电工基础知识第三课:单相交流电

(一)概述

把在电路中,电动势、电压、电流的大小和方向随时间作周期性变化的电称为交流电。

电工基础知识第三课:单相交流电

正弦交流电:随时间按正弦规律变化的交流电

  1. 描述交流电大小的物理量

(1)瞬时值:某一瞬时的数值

(2)最大值:最大瞬时值

(3)有效值:与它的热效应相等的直流值

(4)平均值:正半周内,其瞬时值的平均数

瞬时值常用小写字母表示 ,有效值常用大写字母表示。

电工基础知识第三课:单相交流电

2.描述交流电变化快慢的物理量

(1)周期:交流电变化一次所需要的时间T=1/f

(2)频率:1s内交变电重复变化的次数 f=1/T

(3)角频率:每秒内变化的角度ω=2πf

工频率:f=50Hz ; T =0.02s  ; ω=314(rad/s)

电工基础知识第三课:单相交流电

3.正弦交流电的初相角、相位、相位差。

电工基础知识第三课:单相交流电

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4.趋肤效应(集肤效应)

在直流电路中均匀导线横截面上的电流密度是均匀的。但在导线流过交变电流时,根据楞次定律会在导线内部产生涡流,与导线中心电流方向相反。由于导线中心较导线表面的磁链大,在导线中心处产生的电动势就比在导线表面附近处产生的电动势大。这样作用的结果,电流在表面流动,中心则无电流,这种由导线本身电流产生之磁场使导线电流在表面流动。

趋肤效应使导线的有效面积减小,等效电阻增加。

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(二)纯电阻电路

1.纯电阻电路中电压与电流的关系:I=U/R

2.纯电阻电路中的功率: P=UI

电压的瞬时值与电流的瞬时值的乘积叫作瞬时功率。

电流和电压同相位

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(三)纯电感电路

(1)纯电感电路中电压与电流相位关系:电流的相位滞后于电压90°且同为同频率正弦量

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注:XL=ωL=2πfL称为感抗,反映电感对交流电的阻碍作用;与频率有关。

(2)功率关系

有功功率:P=0(即不消耗电能)

无功功率:Q=ULI=I2XL(乏)

无功功率的“无功”的含义是“交换”的意思

(四)纯电容电路

1.纯电容电路中电压与电流的关系

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注:Xc=1/ωc=1/2πfc,称为容抗,反映电容对交流电的阻碍作用;与频率有关。f→0,Xc→∞;f→∞, Xc→0说明电容有“隔直通交”的作用。

2.纯电容电路中的功率

有功功率:P=0(即不消耗电能)

无功功率:Q=UCI=I2XC(乏)

(五)电阻、电感、电容串联电路

1.电路中电压与电流的关系

电工基础知识第三课:单相交流电

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2.单相交流电功率关系

视在功率:电源提供的功率: S=UI(伏安)

有功功率:电阻上消耗的功率: P=URI=UIcosφ(瓦)

无功功率:电感、电容上的功率: Q= UIsinφ(乏)

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(六)电阻电感串联再与电容并联的电路及功率因数提高

1.提高功率因数的意义:提高发、配电设备的利用率;减少输电线路的电压降和功率损失。

2.提高功率因数的方法: 在感性负载上并联适当的电容。

必须注意功率因素cosφ不能提高到等于1。


下一篇文章类容我们将会讲到“三相交流电”,敬请期待!


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