第3章 单相正弦电路分析ppt课件.ppt

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1、ElectricalEngineeringI电工技术《电工技术I》优秀课程课题组西南交通大学峨眉校区理解正弦交流电的幅值与有效值、频率与周期、初相与相位差等特征量掌握正弦交流电的相量表示法掌握电路KCL、KVL和元件伏安关系的相量形式，理解阻抗的概念掌握用相量图和相量关系式分析和计算简单正弦交流电路的方法掌握正弦交流电路的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数的含义和计算了解正弦交流电路的瞬时功率和提高功率因数的方法及意义了解串联谐振和并联谐振的条件与特征学习要点第3章单相正弦电路分析（2）第3章单相正弦电路分析(2)3.1正弦交流电的基本概念3.2正弦交流电的相量表示法3.3K

2、CL、KVL及元件伏安关系的相量形式3.4简单正弦交流电路的分析3.5正弦电路的功率3.6交流电路的频率特性3.4简单正弦电路的分析将正弦交流电路中的电压、电流用相量表示，元件参数用阻抗来代替。运用基尔霍夫定律的相量形式和元件欧姆定律的相量形式来求解正弦交流电路的方法称为相量法。运用相量法分析正弦交流电路时，直流电路中的结论、定理和分析方法同样适用于正弦交流电路。3.4.1阻抗1．阻抗的定义定义无源二端网络端口电压相量和端口电流相量的比值为该无源二端网络的阻抗，并用符号Z表示，即：或或称为欧姆定律的相量形式。电阻、电感、电容的阻抗：相量模型将所有元件以相量形式表示：2．阻抗的性质

3、电阻电抗阻抗模阻抗角电压超前电流，感性电压滞后电流，容性电压电流同相，阻性的阻抗的阻抗RR的阻抗u，i，相量相量模型将所有元件以相量形式表示：3.4.2RLC串联电路由欧姆定律：由KVL：例：RLC串联电路。已知R=5kΩ，L=6mH，C=0.001μF，U=5sin106tV。(1)求电流i和各元件上的电压，画出相量图；(2)当角频率变为2×105rad/s时，电路的性质有无改变。解：(1)kΩkΩkΩ由，得电压相量为：(2)当角频率变为2×105rad/s时，电路阻抗为：3.4.3RLC并联电路若已知，便可求出各个电流相量。例：RLC并联电路中。已知R=5Ω，L=5μH，C=

4、0.4μF，电压有效值U=10V，ω=106rad/s，求总电流i，并说明电路的性质。解：设则因为电流的相位超前电压，所以电路呈容性。3.4.4阻抗的串联与并联解：解：3.5正弦电路的功率3.5.1二端网络的功率-+Nui设，则：1．瞬时功率2．平均功率（有功功率）可见电阻总是消耗能量的，而电感和电容是不消耗能量的，其平均功率都为0。平均功率就是反映电路实际消耗的功率。无源二端网络各电阻所消耗的平均功率之和，就是该电路所消耗的平均功率。3．无功功率表示二端网络与外电路进行能量交换的幅度。单位为乏（Var）4．视在功率单位为伏安（VA）平均功率P、无功功率Q和视在功率S的关系：表示

5、用电设备的容量。例：图示电路。已知R=2Ω，L=1H，C=0.25F，U=10sin2tV。求电路的有功功率P、无功功率Q、视在功率S和功率因数λ解：1、提高功率因数的意义：(1)提高发、配电设备的利用率；(2)减少输电线路的电压降和功率损失。2、提高功率因数的方法：在感性负载上并联适当的电容。3.5.2功率因数的提高例：一台功率为11kW的感应电动机，接在220V、50Hz的电路中，电动机需要的电流为100A。（1）求电动机的功率因数；（2）若要将功率因数提高到0.9，应在电动机两端并联一个多大的电容器？（3）计算并联电容器后的电流值；（4）若再将功率因数提高到1，应再在电动机

6、两端并联一个多大的电容器？解：(1)（2）（3）（4）由电阻、电感、电容组成的电路，在正弦电源作用下，当电压与电流同相时，电路呈电阻性，此时电路的工作状态称为谐振。1、串联谐振当时，电压与电流同相，电路呈电阻性，电路谐振。3.6.2谐振电路3.6交流电路的频率特性电路串联谐振时的主要特征：(1)阻抗Z=R，外加电压U一定时，电流具有最大值Io=U/R，Io称为串联谐振电流。(2)电压与电流同相，电路呈现纯电阻性质。(3)因为XL=XC>>R，故UL=UC>>UR=U，即电感和电容上的电压远远高于电路的端电压。2、并联谐振