2.1.2　交流電的基本術(shù)語(yǔ)

（1）瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值

① 瞬時(shí)值　正弦交流電在任一瞬時(shí)的值，稱為瞬時(shí)值。在一個(gè)周期內(nèi)，不同時(shí)間的瞬時(shí)值均不相同。正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的瞬時(shí)值分別用小寫字母e、u、i表示，最大值分別用E_m、U_m、I_m表示，其瞬時(shí)值表達(dá)式為

e=E_msin(ωt+φ₀)(V)

u=U_msin(ωt+φ₀)(V)

i=I_msin(ωt+φ₀)(A)

式中，ω為角頻率，t為時(shí)間，φ₀為轉(zhuǎn)子線圈起始位置與中性面的夾角（稱為初相位）。

② 最大值　正弦交流電在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值，也稱幅值、峰值、振幅等。分別用E_m、U_m、I_m表示。

正弦交流電的瞬時(shí)值和最大值如圖2-3所示。

③ 有效值　正弦交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的。即讓交流電與直流電分別通過阻值相同的電阻，如果在相同的時(shí)間內(nèi)，它們所產(chǎn)生的熱量相等，我們就把這一直流電的數(shù)值定義為這一交流電的有效值。分別用大寫字母E、U、I表示。

我們平常說(shuō)的交流電的電壓或電流的大小，都是指有效值。一般交流電表測(cè)量的數(shù)值也是有效值，常用電器上標(biāo)注的資料均為有效值。但在選擇電器的耐壓時(shí)，必須考慮電壓的最大值。

④ 平均值　平均值是指在一個(gè)周期內(nèi)交流電的絕對(duì)值的平均值，它表示的是交流電相對(duì)時(shí)間變化的大小關(guān)系。分別用I_Pj、U_Pj、E_Pj表示。一般說(shuō)，交流電的有效值比平均值大。

注意，我們?cè)谶M(jìn)行電工理論研究時(shí)常常用到平均值的概念，但對(duì)于電工來(lái)說(shuō)，平時(shí)一般不涉及交流電平均值的問題。

記憶口訣

正弦交流電三值，瞬時(shí)最大有效值。

還有一個(gè)平均值，維修電工少涉及。

振幅就是最大值，根號(hào)二倍有效值。

有效值與平均值，關(guān)系零點(diǎn)六三七。

（2）周期、頻率、角頻率

① 周期　正弦量變化一周所需的時(shí)間稱為周期，周期是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，用T表示，單位為s。

② 頻率　正弦交流電在單位時(shí)間內(nèi)（1s）完成周期性變化的次數(shù)，即發(fā)電機(jī)在1s內(nèi)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，用f表示，單位是Hz（赫茲）。頻率常用單位還有kHz（千赫）和MHz（兆赫），它們的關(guān)系為

1kHz=103Hz；1MHz=106Hz

周期和頻率之間互為倒數(shù)關(guān)系，即

T=

③ 角頻率　交流電在1s時(shí)間內(nèi)電角度的變化量，即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在1s內(nèi)所轉(zhuǎn)過的幾何角度，用ω表示，單位是rad/s（弧度每秒）。

周期、頻率和角頻率三者的關(guān)系

ω=2π f =，f ==，T ==

我國(guó)規(guī)定：交流電的頻率是50Hz，習(xí)慣上稱為“工頻”，角頻率為100πrad/s或314rad/s。

記憶口訣

周期頻率角頻率，變化快慢的參數(shù)。

變化一周稱周期，一秒周數(shù)為頻率。

周期頻率互倒數(shù)，每秒弧度角頻率。

（3）相位、初相位和相位差

① 相位　相位是表示正弦交流電在某一時(shí)刻所處狀態(tài)的物理量。它不僅決定正弦交流電的瞬時(shí)值的大小和方向，還能反映正弦交流電的變化趨勢(shì)。在正弦交流電的表達(dá)式中，“ωt+θ”就是正弦交流電的相位。單位是度（°）或弧度（rad）。

② 初相位　初相位是表示正弦交流電起始時(shí)刻狀態(tài)的物理量。正弦交流電在t=0時(shí)的相位（或發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在沒有轉(zhuǎn)動(dòng)之前，其線圈平面與中性面的夾角）叫初相位，簡(jiǎn)稱初相，用θ₀表示。初相位的大小和時(shí)間起點(diǎn)的選擇有關(guān)，初相位的絕對(duì)值用小于π的角表示。

交流電的相位和初相位如圖2-6所示。

③ 相位差　兩個(gè)同頻率正弦交流電，在任一瞬間的相位之差就是相位差。用符號(hào)Δφ表示。如圖2-7所示。

兩個(gè)同頻率交流電，由于初相不同，Δφ存在著下面5種情況：

當(dāng)Δφ＞0時(shí)，稱第一個(gè)正弦量比第二個(gè)正弦量的相位“超前Δφ”；

當(dāng)Δφ＜0時(shí)，稱第一個(gè)正弦量比第二個(gè)正弦量的相位“滯后Δφ”；

當(dāng)Δφ= 0時(shí)，稱第一個(gè)正弦量與第二個(gè)正弦量“同相”；

當(dāng)Δφ=±π或±180°時(shí)，稱第一個(gè)正弦量與第二個(gè)正弦量“反相”；

當(dāng)Δφ=±或±90°時(shí)，稱第一個(gè)正弦量與第二個(gè)正弦量“正交”。

若兩個(gè)同頻率交流電電壓分別為

u₁=U_m1sin(ωt+φ₀₁)，u₂=U_m2sin(ωt+φ₀₂)

其相位差為

　　　　Δφ=(ωt+φ₀₁)-(ωt+φ₀₂)=φ₀₁-φ₀₂

由此可見，兩個(gè)同頻率交流電的相位差為它們的初相位之差，它與時(shí)間變化無(wú)關(guān)。在實(shí)際中，規(guī)定用小于π的角度表示，如π用-表示，π用-π表示等。

（4）正弦交流電的三要素

通常把振幅（最大值或有效值）、頻率（或者角頻率、周期）、初相位稱為交流電的三要素。任何正弦量都具備這三要素。

知道了交流電的三要素，就可寫出其解析式，也可畫出其波形圖。反之，知道了交流電解析式或波形圖，也可找出其三要素。

記憶口訣

交流電有三要素，振幅頻率初相位。

只要知道三要素，交流電能可表述。