《汽車電工電子》 中職配套PPT課件
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模塊二 交流電流
一、教學(xué)目標(biāo)
1．理解交流電的概念；
2．掌握正弦交流電的三要素；
3．看懂正弦交流電的解析式及波形；
4．了解交流電路的三種基本形式及特性；
二、課時(shí)分配
本項(xiàng)目共3個(gè)課題，安排2課時(shí)。
三、教學(xué)重點(diǎn)
通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握正弦交流電的三要素；看懂正弦交流電的解析式；掌握交流電路的基本形式；理解純電阻、純電容、純電感交流電路的特性；掌握三角形連接和星形連接的方法。
四、教學(xué)難點(diǎn)
1.掌握三相交流電的概念及形成；
2.掌握三角形連接和星形連接的方法，了解兩種連接的特點(diǎn)；
五、教學(xué)內(nèi)容
課題一 交流電的概念
一、交流電與交流電路的概念
1．交流電
大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電壓、電動(dòng)勢(shì)和電流統(tǒng)稱為交流電。
交流電波形
2．交流電路
在交流電作用下的電路稱為交流電路。
日光燈的工作電路
二、 正弦交流電
1． 基本概念
在交流電中最常用的是正弦交流電，我們把電壓和電流均隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化的交流電稱作正弦交流電。含有正弦交流電源的電路稱作正弦交流電路。
正弦交流電的波形
2．正弦交流電的周期、頻率和角頻率
① 周期
② 頻率
頻率的單位除赫茲外，還有千赫（kHz）和兆赫（MHz），換算關(guān)系如下：
1MHz＝103kHz＝106Hz
由周期與頻率的定義可知：
f＝1/T或T＝1/f
③ 角頻率
ω＝２πf
3．正弦交流電的解析式
用三角函數(shù)式表示正弦交流電隨時(shí)間變化的方法。正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的解析式如下：
e＝Emsin（ωt＋φ）
u＝Umsin（ωt＋φ）
i＝Imsin（ωt＋φ）
其中e——瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)值，單位為伏（V）；
u——瞬時(shí)電壓值，單位為伏（V）；
i——瞬時(shí)電流值，單位為安培（A）；
Em——最大電動(dòng)勢(shì)值，單位為伏（V）；
Um——最大電壓值，單位為伏（V）；
Im——最大電流值，單位為安培（A）；
ω——角頻率，單位弧度/秒（rad/s）；
t——時(shí)間，單位秒（s）；
φ——初相位，單位度（°）。
① 瞬時(shí)值
② 最大值
③ 有效值
4．正弦交流電的相位及波形
（1）正弦交流電的波形
用正弦函數(shù)曲線來(lái)表示交流電變化規(guī)律的圖形稱為正弦交流電的波形。
正弦交流電的波形和相位
（2）正弦交流電的相位
① 相位
② 初相位
③ 相位差
課題二 交流電路的形式
在交流電路中，主要有三種不同的負(fù)載元件：電阻、電感和電容。
一、純電阻交流電路
只含有電阻元件的交流電路叫做純電阻交流電路，如含有白熾燈、電爐、電冰箱等的交流電路稱為純電阻交流電路。
純電阻交流電路
純電阻交流電路電壓u與電流i的波形圖
在純電阻交流電路中，電阻R兩端的電壓u和通過(guò)電阻的電流i的相位是相同的。兩者的關(guān)系滿足歐姆定律，即
I＝U/R
二、純電感交流電路
僅由電感組成的交流電路稱為純電感交流電路。
純電感電路中電感兩端的電壓與通過(guò)的電流，兩者關(guān)系符合歐姆定律。
表達(dá)式：
U＝IXL
式中U——電感兩端的電壓，單位為伏（V）；
I——通過(guò)電感的電流，單位為安培（A）；
XL——感抗，單位為歐姆（Ω）；
XL＝ωL，L是電感的自感系數(shù)，單位為享利（H）。
純電感交流電路
電感電壓與電流的波形圖
感抗XL，是表征電感對(duì)交流電所呈現(xiàn)的“阻止”能力大小的一個(gè)參數(shù)，也稱電感抗。感抗的大小與電流的頻率成正比。
三、純電容交流電路
僅由電容作為交流電路的負(fù)載的電路稱為純電容交流電路。純電容交流電路中電容兩端的電壓與通過(guò)的電流，兩者關(guān)系符合歐姆定律。
表達(dá)式：
U＝IXC
式中U——電容兩端的電壓，單位為伏（V）；
I——電路中的充放電電流，單位為安培（A）；
XC——容抗，單位為歐姆（Ω）。
XC=1WC=12πFC
純電容交流電路
電容電壓與電流的波形圖
式中ω——交流電的角頻率，單位為弧度/秒；
C——電容量，單位為法拉（F）；
f——頻率，單位為赫茲（Hz）。
容抗XC，是表征電容對(duì)交流電所呈現(xiàn)的“阻止”能力大小的一個(gè)參數(shù)，稱容抗。
四、RLC串聯(lián)電路
將電阻、電感和電容串聯(lián)在交流電路中所形成的電路稱作RLC串聯(lián)電路。
RLC串聯(lián)電路
在RLC串聯(lián)電路中，電路的特性可由電源電壓u和電流i的相位差φ的大小判斷出電路的性質(zhì)，即：
若XL＞XC，則φ＞0，電壓超前電流，電路呈電感性；
若XL＜XC，則φ＜0，電壓滯后電流，電路呈電容性；
若XL＝XC，則φ＝0，電壓與電流同相，電路呈電阻性。
課題三 三相交流電
一、三相交流電的基本概念
1．單相電的產(chǎn)生
在兩磁極之間放一個(gè)線圈，讓線圈以一定的角速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
單相電的產(chǎn)生
2．三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生
由三個(gè)頻率、幅值相等，彼此相位差為120°的單相交流電構(gòu)成的電源稱作三相交流電，由三相交流電構(gòu)成的電路稱為三相交流電路。
若以第一相ea為參考正弦量，可得三相電動(dòng)勢(shì)的解析式如下：
ea＝Emsinωt
eb＝Emsint（ωt－120°）
ec＝Emsint（ωt+120°）
三相交流電發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
三相交流電的波形
三相電動(dòng)勢(shì)最大值出現(xiàn)的次序稱為相序，在圖中，A、B、C三個(gè)繞組分別稱為第一繞組、第二繞組、第三繞組。
二、三相交流發(fā)電機(jī)繞組的連接
1．三角形連接
如圖（a）所示，把A繞組的末端與C繞組的首端相連，把C繞組的末端與B繞組的首端相連，把B繞組的末端與A繞組的首端相連，并從以上三個(gè)接點(diǎn)上引出三根線，向外供電。
三相繞組三角形的連接
如圖（b）所示，三角形連接中，相電壓UAB、UBC、UCA與線電壓UAX、UBY、UCZ之間關(guān)系如下：
UAB＝UAX UBC＝UBY UCA＝UCZ
即，相電壓等于線電壓。
2．星形連接
如圖（a）中，把發(fā)電機(jī)A、B、C三個(gè)繞組的末端連接在一起，成為一個(gè)公共點(diǎn)（稱為中性點(diǎn)），用符號(hào)“N”表示，從中性點(diǎn)引出的輸出線稱為中性線（零線），中性線通常與大地相接，并把接地的中性點(diǎn)稱為零點(diǎn)。
三相繞組的星形連接
六、課后作業(yè)
完成所有課題的學(xué)后測(cè)評(píng)。
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