正弦交流电及产生过程 |
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一、基本概念 大小和方向随时间周期性变化的电压或电流称做交流电。如下图,分别是三角波、PWM脉冲波、正弦波。 大小和方向均随时间按正弦规律变化的电压或电流称为正弦交流电。 正弦交流电广泛应用于工农业生产、科学研究及日常生活中,了解和掌握正弦交流电的特点,学会正弦交流电路的基本分析方法。 二、产生过程 在电力系统中,交流电是由交流发电机产生的。交流发电机的模型如图所示,它由静止部分(定子)和转动部分(转子)组成。 静止部分称做定子,由硅钢片和线圈组成,用以产生均匀的磁场。转动部分称做转子,由线圈和滑环组成。转子上的线圈在均匀磁场中转动产生的感应电动势,通过滑环与负载连接形成电流。 一个在磁场中转动的线圈,有两个线圈边切割磁力线,这两个线圈边是串联的。故在磁感应强度为B的磁场中,转动的线圈在时刻t的感应电动势为: E=BLV=BLωr*sinωt=Emsinωt 其中Em=BLωr 如果t=0时刻,线圈从角度Φ出发,则上式变为 e=Emsin(ωt+Φ) 交流电为什么是这样的波形?单相交流发电机原理模型3D动画https://play.tudou.com/v_show/id_XMzQxOTY1NzAzNg==.html 法拉第电磁感应定律三、表达式及三要素 1.最大值(幅值) 它反映正弦量变化大小的参数。 用带下标m的大写字母表示,如Im、Um和Em分别表示电流、电压、和电动势的最大值。 2.角频率ω 它是表示正弦交流量变化快慢的物理量。 单位为弧度/秒,用rad/s表示。 相位ωt+φi:它反映了正弦量变化的进程。 就是相位对时间的变化率, 周期:交流电每重复变化一个循环所需要的时间。用T表示,单位是秒,用s表示。 频率:单位时间内正弦交流电重复变化循环的次数。频率用f表示,单位是赫兹,用Hz表示,频率和周期的关系为 角频率与周期、频率的关系为 3.初相 是正弦电流在t=0时刻的相位角。反映正弦量的初始状态,决定了正弦量的初始值。 习惯上取 初相为正时,正弦量对应的初始值一定是正值; 初相为负时,正弦量对应的初始值则为负值。 在波形图上,正值初相位于坐标原点左边零点(指波形由负值变为正值所经历的0点)与原点之间;负值初相位于坐标原点右边零点与原点之间。我们通常规定初相为零的正弦量称为参考正弦量。 交流电的最大值描述了交流电大小的变化范围;交流电的角频率描述了交流电变化的快慢; 交流电的初相位描述了交流电的初始状态。 这三个物理量决定了交流电的瞬时值,将最大值、角频率和初相称为交流电的三要素。 |
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