电源的联接1、星形联接、星形联接N N中点中点或零点或零点N NABC 把发电机三相绕组的末端把发电机三相绕组的末端 接成接成一点。而把始端一点。而把始端

10、作为与外电路相联接的端点。作为与外电路相联接的端点。 这种联接方式称为电源的这种联接方式称为电源的星形联结星形联结。XYZCBA、AUBUCUABUBCUCAU火线火线中线或零线中线或零线火线火线火线火线线电线电压压相电相电压压目前，我国供电系统目前，我国供电系统线电压线电压 380V，相电压相电压220V。 三相四线制三相四线制架空线路架空线路 我国国家我国国家标准规定的电力标准规定的电力网额定电压有网额定电压有架空线路架空线路防震锤防震锤避雷线避雷线绝缘子绝缘子杆塔杆塔线夹线夹基础基础接地装置接地装置电缆线路电缆线路目前我国主要有：目前我国主要有：七大电力网。七大电力网。N N中点中点或零

11、点或零点N NABCAUBUCUABUBCUCAU火线火线中线或零线中线或零线火线火线火线火线线电线电压压相电相电压压根据根据KVL：BAABUUU- - CBBCUUU- - ACCAUUU- - 各线电压与相电压之间的关系为各线电压与相电压之间的关系为:U UA A U UC C U UB B ABU3030o o3030o o3030o oBCUCAU lUp3UUl BAABUUU- - CBBCUUU- - ACCAUUU- - ABC pUUl 相电压等于线电压相电压等于线电压交流电路中的用电设备，大体可分为两类：交流电路中的用电设备，大体可分为两类： 一类一类是需要接在三相电源上

12、才能正常工作是需要接在三相电源上才能正常工作的叫做的叫做三相负载三相负载,如果每相负载的阻抗值和阻抗如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则为对称负载，如角完全相等，则为对称负载，如。 另一类另一类是只需是只需接单相电源的负载接单相电源的负载，它们可，它们可以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对称负载。如称负载。如三、三相负载的联接三、三相负载的联接中线的作用中线的作用: 中线在三相电路中的作用是既能为用户中线在三相电路中的作用是既能为用户提供两种提供两种不同的电压不同的电压, 同时又为星形联接的不对称负载提供对同时又为星形联接的不对称负载提供对称的称的 220 V相电压。相电压。 因此因此, 为了保证负载的相电压对称为了保证负载的相电压对称, 在中线的干线在中线的干线上是上是的的, 而且要用具有足够机而且要用具有足够机械强度的导线作中线。械强度的导线作中线。 三