电工技术03 电路的正弦稳态分析ppt课件.ppt

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1、第三章．电路的正弦稳态分析交流：大小和方向随时间变化的电压、电流正弦交流：电压u（t）和电流i（t）按正弦规律随时间变化交流电压可以很方便的用变压器来升高和降低交流电机比起直流电动机构造简单、价格便宜，运行可靠。3.1正弦量的基本概念一．正弦量的表示法1．频率和周期正弦量往复变化一周所需的时间称为周期。用T表示，单位为秒(S)。单位时间变化的周期数称为频率。用f表示，单位是赫兹(Hz)。单位时间变化的弧度称为角频率变化一个周期所对应的弧度为单位是弧度/秒(rad/s)2．有效值幅值——最大值通常用或来表示二．正弦量的三要素

2、有效值—如果交流电流通过电阻，在一个周期的时间内所产生的热量和某一直流电流通过同一电阻，且在相同的时间内所产生的热量相等，则这个直流电流的量值就称之为该交流电流的有效值“方均根”值当正弦时同样3．初相位、相位差称之为相位角或相位，它是时间的函数。时的相位角，称为初相位或初相角，大小与计时起点的选取有关。两个同频正弦量的相位之差或初相位之差，称为相位差称与同相当称超前称滞后称与反相3.2正弦量的相量表示正弦量用三角函数式和波形图（曲线）表示时，对同频率正弦量的运算运算过程相当繁琐。例如其中一．相量表示按照个正弦量的有效值（或

3、幅值）和相位关系画出若干相量的图形称为相量图求：例1,解：二．复数表示把表示正弦量的相量放到复平面中就得到了正弦量的复数表示法。一般加减运算时用直角坐标形式，乘除运算时用极坐标形式。例1：已知支路电流试求之路电流解：（1）用相量图计算:（2）用复数计算：KVL的相量形式：KVL的相量形式：三．克希荷夫定律的相量形式3.3单一参数的正弦交流电路一．电阻电路设：或幅值关系相位关系电压、电流同相相量关系电路的瞬时功率为瞬时功率总是正值，即电阻在任何时刻都从电路中取用电能，并把它转换成热能，这种由电能转达为热能的能量转换过程是不可

4、逆的。电阻是耗能元件。平均功率为：二．电感电路设：电感元件中的电流则：电感元件两端的电压幅值关系或称为感抗，单位是欧姆感抗XL的大小正比于电感L和通过电感线圈的电流频率f。在直流电路中，电源频率所以电感可以视为短路。相位关系电压超前于电流或电流滞后于电压相量关系电感的平均功率电感与电路有能量的交换但不消耗电能常用无功功率来描述电感与电源之间能量交换规模的大小单位是乏（Var）或千乏（kVar）在第一和第三个1/4周期内，瞬时功率p为正值，电感从电路吸收功率。在第二和第四个1/4周期内，瞬时功率p为负值，电感向电路发出功率。

5、三．电容电路设：电容元件的电压则流经电容元件的电流幅值关系或称为容抗，单位是欧姆容抗XC的大小反比于电容C和通过电容的电流频率f。在直流电路中，电源频率所以电容可以视为开路。相位关系电压滞后于电流相量关系在第一和第三个1/4周期内，瞬时功率p为正值，电容从电路吸收功率。在第二和第四个1/4周期内，瞬时功率p为负值，电容向电路发出功率。电容的平均功率电容与电路有能量的交换但不消耗电能用无功功率来描述电感与电源之间能量交换规模的大小电容元件发出无功3.4 RLC组合的正弦交流电路一．RLC串联电路及复阻抗在RLC串联电路中以电

6、流为参考相量电抗阻抗阻抗的模阻抗角总电压超前于电流这种电路称为电感性电路总电压滞后于电流这种电路称为电容性电路这种电路称为电阻性电路。总电压与电流同相二．阻抗与导纳任意一个无源二端网络端口的电压相量与电流相量之比定义为该无源两端网络的等效复阻抗感性容性阻性阻抗的串联阻抗的并联三．阻抗的串并联3.5 RLC正弦交流电路的功率电路的瞬时功率：平均功率(有功功率)称为功率因数电路中有多个元件时：1．交流电路的功率无功功率视在功率2．最大功率传输定理，令得，时获得最大功率。最大功率为3．功率因数的提高为功率因数1．为什么要提高功率

7、因数a.电力设备的容量不能充分利用b.输配电环节的功率损耗大c.感性负载的客观存在2．提高功率因数的原理、方法例1.已知：，，，要求求：，，。解：3.6复杂正弦交流电路的分析与计算例1．画出图示电路中各电压电流的相量图。例2．分析移相电路例3．图示电路为测量电感线圈参数的实验电路，已知三个交流电压表的读数分别为求：线圈的参数R和L。解：用叠加定理计算电路中的电流。例4.在图示正弦交流电路中，已知例5．已知：求：解：采用戴维南定理3.7交流电路的频率特性网络的输出随激励信号频率的变化而变化的特性称为频率特性。频率特性可以用频

8、率特性函数来描述幅频特性相频特性一．RC串联电路的频率响应1．低通滤波电路幅频特性称为截止角频率此点也称为半功率点为通频带为阻带相频特性2．高通滤波电路幅频特性相频特性3．RC带通滤波电路时最大并且与同相当二．电路中的谐振1．串联谐振电路的总电压与电流同相，这种现象称为串联谐振。串联谐振的条件：改变、、