單相交流電

交流發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理工作，如圖《單相交流發(fā)電機(jī)原理》所示，磁極同機(jī)座固定在一起構(gòu)成定子，轉(zhuǎn)動軸鐵芯與線圈固定在一起構(gòu)成轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子以ω角速度轉(zhuǎn)動1周時，線圈的兩個邊各轉(zhuǎn)動經(jīng)過一次N極和S極，并且因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)右手定則可知，線圈經(jīng)過N極和S極時，感應(yīng)電動勢的方向相反，且經(jīng)過N極和S極時，線圈垂直切割磁力線，這時，感應(yīng)電動勢最大，線圈經(jīng)過中心位置時，不切割磁力線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)1周，感應(yīng)電動勢的方向和大小就變化1周，即感應(yīng)電動勢作周期性變化。若線圈起始位置角度為φ（初相角），則線圈產(chǎn)生的電壓為：

一臺最簡單的發(fā)電機(jī)，它有一對磁極N、S，有一組N匝線圈，兩個滑環(huán)和兩個電刷，線圈兩端分別接到兩個滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上與轉(zhuǎn)軸絕緣。每一個滑環(huán)放著一個靜止的電刷，利用滑環(huán)與電刷的滑動接觸，將線圈和負(fù)載連接。線圈固定、磁極旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)，當(dāng)原動機(jī)帶動磁極旋轉(zhuǎn)時，線圈不斷地切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于外接負(fù)載形成閉合回路，就有電流流通。電流的大小和線圈在磁場中的位置有關(guān)，當(dāng)線圈和磁極平行時，不切割磁力線，因此不產(chǎn)生電流。如果線圈與磁場垂直時，則線圈切割磁力線最多，電流就最大，再由最大到零。再旋轉(zhuǎn)則切割磁力線方向開始改變，電流方向也開始轉(zhuǎn)變。故此不斷地循環(huán)旋轉(zhuǎn)，就產(chǎn)生了大小和方向不斷變化的交流電。因為只有一組線圈，所以只產(chǎn)生一相交流電，故稱為單相交流電。

在交流電的瞬時值表達(dá)式中U_m、ω、φ能形象具體地描述交流電，同時也是交流電進(jìn)行比較區(qū)分的依據(jù)，稱為交流電的三要素。

單相交流電周期、頻率和角頻率

交流電交變一次所需要的時間稱為周期，用T表示，單位為秒（s）。交流電在1秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率，用f表示，單位為（赫茲）Hz，常用單位有（千赫）kHz、（兆赫）MHz。

周期和頻率互為倒數(shù)關(guān)系，即，由于交流電一個周期經(jīng)歷的電角度為360°即2π弧度，所以角頻率，角頻率的單位為弧度每秒（rad/s）。

在我國電力網(wǎng)供電系統(tǒng)中，交流電的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，習(xí)慣上稱為工頻，周期為0.02秒。有的國家的電力網(wǎng)采用工頻為60Hz，如日本、美國等 。

單相交流電最大值和有效值

交流電的大小隨線圈的轉(zhuǎn)動而變化，交流電在某一瞬時的值叫瞬時值，用小寫字母表示。把瞬時值中的最大的值叫做交流電的最大值，用帶下標(biāo)m的大寫字母表示，如U_m、I_m等。為反映實(shí)際效果，工程上通常用有效值表示交流電的大小。有效值定義如下：分別把一個交流電流和一個直流電流通過相同的電阻R，若在相同的時間T內(nèi)，電阻產(chǎn)生的熱量相等，則交流電流的有效值就和直流電流的大小相等，有效值也稱方均根值，用大寫字母表示。

根據(jù)定義，經(jīng)計算得到交流電的最大值等于其有效值的

單相交流電相位和初相角

線圈在磁場中轉(zhuǎn)過的角度反映了交流電變化的進(jìn)程，確定了交流電每一瞬間的狀態(tài)，稱為相位角，簡稱相位。t=0時的相位角φ稱為初相角，簡稱初相。初相與計時起點(diǎn)有關(guān)，計時起點(diǎn)不同，初相角也不同，交流電的初始狀態(tài)也就不同。

兩個同頻率的交流電可以進(jìn)行相位之間的比較，它們間的相位之差叫相位差，用字母表示。設(shè)兩個同頻率的交流電壓和交流電流分別為

相位差表示了兩個交流電的變化進(jìn)程的不同：1）若

交流發(fā)電機(jī)中，只有一組（個）線圈和一個磁場。凡類似這種結(jié)構(gòu)的交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的交流電為單相交流電 。

在線圈中只產(chǎn)生一個交變電動勢,這樣的交流電便是單相交流電。