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交流電路
閱讀�21270時間�2010-12-21 09:56:16

  在一個電路里,如�電源的電動勢e(t)隨時間作周期性變�,則各段電路中的電壓和電流都將隨時間作周期性變�,這種電路叫做交流電路 。交流電路廣泛地�(yīng)用于電力工程,無線電電子技�(shù)和電磁測量中�

正弦交流電簡�

  周期電流

  周期電流:隨時間做周期變化的電流。周期電流在某一時刻的值稱為瞬時�,即周期電流�(yīng)滿足f (t) = f (t+T)。其�,T稱為周期,單位是�,表示電流完成一個循�(huán)所需的時�;周期的倒數(shù),即單位時間�(nèi)完成的循�(huán)�(shù)稱為頻率[f],,單位是赫茲[Hz]。正弦量:隨時間按正弦規(guī)律做周期變化的量�

  正弦交流電瞬時值的一般表達式為:

  可見,每個正弦量都包含三個基本要素:值或幅值(Um、Im�、角頻率ω和初相位(ψu、ψi�。它們是區(qū)別不同正弦量的依�(jù)�

  1、值(幅值):是正弦量瞬時值中的值。一般用大寫字母加下標m 表示�

  2、角頻率ω:單位時間內(nèi)正弦函數(shù)變化的角��

  單位是[rad/s]。又,單位時間內(nèi)交流電循�(huán)了f �,因此�=2π/T = 2πf

  3、初相位ψ:表示正弦量在t=0時刻的相角。其值與計時起點有關(guān),一般用-π>ψ≧π的角度來表示�

  4、相位差:兩個同頻正弦量的相位之差。如:u、i 的初相位分別為ψu、ψi,則u、i 的相位差�(ωt+ψu)-(ωt+ψi)= ψu -ψi = φ

簡諧交流電概�

  1 在電力系�(tǒng)�,從�(fā)電到輸配�,用的都是交流電

  這里的電源是交流�(fā)電機。在前面我們介紹過一個最簡單的原理性交流發(fā)電機,它是靠線圈在磁場中�(zhuǎn)動而獲得的交變的感�(yīng)電動勢的。交流發(fā)電機�(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的關(guān)系圖,基本上是正弦或余弦函數(shù)的波�,這樣的交流電叫做簡諧交流��

  2 在無線電電子�(shè)備中的各種電訊號,大多也是交流電信號

  這里電訊號的來源是多種多樣的。在收音機、電視機中通過天線接收了從電臺�(fā)射到空間的電磁波。形成整機的訊號��

  3.在許多電子測量儀器(如交流電�、示波器、頻率計、Q 表等)中� 這些訊號�(fā)生器自身也是一些特殊的電子電路,靠它激�(fā)的自生振�,為其它測量儀器提供交流電動勢。在各種無線電電子設(shè)備中往往具有多級放大電路,這時除了整機的交流電源外,前一級放大器的輸出是后一級的輸入,對后一級電路來�,我們也可以把前一級作為訊號源。實際中不同場合�(yīng)用的交流隨時間變化的波形是多種多樣的�

 ?�?)市電是50周的簡諧��

  �2)電子示波器用來掃描的訊號是鋸齒��

 ?�?)電子計算機中采用的訊號是矩形脈沖;

 ?�?)激光通訊用來載波的是尖脈��

  �5)廣播電臺發(fā)射的訊號在中波段�535KC�1605KC的調(diào)幅波(即振幅隨時間變化的簡諧波)�

  �6)電視臺和通訊系統(tǒng)�(fā)射的訊號兼有�(diào)幅和�(diào)頻波(即頻率隨時間變化的簡諧波)�

  這里講的“波”是習慣說法,其實都是電流i 隨時間t的變化狀�(tài)(即振動狀�(tài)�,而不是波。我們知�,波方程必須既是時間t又是空間r(或其中之一,如x)的函數(shù)。雖然交流電的波形多種多�,但其中最重要的是簡諧交流�,這是因為�

 ?�?)簡諧交流電是一種最常見的交流電,由于非簡諧交流電可能引起用電器(如電動機)額外的功率損耗,并造成電路的某些部分出�(xiàn)不應(yīng)有的高電�,從而引起種種危害,因此,工�(yè)及民用交流電都采用簡諧交流電�

  �2)任何非簡諧式的交流電都可分解為一系列不同的頻率的簡諧成分。例如方形波可用Fourier series表示為:這級�(shù)的前三項相加,所得結(jié)果就已與方波的形狀有相�?shù)慕屏恕?/FONT>

  �3)不同頻率的簡諧成分在線性電路種彼此獨立,互不干��

  由于同頻率簡諧函�(shù)疊加的結(jié)果仍舊是該頻率的簡諧函數(shù),簡諧函�(shù)的微商和積分也是同一頻率的簡諧函�(shù)。這樣一�,不但使簡諧交流電路問題處理和運算特別簡�,而且不同頻率的簡諧交流電在電路中彼此獨立,互不干�。因為當有不同頻率的簡諧成分同時存在時,我們可以一個個單獨處理。由于以上幾點理�,在一切波形的交流電中,簡諧交流電是最基本�,以后各節(jié)只討論簡諧交流電,它是處理一切交流電問題的基�(chǔ)�

基本特征�

  交流電路的參�(shù)收到交流電本身的基本參數(shù)影響,即頻率、峰值和位相?,F(xiàn)在分別討論如下:

  1.頻率:上式中的是角頻率(圓頻率),它與頻率f之間的關(guān)系是,f的含義是單位時間�(nèi)交流電作周期性變化的次數(shù),頻率表示交流電瞬時值變化的快慢單位:或。例如市電的頻率�50Hz,有的國家發(fā)電廠�(fā)出的交流電頻率為60Hz�

  2.峰值和有效值:簡諧量在一個周期所能達到的瞬時值,稱為簡諧量的幅值(或峰值),它們的意義是瞬時值隨時間變化的幅�。交流電路對簡諧交流電而言,有效值等于峰值的,即70%左右。在電工測量中,常使用交流電流表和電壓表。但所測得的讀�(shù)都是“有效值”。平常我們說交流電壓�220V也是指有效�,今后在交流電路問題中不加解釋給的讀�(shù)一律指有效��

  3.位相:叫做初位相。表示交流電在某一時刻達到的狀�(tài),即它不僅決定瞬時值的大小和方向,而且還能表示出簡諧量變化的趨勢(是變大或�?。T谘芯繂我缓喼C交流電時,初位相的作用尚不明�,如果要比較兩個或兩個以上的交流電時,則其重要意義就顯示出來�,要用到位相差的概念,位相差是不隨時間改變的常數(shù),他表示兩個簡諧量在變化過程中位相相差的程�,在交流電知識中,常常涉及的就是電壓與電流之間的位相��

幾種基本�

  純電阻交流電�

  1 交流純電阻電�,電路電流i(t)與其電阻兩端的電壓Vr(t�,相位相同且頻率相同

  2 其電路圖與波形圖、向量圖如下�

純電阻交流電路

  純電感交流電�

  1 交流純電感電�,其電感器兩端的電壓Vl(t)的相位,超前電路電流i(t)的相位�

  2 其電路圖與波形圖、向量圖如下�

純電感交流電路

  純電容交流電�

  1 交流純電容電�,其電路電流i(t)的相位,超前電容器兩端的電壓Vc(t�90°的相位角

  2 其電路圖與波形圖、向量圖如下�

純電容交流電路

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