第五章 正弦交流电路ppt课件.ppt

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1、第五章正弦交流电路§5.1正弦电压与电流所谓正弦交流电路，是指含有正弦电源（激励）而且电路各部分所产生的电压和电流（响应）均按正弦变化的电路。正弦交流电路实际方向和假设方向一致实际方向和假设方向相反正弦交流电的方向tu,i+-iuR-+io正弦电动势正弦电压正弦电流正弦量:幅值（或有效值周期）正弦量的三要素：频率（或周期）初相位或特征量正弦波特征量之一--频率描述变化周期的几种方法3.角频率ω：每秒变化的弧度单位：弧度/秒2.频率f：每秒变化的次数单位：赫兹，千赫兹..iT1.周期T：变化一周所

2、需的时间单位：秒，毫..*电网频率：中国50Hz美国、日本60Hz小常识*有线通讯频率：300-5000Hz*无线通讯频率：30KHz-3×104MHz为正弦电流的最大值正弦波特征量之一--幅度在工程应用中常用有效值I表示幅度常用交流电表指示的电压、电流读数是被测物理量的有效值，民用电220V标准电压也是指供电电压的有效值。最大值电量名称必须大写,下标加m。如：Um、Im则有（均方根值）可得当时，交流直流热效应相当电量必须大写如：U、I有效值有效值概念正弦波特征量之三--初相位：t=0时的相位，

3、称为初相位或初相角。说明：给出了观察正弦波的起点或参考点，常用于描述多个正弦波相互间的关系。i：正弦波的相位角或相位两个同频率正弦量间的相位差(初相差)t两种正弦信号的相位关系同相位落后于相位滞后相位超前领先于几种不同计时起点的正弦电流波形§5.2正弦量的相量表示方法三角函数式相量必须小写波形图i正弦量的表示方法：重点概念：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的有向线段在纵轴上的投影值来表示。正弦量的相量表示法矢量长度=矢量与横轴夹角=初相位ω矢量以角速度按逆时针方向旋转ω3.相量符号包含幅

4、度与相位信息。有效值1.描述正弦量的有向线段称为相量(phasor)。若其幅度用最大值表示，则用符号：最大值相量的书写方式2.在实际应用中，幅度更多采用有效值，则用符号：波形图瞬时值相量图小结：正弦波的四种表示法Ti§5.3电阻元件、电感元件与电容元件一.电阻电路uiR-+电阻上电流、电压的关系电阻和结构参数的关系电阻率，表示材料对电流起阻碍作用的物理量。电阻上的能量转换电能全部消耗在电阻上，转换为热量。二.电感L：（单位：H,mH,H）单位电流产生的磁链线圈匝数磁通ui+-线圈面积线圈长度导

5、磁率电感和结构参数的关系线性电感:L=Const(如:空心电感不变)非线性电感:L=Const(如:铁心电感不为常数)uei+-电感是一种储能元件,储存的磁场能量为：电感的储能三.电容C单位电压下存储的电荷（单位：F,F,pF）电容符号有极性无极性+_++++----+q-qui-+极板面积板间距离介电常数电容和结构参数的关系线性电容:C=Const(不变)非线性电容:C=Const(不为常数)uiC+-电容的储能电容是一种储能元件,储存的电场能量为：§5.4电阻元件的交流电路电阻电路ui

6、R根据欧姆定律设则基本关系式：设则§5.5电感元件的交流电路iuL+-电感电路中电流、电压的关系1.频率相同2.相位相差900（u领先i900）iu3.有效值感抗（Ω）定义：则：基本关系式:设：则：§5.5电容元件的交流电路uiC+-1.频率相同2.相位相差90o（u落后i900）电容电路中电流、电压的关系iu3.有效值或容抗（Ω）定义：则：I含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路的功率因数等于1，即：ui同相，便称此电路处于谐振状态。谐振串联谐振：L与C串联时u、i同相并联谐振

7、：L与C并联时u、i同相谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用非常广泛。谐振概念：5.6串联谐振视在功率S无功功率Q有功功率P串联谐振串联谐振的条件串联谐振电路、同相若令：则：谐振串联谐振的条件是：谐振频率：串联谐振应用举例收音机接收电路接收天线与C：组成谐振电路组成谐振电路，选出所需的电台。为来自3个不同电台（不同频率）的电动势信号；线圈L的电阻§5.7功率因数的提高问题的提出：日常生活中很多负载为感性的，其等效电路及相量关系如下图。其中消耗的有功功率为：uiRLP=PR=UIC

8、OSCOSI当U、P一定时，希望将COS提高负载iu说明：由负载性质决定。与电路的参数和频率有关，与电路的电压、电流无关。功率因数和电路参数的关系RZ提高功率因数的原则：必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。提高功率因数的措施:uiRL并电容C并联电容值的计算uiRLC设原电路的功率因数为cosL，要求补偿到cos须并联多大电容？（设U、P为已知）分析依据：补偿前后P、U不变。由相量图可知：uiRLC