HYPERLINK"http://learn.edu.baosteel.com/secure_content/dz/diangx/jgck/jgck3.htm#toc"交流电的基本概念一、正弦交流电的产生正弦交流电是由交流发电机产生的，最简单的交流发电机示意图如下图所示：由于电枢表面的磁感应强度是按正弦规律分布的，所以产生的感应电动势也是按正弦规律变化的。即e=Emsinα如线圈经电刷与外电路的负载接通，形成闭合回路，所以外电路中也就产生了相应的正弦电压和正弦电流，表示如下u=Umsinαi=Imsinα二、表征正弦交流电的物理量1.频率和周期正弦量每秒内变化的次（周）数，称为频率，用字母f表示，其单位为赫兹简称赫，用字母Hz来表示。频率的其它单位还有千赫（KHz）、兆赫（MHz），它们的换算关系为：1KHz=103Hz1MHz=106Hz根据我国国家标准，供电系统采用的频率为50Hz，这个频率通常称为工业频率（简称为“工频”），另外，像美国、日本等国家的电网频率采用60Hz，通常收音机中波段的频率是530—1600KHz，短波段的频率是2.3－23MHz。正弦量每变化一次（周）所需要的时间，称为周期，用字母T表示，其单位为秒（S）。根据频率和周期的上述定义，它们之间有如下关系：我国工频为50Hz，则其周期为正弦量在1秒钟内变化的电角度，称为角频率，用字母ω表示。正弦量变化一次，其电角度变化了2π弧度，1秒钟内共变化了f次，所以角频率可表示为其单位为弧度/秒（rad/s），对于工频50Hz来说，其角频率为314rad/s。有了角频率ω的概念后，t秒钟正弦量变化的电角度可表示为α=ωt。于是参照式（3-1），正弦交流电流、电压和电动势的表达式可表示为i=Imsinωtu=Umsinωte=Emsinωt2.最大值与有效值正弦量在任一瞬间的值，称为瞬时值，习惯上用小写的字母来表示，如i、u、e等，见上式。正弦量瞬时值中的最大者，称为最大值或幅值，习惯上用带下标m的大写字母来表示，如Im、Um、Em等。在分析和计算交流电路时，为了有效地表示正弦量的大小，往往不是用它们的瞬时值或最大值来计量的，而是采用有效值来计量的。有效值的定义是：一个交流电流i，流过某一个电阻，在一个周期内产生的热量，与某一直流电流I，流过同一个电阻，在相同时间内所产生的热量相等的话，那么这个交流电流i的有效值在数值上就等于这个直流电流I的值。有效值习惯上用大写的字母来表示，如I、U、E等。根据上述定义，并通过分析和数学推导，可求得正弦交流电的有效值与最大值之间的关系分别为有效值又叫均方根值，是工程上普遍使用的一个电气量。一般交流电压表、交流电流表所测得的值，都是它们的有效值。综上所述的三个电气量都是用来描述正弦量大小的。3.相位和相位差（1）相位为了研究相位问题，我们先来搞清楚下列事实。正弦量是随时间变化的，要确定一个正弦量还须从计时起点（t=0）上看，如所取的计时起点不同，正弦量的初始值（t=0时的值）就不同，到达幅值或某一特定值所需的时间也不同。如前面有图所示的发电机，它在t=0时发电机线圈就处在中性面上，显然其感应电动势的初始值为零，瞬时值的表达式为e=Emsinωt现有如下图所示的发电机，设有两个完全相同的线圈a1b1、a2b2，它们与中性面的夹角分别为φ1和φ2，则它们感应电动势的瞬时值分别为E1=Emsin(ωt+φ1）E2=Emsin(ωt+φ2）我们把上述式中的电角度ωt、（ωt＋φ1）、（ωt＋φ2）都称为正弦交流量的相位或相位角，它反映出正弦交流量的变化进程。当相位角随时间连续变化时，正弦交流量的瞬时值随之作正弦规律变化。t=0时的相位角称为初相角或初相位。一般规定初相角在-π<ψ<+π的范围内取值，如超过+π或-π，则可以改从相反方向取值。显然，上图中的e1的初相角为φ1，e2的初相角为φ2。交流电的初相角可以为正也可以为负，从上面的波形图中可看出t＝0时，若e＞0则初相角为正，若e＜0则初相角为负。下图中表示了几个初相角为：（1），（2）=+π，（3）的例子。（2）相位差两个同频率正弦量相位之差称为它们的相位差，用字母φ来表示。则它们的相位差为φ=（ωt+ψ1）-（ωt+ψ2）=ψ1-ψ2（3-10）根据上式，我们把相位差又可定义为：两个同频率正弦量初相角之差称为它们的相位差。当两个同频率正弦量的计时起点（t=0）改变时，它们的相位角和初相角都会随之改变，但它们的相位差是不会改变的。我们有了相位差的概念之后，就有了认定同频率正弦量之间超前或滞后（落后）概念的基础。以下图为例，ψ1>ψ2，电压u较电流i先到达正的最大值