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文檔簡介
1、任務任務2 2 測量日光燈電路測量日光燈電路任務任務1 1 安裝照明電路安裝照明電路任務任務3 3 分析交流電路分析交流電路u知道家用電器的正確連接方法;知道家用電器的正確連接方法;u能說出照明電路的組成及各部件的作用;能說出照明電路的組成及各部件的作用;u能實現(xiàn)異地控制照明燈;能實現(xiàn)異地控制照明燈;u會按工藝要求安裝、調試照明電路。會按工藝要求安裝、調試照明電路。學習目標學習目標:任務任務1 1 安裝照明電路安裝照明電路1) 1)固定照明燈;固定照明燈;2) 2)移動照明燈及非移動照明燈及非固定用電器(通過固定用電器(通過插頭與固定的插座插頭與固定的插座連接);連接);三眼插座用三眼插座用于
2、有金屬外于有金屬外殼的電器殼的電器兩眼插座接兩眼插座接普通電器普通電器組合插座組合插座雙聯(lián)控制雙聯(lián)控制單聯(lián)控制單聯(lián)控制火線進火線進開關!開關!左零、右火、左零、右火、上地線!上地線!火線進熔火線進熔斷器!斷器!與燈絲連接與燈絲連接用電子線!用電子線!3) 3)各負載之間并聯(lián)。各負載之間并聯(lián)。LNPES1S2S3142356789101.1.照明電路的組成照明電路的組成接線排接線排熔斷器熔斷器插座插座開關開關白熾白熾燈燈日光燈管日光燈管啟輝器啟輝器鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器三通接三通接線盒線盒PVCPVC管管電子線電子線三通三通管管管卡管卡2.2.各部分名稱各部分名稱及作用及作用(1 1)接線排)接線排火線(
3、即相線),一般與引入本居室火線(即相線),一般與引入本居室的相線顏色一致(黃、綠、紅的相線顏色一致(黃、綠、紅 ););零線(即中線),一般為藍色線;零線(即中線),一般為藍色線;地線,一般為黃綠雙色線。地線,一般為黃綠雙色線。市場上有專用的三線護套線,若內穿市場上有專用的三線護套線,若內穿紅、藍、黑三線,則黑線為地線。紅、藍、黑三線,則黑線為地線?;鹁€火線火線火線地線地線地線地線零線零線零線零線作用:引入電源作用:引入電源地線地線(2 2)熔斷器)熔斷器插頭插頭插入式插入式作用:短路保護作用:短路保護底座底座熔斷體可抽出熔斷體可抽出取取出出兩兩側側螺螺釘釘(3 3)插座)插座三相四線三相四線
4、插座插座/ /插頭插頭保護接保護接地線地線較長,較長,應先插應先插入入齒較長,齒較長,應先插應先插入入左零左零右火右火接中線接中線單相三眼單相三眼插座插座/ /插頭插頭L LN NE E反反面面接接線線按按字字母母用用一一字字起起取取下下邊邊框框作用:與插頭配合使用接入用電器作用:與插頭配合使用接入用電器(4 4)開關)開關NL 雙聯(lián)開關的一個位置雙聯(lián)開關的另一個位置其中一只其中一只開關中點開關中點接火線接火線另一只開另一只開關中點接關中點接燈具燈具NL 雙聯(lián)開關的一個位置雙聯(lián)開關的另一個位置作普通開關使用時應接作普通開關使用時應接中點和上下某點中點和上下某點正面正面反面反面線盒線盒NL 雙聯(lián)
5、開關的一個位置雙聯(lián)開關的另一個位置(兩只雙聯(lián)開關配合使用可實現(xiàn)兩處控制)(兩只雙聯(lián)開關配合使用可實現(xiàn)兩處控制)作用:控制照明燈作用:控制照明燈開關連接開關連接狀態(tài)一狀態(tài)一開關連接開關連接狀態(tài)二狀態(tài)二開關的另兩個開關的另兩個接線柱對接接線柱對接(5 5)螺口燈安裝時注意:)螺口燈安裝時注意:火線必須與燈座上連通中心簧片的接線柱相接,火線必須與燈座上連通中心簧片的接線柱相接,以防換燈頭時手觸摸到螺紋部分而觸電以防換燈頭時手觸摸到螺紋部分而觸電! !換言之換言之: :與螺紋與螺紋相連的接線端應相連的接線端應接零線接零線3 .3 .照明電路的安裝照明電路的安裝LNPES1S2S314235678910
6、S1S2S3插座(反)LPENFU(1 1)繪制接線圖)繪制接線圖翻開翻開180180實際用電子線實際用電子線(2 2)安裝工藝要求)安裝工藝要求質量(接線牢固,導線無剝損,無壓皮,無露銅,質量(接線牢固,導線無剝損,無壓皮,無露銅,管內無接頭,明線接頭用絕緣膠布按斜疊往返管內無接頭,明線接頭用絕緣膠布按斜疊往返纏繞兩層,線盒方向正確且能纏繞兩層,線盒方向正確且能180180翻蓋)翻蓋)規(guī)范(導線選色正確、熔斷器及開關進火線、照明規(guī)范(導線選色正確、熔斷器及開關進火線、照明供電與插座供電分開布線),開關離地供電與插座供電分開布線),開關離地1.3m1.3m)工藝(預埋工藝(預埋PVCPVC管,
7、或使用線槽,明線部分平直,管,或使用線槽,明線部分平直,轉角平滑,接線頭光滑)轉角平滑,接線頭光滑)合理(使用方便、用線節(jié)約、選材適當)合理(使用方便、用線節(jié)約、選材適當)S1S2S3插座接頭處用接頭處用電工膠布電工膠布斜疊往返斜疊往返纏牢!纏牢!火線與連火線與連中心簧片中心簧片的螺釘接的螺釘接電子線插口電子線插口電子線插口電子線插口LNPES1S2S314235678910(3 3)用萬用表自檢)用萬用表自檢( (100100或或1010擋擋) )測日光燈開關是否接火線:測日光燈開關是否接火線:萬用表接在熔斷器出線端和萬用表接在熔斷器出線端和鎮(zhèn)流器入線端鎮(zhèn)流器入線端, ,分別按下開分別按下開
8、關兩次關兩次, ,一次為零一次為零( (開關閉合開關閉合), ),一次為一次為(斷路斷路); );測白熾燈開關是否接火線:測白熾燈開關是否接火線:萬用表接在熔斷器出線端和萬用表接在熔斷器出線端和白熾燈燈座上連通中心簧片白熾燈燈座上連通中心簧片的接線柱上的接線柱上, ,分別按下開關分別按下開關兩次兩次, ,一次為零一次為零( (開關閉合開關閉合), ),一一次為次為(開關斷開開關斷開); );測鎮(zhèn)流器:萬用表接在鎮(zhèn)流器外側兩端(火線、測鎮(zhèn)流器:萬用表接在鎮(zhèn)流器外側兩端(火線、電子線),有一定電阻值為正常,若為電子線),有一定電阻值為正常,若為,則可,則可能是內部接觸不良,若為零,則鎮(zhèn)流器已壞。能
9、是內部接觸不良,若為零,則鎮(zhèn)流器已壞。S1S2S3插座(反)LPENFULNPES1S2S314235678910測插座連線是否正確(即測插座連線是否正確(即 “ “上地線、上地線、左零線、右火線左零線、右火線”):): 萬用表兩表棒分別插入插座的上孔及接萬用表兩表棒分別插入插座的上孔及接線排接地線端,導線電阻應為零;線排接地線端,導線電阻應為零; 萬用表兩表棒分別插入插座右孔及熔斷萬用表兩表棒分別插入插座右孔及熔斷器出線端(火線),導線電阻應為零;器出線端(火線),導線電阻應為零; 萬用表兩表棒分別插入插座左孔及接線萬用表兩表棒分別插入插座左孔及接線排接零線端,導線電阻應為零。排接零線端,導
10、線電阻應為零。對于安全插座,必須對于安全插座,必須先將表棒插入上孔并先將表棒插入上孔并向下擠壓內部彈簧,向下擠壓內部彈簧,才能打開左右孔。才能打開左右孔。(4 4) 測量絕緣電阻測量絕緣電阻用兆歐表(又稱搖表)分用兆歐表(又稱搖表)分別測量接地線與火線、接地線別測量接地線與火線、接地線與零線、火線與零線之間的絕與零線、火線與零線之間的絕緣電阻緣電阻; ;測量方法:將被測的兩端測量方法:將被測的兩端分別與絕緣電阻表兩接線端分別與絕緣電阻表兩接線端(L-(L-E)E)相連,順時針方向轉動搖手相連,順時針方向轉動搖手柄,速度為柄,速度為2 2轉轉/ /秒。當指針基秒。當指針基本穩(wěn)定后讀數(shù),低于本穩(wěn)定
11、后讀數(shù),低于0.5M0.5M為絕為絕緣不良。緣不良。(5 5)功能測試)功能測試接入電源引線、熔斷器、白熾燈泡、日光燈管、啟輝接入電源引線、熔斷器、白熾燈泡、日光燈管、啟輝器后,經(jīng)教師同意后通電測試,拆線前先切斷電源。器后,經(jīng)教師同意后通電測試,拆線前先切斷電源。(1)(1)分別按下雙聯(lián)開關分別按下雙聯(lián)開關S S1 1、S S2 2(2)(2)按下單控開關按下單控開關S S3 3(3)(3)日光燈點亮后取下啟輝器日光燈點亮后取下啟輝器(4)(4)各燈具是否能獨立工作各燈具是否能獨立工作(5)(5)插座帶負載的情況插座帶負載的情況u知道日光燈的工作原理及啟輝器、知道日光燈的工作原理及啟輝器、鎮(zhèn)流
12、器的作用;鎮(zhèn)流器的作用;u會測量交流電壓和電流,并知道所會測量交流電壓和電流,并知道所測電壓電流為有效值;測電壓電流為有效值;u能根據(jù)測量數(shù)據(jù)得出交流電壓有效能根據(jù)測量數(shù)據(jù)得出交流電壓有效值不滿足值不滿足KVL,并引發(fā)思考。,并引發(fā)思考。學習目標學習目標:任務任務2 2 測量日光燈電路測量日光燈電路日光燈電路及測量日光燈電路及測量右擊縮放右擊縮放/全屏顯示全屏顯示1.1.日光燈電路工作原理日光燈電路工作原理電源電壓加在啟輝器電源電壓加在啟輝器動靜兩觸片之間,輝動靜兩觸片之間,輝光放光放電電閉合閉合開關開關瞬間瞬間NL鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器燈管燈管啟輝器啟輝器電源電源電壓加到電壓加到啟輝器的兩極啟輝器的兩
13、極惰性氣體電離惰性氣體電離輝光放電輝光放電雙金屬片受熱雙金屬片受熱膨脹膨脹, ,兩極接觸兩極接觸開關開關220V220VU=220VU=220Vi雙金屬片受熱膨脹,雙金屬片受熱膨脹,兩片接觸兩片接觸( (相當于開關相當于開關閉合閉合) ),使,使電電路構成路構成通通路路電流通過鎮(zhèn)流器電流通過鎮(zhèn)流器使使燈絲加熱燈絲加熱啟輝器兩極啟輝器兩極閉合后閉合后, ,兩極兩極間電壓為零間電壓為零輝光放電輝光放電現(xiàn)現(xiàn)象消失象消失, ,管內管內溫度降低溫度降低雙金屬片雙金屬片自自動復位動復位, ,即兩即兩極斷開極斷開啟輝器啟輝器動靜觸片動靜觸片接觸后,電壓消失接觸后,電壓消失鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器燈管燈管啟輝器啟輝器開關
14、開關220V220VL LN N在高電壓作用下燈絲發(fā)射的在高電壓作用下燈絲發(fā)射的電子電子加速加速運動運動碰撞墮性氣體碰撞墮性氣體 電離電離 熒光粉熒光粉發(fā)發(fā)光。光。dtdiLuLU=0U=0雙金屬片冷卻,雙金屬片冷卻,兩兩極斷開極斷開( (相當于開關相當于開關斷開斷開) )i電流突然被切斷電流突然被切斷, , 鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器流器上瞬間上瞬間產(chǎn)生產(chǎn)生高壓高壓鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器燈管燈管啟輝器啟輝器開關開關220V220VL LN N日光燈正常發(fā)光日光燈正常發(fā)光后后, ,只需較低電壓維只需較低電壓維持,持,鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器起起降壓降壓限流作用限流作用, ,而并聯(lián)在而并聯(lián)在燈管燈管兩端的啟輝器兩端的啟輝器不再起作用。
15、不再起作用。結論:結論:1 1)啟輝器閉合)啟輝器閉合斷開(相當于自動開關);斷開(相當于自動開關);2 2)鎮(zhèn)流器與啟輝器配合產(chǎn)生瞬間高壓使燈管發(fā)光。燈)鎮(zhèn)流器與啟輝器配合產(chǎn)生瞬間高壓使燈管發(fā)光。燈管正常工作后管正常工作后, ,鎮(zhèn)流器起降壓限流作用鎮(zhèn)流器起降壓限流作用, ,延長燈管壽命。延長燈管壽命。開關開關鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器燈管燈管啟輝器啟輝器電源電源LN等效電路等效電路LRuLiuuR測電流測電流插孔插孔鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器燈管燈管2.2.按圖接線按圖接線開關開關測總電流測總電流的插口的插口實際燈實際燈管連線管連線網(wǎng)壓輸出網(wǎng)壓輸出(切記切記220V)鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器起輝器起輝器實際燈實際燈管連線管連線測燈
16、管電測燈管電流的插口流的插口經(jīng)檢查確認無誤接通電源。當燈管正經(jīng)檢查確認無誤接通電源。當燈管正常發(fā)光后,用萬用表的交流電壓擋分常發(fā)光后,用萬用表的交流電壓擋分別測量電源、鎮(zhèn)流器以及燈管兩端的別測量電源、鎮(zhèn)流器以及燈管兩端的電壓;電壓;3.3.測測 試試測量數(shù)據(jù)(單位:電壓測量數(shù)據(jù)(單位:電壓VV,電流,電流AA,電阻,電阻)總電壓總電壓U U鎮(zhèn)流器電壓鎮(zhèn)流器電壓U UL L燈管電壓燈管電壓U UR R電流電流i i鎮(zhèn)流器線圈電阻鎮(zhèn)流器線圈電阻R RL LLRuLuuRi用交流電流用交流電流2A2A量程測量電流;量程測量電流;斷電后再用萬用表電阻擋測量鎮(zhèn)流器線圈電阻,并將測量值填斷電后再用萬用表電
17、阻擋測量鎮(zhèn)流器線圈電阻,并將測量值填入下表。入下表。 測量測量電路總電壓與各分電壓電路總電壓與各分電壓思考思考 為什么日光燈電路中為什么日光燈電路中UUUUL L+U+UR R,它們三者之間,它們三者之間有什么關系?有什么關系? 所測量的交流電壓值是什么值?所測量的交流電壓值是什么值? 在交流電路中基爾霍夫電壓定律表現(xiàn)應為何種在交流電路中基爾霍夫電壓定律表現(xiàn)應為何種形式形式? ?思考思考為什么白熾燈電路中為什么白熾燈電路中U=UU=UR1R1+U+UR2R2? ?4.14.1測量測量- -計算計算- -思考思考測量測量電路電流及鎮(zhèn)流器線圈電阻電路電流及鎮(zhèn)流器線圈電阻計算計算日光燈電感電壓除以電
18、流日光燈電感電壓除以電流思考思考為什么不等于所測量的線圈電阻?為什么不等于所測量的線圈電阻?計算計算日光燈電路各電壓除以電流日光燈電路各電壓除以電流思考思考為什么為什么U/I UU/I UR R/I+U/I+UL L /I/I,它們三者之間,它們三者之間有什么關系?有什么關系?計算計算日光燈電路各電壓乘以電流日光燈電路各電壓乘以電流思考思考為什么為什么UI UUI UR RI+UI+UL L I I,它們三者之間有,它們三者之間有什么關系?什么關系?4.24.2測量測量- -計算計算- -思考思考5.5.改接線路改接線路測量數(shù)據(jù)(單位:電流測量數(shù)據(jù)(單位:電流AA)并聯(lián)電容值并聯(lián)電容值(FF)
19、總電流總電流i i燈管支路電流燈管支路電流i i1 1電容支路電流電容支路電流i iC C無電容無電容1 12.22.24 4斷開電源,在電源兩端并聯(lián)電容斷開電源,在電源兩端并聯(lián)電容(注意經(jīng)過總電流插孔后分流)(注意經(jīng)過總電流插孔后分流),檢查確認無誤方可接通電源。測量檢查確認無誤方可接通電源。測量各支路交流電流值并填入表中。各支路交流電流值并填入表中。 LRuLi1uuRiiCC1C2C3觀察觀察并聯(lián)電容前后對燈管的亮度是否有影響?并聯(lián)電容前后對燈管的亮度是否有影響?(測量燈管支路的電流有無變化?)。(測量燈管支路的電流有無變化?)。計算計算電路總電流與各支路電流的關系,電路總電流與各支路電
20、流的關系,思考思考 為什么為什么IIII1 1+I+IC C,所測量的交流電流值是什么值?在,所測量的交流電流值是什么值?在交流電路中基爾霍夫電流定律表現(xiàn)應為何種形式交流電路中基爾霍夫電流定律表現(xiàn)應為何種形式? ?觀察觀察并聯(lián)不同的電容對總電流的影響,并聯(lián)不同的電容對總電流的影響,思考思考為什么并聯(lián)恰當?shù)碾娙輹箍傠娏鳒p少?電容與電感為什么并聯(lián)恰當?shù)碾娙輹箍傠娏鳒p少?電容與電感在交流電路中有什么特殊的作用?在交流電路中有什么特殊的作用?6.6.觀察觀察- -計算計算- -思考思考u知道表征正弦交流電的知道表征正弦交流電的“三要素三要素”及相量表示法;及相量表示法;u知道知道R、L、C三個基本
21、元件在正弦交流電路中的三個基本元件在正弦交流電路中的伏安關系(即數(shù)量及相位關系);伏安關系(即數(shù)量及相位關系);u能區(qū)分有功功率、無功功率、視在功率;能區(qū)分有功功率、無功功率、視在功率;u會借助電壓(電流)三角形,求解串聯(lián)(并聯(lián))會借助電壓(電流)三角形,求解串聯(lián)(并聯(lián))正弦交流電路;正弦交流電路;u知道提高電路功率因數(shù)的意義和方法。知道提高電路功率因數(shù)的意義和方法。學習目標學習目標:任務任務3 3 分析交流電路分析交流電路1. 1.正弦交流電的表述正弦交流電的表述2. 2.正弦交流量的相量表示正弦交流量的相量表示3. 3.正弦交流量的加減運算正弦交流量的加減運算4. 4.單一參數(shù)在正弦交流電
22、路中的特性單一參數(shù)在正弦交流電路中的特性5. 5.正弦交流電路分析方法正弦交流電路分析方法6. 6.提高功率因數(shù)的意義及方法提高功率因數(shù)的意義及方法正弦交流電路:正弦交流電路:如果在電路中電動勢的大小與方向均如果在電路中電動勢的大小與方向均隨時間按正弦規(guī)律變化,由此產(chǎn)生的電流、電壓大小隨時間按正弦規(guī)律變化,由此產(chǎn)生的電流、電壓大小和方向也是正弦的,這樣的電路稱為正弦交流電路。和方向也是正弦的,這樣的電路稱為正弦交流電路。Tut1.1.正弦交流電的表述正弦交流電的表述正弦交流電也有正方向正弦交流電也有正方向,一般按正半周的方向假設。一般按正半周的方向假設。 實際方向和假設實際方向和假設方向一致方
23、向一致實際方向和假設實際方向和假設方向相反方向相反ti正弦交流電的方向:正弦交流電的方向:iuR正弦波的特征量正弦波的特征量三要素三要素tIim sint it mI: 電流幅值(最大值)電流幅值(最大值) : 角頻率(弧度角頻率(弧度/秒)秒) : 初相角初相角mI 特征量特征量:tIim sin為正弦電流的最大值為正弦電流的最大值mI正弦波特征量之一正弦波特征量之一 幅度(最大值)幅度(最大值) 在實際應用中常用在實際應用中常用有效值有效值表示幅度。表示幅度。交流電表指示的電壓、電流讀數(shù),就是被測物理量交流電表指示的電壓、電流讀數(shù),就是被測物理量的有效值。的有效值。2mII 2mII ,t
24、Iim時當 sin熱效應相當熱效應相當有效值概念有效值概念R直流直流IR交流交流iTRIW2 ttiRWTd)(20 電流有效電流有效值定義為值定義為有效值也稱有效值也稱均方根值均方根值同理,可得正弦電壓有效值與最大值的關系:同理,可得正弦電壓有效值與最大值的關系:UUUU2 21mm 或或若一交流電壓有效值為若一交流電壓有效值為U=220V,則其最大值為,則其最大值為Um 311V;U=380V, Um 537V。(1 1)工程上說的正弦電壓、電流一般指有效值,如設)工程上說的正弦電壓、電流一般指有效值,如設備銘牌額定值、電網(wǎng)的電壓等級等。但絕緣水平、耐壓值備銘牌額定值、電網(wǎng)的電壓等級等。但
25、絕緣水平、耐壓值指的是最大值。因此,在考慮電器設備的耐壓水平時應按指的是最大值。因此,在考慮電器設備的耐壓水平時應按最大值考慮。最大值考慮。(2 2)測量中,交流測量儀表指示的電壓、電流讀數(shù)一)測量中,交流測量儀表指示的電壓、電流讀數(shù)一 般為有效值。般為有效值。(3 3)區(qū)分電壓、電流的瞬時值、最大值、有效值的符號。)區(qū)分電壓、電流的瞬時值、最大值、有效值的符號。I,I, im注注問題與討論問題與討論 電器電器 220V 220V最高耐壓最高耐壓 =300V=300V 若購得一臺耐壓為若購得一臺耐壓為 300V 300V 的電器,是否的電器,是否可用于可用于 220V 220V 的線路的線路上
26、上? ? 該用電器最高耐壓低于電源電壓的最大值該用電器最高耐壓低于電源電壓的最大值,所以,所以不能用不能用。2有效值有效值 U U = 220V = 220V 最大值最大值 U Um m = 220V = 311V = 220V = 311V 電源電壓電源電壓 描述變化周期的幾種方法描述變化周期的幾種方法(1) 周期周期 T: 變化一周所需的時間變化一周所需的時間 ,單位:秒,毫秒,單位:秒,毫秒Tf1fT22 正弦波特征量之二正弦波特征量之二角頻率角頻率(3)角頻率角頻率 : 每秒變化的弧度,單位:弧度每秒變化的弧度,單位:弧度/秒秒(2) 頻率頻率 f: 每秒變化的次數(shù)每秒變化的次數(shù) ,單
27、位:赫茲,千赫茲,單位:赫茲,千赫茲 .it T* 電網(wǎng)頻率:電網(wǎng)頻率: 中國中國 50 HzHz 美國美國 、日本、日本 60 HzHz小常識小常識* 有線通訊頻率:有線通訊頻率:300 - 5000 HzHz * 無線通訊頻率:無線通訊頻率: 30 kHz - 3104 MHzHztIi sin2正弦波特征量之三正弦波特征量之三初相位初相位:t = 0 時的時的相位,稱為相位,稱為初相位或初相角初相位或初相角。說明:說明: 給出了觀察正弦波的起點或參考點,給出了觀察正弦波的起點或參考點,常用于描述多個正弦波相互間的關系。常用于描述多個正弦波相互間的關系。it )(t:正弦波的相位角或相位:
28、正弦波的相位角或相位例例幅度:幅度:A707. 021A 1IIm30314sinti已知:已知:Hz5023142rad/s314 f頻率:頻率:30 初相位:初相位: 1212 tt 兩個兩個同頻率同頻率正弦量間的相位差正弦量間的相位差( ( 初相差初相差) ) 222111 sin sintIitIimm122i1i t t兩種正弦信號的相位關系兩種正弦信號的相位關系同同相相位位1i1221t2i021 落后于落后于2i1i2it1相相位位落落后后21i2i相相位位領領先先1i12021領先于領先于1i2it 三相交流電路:三種電壓初相位各差三相交流電路:三種電壓初相位各差120120
29、。BuCuAu t t可以證明同頻率正弦波運算后,頻率不變。可以證明同頻率正弦波運算后,頻率不變。222111 sin2 sin2tUutUu如:如:結論結論: 因角頻率(因角頻率( )不變,所以以下)不變,所以以下討論討論同頻率正弦波同頻率正弦波時時, 可不考慮,主要研究可不考慮,主要研究幅度與初相位的變化。幅度與初相位的變化。tUtUtUuuu sin2 sin2 sin2221121幅度、相位變化幅度、相位變化頻率不變頻率不變瞬時值表達式瞬時值表達式tisin相量相量前兩種不便于運算,重點介紹相量表示法。前兩種不便于運算,重點介紹相量表示法。波形圖波形圖it 正弦量的表示方法:正弦量的表
30、示方法:重點重點又稱三角函數(shù)式又稱三角函數(shù)式表示法,必須小寫表示法,必須小寫2.2.正弦交流電的相量表示方法正弦交流電的相量表示方法初相初相1. 若其幅度用最大值表示若其幅度用最大值表示 ,則用符號:則用符號:()相量的圖示()相量的圖示2. 在實際應用中,幅度更多采在實際應用中,幅度更多采用有效值,則用符號:用有效值,則用符號:用有向線段表示。用有向線段表示。幅度幅度()相量的書寫()相量的書寫30222030220mUU、E、I、Ummm、E、I、U222111 sin2 sin2tUutUu1U12U21U2U領先領先 落后落后?正弦波的相量圖示法舉例正弦波的相量圖示法舉例例例1 1:將
31、:將 u u1 1、u u2 2 用相量圖表示用相量圖表示 相位:相位:幅度:幅度:相量大小相量大小12UU 12設:設:yxoot1+outooAt1t3+ot3(t=0)t2+ot2Umoyxoot1+outooAt1t3+ot3(t=0)t2+ot2Umoyxoot1+outooAt1t3+ot3(t=0)t2+ot2Umo(a)(a)電壓旋轉相量電壓旋轉相量(b)(b)正弦電壓的波形正弦電壓的波形(c)(c)電壓相量圖電壓相量圖注意注意 : . . 只有正弦量只有正弦量才能用相量表示,非正弦量不可以。才能用相量表示,非正弦量不可以。. . 只有只有同頻率同頻率的正弦量才能畫在一張相量圖
32、上,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。不同頻率的正弦量不能畫在一張相量圖上。注意注意 : 1U12U2不有同頻率的兩個不有同頻率的兩個正弦量的相位差不正弦量的相位差不等于初相之差!等于初相之差!應用舉例應用舉例解解:AI30100V60220U例例1: 1:已知瞬時值,求相量。已知瞬時值,求相量。已知已知 V3314sin2220A6314sin2100tuti2202203/UI1001006/注意相位角注意相位角所在象限。所在象限。求:求:21ii 、例例2 2:已知相量,求瞬時值。已知相量,求瞬時值。 已知兩個頻率都為已知兩個頻率都為 1000 Hz
33、1000 Hz 的正弦電流的相量形式的正弦電流的相量形式為:為:A3010A6010021IIA )306280sin(210A )606280sin(210021titi解解:6280100022fsrad波形圖波形圖瞬時值瞬時值( (三角式三角式) )相量相量UU小結:正弦波的幾種表示法小結:正弦波的幾種表示法tUum sin T TmIt i iU 符號說明符號說明瞬時值瞬時值 - - 小寫小寫u、i有效值有效值 - - 大寫大寫U、I相量相量 - - 大寫大寫 + + “. .”I、U最大值最大值 - - 大寫大寫+ +下標下標mm、IU正誤判斷正誤判斷Utu sin100?瞬時值瞬時
34、值相量相量正誤判斷正誤判斷)15sin(2501550tU?瞬時值瞬時值相量相量45210I已知:已知:A)45sin(10ti正誤判斷正誤判斷?有效值有效值 則:則:已知:已知:)15(sin210tu10U正誤判斷正誤判斷1510U?15 則:則:)50(sin100ti已知:已知:50100I?正誤判斷正誤判斷最大值最大值21002 IIm21UUUU222111 sin2 sin2tUutUu同頻率正弦波的同頻率正弦波的相量畫在一起,相量畫在一起,構成相量圖。構成相量圖。22U1U13.3.正弦交流量的加減運算正弦交流量的加減運算AtiAti)6314sin(3,)3314sin(42
35、1例:例:設電路某節(jié)點流入電路設電路某節(jié)點流入電路i1、i2,分別為:分別為:AIIImmm5342222211 .2330arctan21mmIIAtio)1 .23314sin(5:即求該節(jié)點流出電流求該節(jié)點流出電流immmIII21或解:由解:由KCL,i=i1+i2由相量圖可求得:由相量圖可求得:mI-30603032mI6041mI例:三相電源例:三相電源VUAB3803220 30求求u uABABVtuVtuVtuCNBNAN)120314sin(2220,)120314sin(2220,)314sin(2220設Vt:uAB)30314sin(2380即0220ANU解:據(jù)解:
36、據(jù)KVLKVL:u uABAB=u=uANAN+u+uNBNB303220ABUBNANABUUU或畫出相量圖畫出相量圖=u=uANAN-u-uBNBN120220BNU120220CNUBNU例例V )60314sin(24)(V )30314sin(26)(o21ttuttuV604 V 306o2o1 UUV )9 .41314sin(264. 9)()()(o21ttututu60430621UUU301U9 .41U9 .41301U602UU602U首尾相接首尾相接V9 .4164. 9借助相量圖計算借助相量圖計算復習單一參數(shù)復習單一參數(shù)R R、L L、C C的伏安關系及其在直流的
37、伏安關系及其在直流通路中的特性:通路中的特性:iRu dtduCi dtdiLu R RiuuC CiL Liu4.4.單一參數(shù)在正弦交流電路中的特性單一參數(shù)在正弦交流電路中的特性(1)電阻電路)電阻電路P=IU(P=IU(平均功率或有功功率,也簡平均功率或有功功率,也簡稱為功率,單位瓦,稱為功率,單位瓦,W)W)數(shù)量上:數(shù)量上:U Um m=I=Im mR R 或或U=IRU=IR相位上:相位上:電壓與電流同相位;電壓與電流同相位;tIimsin設ttIUuipmmsinsin)2cos1 (sin2tUItIUmm(a)電路圖iRuUI(b)相量圖u 、i、piu pt0(c)波形圖2P=
38、UIUmIm(a)電路圖iRuUI(b)相量圖u 、i、piu pt0(c)波形圖2P=UIUmIm(a)電路圖iRuUI(b)相量圖u 、i、piu pt0(c)波形圖2P=UIUmImtUtRIRiummsinsin則數(shù)量上:數(shù)量上:U=(L)IU=(L)I=X=XL LI (XI (XL L=L=L, ,稱為感稱為感抗抗, ,單位為歐姆單位為歐姆) );相位上:相位上:電壓超前電流電壓超前電流9090o o電感是非耗能元件,在一個周期內電感是非耗能元件,在一個周期內平均功率為零平均功率為零; ;Q=IU(Q=IU(與電源進行能量交換的規(guī)模與電源進行能量交換的規(guī)模,稱為無功功率,稱為無功功
39、率, ,單位為乏單位為乏,VAR),VAR)(2)電感電路)電感電路tIimsin設tLIdtdiLumcos則(a)電路圖iuL(b)相量圖UIu 、i、puipt0(c)波形圖T/4T/4T/4 T/4UI(a)電路圖iuL(b)相量圖UIu 、i、puipt0(c)波形圖T/4T/4T/4 T/4UI(a)電路圖iuL(b)相量圖UIu 、i、puipt0(c)波形圖T/4T/4T/4 T/4UI)90sin(tUmu 、i、puipt0(c)波形圖T/4T/4T/4T/4UI電容是非耗能元件,在一個周期內平均電容是非耗能元件,在一個周期內平均功率為零功率為零; ;Q=IU(Q=IU(與
40、電源進行能量交換的規(guī)模,稱與電源進行能量交換的規(guī)模,稱為無功功率為無功功率, ,單位為乏單位為乏,VAR),VAR)數(shù)量上:數(shù)量上: 稱稱X XC C為容抗為容抗, ,單位為歐姆單位為歐姆) );(3)電容電路)電容電路(a)電路圖iuCu 、i、puipt0(c)波形圖T/4T/4T/4 T/4UI(b)相量圖UItUumsin設tCUdtduCimcos則)90sin(tIm相位上:相位上:電流超前電壓電流超前電壓9090o o;CmmmmXUCUCUI1)(b)相量圖IU電阻電阻電感電感電容電容小結:單一參數(shù)在正弦電路中的特性小結:單一參數(shù)在正弦電路中的特性電壓與電流同相電壓與電流同相電
41、壓超前電流電壓超前電流9090電壓落后電流電壓落后電流9090R參數(shù)參數(shù) 相位及數(shù)量關系相位及數(shù)量關系阻抗(電阻、電抗)阻抗(電阻、電抗)fCCXC211fLLXL2IRURLLIXU CCIXU功率功率RIUP 有功功率有功功率無功功率無功功率感抗感抗容抗容抗LIUQ 無功功率無功功率CIUQ 1. 1.電阻元件在直流和交流電路電阻元件在直流和交流電路中阻礙電流的作用相同。中阻礙電流的作用相同。2. 2.電感元件在直流電路中相當電感元件在直流電路中相當于導線,電阻為零,但在交于導線,電阻為零,但在交流電路中則存在阻礙電流的流電路中則存在阻礙電流的作用隨角頻率增大而增大。作用隨角頻率增大而增大
42、。3. 3.電容元件在直流電路中相當于電容元件在直流電路中相當于斷路,電阻為無窮大,但在斷路,電阻為無窮大,但在交流電路中則其阻礙電流的交流電路中則其阻礙電流的作用隨角頻率增大而減小。作用隨角頻率增大而減小。RUI fLULUXUIL2fCUCUXUIC21例例: :電路如圖所示電路如圖所示f1=1000KHZf2=1KHZ干擾信號音頻信號5VLC 已知已知L=10mHL=10mH,C=0.1FC=0.1F,高頻干擾信號高頻干擾信號f f1 1=1000kHz=1000kHz音頻信號音頻信號f f2 2=1kHz=1kHz試分別求出對應的感抗、容抗試分別求出對應的感抗、容抗, ,并說明電感、電
43、容在該并說明電感、電容在該電路中的作用。電路中的作用。解:解:(1)對應頻率對應頻率f1=1000kHz的高頻干擾信號的高頻干擾信號:可見電感、電容在該電路中的作用是阻止高頻干擾信號通過揚可見電感、電容在該電路中的作用是阻止高頻干擾信號通過揚聲器。故此電感常稱為扼流圈,此電容稱為高頻濾波電容聲器。故此電感常稱為扼流圈,此電容稱為高頻濾波電容kLfXL8 .62101010100014. 32233116 . 1101 . 010100014. 321216311CfXC(2)對應頻率對應頻率f2=1kHz的音頻信號的音頻信號:L=10mH,C=0.1F,f1=1000kHz, f2=1kHz8
44、 .62101010114. 322332fLXLkCfXC6 . 1101 . 010114. 321216322IRUU LUSUI QQQIUUCLCL PIURXXXIUUCLCL/ZIU RIUR電壓電壓(相量)(相量)阻抗阻抗(數(shù)量)(數(shù)量)功率功率(數(shù)量)(數(shù)量)CUCLUU(c)電壓相量(a)電路圖UCRCILUURULURIUL(b)相量圖UCUL+UCUX=UURIUXURXZPQS(d)阻抗(e)阻抗(1 1)RLCRLC串聯(lián)電路串聯(lián)電路這類典型電路有:日光燈電路、串聯(lián)諧這類典型電路有:日光燈電路、串聯(lián)諧振電路、移相電路振電路、移相電路分析方法:分析方法:以電流為參考相量
45、,畫出回路電壓相量以電流為參考相量,畫出回路電壓相量圖(圖()5.5.正弦交流電路的分析方法正弦交流電路的分析方法IRUU LU22LRUUUSUI QQQIUUCLCL PIUR22QPSXXXIUUCLCL/ZIU RIUR22XRZUURcosuu與與i i相位差相位差若電壓超前電流,則電路為若電壓超前電流,則電路為電感性電感性負載負載若電壓落后于電流,則電路為若電壓落后于電流,則電路為電容性電容性負載負載若電壓與電流同相,則電路為若電壓與電流同相,則電路為電阻性電阻性負載負載ZRcosSPcosCUCLUUcosSP coscos=1=1時,電源利用率最高時,電源利用率最高coscos
46、稱為功率因數(shù)稱為功率因數(shù)例:分析日光燈實驗電路例:分析日光燈實驗電路(a)電路圖(b)矢量圖RILUURULURIULU測得工頻日光燈電路數(shù)據(jù)如下:測得工頻日光燈電路數(shù)據(jù)如下:U=220VU=220V,L L=160V=160V,U UR R=150V=150V,I=0.18AI=0.18A求求 :1 1、其阻抗三角形各量、其阻抗三角形各量(電阻、電抗、電感、阻抗)(電阻、電抗、電感、阻抗); ;2 2、功率三角形各量、功率三角形各量(有功功率、無功功率、視在功率)(有功功率、無功功率、視在功率)RLCICILIRIU(2 2)RLCRLC并聯(lián)電路并聯(lián)電路這類典型電路常見于:這類典型電路常見于
47、:提高功率因數(shù)、并聯(lián)諧振電路、移相等提高功率因數(shù)、并聯(lián)諧振電路、移相等分析方法:分析方法:以電壓為參考相量,以電壓為參考相量,畫出節(jié)點電流相量圖畫出節(jié)點電流相量圖( () )再根據(jù)各元件伏安關系及功率再根據(jù)各元件伏安關系及功率求解求解URILICII CLIICCLLRXUIXUIRUI,fCCXfLLXCL211,222),(,QPUISIIUQUIPCLRSPIIRcos1. 1.在電力電路中在電力電路中, ,常在感性負載常在感性負載( (如如日光燈電路、電動機電路日光燈電路、電動機電路) )兩端兩端并聯(lián)合適的電容,提高功率因并聯(lián)合適的電容,提高功率因數(shù)數(shù); ;* *2. 2.在電子電路中
48、在電子電路中, ,構成并聯(lián)諧振電路和移相電路構成并聯(lián)諧振電路和移相電路; ;RIULCICI1例:分析日光燈實驗電路并聯(lián)電容后的情況例:分析日光燈實驗電路并聯(lián)電容后的情況日光燈電路實驗中并聯(lián)電容前后測量數(shù)據(jù)日光燈電路實驗中并聯(lián)電容前后測量數(shù)據(jù)并聯(lián)電容并聯(lián)電容(F(F) ) 總電流總電流(A)(A) 鎮(zhèn)流器電流鎮(zhèn)流器電流(A)(A) 電容電流電容電流(A)(A)C=0C=00.360.360.360.360 0C=1C=10.2910.2910.360.360.0690.069C=2.2C=2.20.2080.2080.360.360.1520.152C=4+0.47C=4+0.470.0520
49、.0520.360.360.3080.308C=2.2+4C=2.2+40.0670.0670.360.360.4280.428C=9.87C=9.870.3210.3210.360.360.6810.681(b)感性電路(a)電路圖RIULCICI1IUICI11(d)阻性電路(c)容性電路IUICI11IUICI11RIULCICI1RLRL與與C C并聯(lián)電路及并聯(lián)電路及并聯(lián)不同電容時的相量圖并聯(lián)不同電容時的相量圖(1 1). .功率因數(shù)的定義功率因數(shù)的定義SPcos(2 2)提高功率因數(shù)的意義)提高功率因數(shù)的意義提高電源設備的利用率提高電源設備的利用率(3 3)提高功率因數(shù)的辦法)提高功
50、率因數(shù)的辦法在電感性負載兩端在電感性負載兩端并聯(lián)合適并聯(lián)合適的電容的電容對于電動機負載要避免對于電動機負載要避免“大馬拉小車大馬拉小車”視在功率視在功率:S=UI(:S=UI(伏安伏安) )有功功率有功功率:P=Scos=IUcos:P=Scos=IUcos( (瓦瓦) )無功功率無功功率:Q=Ssin=IUsin:Q=Ssin=IUsin( (乏乏) )減少線路損耗減少線路損耗 P PQ QS S6.6.提高功率因數(shù)的意義及方法提高功率因數(shù)的意義及方法 例例 40W 40W日光燈接入電源電壓日光燈接入電源電壓U=220VU=220V,f f=50Hz=50Hz。測得。測得燈管兩端電壓燈管兩端
51、電壓U UR R=110V=110V。試求:試求:(1)(1)流過燈管的電流流過燈管的電流I I1 1及負載的功率因數(shù)及負載的功率因數(shù)coscos 1 1;(2)(2)如將電路功率因數(shù)提高到如將電路功率因數(shù)提高到coscos=0.8=0.8,電路總電流為多,電路總電流為多少?應并聯(lián)多大的電容?少?應并聯(lián)多大的電容?C CCICI1IU 1 1+ +- -L LR R1IUI1IRUU 1 1LU并聯(lián)電容前并聯(lián)電容前并聯(lián)電容后并聯(lián)電容后 I1IRUU 1 1LU解:并聯(lián)電容前,電阻元件取用有功功率解:并聯(lián)電容前,電阻元件取用有功功率605 . 0arctan1AUPIR36. 01104015
52、. 022036. 040cos11UIP+ +- -L LR R1IUI并聯(lián)電容前后,有功功率不變并聯(lián)電容前后,有功功率不變sinsin11IIICAUPI227. 08 . 022040cosCI1IU 1 1 I)tan(tan12UPUICC由相量圖,可知由相量圖,可知)tan(tansincossincos111UPUPUP或FfUPCoo58. 2)9 .36tan60(tan2205014. 3240)tan(tan2212C CCI+ +- -L LR R1IUI1 1隨時間按正弦規(guī)律變化的電流、電壓、電動勢隨時間按正弦規(guī)律變化的電流、電壓、電動勢稱為正弦交流量。交流電某一時刻
53、的實際方向與參考稱為正弦交流量。交流電某一時刻的實際方向與參考方向一致時,這一時刻的數(shù)值為正;相反時為負值。方向一致時,這一時刻的數(shù)值為正;相反時為負值。)(IIm或2在正弦交流電路中,同一電量用不同的符號,在正弦交流電路中,同一電量用不同的符號,其含義各不相同,如其含義各不相同,如i瞬時值,瞬時值,Im最大值,最大值,I有有效值,效值, 最大值(或有效值)的電流最大值(或有效值)的電流相量。相量。項目項目3 小結小結3 3正弦交流電的一般形式為正弦交流電的一般形式為i=Imsini=Imsin(tt ),),其中其中ImIm為電流的最大值,為電流的最大值, 為角頻率,為角頻率, 為初相位,為初相位,它們是確定一個正弦量的三要素它們是確定一個正弦量的三要素。4 4正弦交流電的有效值是與其熱效應相當?shù)闹绷髡医涣麟姷挠行е凳桥c其熱效應相當?shù)闹绷髦?。有效值與最大值的關系是:值。有效值與最大值的關系是:最大值最大值= =2有效值
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