交變電流(公開課)

第五章交變電流

一、交變電流1、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流,簡稱交流(AC)。2、直流電：方向不隨時(shí)間變化的電流叫做直流電,簡稱直流（DC）。交變電流可以轉(zhuǎn)變成直流，實(shí)驗(yàn)室學(xué)生電源就有這種功能。

二、交變電流的產(chǎn)生（交流發(fā)電機(jī)）1、發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造線圈：轉(zhuǎn)軸垂直于磁場方向磁極：磁極間形成勻強(qiáng)磁場為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流？交變電流產(chǎn)生示意圖：交變電流的產(chǎn)生ABCD——線圈（切割磁感線）K、L——圓環(huán)E、F——電刷｝使線圈在轉(zhuǎn)動時(shí)保持與外電路的連接1、在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？由B→AA(B)D(C)A(B)D(C)2、在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？由A→BD(C)A(B)BD(C)A(B)B3、當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流？轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中電流最大？

線圈轉(zhuǎn)到甲、丙位置時(shí)線圈中沒有電流；轉(zhuǎn)到乙、丁位置時(shí)線圈中電流最大！A(B)D(C)A(B)D(C)D(C)A(B)BD(C)A(B)B

在線圈的轉(zhuǎn)動過程中，穿過線圈的磁通量、線圈中的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流有什么特點(diǎn)？線圈經(jīng)過甲、丙位置時(shí)，電流方向發(fā)生改變。①線圈經(jīng)過中性面時(shí)，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零。②線圈每經(jīng)過中性面一次，交流電方向改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動一周（交流電的一個周期），兩次經(jīng)過中性面，交流電的方向改變兩次。中性面A(B)D(C)與磁感線垂直的平面

設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是ω．經(jīng)過時(shí)間t，AB、CD寬L1，AD、BC長L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B.BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面線圈與中性面的夾角是多少？AB邊的速度多大？AB邊速度方向與磁場方向夾角是多大？AB邊中的感應(yīng)電動勢多大？線圈中的感應(yīng)電動勢多大？三．交變電流的變化規(guī)律

以線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻t線圈中的感應(yīng)電動勢（AB和CD邊切割磁感線）所以令則有

e為電動勢在時(shí)刻t的瞬時(shí)值，Em為電動勢的最大值（峰值）．=NBωS若為N匝線圈1、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，所產(chǎn)生的交變電流按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化——正弦式交流電正弦式交流電的產(chǎn)生的描述2、Em勻速轉(zhuǎn)動過程中能產(chǎn)生電動勢的最大值——峰值，

ω為線圈轉(zhuǎn)動的角速度3、此表達(dá)形式僅在從中性面開始計(jì)時(shí)的情況下成立e為瞬時(shí)值4、若該線圈給外電阻R供電，設(shè)線圈本身電阻為r，由閉合電路歐姆定律R兩端的電壓為eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt交流電的圖像

四、交變電流的種類(1)正弦交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖交流發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)的基本組成?發(fā)電機(jī)的基本種類?交流發(fā)電機(jī)簡介（1）發(fā)電機(jī)的基本組成：①用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞）②用來產(chǎn)生磁場的磁極（2）發(fā)電機(jī)的基本種類①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動磁極不動）②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動電樞不動）無論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子1、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。3、交變電流的變化規(guī)律：（1）方向變化規(guī)律-------線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。

（2）大小變化規(guī)律-------按正弦規(guī)律變化：

e=EmsinωtEm=NBSω叫電動勢的最大值

i=ImsinωtIm=Em/R叫電流的最大值

u=UmsinωtUm=ImR叫電壓的最大值

小結(jié)2、產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動Em-Em（1）線圈與磁感線垂直時(shí)①感應(yīng)電動勢_____,磁通量_____。②是電流方向_________的位置。（2）當(dāng)線圈與磁感線平行時(shí)：感應(yīng)電動勢_____，磁通量_____。（3）線圈連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動的過程中：電流的大小和方向都做______變化。0et理解:最小最大最大最小發(fā)生變化周期性下列表示交變電流的有（）例1iittit(A)(B)(C)(D)0000t(E)0teuCE2一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說法中正確的是()：T1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零；T2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；T3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大。答案：D練習(xí)一臺發(fā)電機(jī)在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機(jī)電動勢的峰值為Em=400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω=314rad/s，試寫出電動勢瞬時(shí)值的表達(dá)式。如果這個發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，總電阻為2000Ω，電路中電流的峰值是多少？寫出電流瞬時(shí)值的表達(dá)式。e=Emsin

ω

t=400sin314t解：電動勢瞬時(shí)值的表達(dá)式為：電流峰值為：Im=Em/R=400V/2000Ω=0.2A電流瞬時(shí)值的表達(dá)式為：i=Imsinωt=2sin314t第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個運(yùn)動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運(yùn)動時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時(shí)間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實(shí)際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計(jì)算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計(jì)算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機(jī)軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機(jī)械效率總效率（絕熱、等溫）二、實(shí)際工作循環(huán)