1、第一篇第一篇電工電子技術電工電子技術電工電子技術電工電子技術 交流電：大小和方向均隨時間變化的電壓或電流稱為交流電。交流電：大小和方向均隨時間變化的電壓或電流稱為交流電。直流電：電壓、電流的直流電：電壓、電流的大小和方向大小和方向是恒定的，不隨時間變化而變化。是恒定的，不隨時間變化而變化。ti三角波ti矩形脈沖波tu正弦波ti直流電直流電波形圖波形圖交流電交流電波形圖波形圖tu電工電子技術電工電子技術 其中，大小和方向均隨時間按正弦規律變化的電壓或電流稱為。正弦交流電廣泛應用于工農業生產、科學研究及日常生活中，了解和掌握正弦交流電的特點，學會正弦交流電路的基本分析方法，是本章學習的目的。正弦交

2、流電：正弦交流電：正弦交流電流ti電工電子技術電工電子技術1秒鐘T=0.5sf=2Hz=4rad/s周期與頻率的關系：周期與頻率的關系： 互為倒數互為倒數1T即：即：1或或正弦交流電的基本概念：正弦交流電的基本概念：電工電子技術電工電子技術Tf22電工常識：工頻電工常識：工頻我國工業交流電的標準頻率為我國工業交流電的標準頻率為50Hz ，簡稱為工頻。，簡稱為工頻。工頻的頻率是工頻的頻率是50Hz ，周期是，周期是0.02 S電工電子技術電工電子技術思考與練習：思考與練習：1、交流電的周期為、交流電的周期為0.01S,則此交流電壓的頻率為（則此交流電壓的頻率為（ ）HZ， 角頻率為（角頻率為（

3、）rad/S.2、我國電力系統中交流電的頻率為（、我國電力系統中交流電的頻率為（ ）HZ， 周期為（周期為（ ）S, 角頻率為角頻率為( )radS電工電子技術電工電子技術 正弦交流電在某一瞬間的大小稱為瞬時值。電動勢、電壓和電流的瞬時值分別用e e、u u 、i i表示。 是變量，注意要表示。瞬時值對應的表達式應是三角函數解析式。(1)瞬時值mUe=Em sin(t+) u=Um sin(t+) i=Im sin(t+) 電工電子技術電工電子技術(2)最大值： 正弦交流電稱為，用E E 、 表示。mU(3)有效值：是指與正弦量熱效應相同的直流電數值。 用 E 、 U、 I 表示。RiRI 兩

4、電流熱效應相同，可理解為二者做功能力相等。我們把做功能力相兩電流熱效應相同，可理解為二者做功能力相等。我們把做功能力相等的直流電的數值等的直流電的數值 定義為相應交流電定義為相應交流電 的的。電工電子技術電工電子技術有效值與最大值的關系：練習：已知一正弦交流電流練習：已知一正弦交流電流i=102 2 sin(314t-60)A,則該交流則該交流電流的最大值為（電流的最大值為（ ），有效值為（），有效值為（ ），頻率為（），頻率為（ ）,周期為（周期為（ ）2mII 2mUU 2mEE 2mII或或：電工電子技術電工電子技術作業：作業：交流電壓的最大值為交流電壓的最大值為311V，變化周期為，變

5、化周期為0.02S，計算：，計算：1、交流電壓的有效值；、交流電壓的有效值；2、交流電壓的頻率；、交流電壓的頻率；3、交流電壓的角頻率。、交流電壓的角頻率。電工電子技術電工電子技術 顯然，相位反映了正弦量隨時間變化的整個進程。 確定了正弦量計時始的位置，初相規定。(1)相位(2)初相相位是隨時間變化的電角度，是時間t 的函數。初相是對應 t =0時的確切電角度。正弦量與縱軸相交處若在正半周，初相為正。-正弦量與縱軸相交處若在負半周，初相為負。u=Um sin(t+0) u=Um sin(t+0) 電工電子技術電工電子技術A0tUum sinmUt u0電工電子技術電工電子技術)sin( ),s

6、in(imumtIitUuiuiuiutttt)()( 顯然，兩個同頻率正弦量之間的相位之差，實際上等于它們的。已知(3)相位差（兩個同頻率正弦量的相位之差），求電壓與電流之間的相位差。 不同頻率的正弦量之間不存在相位差的概念。相位差不得超過180!電工電子技術電工電子技術相位的關系相位的關系0tiui, ui, u0tiui, u0tiu0tiui, u0tiui, u0iu如果oiu180如果 稱電壓與電流稱電壓與電流同相同相。 稱電壓與電流稱電壓與電流反相反相。 oiu90如果0iuui如果0iuui如果稱電壓與電流稱電壓與電流正交正交。 稱電壓稱電壓超前超前電流電流角角 。 稱電壓稱電

7、壓滯后滯后電流電流角角。 電工電子技術電工電子技術何謂正弦量的三何謂正弦量的三要素？它們各反要素？它們各反映了什么？映了什么？耐壓為耐壓為220V的電容器的電容器，能否用在，能否用在180V的正的正弦交流電源上？弦交流電源上？何謂反相？同相何謂反相？同相？相位正交？超？相位正交？超前？滯后？前？滯后？正弦量的三要素是指它的最大值、角頻率和初相。最大值反映了正弦量的大小及做功能力；角頻率反映了正弦量隨時間變化的快慢程度；初相確定了正弦量計時始的位置。 因為180V的正弦交流電，其最大值255V 180V!u1與與u2反相，即相位差為反相，即相位差為180；u3tu4u2u1uu3超前超前u190

8、，或說，或說u1滯后滯后u390，二者為正交的相位關系。二者為正交的相位關系。u1與與u4同相，即相位差為零同相，即相位差為零。電工電子技術電工電子技術例題例題1：已知某正弦電壓為：已知某正弦電壓為u=311 sin ( 100t + 3 )V，試求，試求該交流電壓的最大值該交流電壓的最大值Um、有效值、有效值U、頻率、頻率f、初相位、初相位0 .例題例題2：作業：已知某交流電流作業：已知某交流電流i i= sin ( 314t - 4 )A, 則該電流的則該電流的最大值為最大值為 、有效值為、有效值為 ，頻率為，頻率為 ，周期周期 ，初相位為，初相位為 。 2、已知一正弦電動勢的最大值為、已

9、知一正弦電動勢的最大值為220V，頻率為，頻率為50Hz，初相位為初相位為30,試寫出此電動勢的表達式。試寫出此電動勢的表達式。 電工電子技術電工電子技術純電阻電路：交流電路中，只含有電阻，而沒有電感和電容的電路。純電阻電路：交流電路中，只含有電阻，而沒有電感和電容的電路。一、電壓與電流的關系 iR uRui 1、瞬時值關系：、瞬時值關系：2、有效值、有效值 關系：關系：URI =UmRIm =3、最大值關系：、最大值關系： 電流與電壓的瞬時值、電流與電壓的瞬時值、有效值、最大值都符合歐姆定律。有效值、最大值都符合歐姆定律。二、電流與電壓的相位關系：二、電流與電壓的相位關系：純電阻電路中電流與

10、電壓純電阻電路中電流與電壓同相同相。電工電子技術電工電子技術uituip0PR三、電路的功率三、電路的功率1、瞬時功率、瞬時功率2、有功功率（平均功率）、有功功率（平均功率）電工電子技術電工電子技術3. 電感元件（1）電感元件上的電壓、電流關系 i uL電流、電壓的瞬時值表達式dtdiLuL導出u、i的有效值關系式：tIisin m設LmmLm XILIU)90sin(cos)sin( LmmmLtUtLIdttIdLdtdiLu則上式稱為上的Lu、i 最大值的數量關系為：LUfLUXUILLLL2電工電子技術電工電子技術 ,0 LLXIjUIIIU相量圖為：電感元件上的電壓、電流相量關系式為

11、： 式中XL稱為電感元件的電抗，簡稱感抗。感抗反映了電感元件對正弦交流電流的阻礙作用。單位也是。LUfLUXUILLLL2感抗與哪感抗與哪些因素有些因素有關？關？直流情直流情況下感況下感抗為多抗為多大？大？感抗與頻率成正比，與電感量L成正比。 直流情況下頻率f等于零，因此感抗等于零，電感元件相當于短路。電工電子技術電工電子技術)cos(2)(sin2mtUutIitUItItUiup2sinsincosmm則uitu i 關聯關聯,吸收電能吸收電能;建立磁場建立磁場;p 0u i 非關聯非關聯,送出能量送出能量;釋放磁能釋放磁能;p 0u i 非關聯非關聯,送出能量送出能量;釋放磁能釋放磁能;

12、p 0u i 非關聯非關聯,電容放電電容放電;釋放能量釋放能量;p 0u i 非關聯非關聯,電容放電電容放電;釋放電能釋放電能;p 0，電路呈感性，u超前i一個角；CLUU 時，UX0，電路呈容性，u滯后i一個角；CLUU 時，UX=0，電路呈阻性，u和i同相，=0。IULURUCUUX=UL+UCIULURUCUUX=UL+UCUX=00IULURUCU電工電子技術電工電子技術同理： 在含有L和C的電路中，出現總電壓與電流同相的阻性電路時，稱電路發生了。 電路發生諧振時，情況比較特殊。由于諧振時電抗為零，所以阻抗最小；電壓一定時諧振電流最大；在L和C兩端將出現過電壓情況等等。 電力系統中的電

13、壓一般為380V和220V，若諧振發生出現過電壓時，極易損壞電器，因此應避免諧振的發生。諧振現象被廣泛應用在電子技術中。電工電子技術電工電子技術交流電路中的三交流電路中的三種功率，單位上種功率，單位上有什么不同？有什么不同？有功功率、無功功率有功功率、無功功率和視在功率及三者之和視在功率及三者之間的數量關系如何？間的數量關系如何？阻抗三角形和功率三角阻抗三角形和功率三角形是相量圖嗎？電壓三形是相量圖嗎？電壓三角形呢？你能正確畫出角形呢？你能正確畫出這幾個三角形嗎？這幾個三角形嗎？ 在含有L和C的電路中出現電壓、電流同相位的現象，稱為什么？此時RLC串聯電路中的阻抗如何？電壓一定時電流如何？L和

14、C兩端有無電壓？多大？電工電子技術電工電子技術3. 功率因數coscos SUIP：由 電力設備如變壓器、感應電動機、電力線路等，除從電力系統吸取有功功率外，還要吸取無功功率。無功功率僅完成電磁能量的相互轉換，并不作功。無功和有功同樣重要，沒有無功，變壓器不能變壓，電動機不能轉動，電力系統不能正常運行。但無功功率占用了電力系統發供電設備提供有功功率的能力，同時也增加了電力系統輸電過程中的有功功率的損耗，導致用電功率因數降低。式中cos稱為電路的功率因數。 cos SP可得 世界各國電力企業對用戶的用電功率因數都有要求，并按用戶用電功率因數的高低在經濟上給予獎懲。電工電子技術電工電子技術 功率因

15、數是電力技術經濟中的一個重要指標。提高功率因數意味著：1)提高用電質量，改善設備運行條件，保證設備在正常條 件下工作，有利于安全生產；2)可節約電能，降低生產成本，減少企業的電費開支。例 如：當cos=0.5時的損耗是cos=1時的4倍；3)提高企業用電設備利用率，充分發揮企業的設備潛力；4)減少線路的功率損失，提高電網輸電效率；5)因發電機容量的限定，提高功率因數將意味著讓發電機 多輸出有功功率。電工電子技術電工電子技術1. 避免感性設備的空載和減少其輕載；2. 在線路兩端并聯適當電容。1. 提高供電設備的利用率；2. 減少線路上的能量損耗。電工電子技術電工電子技術A66. 860sin10

16、sinsinsinA5 . 5220105 .793141111C6CIIIICUI（1）60 5 . 01022010001 . 1cos1，UIP（2 2）設未并聯電容前電路中的電流為I1；并聯電容后，電動機中的電流不變，仍為I1，但電路中的總電流發生了變化，由I1變成I。電流相量關系為：畫電路相量圖分析：UIICcoscos11III111sinI1ICsinIC1III電工電子技術電工電子技術845. 0cos3 .32535. 0arcsin535. 091. 516. 3sinA91. 516. 35 A55 . 01060cos10cosA16. 35 . 566. 8sinX2

17、211C11XIIIIIIIUIICcoscos11III111sinI1ICsinI可見，電路并聯了電容C后，功率因數由原來的0.5提高到了0.845，電源利用率得以提高。電工電子技術電工電子技術2. 如果誤把額定值為工頻“220V”的接觸器接到直流“220V”電源上，會出現什么現象？RL在直流下相當純電阻，所以R=2202120040.3;工頻下：mH129. 031486. 3156V;156) 3 .4086. 3(220A86. 33 .40600L22LIULURPI，3. 并聯電容器可以提高電路的功率因數，并聯電容器的容量越大，功率因數是否被提得越高？為什么？會不會使電路的功率因數為負值？是否可