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精编汽车电工电子技术课件 项目三 单相正弦交流电分析基本方法o

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汽车电工电子项目3教学课件.ppt

汽车电工电子项目3教学课件.ppt

u
Um 0 (T ) 2 T
t
3、相位、初相位、相位差--反映交流电变化起始状态的物理 相位：正弦量表达式中的角度
初相：t=0时的相位 相位差：两个同频率正弦量的相位之差，其 值等于它们的初相之差。如
u U m sin(t u )
相位差为：
i I m sin(t i )
二．纯电阻电路的功率
在纯电阻交流电路中，电流、电压都是随时间变化的。电压瞬时值u 和电流瞬 时值i 的乘积称为瞬时功率，用小写字母p 表示，即
p = ui
有功功率，也称平均功率，是瞬时功率 在一个周期内的平均值，用大写字母P 表示， 国际单位是瓦特（W）。 纯电阻交流电路的有功功率为
纯电阻交流电路的有功功率还可以表示 为
U LI X L I
u i 90
U
θ u θ i
I
感抗：XL=ωL，与频率成正比。
(b) 相量图
2．电路的功率
瞬时功率的平均值为零，即纯电感交流 电路的有功功率为零，表示电感元件不消耗 功率。 纯电感交流电路的瞬时功率为
为反映纯电感交流电路中能量转换的多 少，单位时间内能量转换的最大值（即瞬时 功率的最大值），称为无功功率，用符号QL 表示，单位是乏，符号为var。 无功功率还可以表示为
项目三 正弦交流电路
一 正弦交流电的基本知识 二 电阻、电感、电容的纯电路 三 RL串联电路 四 RLC串联谐振电路 五 三相交流电路
活动一 单相正弦交流电路
一.单相正弦交流电的基本概念
• 知识点 • 正弦交流电的瞬时值、最大值与有效值
• • 正弦交流电的周期、频率和角频率 正弦交流电的初相位与相位差
A a jb

汽车电工与电子基础(交流电)

汽车电工与电子基础(交流电)
交流电汽路车电工与电子基础
1 交流电与交流电路
2 正弦交流电的基本概念
3 正弦交流电的表示法
4 电阻、电感、电容器的交流电路
5 三相交流电路
2020年3月11日星期三
交流电 王立文
1
1 交流电与交流电路
1.1 交流电 1.2 交流电路
2020年3月11日星期三
交流电 王立文
2
1.1 交流电
目前，发电厂向用户提供的电源都是交流电源， 这是因为交流电可以用变压器方便地将电压升 高或降低，能够解决远距离输电需用高压而民 用电需用低压的矛盾。同时，交流电机比直流 电机结构简单、效率高、价格低且维修方便， 所以交流电获得广泛应用。
在波形图上表示初相角时，横坐标常以弧度 （rad）或度（°）为单位，取曲线由负值 变为正值的零点（取离坐标原点最近的零点） 与坐标原点间的角度为初相角，在坐标原点 左侧的初相角为正值，在右侧的为负值。
如图2-3中的φ1 为正，φ2 为负。
2020年3月11日星期三
交流电 王立文
21
图2-3 同频率正弦量的相位及其关系
2020年3月11日星期三
交流电 王立文
24
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从波形图上观察两个正弦量变化的先后，可以选 它们的最大值来观察，沿时间轴正方向看，先出 现最大值的正弦量超前，后出现的滞后。
由式e=Emsin（ωt+φ）可以看出，当正弦交流电 的最大值、角频率（或频率、周期）和初相角这 三个量确定时，正弦交流电才能确定，也就是说 这三个量是描述正弦交流电必不可少的要素，所 以称它们为正弦交流电的三要素。
2020年3月11日星期三
交流电 王立文
38
4 电阻、电感、电容器的 交流电路

单相正弦交流电路ppt课件

单相正弦交流电路ppt课件
= (I1m cos01 I 2m cos02 )2 (I1m sin 01 I 2m sin 02 )2
arctan OY arctan I1m sin 01 I 2m sin 02
OX
I1m cos 01 I 2 m cos 02
最后根据实际求出的Im和φ值，写出合成电流的瞬式表达 式。
用矢量法求合矢量
21
例：
22
纯电阻电路
应用案例——电炉电路
当开关置于低档时，500W电热丝接入电路； 当开关置于中档时，1000W电热丝接入电路； 当开关置于高档时，500W和1000W电热丝同时并联接
入电路，此时功率最大。 23
纯电容电路
1.电压和电流的关系
在纯电容电路中，电流与电压成正比
20
2．计算法 计算法的原理和作图法相同，它是根据合矢量在y轴的投
影等于和在y 轴的投影之和、在x轴的投影等于和在x轴的 投影之和的特点，用几何的方法进行计算的。参照图所示， 可以写出合成电流的最大值 Im和初相角φ的计算公式，即
I m OX 2 OY 2 (OX1 OX 2 )2 (0Y1 0Y2 )2
15
例1 ： 例2 ：
16
5-4 交流电的矢量表示及同频正弦量的加减运算
5.4.1 正弦交流电的旋转矢量表示法
如下图所示，图的左边为正弦交流电用旋转矢量表示。
在作直为角旋坐转标矢系量中，，它取的正起弦始量位的置最与大x轴值正Im方（向也的可夹以角用为有正效弦值） 交并流以电逆的时初针相方角向绕φ0 坐，标旋原转点角旋速转度。为在正任弦意交时流刻电，的旋角转频矢率量ω， 在y轴的投影，就等于该时刻正弦交流电的瞬时值，与O x 轴的夹角，就等于正弦交流电相位ωt+φ0。 下图的右边为这个正弦交流电的波形图，可见旋转矢量和

《汽车电工电子技术基础 》第3章 正弦交流电路

《汽车电工电子技术基础 》第3章 正弦交流电路
p
所以电容C是储 能元件。
+
o
+
2π
ω t
充电 放电 充电 放电
总目录
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② 无功功率 Q 无功功率等于瞬时功率的最大值。
p UI sin2 ω t
2 U Q UI I2X C X C
单位：var
例: 把一个50μ F的电容接到 f=50Hz, U=220V的正 弦电源上，求I、Q。如保持U不变，而电源 f = 500Hz, 这时I为多少？ 解： (1) 当 f = 50Hz 时
U I R U i R
u i XL
U I ω L
UIω C
u i X C
u i R
1 1 1 X 6 . 4 Ω C 6 ω C 2 π fC 2 3 . 14 500 50 10
U 220 C I 34 .4 A X 6 .4 C
所以电容元件具有通高频阻低频的特性
总目录 章目录 返回 上页 下页
【课堂练习】 指出下列各式中哪些是对的，哪些是错的？ 在电阻电路中： 在电感电路中： 在电容电路中：
2 π fL 2 3.14 50 0.3 9 4 . 2 Ω 解： X L
U 220 I 2 . 34 A X 94.2 L
总目录
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Q U I 220 2 . 34 514 . 8 var
例2: 把一个0.1H的电感接到 f=50Hz, U=10V的正弦 电源上，求I，如保持U不变，而电源 f = 5000Hz, 这时I为多少？ 解： (1) 当 f = 50Hz 时
相位差：
i 7 . 07 sin( 314 t 30 ) A B

单向正弦交流电路基本知识PPT课件

单向正弦交流电路基本知识PPT课件

3.1 正弦交流电路的基本概念
前面两章所接触到的电压和电流均为稳恒直流 电，其大小和方向均不随时间变化，称为稳恒直流 电，简称直流电。直流电的波形图如下图所示：
u、i
t 0
电子通讯技术中通常接触到电压和电流，通常 其大小随时间变化，方向不随时间变化，称为脉动 直流电，如图所示。
电压或电流的大小和方向均随时间变化时，称 为交流电，最常见的交流电是随时间按正弦规律变 化正弦电压和正弦电流。表达式为：
3.1 正弦 交流电路的 基本概念
3.2 正弦量 的有效值
3.3 交流 电路中的
本章学习目的及要求
正弦交流电路的基本理论和基本分析 方法是学习电路分析的重要内容之一，应 很好掌握。通过本章的学习，要求理解正 弦交流电的基本概念；熟悉正弦交流电的 表示方法；深刻理解相量的概念，牢固掌 握单一参数及非单一参数的一般正弦交流 电路的分析与计算方法。
u U m sin(t u )
i Im sin(t i )
u、i
t 0
3.1.1 正弦量的三要素
1. 正弦交流电的周期、频率和角频率
周期T： 正弦量完整变化一周所需要的时间。
频率f： 正弦量在单位时间内变化的周数。
周期与频率的关系：
1
f
T
角频率ω： 正弦量单位时间内变化的弧度数。
角频率与周期及频率的关系：
件上电压与电流的比值，但它与电阻有所不同，电
阻反映了元件上耗能的电特性，而感抗则是表征了
电感元件对正弦交流电流的阻碍作用，这种阻碍作
用不消耗电能，只能推迟正弦交流电流通过电感元
件的时间。
XL与频率成正比；与电感量L成正比
感抗与哪些
因素有关？
直流情 况下感 抗为多

高教社2024新能源汽车电工电子技术教学课件19正弦交流电三要素

高教社2024新能源汽车电工电子技术教学课件19正弦交流电三要素
3、交流电适用于电力电路传输、变压器等方面， 而直流电适用于电子仪器、电力拖动等方面。
正弦交流电三要素
三 正弦交流电的周期、频率和角频率
周期、频率和角频率
ω=4πrad/s1秒钟单来自是 每秒弧度T=0.5s
单位是秒
正弦量变化一个循环所需要的时间称周期，用T表示。 正弦量一秒钟内经历的循环数称为频率，用f 表示。 正弦量一秒钟内经历的弧度数称为角频率，用ω表示。
三者是从不同的角度反映的 同一个问题：正弦量随时间 变化的快慢程度。
正弦交流电三要素
六 正弦交流电三要素
正弦交流电三要素
正弦量的三要素： （1）正弦量的最大值 （2）角频率 （3）初位相
正弦量的三要素是指它的最大值、角频率和初相。 最大值反映了正弦量的大小及做功能力； 角频率反映了正弦量随时间变化的快慢程度； 初相确定了正弦量计时始的位置。
正弦量与纵轴相交处若在正半周， 初相为正。
正弦量与纵轴相交处若在负半周， 初相为负。
正弦交流电三要素
五 正弦交流电的相位、初相和相位差
相位、初相和相位差
(3)相位差
两个同频率正弦量之间的相位之差，实际上等于它们的初相之差。
注意
不同频率的正弦量之间不存在相位差的概念。相位差不得超过±180°
正弦交流电三要素
f=2Hz
单位是赫兹
显然
2f 2
T
三者是从不同的角度反映的 同一个问题：正弦量随时间 变化的快慢程度。
正弦交流电三要素
瞬时值、最大值和有效值
四 正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值
(1)瞬时值 正弦量随时间按正弦规律变化，对应各个时
刻的数值称为瞬时值。 瞬时值是变量，注意要用小写英文字母表示。

汽车电工技术基础(上册)课件第2章 正弦交流电路


有效值 I =16.8 A
目录
2.1 正弦交流电路的基本概念 2.2 单相正弦交流电路 2.3 三相正弦交流电路
2.2 单相正弦交流电路
2.2.1 电阻元件的交流电路
1. 电压与电流的关系
根据欧姆定律 u iR 设 u Umsinω t
i
+
u
R
_
i u Umsinω t 2U sinω t
U 10
I
A 318mA
X L 31.4
（2）当 f = 5000Hz 时
X L 2πfL 2 3.14 5000 0.1Ω 3140Ω
U 10
I
A 3.18mA
X L 3140
所以电感元件具有通低频阻高频的特性。
Q U I I2XL U2 XL
单位：var
2.2.2 电感元件的交流电路
分析： 瞬时功率 p i u UI sin2ωt
ui ui
结论：
O
ωt 纯电感不消
i
+
u
-i u
-i u
i u+
可逆的能量 p - + + -
转换过程
+ p <0 + p <0
O
p >0
p >0
耗能量，只和 电源进行能量 交换（能量的 吞吐)。
ψ1 ψ2 0
u
i
电流超前电压
u
i
ψ1 ψ2 90 电流超前电压 90
ui u i
O
t
电压与ψ电1 流ψ同2 相 0
ui u i
O
t
O
90°
ωt
ψ1 ψ2 180

汽车电工电子技术 项目三 单相正弦交流电分析基本方法PPT课件


2020/10/17
汽车电工电子技术
5
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
表3-1 日光灯电路工作参数
2020/10/17
汽车电工电子技术
6
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
任务分析
对引导问题1、引导问题2和项目任务1中电路的分析可以发现 ：
➢引导问题1的电路和问题用直流电路的分析思路分 析本身并无问题，但是必须遵循正弦交流电的特点， 和电容、电感的特性，才能进行正确分析。 ➢引导问题2是在引导问题1的基础上进一步运用交流 电路的分析与计算方法来改进具体电路的问题，本质 上还是交流电路的分析和计算，只要能够正确进行正 弦交流电路的分析，该类问题都不再是问题。
3、正弦交流电的三要素——幅值、角频率和初相位
图3-5 正弦交流电三要素
2020/10/17
汽车电工电子技术
15
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
表3-3 正弦交流电三要素概念解释
I 1 T i 2 dt
T0
1 T
T 0
I
2 m
sin
2 ( t )
2 2
Im
0 .707
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
2020/10/17
汽车电工电子技术
11
改革创新示范教材
2、正弦交流电动势的产生
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
图3-3 正弦交流电产生原理
2020/10/17
汽车电工电子技术
12
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
图3-4 产生的感应电动势e、电流i和负载两端电压u波形图

汽车电工电子技术--正弦交流电


p i u 2UI sin t cost UI sin 2t
i uL
p i u UI sin 2t
u
i
t
i
iii源自u uuuP可逆的 能量转换
过程
+
P <0
+ P <0
t
P >0
P >0
储存 释放 能量 能量
2. 平均功率 P （有功功率）
p i u UI sin 2t
P 1
p
2. p 随时间变化
3. p与 u2、i2 成比例
ωt
2. 平均功率（有功功率）P：一个周期内的平均值
i
i 2 I sin t
u
R
u 2 U sin t
P 1
T p dt 1
T
u i dt
T0
T0
大写 1 T 2UI sin2 t dt T0
P UI
1
T
UI(1 cos2 t)dt UI
电容的储能
电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：
Wc
t
0
uidt
0ucudu
1 cu2 2
1.当电容元件中的电压增大时，电场能量增大；
此过程中从电源中取能量，即电容处于充电状
态。式中的
1 c u2 2
就是电场能量。
2.当电压减小时，电容处于放电状态，即电容 元件向电源放还能量。
四、单一参数的正弦交流电路
三.电容电路
i
u
C
基本关系式:
i C du dt
设： u 2U sin t
则： i C du 2UCcost
dt
2U C sin(t 90 )

汽车电工与电子基础正弦交流电优秀课件


前一页
目录3页4
三、单相正弦交流电路
1.纯电阻电流 2.纯电感电路 3.纯电容电路
前一页
目录3页5
1.纯电阻电路
（1）电流和电压的有效值（最大值或瞬时值） 满足欧姆定律。
（2）电路的功率。
前一页
目录3页6
纯电阻电路 a）电路图；b）波形图
前一页
目录3页7
2.纯电感电路
（1）电压与电流的有效值（或最大值）满足欧 姆定律。
①电容器接在直流电路中，只有在接换电路时，由于 电容器充电或放电，电路中才有电流通过（电荷的 移动）。
②电容器接在交流电路中，随着交流电的不断变化， 电容器将不断反复充放电，电路中形成不断变化的 电流（电荷不停地来回移动）。
③电容器在电路中工作时，它只是实现能量的转换， 并不消耗能量。
前一页
目录2页4
类似于RC电路，这时总电压滞后电流φ角。
（3）当XL=XC时，φ = 0，此时Z=R，则电路呈纯 电阻性质，类似于R元件电路，这时总电压和电 流同相，它又称为串联谐振电路。
51
例题[2-3]：如图所示的RLC串联电路，已知，
U=U2，R=4Ω，XL=3Ω，求XC（XC≠0），并判 断此电路的性质？
前一页
目录6页2
单元小结
1.交流电的概念 2.正弦交流电的三要素 3.单相正弦交流电路 4.三相正弦交流电路
前一页
目录6页3
64
（3）按工作频率分类；
（4）按用途分类。
前一页
目录2页6
常用电感器图形符号 a）一般电感；b）带磁芯电感；c）带铁芯电感
前一页
目录2页7
2）电感器的电感量
电感器的电感线圈产生磁场的能力，称 为该线圈的电感量（又称为自感系数），简 称电感。
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能力目标
能够运用常见方法分析、计算 较为复杂的交流电路； 掌握示波器面板操作的方法； 掌握使用示波器观察波形、测 量电压和频率的方法； 能根据电路要求，正确识读、 选择和使用电容、电感元件 能正确选择和使用电工仪表测 量小型交流用电设备的电流、电 压，具有一定的实验操作技能； 会查阅有关技术资料和工具书。 养成独立思考、团队协作的良 好习惯
分 析 计 算 方 法
在较简单的直流电路中，电源电 动势、电阻、电流以及任意两点 电压之间的关系可根据欧姆定律 及电动势的定义得出；复杂的直 流网络可运用项目一中的基尔霍 夫定律、支路法、叠加法和戴维 南定理等方法列方程组求解。
由于直流电和交流电作用在电感、电容 等电器元件上会表现出不同的特性，有 所区别，在分析计算时不能照搬直流电 路的公式，但是经过相量化处理后，直 流电路分析的欧姆定律、基尔霍夫定律 、支路法、叠加法和戴维南定理等方法 同样适用于交流电路的分析计算。
2019/8/30
汽车电工电子技术
5
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
表3-1 日光灯电路工作参数
电 源 电容 电 μF 压
镇 流 器 电 压
灯管 电压
单位：（V）
C
U URL UR
0 220
1.0
2.2
4.7
总 电 流
灯 管 电 流
单位： I/A IL
电容器 电流
IC/A
电
镇流器 功率
灯管 功率
路 总 功
率
单位：
PRL
PR P
电 率功 路 因素 性
质
cosφ
2019/8/30
汽车电工电子技术
6

改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
任务分析 对引导问题1、引导问题2和项目任务1中电路的分析可以发现：
引导问题1的电路和问题用直流电路的分析思路分 析本身并无问题，但是必须遵循正弦交流电的特点， 和电容、电感的特性，才能进行正确分析。 引导问题2是在引导问题1的基础上进一步运用交流 电路的分析与计算方法来改进具体电路的问题，本质 上还是交流电路的分析和计算，只要能够正确进行正 弦交流电路的分析，该类问题都不再是问题。
消耗的焦耳热补充能量，而直流电
源主要有化学电池，燃料电池，温
差电池，太阳能电池，直流发电机
等。
正弦交流电是用交流发电机发出的，在 发电过程中转子线圈在外力作用下旋转 切割均匀分布在圆周上的多对磁极产生 的磁力线，每对磁极产生的磁力线被定 子绕组切割，定子绕组两端产生的电压 、电流都是按正弦规律变化的。交流电 的频率一般是50赫兹，即每秒变化50次 。也有非正弦的交流电，如方波的、三 角波的等，但这些波形的交流电不是导 体切割磁力线产生的，而是由电容充放 电、开关晶体管等工作时产生的。
2019/8/30
汽车电工电子技术
8
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
知识准备
1、直流电与交流电的区别
表3-2 直流电与交流电的比较
直流电
交流电
由于电源的作用，在外电路形成恒
定电场，正电荷经电阻从高电势处
流向低电势处，在电源内部，靠电
产 生 方 式
源非静电力的作用，克服静电力， 再从低电势处到达高电势处，如此 循环，构成闭合的电流线。在直流 电路中，电源的作用是提供不随时 间变化的恒定电动势，为在电阻上
2019/8/30
汽车电工电子技术
7
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
项目任务1与引导问题1、2相比，对交流电路的分析 更加全面，需要探讨功率和电源利用效率的问题，而且 要进一步改进、完善电路，与实际生活联系密切。
本任务目的：关键点是要弄清正弦交流电路中欧姆定律、 基尔霍夫定律、支路分析法、叠加法和戴维南定理等与 直流电路中的根本区别
2019/8/30
汽车电工电子技术
2
改革创新示范教材
任务导入
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
引导问题1 如图3-1所示电路中，已知
u 220 2 sin314t V
i1 22sin (314t 45) A i2 11 2 sin (314t 90) A
试求: 各表读数及参数 R、L 和 C。
2019/8/30
汽车电工电子技术
9
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
直流电的电流方向是不随时间变 特 化的，但大小可能变化，最特殊 征 的直流电是大小方向都不变的稳
恒电流。
所谓交流，就是电流交替流动，其方向 是交替变化的，最常见的是民用电，它 是正（余）弦式交流电，在微电子电路 中常见的有方波电流。
2019/8/30
汽车电工电子技术
4
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
项目任务1 尝试分析图3-2所示电路
采用220V，50Hz的交流电源U，额定功率为40W的日光灯管，其 中假设灯管额定电压为220V，灯管等效电阻为200欧姆，铁芯式 镇流器电感为0.8H，电容C分别为1.0μF、2.2uF、4.7μF，并分别求 出开关S2闭合前、闭合后电路中日光灯电路的端电压U，灯管两端 的电压UR、镇流器两端电压URL、电路电流I、日光灯电流ID和电 路总功率P，并计算功率因数cosφ ，将数据填入表3-1中。相关支 路的电压URL、UR，电流I、ID、IC以及电路的功率、功率因数。
2019/8/30
汽车电工电子技术
3
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
引导问题2
在电扇电动机中串联一个电感线圈可以降低电动
机两端的电压，从而达到调速的目的。 已知电动机电阻为190Ω ，感抗为260Ω ，电源电压为 工频220V。现要使电动机上的电压降为180V，求串 联电感线圈的电感量L'应为多大(假定此线圈无损耗 电阻)？能否用串联电阻来代替此线圈？试比较两种 方法的优缺点。
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
课件制作：中山职业技术学院汽车教研 室
2019/8/30
汽车电工电子技术
1
改革创新示范教材
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
项目三 单相正弦交流电路分析基本方法
知识目标
理解正弦交流电的基本概念 及其表示方法 理解R、L、C元件交流电路 的伏安关系及阻抗 掌握有功功率、无功功率及 视在功率的概念及其计算； 掌握电路功率因数及其提高 功率因数的意义和方法； 理解通用双通道示波器的结 构和工作原理。