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时间:2018-10-07
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1、2、相量形式的基尔霍夫定律;重点:第3讲正弦电路的相量分析法3、正弦电路的相量分析法。1、R、L、C正弦交流特性分析;3.3单一参数正弦交流电路的分析一、纯电阻电路下图所示为纯电阻电路图、相量模型图及电压电流的向量图。正弦电路中电阻元件的VCR:(1)电压、电流为同频率的正弦量;(2)电压与电流间有效值关系:U=RI。(3)电压与电流的相位关系:(电压电流同相)。电阻元件上电压与电流的相量关系:二、纯电感电路下图所示为纯电感的电路图、相量模型图及电压电流的相量图。正弦电路中电感元件的VCR:(1)电压、电流为同频率的正弦量;(2)电压与电流间有效值关系:感抗:电感元件上电压与电流的
2、有效值满足倍关系,称为电感元件的感抗,用XL表示。感抗的表达式为:XL==2fL(3)电压与电流的相位关系:。电感元件上电压与电流的相量关系:【例】纯电感电路中,电压、电流为关联方向。已知uL(t)=311cos(100t+60o)V,L=2H,求电感电流iL(t)并画出相量图。解:由于电压uL与电流iL为参考方向一致,由已知得到:根据电感元件VCR的相量关系式可得:所以解析式为相量图如右图所示。三、纯电容电路下图所示为纯电容的电路图、相量模型图及电压电流的相量图。正弦电路中电容元件的VCR:(1)电压、电流为同频率的正弦量;容抗:电容元件上电压与电流的有效值满足“”倍关系,称为
3、电容元件的容抗,用XC表示。容抗的表达式为:(2)电压与电流间有效值关系:。(3)电压与电流的相位关系:。电容元件上电压与电流的相量关系:【例】电容电压uC和电流iC参考方向关联一致,已知:,。频率f=50Hz,求电容C。解:求得正弦电路的相量分析一、复阻抗与复导纳复阻抗:以下图RLC串联电路为例。在正弦电路中,有Z称为RLC串联电路的等效复阻抗。复阻抗的单位是欧姆(Ω),它是一个复数,其实部为串联电路的电阻R,虚部为串联电路的电抗X,复阻抗的极坐标形式为其中∣Z∣为复数阻抗Z的模,也称电路的阻抗。它反映了串联电路对正弦电流的阻碍作用大小。∣Z∣越大,对正弦电流的阻碍作用越大。∣Z
4、∣只与元件的参数及频率有关,与电压电流无关。为复阻抗的模,又称电路的阻抗角。它是在关联参考方向下,端电压与端电流的相位差,即=u-i。当XL>XC即X>0时,>0,端电压超前端电流的电角度;当XL<XC即X<0时,<0,端电压滞后端电流∣∣的电角度;当XL=XC即X=0时,=0,端电压与端电流同相。复导纳:复阻抗的倒数称为复导纳,用字母Y表示,单位是西门子(S)。R、L、C各元件的复阻抗:电阻元件电感元件电容元件正弦电路的相量分析法所谓相量分析法,就是将电路中的电压、电流先表示成相量形式,然后用相量形式进行运算的方法。由前面分析可知,相量分析法实际上利用了复数的四
5、则运算。【例】下图所示正弦电路中,已知端电压u(t)=10sin(2t)V,R=2Ω,L=2H,C=0.25F,。试用相量法计算电路的等效复阻抗Z、电流i(t)和电压uR(t)、uL(t)、uC(t)。解:电路的等效复阻抗Z=ZR+ZL+ZC=2+j4–j2=2+j2=Ω端电流由R、L、C各元件电压与电流的相量关系式得根据以上电压、电流的相量得到相应的瞬时值表达式【例】电路如下图所示,端口电压为,试求各支路电流及电压。解:图中注明的各段电路的复阻抗为电路的等效复阻抗为电路的总电流为各支路电流为各支路电压本讲小结1、电阻、电容、电感各元件电压电流的相量关系式分别为2、正弦交流电路的计
6、算采用相量分析法。以RLC串联电路为例,其阻抗为3、端电压与端电流的相量关系式为
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