简单交流电路

交流电交流电，alternating current ，英文缩写为AC。

交流电也称“交变电流”，简称“交流”。

一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。

它的最基本的形式是正弦电流。

我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹，日本等国家为60赫兹。

交流电随时间变化的形式可以是多种多样的。

不同变化形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的。

以正弦交流电应用最为广泛，且其他非正弦交流电一般都可以经过数学处理后，化成为正弦交流电的迭加。

正弦电流（又称简谐电流），是时间的简谐函数i=Imsin（ωt+φ0）当线圈在磁场中匀速转动时，线圈里就产生大小和方向作周期性改变的交流电。

现在使用的交流电，一般是方向和强度每秒改变50次。

我们常见的电灯、电动机等用的电都是交流电。

在实用中，交流电用符号"~"表示。

电流i随时间的变化规律，由此看出：正弦交流电需用频率、峰值和位相三个物理量来描述。

交流电所要讨论的基本问题是电路中的电流、电压关系以及功率（或能量）的分配问题。

由于交流电具有随时间变化的特点，因此产生了一系列区别于直流电路的特性。

在交流电路中使用的元件不仅有电阻，而且有电容元件和电感元件，使用的元件多了，现象和规律就复杂了。

[编辑本段]【关于交流电的火线和零线】零线始终和大地是等电位的，因此交流电的火线的一个完整周期就是，如果在0秒时与零线电位相同，火线上对地电压为0；过0.005秒后，火线上对地电压达到最大为高于大地318V；再过0.005秒，火线上对地电压又降为0；再过0.005秒，火线上对地电压又降为最低点，低于大地318V；再过0.005秒，又重新上升到与零线电位相同，火线上对地电压为0。

可以看出，交流电虽周期改变电流方向，但零线对地电压始终是相同的，为0。

接用电器后零线有电流，电流变化规律与电压相同。

[编辑本段]【交流电的频率和周期】频率是表示交流电随时间变化快慢的物理量。

即交流电每秒钟变化的次数叫频率，用符号f表示。

• 过载能力强 • 效率高输出波形好 • 但输出频率低 • 使用功率器件多 • 输入无功功率大
• 高次谐波对电网影响 大
• 结构简单 • 输出频率变化范围大 • 功率因数高 • 谐波易于消除
• 可使用各种新型大功 率器件
变频器
卢先胜 2009.1.1
变频器是： • 将商用交流电源通过整流回路变换成直流， • 将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电， • 利用交流三相异步电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变
图7-4 过零触发调节周波电压的波形
调功器的输出功率
P
nT TC
Pn
调功器输出电压有效值 U
nT TC U n
设定周期Tc内导通的周波数为n，每个周
波的周期为T
22
2、交流电力电子开关
把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关 ，起接通和断开电路的作用。
■优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通 断。
三相交流调压电路与三相负载之间有多种联 接方式，其中以三相Y接调压方式最为普遍。
Y0型
1、负载Y形连接带中性线的三相交流调压电路
VT1 U
VT3 V
VT5 W
N
RU
VT4 iU RV
VT6 iV RW
VT2 iW iN
VT1
4
RU
U
1
VT26
RV
V
3
W
VT3
2
RW
5
N
图54-1-47
它由3个单相晶闸管交流调压器组合而成，其公 共点为三相调压器中线，每一相可以作为一个单 相调压器单独分析，其工作原理和波形与单相交 流调压相同。

晶闸管与负载连接成内三 角形的三相交流调压电路
• 无论是电阻性负载还是电感性负载， 每一相都可当作单相交流调压电路来 分析，单相交流调压电路的方法和结 果都可沿用，注意把单相相电压改成 线电压即可。
常见三相交流调压器
12.3 交流电力控制电路
12.3.1 交流调功电路
1. 过零触发的概念
• 前述可控整流和有源逆变电路都采用移相 触发控制，这种触发方式使得电路输出为 缺角的正弦波，包含大量的高次谐波。为 了弥补这种不足，可采用过零触发或称零 触发。过零触发是指在正弦交流电压过零 时，触发晶闸管，使晶闸管或者处于全导 通或者处于全阻断，使负载得到完整的正 弦波。
用三对反并联晶闸管连接
成三相三线交流调压电路
• 首先要确定电路中门极起始控制点，把图中的 晶闸管换成二极管可看出，在电阻负载时，从 相电压过零时刻开始，相应的二极管就导通。 因此，α的点应定在各相电压过零点。
• 晶闸管VT1、VT3、VT5的触发相位依次相差 120°，VT4、VT6、VT2的触发相位依次也相差 120°，同相的两个晶闸管的触发相位相差180°。 这样，自VT1至VT6的触发相位依次相差60°。
θ(゜)
电感性负载
单相交流调压电路以a为参 变量的θ和a关系曲线
0 45 60
75
α(゜)
单相交流调压特点：
1）电阻性负载时，负载电流波形与
单相桥式可控整流交流侧电流一致。 改变控制角α可以连续改变负载电压 有效值，达到交流调压的目的。 2）电感性负载时，不能用窄脉冲触 发。否则当α< φ时，会出现一个晶闸管
无法导通，生成很大直流分量电流，烧毁 熔断器或晶闸管。
3）电感性负载时，最小控制角αmin=φ （阻抗角）。所以α的移相范围为φ ～180°，电阻性负载时移相范围为 0°～180° 。可以把θ与α、φ之间 的关系用左图所示的一簇曲线来表示。 图中以φ为参变量，当φ=0°时，代 表电阻性负载，此时θ=180°- α ； 若φ为某一特定角度，则当α ≤φ时， θ =180°，当α>φ时， θ随着α的增加 而减小。

第3章 交流电路交流电路中的电流（或电压）是随时间变化的。

而随时间按正弦规律变化的交变电流（或电压）是工程技术中应用最广泛的一种，也是交变信号中最基本的信号。

本章重点研究正弦交流电路。

它的电压变换容易，输送和分配方便，其供电性能好，效率高；交流电器结构简单、价格便宜、维修方便；从计算与分析的角度考虑，正弦周期函数是最简单的周期函数,测量与计算也比较容易，是分析一切非正弦周期函数的基础。

正弦交流电路是电工技术中极其重要的一部分，也是重点和难点较为集中的一章。

基本概念中的相位及相位差。

电阻、电感和电容在交流电路中的不同响应及其频率特性等均应很好地掌握。

其独特的相量分析方法又是分析三相交流电路的基础，也是交流电机、变压器及电子技术的重要理论基础。

3.1 正弦交流量及其表示3.1.1 正弦交流电的基本概念1．正弦交流量的正方向 正弦交流电路中的电压、电流及电动势，其大小和方向均随时间变化，其数学表达式为：()()()i m v m e m t I i t V v t E e ψωψωψω+=+=+=sin sin sin（3-1） 以v 为例，其波形图如图3-1所示。

在0~t 1时间内若其实际正方向与参考方向（箭头所标）相同，则在t 1~t 2时间内，其实际正方 向v ′与参考正方向相反。

因此，在分析交 流电路时，不同瞬时交流量的比较是没有 意义的。

这也是其区别于直流电的基本特征。

2．正弦交流电的三要素式（3-1）是正弦交流量的瞬时值 表达式，其中E m 、V m 、I m 称为正弦量 的最大值或幅值；ω称为角频率；ψe 、 ψv 、ψi 称为初相位。

如果已知幅值， 角频率和初相位，则上述正弦量就能唯 一地确定，所以称它们为正弦量的三要 素。

图3-1 正弦量的波形与正方向t（1）最大值、瞬时值、有效值最大值是反映正弦量变化幅度的，又称幅值或峰值，规定用大写字母加下标m 表示，即E m 、I m 、V m.瞬时值是正弦量任一时刻的值，规定用小写字母表示，分别为e 、v 、i.而我们平常所说的电压高低、电流大小或用电器上的标称电压或电流指的是有效值。