交流电的基础知识

课程：电工基础内容：任务1：假如你毕业后是一名企业的电工，而且你是师傅，单位安排你带一名徒弟，需要你教他单相交流电的知识。你将如何进行？任务2：假如你毕业后是一名企业的电工，该企业承担了我校新校区教室电路的联接，正好这个工作由你负责，你将如何进行接线？教学目标：1、理解直流电和交流电的区别2、掌握单相交流电的基本概念和三要素3、培养学生独立思考和创新的能力教学难点：正弦交流电的三要素教学难点：正弦交流电的最大值、有效值、角频率、频率、周期、相位、初相位交流电路概述在生产和生活中使用的电能，几乎都是交流电能，即使是电解、电镀、电讯等行业需要直流供电，大多数也是将交流电能通过整流装置变成直流电能。在日常生产和生活中所用的交流电，一般都是指正弦交流电。因为交流电能够方便地用变压器改变电压，用高压输电，可将电能输送很远，而且损耗小；交流电机比直流电机构造简单，造价便宜，运行可靠。所以，现在发电厂所发的都是交流电，工农业生产和日常生活中广泛应用的也是交流电。5.1交流电的基本概念直流电交流电0I,UtEe每时每刻大小和方向恒定不变，与时间无关。大小和方向随时间作周期性变化，与时间密切相关。ti0t1t2t3t4优点简单、安全、适合半导体器件供电。第一：交流电可以用变压器变压，便于远距离输电。第二：交流电机比同功率直流电机构造简单，造价低。第三：可以用整流装置，将流交电变成所需的直流电。第四：无线电通讯中交流信号可放大、传送、变换。1A－1.8A＋2A一、交流电的产生正弦交流电ti0非正弦交流电原理：根据电磁感应定律，导体切割磁力线产生感应电流。sinw=tEem)sin(w=tEem(起始角0°)符号的规定：直流电：IUE（用大写字母表示）交流电：iue（用小写字母表示）0i,ut+_二、正弦交流电的相关量1.正弦交流电的周期、频率和角频率周期T：频率f：每秒内周期性变化的次数。单位赫兹（Hz）Twt2tiO1S共50次也就是说发电机每秒钟转50转正弦量完整变化一周所需要的时间。单位秒*电网频率：中国50Hz美国、日本60Hz小常识*有线通讯频率：300-5000Hz*无线通讯频率：30kHz-3×104MHz角频率ω：单位时间内变化的弧度数。(相当于角速度）角频率与周期及频率的关系：fTw22==周期与频率的关系：Tf1=1S共50次(f)0.02sTXSNAwt每秒50周×2π＝314弧度/秒fω［例1］我国和大多数国家的电力标准频率是50Hz，试求其周期和角频率。［解］w=2f=23.1450=314rad/ss02.01==fT1.周期T：变化一周所需的时间单位：秒，毫秒。Tf1=fTw22==3.角频率ω：每秒变化的弧度单位：弧度/秒2.频率f：每秒变化的次数单位：赫兹，千赫兹。itwT2.正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值瞬时值是交流电某一时刻所对应的值。随时间不同而变化，是个变量。用小写字母i、u、e表示。最大值是交流电的幅值。用大写字母加下标m表示。如Im、Um、Em。有效值相同条件下，直流电与交流电对电阻加热产生的热量相等时，将这个直流电的数值，称为交流电的有效值。用大写字母表示。如I、U、E)sin(0mφw=tuuUmuwt2tOＴT/2–Umt=t1最大值瞬时值在效值IIImm707.02==VUm3112220==UUUmm707.02==交流仪表测得的数字、电气设备铭牌上的额定值都指有效值。311v220v150v思考与练习耐压为220V的电容器，能否用在180V的正弦交流电源上？255V220V不能用在180V正弦电源上！1、2、交流供电的优点是（1）____________________________（2）________________________（3）____________________.3、我国生活照明用电的电压是_____，最大值为____频率f=______，周期T=______，角频率ω=_______。4、人们常说的交流电压220V、380V，指的是交流电压的_____值可以用变压器变压，便于远距离输电。交流电机构造简单，造价低可以整流，变成直流电220V311V50HZ0.02s314rad/s有效U=180V，则Um＝×180V≈255V25、画出正弦交流电的波形图，并在图上标出下列各交流电的相关量：T、f、U、Um、u1Sf=波形个数ut瞬时值最大值在效值TUmUTf1=问题与讨论电器~220V最高耐压=300V若购得一台耐压为300V的电器，是否可用于220V的线路上?该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用。2有效值U=220V最大值Um=220V=311V电源电压w=tIisin23、正弦量的相位、初相位和相位差：t=0时的相位，称为初相位或初相角。说明：给出了观察正弦波的起点或参考点，常用于描述多个正弦波相互间的关系。）（wt为正弦波的相位角或相位，表示了正弦量的变化进程。itw图中02121ww==tt两个同频率正弦量间的相位差(初相差)222111sinsinww==tIitIimm122i1iwt两种正弦信号的相位关系同相位1i1221=t2i2i相位领先1i12021=领先于1i2it2==21和2i1i2it反相位1i反相三相交流电路：三种电压初相位各差120。BuCuAuwt（重点）正弦交流电的最大值反映了正弦交流电的变化范围。角频率反映了正弦交流电的变化快慢。初相位反映了正弦交流电的起始状态。因此把最大值、角频率、和初相位称为正弦交流电的三要素。例频率：幅度：A222222A222===IIms02.05011Hz5021002rad/s100=======ffww=30初相位：=30100sin222ti已知：试求出电流的最大值、有效值、角频率、频率、周期、初相位？解：小结：同学们，今天我们讲了正弦交流电的概念和表征它的物理量，有频率、角频率、周期、最大值、有效值、相位、初相位等，以及这些物理量之间的换算。还有正弦交流电的三要素。作业:课后习题和习题册大家辛苦了谢谢大家