3第三章 交流电路.docx

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3第三章交流电路

第三章交流电路

大纲要求：

①掌握交流电的三要素，正弦交流电有效值的概念。

②理解电阻、电感、电容元件的物理性质，单一元件上的电压和电流的大小、相位关系及功率关系。

③理解RLC串联电路的性质，掌握电感性RL串联电路提高功率因数的意义及方法。

理解谐振的概念、谐振电路的特点、谐振的条件。

④了解三相对称正弦交流电源，电源的Y形接法。

⑤理解三相对称负载的定义，Y形和Δ接法时线电压与相电压、线电流与相电流的关系，熟悉电力系统的三相三线制和三相四线制的概念。

中线的作用。

⑥掌握三相交流电路电功率的计算方法。

主要内容：

一、基本概念

要求：

掌握交流电的三要素，正弦交流电有效值的概念。

1、三要素：

最大值、频率（周期、角频率　　　　　　）、初相位

2、有效值：

E、U、I　　

3、相位差：

比较同频率交流电变化情况（同相、反相、超前、滞后）

4、表示方法：

解析法、波形图法、相量法（复数）

考点1、考点2

二、单相交流电路

交流电路与直流电路的区别

直流电路只研究各量（R、L、C）的数量关系，交流电路中除了研究数量关系，还要特别注意相位的概念。

1、R、L、C单参数交流电路0373～0435

纯电阻电路

纯电感电路

纯电容电路

阻抗值

电阻R

感抗

XL=ωL=2πfL

容抗

XC=1/ωC＝1/2πfc

电流与电压关系

频率

相同

相同

相同

相位

同相

不同相，u超前i90º

不同相i超前u90º

数量

Im=ULm/XL

I=UL/XL

Im=UCm/XC

I=UC/XC

相量

三种表示法

解析法

u=URmSinωt

i=ImSinωt

i=ImSinωt

u=ULmSin（ωt+90º）

uc=UcmSinωt

ic=ImSin（ωt+90º）

曲线法

相量法

电功率

有功功率

P=URI=I2·R=UR2/R

P=0

P=0

无功功率

Q=0

QL=ULI=I2XL·=UL2/XL

QC=UCI=I2·XC=UC2/XC

注意各电路的阻抗值，关系：

数量、相位、相量，功率的比较。

2、电容器及电容量的概念：

结构、特征、单位、参数、充放电特性、连接方式及计算、质量判别。

当电容器两极板间的外加电压是U，极板上所带电量是Q，Q与U的比值是一个常数——电容量CC=Q/U

单位：

法拉（F）

常用单位：

微法（μF）皮法（pF）

换算：

1F=106μF1μF=106pF

平行板电容器极板的面积S，两极板间的距离为d，中间电介质的介电常数为ξ，则平行板电容器的电容量为：

即：

电容器的电容只与两极板的相对位置、极板形状和大小以及极板间的电介质有关。

1两个主要指标：

容量：

标称容量

耐压：

指额定工作电压，即长期工作时能承受的最大电压。

2电容器的串、并联电路及特点：

串联

并联

电

路

电量

Q=Q1=Q2=……=Qn

Q=Q1+Q2+……+Qn

电压

U=U1+U2+……+Un

U=U1＝U2＝……＝Un

电容

1/C=1/C1+1/C2+……+1/Cn

两个电容串联：

C=C1+C2+……+Cn

考点3

3、R、L、C组合电路的三个三角形（以电压三角形为中心）

　①通过三个三角形求电压、阻抗、功率、功率因数

电压：

阻抗：

功率：

功率因数：

　②提高功率因数的意义和方法：

意义：

提高交流供电设备的利用率，也可以减少输电过程中的损耗，提高经济效益。

方法：

并联补偿　　　　考点1、考点2

③谐振电路（串联谐振）

条件：

X=XL－XC=0

频率：

特点：

①Z=R总阻抗最小

②I0=U/R电流最大

3品质因数

UL=UC=QUQ＞１

　考点4

三、三相交流电路

1、电源：

对称特征－大小相等、频率相同、初相互差120º

当三相负载对称时，多采用三相三线制供电。

当三相负载不对称时，多采用三相四线制供电。

U线=

U相

U线超前U相30º　　考点1、考点2

2、负载：

根据需要可将负载接成Y、Δ

注意：

不论是哪种接法，对于每相负载来说都是单相电路，所以仍可用讨论单相电路的方法来讨论各相负载中电流与电压的相位关系和数量关系。

负载的对称特征：

大小相等、性质相同。

Y

Δ

线、相电压关系

UYP=1/

UL

UΔP=UL

线、相电流关系

IYL=IYP

IΔL=

IΔP　IL滞后IP30°　

有功功率

P＝

ULILCosφ＝3UpIpCosφ

无功功率

Q＝

ULILSinφ＝3UpIpSinφ

视在功率

S＝

ULIL

考点1、2、3

3、中线作用：

由单相负载组成的三相电路或由照明和动力混合组成的三相电路，一般都不对称，则需采用三相四线制。

中线的作用在于它能保证各相负载成为三个互不影响的独立电路。

当负载不对称时，也能保证各相负载的电压对称，使负载能正常工作，而且就是电路发生故障也可缩小故障的影响范围。

特别注意：

供电系统的中线上不允许接熔断器，不许装开关，三相负载尽量对称。

考点1