最新单相交流电路专业知识讲座

1、正弦波的特征量i： 电流幅值（最大值） ： 角频率（弧度/秒） ： 初相角特征量:为正弦电流的最大值 在工程应用中常用有效值表示幅度。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：Um、Im则有（均方根值）可得当 时，交流直流热效应相当电量必须大写如：U、I有效值有效值概念问题与讨论 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 Um = 220V = 311

2、V 电源电压 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 .iT初相位： t = 0 时的相位，称为初相位或初相角。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：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滞后相位落后相位领先超前 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瞬时值表达式相量必须小写前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。波形图i 正弦波的表

3、示方法：重点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： 落后于领先 落后？正弦波的相量表示法举例例：将 u1、u2 用相量表示 相位：幅度：相量大小设：同频率正弦波的相量画在一起，构成相量图。例：同频率正弦波相加 -平行四边形法则注意 ： 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。新问题提出： 平行

4、四边形法则可以用于相量运算，但不方便。故引入相量的复数运算法。 相量 复数表示法复数运算 代数式 指数式 极坐标形式ab复数将复数放到复平面上，可表示为复数运算1. 加 、减运算设则2. 乘法运算设则3. 除法运算设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 Ti单相交流电路电阻R:1.纯电阻电路 uiR根据 欧姆定律 设则单相交流电路所以：相位相同、效值关系为RIU=则，相量关系为UI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。=2UIsin2 ttuipt2. （耗能元件）结论：1. 随时间变化有功功率P：一个周期内的平均值 大写 uiRP=UI=I2R=U2

5、/R2.纯电感电路 基本关系式：设cos2=tLIdtdiLuww则iuL)90sin(2o+=tUw)90sin(2o+=tIwXL有效值 感抗（）定义：电感电路中的功率瞬时功率 p ：iuL储存能量P 0P 0p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uiC则： 1. 频率相同2. 相位相差 90 （ i 领先u 90 ）电容电路中电流、电压的关系iu3. 有效值或

6、容抗（）定义：I则：电容电路中的功率ui1. 瞬时功率 p充电p放电放电P 0储存能量uiuiuiuiiut 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uRLCi若其中:当 时， 表示 u 领先 i 电路呈感性当 时， 表示 u 、i同相 电路呈电阻性当 时， 表示 u 落后 i 电路呈容性R-L-C串联交流电路相量图先画出参考相量RLC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

7、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。 uiRLCOS I当U、P 一定时，希望将COS 提高功率因数的提高P = PR = UICOS 其中消耗的有功功率为：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:uiRL并电容C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)

8、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

9、, 相位互相差120的正弦量。对称正弦量特点为：120UAUCUB120120三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。UmUm t02uAuCuB三相电源的联接1、星形联接N中点或零点N 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N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

10、压间的相量关系UAUCUB30o30o30o 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。三相交流电路示意图教学楼照明系统电路 （二）三相三线制系统 特点：只提供380V一种电压，负载必须对称。 （三）三相五线制系统三相五线制是指三根相线、一根零线（工作接地）加一根地线（保护接