單相交流電路

.,交流電的概念,如果電流或電壓每經(jīng)過一定時間（T）就重復(fù)變化一次，則此種電流、電壓稱為周期性交流電流或電壓。如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等。記做：u(t)=u(t+T),正弦交流電的基本概念,.,正弦波的特征量,.,為正弦電流的最大值,.,有效值概念,.,若購得一臺耐壓為300V的電器，是否可用于220V的線路上?,該用電器最高耐壓低于電源電壓的最大值，所以不能用。,.,描述變化周期的幾種方法1.周期T：變化一周所需的時間單位：秒，毫秒.,角頻率,3.角頻率：每秒變化的弧度單位：弧度/秒,2.頻率f：每秒變化的次數(shù)單位：赫茲，千赫茲.,.,初相位,：t=0時的相位，稱為初相位或初相角。,：正弦波的相位角或相位,.,兩個同頻率正弦量間的相位差(初相差),t,.,兩種正弦信號的相位關(guān)系,同相位,相位落后,.,三相交流電路：三種電壓初相位各差120。,t,.,正弦波的相量表示方法,正弦波的表示方法：,用復(fù)數(shù)來表示正弦量方法叫正弦量的相量表示法。,.,3.相量符號包含幅度與相位信息。,有效值,1.描述正弦量的有向線段稱為相量(phasor)。若其幅度用最大值表示，則用符號：,最大值,相量的書寫方式,2.在實際應(yīng)用中，幅度更多采用有效值，則用符號：,.,正弦波的相量表示法舉例,例：將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.只有同頻率的正弦量才能畫在一張相量圖上，不同頻率的正弦量不能畫在一張相量圖上。,.,復(fù)數(shù),.,復(fù)數(shù)運算,1.加、減運算,則,2.乘法運算,則,3.除法運算,則,.,波形圖,瞬時值,相量圖,復(fù)數(shù)符號法,小結(jié)：正弦波的四種表示法,.,單相交流電路,電阻R:,.,1.純電阻電路,根據(jù)歐姆定律,單相交流電路,所以：相位相同、,效值關(guān)系為,則，相量關(guān)系為,相量圖,.,電阻電路中的功率,瞬時功率p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積。,=2UIsin2t,.,有功功率P：一個周期內(nèi)的平均值,大寫,P=UI,=I2R=U2/R,.,2.純電感電路,基本關(guān)系式：,有效值,.,電感電路中的功率,瞬時功率p：,儲存能量,釋放能量,p為正弦波，頻率加倍,可逆的能量轉(zhuǎn)換過程,.,有功功率P,結(jié)論：純電感不消耗能量，只和電源進行能量交換（能量的吞吐）,無功功率Q,Q的定義：電感瞬時功率所能達到的最大值。用以衡量電感電路中能量交換的規(guī)模。,Q的單位：乏、千乏(var、kvar),.,基本關(guān)系式:,設(shè)：,純電容電路,則：,.,1.頻率相同,2.相位相差90（i領(lǐng)先u90）,電容電路中電流、電壓的關(guān)系,.,則：,.,電容電路中的功率,1.瞬時功率p,.,i,u,.,2.平均功率P,.,瞬時功率達到的最大值（吞吐規(guī)模）,3.無功功率Q,（電容性無功取負值）,單位：var，乏,.,4、R-L-C串聯(lián)交流電路,一、電流、電壓的瞬時關(guān)系,.,若,其中:,.,.,R-L-C串聯(lián)交流電路相量圖,先畫出參考相量,相量表達式：,.,阻抗三角形和電壓三角形的關(guān)系,有效值:,.,電壓三角形和功率三角形的關(guān)系,cos稱為功率因數(shù),在R、L、C串聯(lián)的電路中，儲能元件L、C不消耗能量，但存在能量吞吐，吞吐的規(guī)模用無功功率來表示。,.,日常生活中很多負載為感性的，其等效電路及相量關(guān)系如下圖。,功率因數(shù)的提高,.,純電阻電路,R-L-C串聯(lián)電路,純電感電路或純電容電路,電動機空載滿載,日光燈（R-L-C串聯(lián)電路）,常用電路的功率因數(shù),.,提高功率因數(shù)的原則：,必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。即：加至負載上的電壓U和負載的有功功率P不變。,提高功率因數(shù)的措施:,并電容,.,三相交流電路,概述：目前電力工程上普遍采用三相制供電。由三個幅值相等、頻率相同（我們國家電網(wǎng)頻率為50HZ)彼此之間相位互差120o的正弦電壓所組成的供電相系統(tǒng)。前面講的交流電路，實際是三相電路的一相，因而稱單相交流電路。,.,三相制供電比單相制供電優(yōu)越,在發(fā)電方面：三相交流發(fā)電機比相同尺寸的單相交流發(fā)電機容量大。,在輸電方面：如果以同樣電壓將同樣大小的功率輸送到同樣距離，三相輸電線比單相輸電線節(jié)省材料，降低電能損耗。,在用電設(shè)備方面：三相交流電動機比單相電動機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運行特性好等等。,因而三相制是目前世界各國的主要供電方式。,.,由于電機結(jié)構(gòu)的原因,這三相繞組所發(fā)出的三相電動勢幅值相等,頻率相同,彼此之間相位相差120?？蓪⑵浔硎緸椋?相量形式,對稱三相交流電路,.,對稱正弦量幅值相等,頻率相同,相位互相差120的正弦量。,對稱正弦量特點為：,120,120,120,三相電壓相量圖,.,正弦量的相序,三相交流電在相位上的先后次序稱為相序。,上述的三相電源的相序為ABC。在電力系統(tǒng)中一般用黃、綠、紅區(qū)別A、B、C三相。,.,三相電源的聯(lián)接1、星形聯(lián)接,N,中點或零點,把發(fā)電機三相繞組的末端接成一點。而把始端作為與外電路相聯(lián)接的端點。這種聯(lián)接方式稱為電源的星形聯(lián)結(jié)。,火線,中線或零線,火線,火線,線電壓,相電壓,目前，我國供電系統(tǒng)線電壓380V，相電壓220V。,三相四線制,.,N,中點或零點,火線,中線或零線,火線,火線,線電壓,相電壓,根據(jù)KVL：,.,各線電壓與相電壓之間的關(guān)系為:,三相電源各電壓間的相量關(guān)系,線電壓的有效值用表示,相電壓的有效值用Up表示。由相量圖可知它們的關(guān)系為:,.,2.形聯(lián)結(jié),發(fā)電機三相繞組依次首尾相聯(lián)，引出三條線，稱為三角形聯(lián)結(jié)。,.,二、常用的低壓供配電系統(tǒng),（一）三相四線制系統(tǒng),.,1、相線（火線）：從繞組首端引出的三根電源線。即U、V、W。用黃、綠、紅三種顏色表示。中性點：三個繞組的連接點。中性線：中性點引出的那根線。即N。零線：在三相四線制系統(tǒng)中，若電源（如：變壓器）的低壓中性點通過接地裝置與大地直接連接，則此時的中性點稱為零點，中性線成為零線。用淺藍色線表示。相線與零線的家用辨別法：用測電筆，若氖燈亮則為相線，不亮或較暗的為零線。2、相電壓：相線與中性線之間的電壓。即U-N、V-N、W-N之間的電壓。線電壓：相線與相線之間的電壓。即U-V、V-W、U-W之間的電壓。3、三相對稱：相電壓相等、線電壓相等。中性線的主要作用是，星形連接時，保證三相負載不對稱時相電壓也能保持對稱，而起到保護作用。4、特點：三相四線制系統(tǒng)提供380V/220V兩種電壓。,.,三相交流