交流电的产生教学设计

考点5 交流电

考点5.1 交变电流的产生和描述

1.交变电流

定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流. 2.交变电流的产生

(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. (2)两个特殊位置的特点：

ΔΦ

①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变.

ΔtΔΦ

②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变.

Δt(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次. (4)交变电动势的最大值Em＝nBSω.

3.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

规律 函数表达式 物理量 磁通量 Φ＝Φmcosωt＝BScosωt 电动势 e＝Emsinωt＝nBSωsinωt 电压 u＝Umsinωt＝REmsin ωt R＋r图象 电流 1.

i＝Imsinωt＝Emsin ωt R＋r 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电

流，下列说法中正确的是( C )

- 1 -

A．线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，感应电动势方向不变 B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次

C．线圈平面每经过中性面一

正弦交流电的产生教

学设计

教学过程

复习旧课

提问：导体切割磁力线会产生感生电动势，感生电动势的大小与

哪些物理量有关、方向如何确定？

方向：右手定则 大小：e=Blvsinα

α——导体运动方向与磁感应强度方向夹角

引入新课

多媒体课件展示：正弦波、锯齿波、矩形波、尖脉冲波

这些电信号与前面所学的稳恒直流电相比具有一个共同点，即大小和方向均随时间周期性变化，这种电压、电流、电动势统称为交流电。而其中按正弦规律变化的即是正弦交流电。

．．．．．

交流电由于能方便地利用互感现象变换电压，便于远距离输送和用户的使用，在日常生活中广泛应用，那么它是如何产生的呢？

讲述新课 板书课题：

§7-1正弦交流电的产生

一、设置悬念、激发探究（３分钟）

１、展示手摇发电机并简述其构成。 定子 ──── 一对磁极 转子 ──── 线圈、集电环

２、演示：先快速转动手柄，再缓慢旋转，提示学生观察小灯泡状态。

提问：小灯炮一闪一亮说明了什么？

引导学生共同回答：转子转动过程中有电流产生流经小灯泡。 结合实物说明：转子转动过程中与磁场方向垂直的导体切割磁力

线(或磁通发生变化)产生了感生电动势，从而在闭合回路产生感生电流。

进一步询问：为什么是一闪一亮？流经小灯泡的到底是什么

正弦交流电的产生教

学设计

教学过程

复习旧课

提问：导体切割磁力线会产生感生电动势，感生电动势的大小与

哪些物理量有关、方向如何确定？

方向：右手定则 大小：e=Blvsinα

α——导体运动方向与磁感应强度方向夹角

引入新课

多媒体课件展示：正弦波、锯齿波、矩形波、尖脉冲波

这些电信号与前面所学的稳恒直流电相比具有一个共同点，即大小和方向均随时间周期性变化，这种电压、电流、电动势统称为交流电。而其中按正弦规律变化的即是正弦交流电。

．．．．．

交流电由于能方便地利用互感现象变换电压，便于远距离输送和用户的使用，在日常生活中广泛应用，那么它是如何产生的呢？

讲述新课 板书课题：

§7-1正弦交流电的产生

一、设置悬念、激发探究（３分钟）

１、展示手摇发电机并简述其构成。 定子 ──── 一对磁极 转子 ──── 线圈、集电环

２、演示：先快速转动手柄，再缓慢旋转，提示学生观察小灯泡状态。

提问：小灯炮一闪一亮说明了什么？

引导学生共同回答：转子转动过程中有电流产生流经小灯泡。 结合实物说明：转子转动过程中与磁场方向垂直的导体切割磁力

线(或磁通发生变化)产生了感生电动势，从而在闭合回路产生感生电流。

进一步询问：为什么是一闪一亮？流经小灯泡的到底是什么

实验14 交流电桥的原理和设计

交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数；电容及其介质损耗；自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量，也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。

常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式，但因为它的四个臂是阻抗，所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 【目的与要求】

1．掌握交流电桥的平衡条件和测量原理。 2．设计实际测量用的交流电桥。 3．验证交流电桥的平衡条件。 【交流电桥的原理】

图14-1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示

目 录

第1章 交流电机PLC控制工艺流程分析 .............................................................. 1

1.1交流电机PLC控制过程描述 ......................................................................... 1 1.2交流电机PLC控制过程工艺分析 ................................................................ 1 第2章 交流电机PLC控制系统总体方案设计 ...................................................... 5

2.1系统硬件组成................................................................................................... 5 2.2控制方法分析.......................................................

第3章 试题库

一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分）

1、正弦交流电的三要素是指正弦量的 、 和 。

2、反映正弦交流电振荡幅度的量是它的 ；反映正弦量随时间变化快慢程度的量是它的 ；确定正弦量计时始位置的是它的 。

3、已知一正弦量i?7.07sin(314t?30?)A，则该正弦电流的最大值是 A；有效值是 A；角频率是 rad/s；频率是 Hz；周期是 s；随时间的变化进程相位是 ；初相是 ；合 弧度。

4、正弦量的 值等于它的瞬时值的平方在一个周期内的平均值的 ，所以 值又称为方均根值。也可以说，交流电的 值等于与其 相同的直流电的数值。

5、两个 正弦量之间的相位之差称为相位差， 频率的正弦量之间不存在相位差的概念。

6、实际应用的电表交流指示值和我们实验的交流测量值，都是交流电的

课题：知道正弦交流电的基本常识

一、教学目标

1、了解正弦交流电的产生。

2、理解正弦量解析式、波形图、三要素、有效值、相位、相位差的概念。 3、掌握正弦量的周期、频率、角频率的关系掌握同频率正弦量的相位比较。

二、教学重点、难点分析

重点：

1、分析交流电产生的物理过程。使同学了解线圈在磁场中旋转一周的时间内，电流的大小及方向是怎样变化的。

2、掌握正弦量的周期、频率、角频率的关系，掌握同频率正弦量的相位比较。

3、交流电有效值的概念。

三、教学方法

讲授法 难点：

1、交流电的有效值。

五、课时计划：2课时 六、教学过程

Ⅰ.知识回顾

提问：什么条件下会产生感应电流？根据电磁感应的知识，设计一个发电

机模型。

学生设计：让矩形线框在匀强磁场中匀速转动。 II.新课

一、交流电的基本概论

1、交流电:大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流统称交流电 2、正弦交流电：随时间作正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。 3、正弦交流电的瞬时值

e＝Esin(ωt＋φ.) u＝Usin(ωt＋φ.) i＝Isin(ωt＋φ.)

二、正弦交流电的周期、频率和角频率

如图2所示，为交流电发电机产生交流电的过程及其对应

交流电机的调压调速

交流电机的调压调速

2008-9-19

交流电机的调压调速

交流电机的调压调速

浙江大学电气工程学院一、交流电机的调压调速

—交流电机调速理论与方法—

3 pU12 r '2/ S T= 2π f1[(r1+ r '2/ S ) 2+ ( x1+ x '2 ) 2]

普通异步电机机械特性

高转子电阻异步电机机械特性

相控技术：通断控制：

应用较多

谐波多

要求：α应大于φ,宽脉冲

每次接通均为重合闸，大电流冲击2

2008-9-19

交流电机的调压调速

交流电机的调压调速

浙江大学电气工程学院适合拖风机、水泵类负载负载转矩：电机转矩：

—交流电机调速理论与方法—

TL∞n 2∞(1 S ) 2I 2 2 R2 T∞ S

I 2∞(1 S ) S/ R2

调压调速系统应加负反馈

“—”

TL’: TL↑→n↓→ufn↓→ TL’’: TL↓→n↑→ufn↑→2008-9-19

Δ U↑→Uk↑→α↓→U1↑ΔU↑→Uk↓→α↑→U1↓“+”3

交流电机的调压调速

交流电机的调压调速

浙江大学电气工程学院

—交流电机调速理论与方法—

轻载调压节能“大马拉小车”:

轻载，i↓→ pcu↓ U不变→ pFe基本不变轻载时降压： U↓→ pFe↓→η↑,cosφ↑

η↓,cosφ↓

4 200

交流电机的调压调速

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浙江大学电气工程学院一、交流电机的调压调速

—交流电机调速理论与方法—

3 pU12 r '2/ S T= 2π f1[(r1+ r '2/ S ) 2+ ( x1+ x '2 ) 2]

普通异步电机机械特性

高转子电阻异步电机机械特性

相控技术：通断控制：

应用较多

谐波多

要求：α应大于φ,宽脉冲

每次接通均为重合闸，大电流冲击2

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交流电机的调压调速

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浙江大学电气工程学院适合拖风机、水泵类负载负载转矩：电机转矩：

—交流电机调速理论与方法—

TL∞n 2∞(1 S ) 2I 2 2 R2 T∞ S

I 2∞(1 S ) S/ R2

调压调速系统应加负反馈

“—”

TL’: TL↑→n↓→ufn↓→ TL’’: TL↓→n↑→ufn↑→2008-9-19

Δ U↑→Uk↑→α↓→U1↑ΔU↑→Uk↓→α↑→U1↓“+”3

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浙江大学电气工程学院

—交流电机调速理论与方法—

轻载调压节能“大马拉小车”:

轻载，i↓→ pcu↓ U不变→ pFe基本不变轻载时降压： U↓→ pFe↓→η↑,cosφ↑

η↓,cosφ↓

4 200

第四章 交流电机绕组的基本理论

4．1 交流绕组与直流绕组的根本区别是什么？ 交流绕组：一个线圈组彼此串联

直流绕组：一个元件的两端分别与两个换向片相联

4．2 何谓相带？在三相电机中为什么常用60°相带绕组而不用120°相带绕组？

相带：每个极下属于一相的槽所分的区域叫相带，在三相电机中常用60相带而不用120相带是因为：60相带所分成的电动势大于120相带所分成的相电势。 4．3 双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有什么关系？ 双层绕组：amax?2P 单层绕组：amax?P

4．4 试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围？

单层绕组：简单，下线方便，同心式端部交叉少，但不能做成短匝，串联匝数N小（同

样槽数），适用于?10kW异步机。

双层绕组：可以通过短距节省端部用铜（叠绕组）或减少线圈但之间的连线（波绕），更重要的是可同时采用分布和短距来改善电动势和磁动势的波形，因此现代交流电机大多采用双层绕组。

4．5 为什么采用短距和分布绕组能削弱谐波电动势？为了消除5次或7次谐波电动势，节距应选择多大？若要同时削弱5次和7次谐波电动势，节距应选择多大？

绕组短距