正弦交流电路的基础知识
2017/2/6 9:09:45
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一、正弦交流电的基本特点
大小和方向随时间做有规律变化的电压和电流称为交流电。正弦交流电是随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流。交流电的大小和方向都随时间不断变化，也就是说，每一瞬间电压（电动势）和电流的数值都不相同。
图2-1所示为不同交流电的波形。
图2-1 不同交流电的波形
正弦波的解析图如图2-2所示。如果圆周上的一点D 由D0开始以恒定角速度旋转，在任意时刻，如D0、D1、D2……在y轴上的坐标（或在y轴上的分量）可以用正弦函数的公式sinθ来表示，设圆的半径为r，相位角为θ，当D 绕圆心旋转一周时，y的值与旋转角度的关系就是一个正弦曲线。
在现代工农业生产和日常生活中，从发电站送来的电能都是交流电，而各种电池提供的能源则都是直流电。交流电在生产和使用中具有明显的优势和重大的经济意义。例如，在远距离传输时，将交流电的电压升高，采用高压输电线可减少线路上的电能损耗；当电能输送到用户，又可进行降压处理，以便安全使用。这种升压和降压，在交流供电系统中可以很方便地由变压器来实现。很多用电设备（例如交流异步电动机和照明设备）直接由交流电源驱动。交流电也可以借助于变压器和整流设备转化成为直流电。
从图2-2可见，正弦交流电的变化非常平滑且不易产生高次谐波，不仅安全性好，而且有利于减少电气设备运行中的能量损耗。非正弦波交流电都是由不同频率的正弦信号叠加而成的，例如方波脉冲电流可以分解成无限个不同频率的正弦波。
图2-2 正弦波的分解图
二、正弦交流电的产生
在日常的生产和生活中，电动机应用的场合很多，很多设备都是采用电动机作为动力源。给电动机加上交流电源，电动机就会运转。常见的交流异步电动机是由定子绕组和转子构成的，交流电源加到定子绕组上就会产生旋转磁场，旋转磁场便会带动转子旋转。而发电机则相反，旋转转子就会在定子绕组中感应出交变的电压（即电动势）。
交流发电机的基本结构和原理如图2-3所示。转子是由永磁体构成的，当水轮机或汽轮机带动发电机转子旋转时，转子磁极旋转，会对定子绕组辐射磁场，磁力线切割定子绕组，定子绕组中便会产生感应电动势，转子磁极转动一周就会使定子绕组产生相应的电动势（电压）。
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