电工与电子技术上册_第3章 电路的正弦稳态分析课件.ppt

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1、第3章电路的正弦稳态分析3.1正弦量的相量表示法3.3电阻、电容、电感元件组成的交流电路3.5交流电路的功率和功率因数3.6功率因数的提高3.4阻抗的串联与并联3.2基尔霍夫定律的相量形式教学要求1.理解正弦量的特征及其各种表示方法；2.理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握正弦交流电路的相量分析法，会画相量图；3.掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念；4.了解正弦交流电路中串联与并联特性；5.了解提高功率因数的意义和方法。正弦交流电路：含有正弦电源,而且电路各部分所产生的电

2、压和电流均按正弦规律变化的电路。正弦交流电路（稳态）分析：即确定不同参数和不同结构的各种正弦交流电路的电压与电流的关系和功率。交流电路具有用直流电路概念无法分析和理解的物理现象，必须建立“交流”的概念，特别是“相位”的概念。正弦量：随时间按正弦规律做周期变化的量。Ru+___iu+_正弦交流电的优越性：便于产生（交流发电机）；便于传输（变压器）；正半周负半周Ru+_3.1正弦量的相量表示法2iO3.1.1正弦交流电压、电流角频率：决定正弦量变化快慢幅值：决定正弦量的大小初相角：决定正弦量起始位置ImT

3、（1）频率与周期周期T：(s)角频率：频率f：*无线通信频率：30kHz~300GHz*电网频率：俄罗斯、中国50Hz(220V)，美国、日本60Hz(110V)（2）幅值与有效值有效值：与交流热效应相等的直流。幅值：Im、Um、Em交流直流则有幅值必须大写,下标加m。同理：有效值必须大写交流电压、电流表测量数据为有效值;交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值注意：（3）初相位与相位差相位：初相位：t=0时的相位。iO相位差：同频率两正弦量的初相位之差。如：电流超前电压uiωtuiOuiuiωtO电

4、压超前电流电压与电流同相uiωtuiO电压与电流反相ωtuiuiO②不同频率的正弦量比较无意义。①两同频率的正弦量之间的相位差为常数，与计时的选择起点无关。注意:3.1.2正弦量的相量表示法瞬时值表达式（１）正弦量的表示方法相量波形图旋转有向线段xyOωu0O指数式极坐标式*有效值相量*幅值相量相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。=注意:可不画坐标轴相量的两种表示形式相量式；相量图相量的书写方式实际应用中，模多采用有效值

5、，符号3.2基尔霍夫定律的相量形式3.2.1基尔霍夫电流定律节点a对于任一正弦交流电路中的任一节点，流过该节点电流相量的代数和恒等于零，即。KCL的相量形式可推广到任一闭合面。3.2.2基尔霍夫电压定律对于任一正弦交流电路中的任一回路，沿着该回路的任一循行方向，各支路的电压降（电压升）相量的代数和恒等于零，即。回路IabI电压与电流的关系设大小关系：相位差：根据欧姆定律:频率相同3.3.1电阻元件的交流电路Ru+_相量式：3.3电阻、电容、电感元件组成的交流电路功率关系瞬时功率p结

6、论:电阻为耗能元件,且吸收功率随时间变化。pωtpOiωtuOiu设平均功率(有功功率)PP电流与电压的关系频率相同电流超前电压90则3.3.2电容元件的交流电路uiC+_设iuiu容抗(Ω):相量式I=UC隔直通交功率关系瞬时功率uiC+_平均功率Ｐ由C是非耗能元件频率相同U=IL电压超前电流90电压与电流的关系3.3.3电感元件的交流电路设+-eL+-LuωtuiiO则感抗(Ω)通直阻交功率关系平均功率瞬时功率L是非耗能元件设3.4阻抗的串联与并联2.4.1阻抗的串联分压公式：注意：+-++--+-

7、通式:2.4.2阻抗并联注意：+-+-分流公式：通式:3.5交流电路的功率和功率因数RLC+_+_+_+_阻抗模阻抗角Z不是相量pL,CpRpLpRuCuRipC用来衡量对电源的利用程度。功率因素无功功率QωtuLOωtpO(var)视在功率S(V·A)S反映了发电机等供电设备可能提供的最大有功功率。平均功率P（有功功率）(W)求:(1)电流的有效值I与瞬时值i;(2)各元件电压的有效值与瞬时值；(3)作相量图；(4)有功功率P、无功功率Q和视在功率S。在RLC串联交流电路中，已知:RjXL-jXC+_+_+_

8、+_解：例题(4)有功功率P无功功率Q视在功率S3.6功率因数的提高1.功率因数+-时,电路中发生能量互换,出现无功当功率，这样引起两个问题:SQPR(2)增加线路和发电机绕组的功率损耗输电线和发电机绕组的电阻(1)电源设备的容量不能充分利用日常生活中多为感性负载---如电动机、日光灯2.功率因数cos低的原因+-+-+-40W220V白炽灯例40W220V日光灯常用电路的功率因数纯