电工学第4章 正弦交流电路

1、内容提要:,本章主要讨论三相交流电源的连接、负载的连接、三相电路的分析以及三相电路的功率问题。,第四章 三相正弦交流电路,4.1 三相正弦交流电源,4.2 负载的连接,4.3 三相电路的分析,具体内容：,4.4 三相电路的功率,1. 掌握三相电路中电源及负载的连接方法； 2. 掌握相电压与线电压、相电流与线电流在对称三相电路中的相互关系； 3. 掌握对称三相电路电压、电流和功率计算； 4. 掌握不对称三相四线制电路中中线的作用。,基本要求：,三相正弦交流电路的有关概念：,第三章所介绍的正弦交流电路为单相正弦交流电路，它是由单个电源供电的电。

2、第4章 交流电路,4.2 正弦交流电的相量表示法,4.3 电阻元件的交流电路,4.1 正弦交流电的基本概念,4.4 电感元件的交流电路,4.10 电路中的谐振,4.8 复杂正弦交流电路的分析与计算,4.9 功率因数的提高,4.7 阻抗的串联与并联,4.6 电阻、电感与电容元件串联交流电路,4.5 电容元件的交流电路,本章要求,1. 理解正弦量的特征及其各种表示方法； 2. 理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法，会画相量图。； 3. 掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念； 4.了解正弦交流电路的频率特。

3、三相发电机,三相供电系统的三相电源是三相发电机。三相发电机的结构如图，它有定子和转子两大部分。,3.7 三相正弦电路,定子铁心的内圆周的槽中对称地安放着三个绕组AX、BY和CZ。A、B、C为首端；X、Y、Z为末端。三绕组在空间上彼此间隔120。转子是旋转的电磁铁。它的铁心上绕有励磁绕组。,3.7.1 三相电源,（1）三相电源的产生,（2）波形图,相序：三相电源到达正最大值的先后次序。,相序为A-B-C， 称为正序或顺序。,反序或逆序？ C-B-A,（3）相量表示,（4）对称三相电源的特点,uA+ uB+ uC =0,或,三相对称电源是由三个同频率、等振幅而相位依。

4、4.1 正弦量的基本概念 4.2 正弦量的有效值 4.3 正弦量的相量表示法 4.4 正弦电路中的电阻元件 4.5 正弦电路中的电感元件 4.6 正弦电路中的电容元件 4.7 基尔霍夫定律的相量形式 4.8 复阻抗、 复导纳及其等效变换 4.9 RLC串联电路 4.10 RLC并联电路 4.11 正弦交流电路的相量分析法 4.12 正弦交流电路的功率 4.13 功率因数的提高 4.14 谐振,第4章 正弦交流电路,4.1 正弦量的基本概念,目的与要求,掌握正弦量的三要素,重点与 难点,重点：三要素难点：波形图的画法,正弦交流电：电压、电流均随时间按正弦函数规律变化1. 振幅值（最大值） 正弦。

5、第4章 正弦交流电路,4.2 正弦量的相量表示法,4.4 电阻、电感与电容元件串联的交流电路,4.1 正弦电压与电流,4.3 单一参数的交流电路,4.5 阻抗的串联与并联,4.8 功率因数的提高,4.7 交流电路的频率特性,4.6 复杂正弦交流电路的分析与计算,4.9 非正弦周期电压和电流,4.3.3 电容元件的交流电路,基本关系式,1. 电流与电压的关系,(1) 频率相同。,(3) 电流超前电压90。,相位差,则,设,(2) I =UC 或,则,定义：,所以电容C具有隔直通交的作用。,容抗,( ),相量式,电容电路中相量形式的欧姆定律。,XC 与 f 的关系,2. 功率关系,(1) 瞬时功率,(2) 平均功。

6、,4.1. 概述,4.5.,非正弦交流电路中的平均功率,非正弦周期交流信号的特点:,4.1. 概述,半波整流电路的输出信号,交直流共存电路,+V,Es,计算机内的时钟脉冲信号,T,t,基波（和原 函数同频）,二次谐波 （2倍频）,直流分量,高次谐波,4.2.,非正弦周期交流信号的分解,周期函数,周期性方波的分解,t,基波,五次谐波,七次谐波,例,直流分量+基波,三次谐波,直流分量+基波+三次谐波,周期性方波的分解,4.3.,非正弦周期交流信号平均值、有效值的计算,三角函数的正交性,非正弦周期函数的平均值,若,正弦量的平均值为0,非正弦周期函数的有效值,若,则有效值:,结。

7、第四章 正弦交流电路,4.2 正弦量的相量表示法,4.3 单一参数的交流电路,4.1 正弦电压与电流,4.5 阻抗的串联与并联,4.4 电阻、电感与电容元件串联交流电路,在电路中，激励和响应均按正弦规律变化,4.1 正弦电压与电流,设正弦交流电流：,正弦量的三要素:,正弦量: 随时间按正弦规律变化的电压和电流分别称为正弦电压和正弦电流，统称为正弦量,数学表示式为:,4.1.1 频率、角频率与周期,* 电网频率：我国 50 Hz ；美 、日 60 Hz,例：,工频50赫兹周期为20毫秒角频率314 rad/s,周期T、频率f和角频率,4.1.2 幅值与有效值,有效值：与其热效应相等的直。

8、1,第 3 章 交流电路,3.1 正弦交流电的基本概念,3.2 正弦交流电的相量表示法,3.3 单一参数交流电路,3.4 串联交流电路,3.5 并联交流电路,3.6 交流电路的功率,3.7 电路的功率因数,* 3.8 电路中的谐振,3.9 非正弦周期信号电路,下一章,上一章,返回主页,大连理工大学电气工程系,2,3.1 正弦交流电的基本概念,交流电: 大小和方向都周期性变化、在一个周期 上的函数平均值为零。 正弦交流电: 按正弦规律变化的交流电。,最大值角频率初相位,i = Imsin(t +),瞬时值,最大值,角频率,初相位,大连理工大学电气工程系,3,正弦交流电的波形:,0180,180 0, = 0。

9、第五章 正弦交流电路,5-1 交流电的基本概念 5-2 正弦交流电的表示方法 5-3 单一参数的交流路 5-4 LC谐振电路, 5-1 交流电的基本概念,大小和方向随时间作周期性变化的电流和电压，分别称为交变电流和交变电压，统称交流电。交流电分为正弦交流电和非正弦交流电。,大小和方向随时间按正弦规律变化的电压或电流，称为正弦交流电。,a）正弦交流电 b）矩形波 c）三角波,一、交流电的产生,正弦交流电是由正弦交流发电机产生的，如图所示为最常见的汽车交流发电机。,交流发电机原理如图所示，当线圈在原动机（如水轮机或汽轮机）带动下旋转时，由。

10、第4章 正弦交流电路,41交流电路中的基本物理量,46正弦交流电路中的功率,42正弦量的相量表示,43电路基本定律的相量形式,44 电阻、电感、电容电路,45 谐振电路,41交流电路中的基本物理量,案例4.1 我们最熟悉和最常用的家用电器采用是都是交流电，如电视、电脑、照明灯、冰箱、空调等家用电器。即便是像收音机、复读机等采用直流电源的家用电器也是通过稳压电源将交流电转变为直流电后使用。这些电器设备的电路模型在交流电路中的规律与直流电路中的规律是不一样的，因此分析交流电路的特征及相应电路模型的交流响应是我们的重要任务。,第4章。

11、返回,第4章 正弦交流电路,目 录,4.1 正弦量 4.2 正弦量的相量表示法 4.3 电阻元件的正弦响应 4.4 电感元件的正弦响应 4.5 电容元件的正弦响应 4.6 电阻、电感与电容元件串联电路的正弦响应 4.7 一般交流电路的正弦响应 4.8 功率因数的提高 4.9 交流电路的频率特性,正弦电压和电流,正弦交流电的电压和电流是按照正弦规律周期性变化的。,正弦交流电,4.1 正弦量,4。

12、第4章 正弦交流电路,4.2 正弦量的相量表示法,4.4 电阻、电感与电容元件串联交流电路,4.1 正弦电压与电流,4.3 单一参数的交流电路,4.5 阻抗的串联与并联,4.8 功率因数的提高,4.7 交流电路的频率特性,4.6 复杂正弦交流电路的分析与计算,第4章 正弦交流电路,1. 理解正弦量的特征及其各种表示方法； 2. 理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法，会画相量图； 3. 掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念； 4.了解正弦交流电路的频率特性，串、并联谐振的条件及特征； 5.了解提。

13、第4章 正弦交流电路,4.2 正弦量的相量表示法,4.1 正弦电压与电流,4.3 单一参数的交流电路,4.7 交流电路的频率特性,*4.6 复杂正弦交流电路的分析与计算,4.8 功率因数的提高,4.5 阻抗的串联与并联,4.4 电阻、电感与电容元件串联的交流电路,4.9 非正弦周期电压和电流,激励按其波形变化规律分为,恒定量,直流,特变量,周期性变化量,非周期性变化量,正弦量,非正弦周期量,正弦量：随时间按正弦规律变化的物理量。可以采用正弦函数(sin形式)，也可以采用余弦形式(cos形式)。本书采用sin形式。,正弦交流电的优越性： 便于传输；易于变换便于运算；有。

14、普通高等教育 “ 十二五 ” 规划教材 机械工业出版社*电工技术（电工学 ） 第 4章 正弦交流电路 第 4章 正弦交流电路 4.1 正弦电压和电流 4.2 正弦量的相量表示法 4.3 单一参数交流电路 4.4 RLC 串联交流电路 4.5 正弦交流电路的相量分析法 4.6 交流电路的功率因数提高 4.7 * 交流电路的频率特性 2018/5/7 1普通高等教育 “ 十二五 ” 规划教材 机械工业出版社*电工技术（电工学 ） 第 4章 正弦交流电路 第 4章 正弦交流电路 研究正弦交流电路的意义：l正弦电量便于进行电压变换，便于使用和节约电能；l交流用电设备结构简单，使用和维修。

15、第4章 正弦交流电路,4.2 正弦量的相量表示法,4.4 电阻、电感与电容元件串联交流电路,4.1 正弦电压与电流,4.3 单一参数的交流电路,4.5 阻抗的串联与并联,4.9 非正弦周期交压和电流,4.8 功率因数的提高,4.7 交流电路的频率特性,4.6 复杂正弦交流电路的分析与计算,第4章 正弦交流电路,1. 理解正弦量的特征及其各种表示方法； 2. 理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法，会画相量图； 3. 掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念； 4.了解正弦交流电路的频率特性，串、并联谐。

16、1,第 3 章 交流电路,3.1 正弦交流电的基本概念,3.2 正弦交流电的相量表示法,3.3 单一参数交流电路,3.4 串联交流电路,3.5 并联交流电路,3.6 交流电路的功率,3.7 电路的功率因数,* 3.8 电路中的谐振,3.9 非正弦周期信号电路,下一章,上一章,返回主页,大连理工大学电气工程系,2,3.1 正弦交流电的基本概念,交流电: 大小和方向都周期性变化、在一个周期 上的函数平均值为零。 正弦交流电: 按正弦规律变化的交流电。,最大值角频率初相位,i = Imsin(t +),瞬时值,最大值,角频率,初相位,大连理工大学电气工程系,3,正弦交流电的波形:,0180,180 0, = 0。

17、2019/11/29,1,第4章 正弦交流电路,4.2 正弦量的相量表示法,4.3 单一参数的交流电路,4.1 正弦电压与电流,4.7 交流电路的频率特性,4.6 复杂正弦交流电路的分析与计算,4.8 功率因数的提高,4.5 阻抗的串联与并联,4.4 电阻、电感与电容元件串联交流电路,4.9 非正弦周期电压与电流,2019/11/29,2,第4章 正弦交流电路,1. 理解正弦量的特征及其各种表示方法； 2. 理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法，会画相量图； 3. 掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念； 4.了解正弦交流。