電路與電子技術(shù)第3章-正弦穩(wěn)態(tài)交流電路2演示文檔
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.,重點(diǎn):,? 復(fù)阻抗復(fù)導(dǎo)納,? 相量圖,? 用相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路,? 正弦交流電路中的功率分析,? 諧振,3.4 復(fù)阻抗、復(fù)導(dǎo)納及簡單正弦交流電路的相量分析法,.,,基爾霍夫定律不僅適用于直流電路,對(duì)于隨時(shí)間變化的電壓與電流,在任何瞬間都是適用的?;鶢柣舴螂娏鞫珊突鶢柣舴螂妷憾傻囊话阈问綖?在正弦交流電路中,各個(gè)電壓與電流都是同頻率的正弦量,基爾霍夫定律可以用相量形式來表示。,1、基爾霍夫定律的相量形式,3.4.1 復(fù)阻抗,.,2、R、L、C 單一元件的阻抗和導(dǎo)納,(1)R:,(2)L:,(3)C:,.,.,3、RLC串聯(lián)電路,用相量法分析R、L、C串聯(lián)電路的阻抗。,由KVL:,,也可用相量關(guān)系表示其等效電路圖如圖所示,.,畫相量圖:選電流為參考向量,三角形UR 、UX 、U 稱為電壓三角形,它和阻抗三角形相似。即,,,,.,Z— 復(fù)阻抗; R—電阻(阻抗的實(shí)部); X—電抗(阻抗的虛部); |Z|—復(fù)阻抗的模; ? —阻抗角。,或,? —阻抗角即電壓與電流的相位差,由上分析,.,wL > 1/w C ,j >0,電路為感性;電壓超先電流;,wL<1/w C , j <0,電路為容性;電壓落后電流,wL=1/w C , j =0,電路為電阻性;電壓與電流同相,R、L、C 串聯(lián)電路的性質(zhì),Z=R+j(wL-1/wC) = |Z| ∠j,|Z| = U/I ? = ?u-?i,.,[例] 把一個(gè)電容 C=318.5×10-6F, 接到 f=50Hz, ù =220∠00V的正弦電源上,試求(1)求電容電流 ì ; (2)如保持ù不變,而電源 f = 106Hz, 這時(shí) ì 為多少?,(2) 當(dāng) f = 106Hz 時(shí),.,解:其相量模型為,.,則,UL=8.42V>U=5V,分電壓大于總電壓, 為什么?,,,,,,,,相量圖,.,4、電阻、電感和電容并聯(lián)的電路,由KCL,,.,wC=1/w L , j ? =0,電路為電阻性,i與u同相。,w C > 1/w L , j ' >0,電路為容性,i超先u;,w C<1/w L , j '<0,電路為感性,i落后u;,R、L、C 并聯(lián)電路的性質(zhì),相量圖:選電壓為參考向量 (wC < 1/w L,??<0 ),,,,,,,.,,一、阻抗的串聯(lián),可以看出,這里的分析方法和結(jié)論與直流電阻電路串聯(lián)很類似。與直流電阻電路類似,Z 稱為等效阻抗。,5、阻抗的串聯(lián)和并聯(lián),因?yàn)?所以,分壓公式:,顯然,多個(gè)阻抗串聯(lián)時(shí)的等效阻抗為,Z=Z1+Z2+Z3+….,.,二、阻抗的并聯(lián),分流公式:,,.,.,[例] 電路如圖(a)所示,已知,試求電流 i(t) ,畫出相量圖。,解:將電流的瞬時(shí)值形式寫成相量形式,根據(jù)相量形式畫出相量形式的電路圖,見圖(b),畫出相量圖,求電流 i(t)第一種方法,.,列出圖(b) 中相量形式的KCL方程,解得,由相量形式寫成瞬時(shí)值表達(dá)式,畫出相量圖,見上圖(c)或圖(d)。,求電流 i(t)第二種方法,.,[例] 電路如圖(a)所示,試求電壓源電壓相量ùS ,畫出相量圖。已知,解:對(duì)于圖(a)中的回路,沿順時(shí)針方向,列出的相量形式KVL方程,.,復(fù)阻抗的倒數(shù)稱為復(fù)導(dǎo)納,簡稱導(dǎo)納。當(dāng)并聯(lián)支路較多時(shí),應(yīng)用導(dǎo)納計(jì)算比用阻抗計(jì)算要簡單。,可見復(fù)導(dǎo)納的模與復(fù)阻抗的?;榈箶?shù),復(fù)導(dǎo)納的輻角是復(fù)阻抗輻角的負(fù)數(shù)。復(fù)導(dǎo)納并聯(lián)時(shí),3.4.2復(fù)導(dǎo)納Y,,.,3.5 正弦電流電路中的功率,無源一端口網(wǎng)絡(luò)吸收的功率( u, i 關(guān)聯(lián)),3.5.1 瞬時(shí)功率、平均功率、無功功率、視在功率、復(fù)功率,.,p有時(shí)為正, 有時(shí)為負(fù) p>0, 電路吸收功率 p<0,電路發(fā)出功率,1. 瞬時(shí)功率,此項(xiàng)始終大于零,為電路吸收的功率即為電阻吸收的功率,是不可逆的,此項(xiàng)為L,C之間功率互補(bǔ)后不足部分往復(fù)交換的功率,是可逆的,瞬時(shí)功率實(shí)用意義不大,一般所說的功率指一個(gè)周期平均值。,.,2. 平均功率(有功功率) P:,正弦量的有效值,cos ? :功率因數(shù)。,P 的單位:W(瓦),對(duì)無源網(wǎng)絡(luò),為其等效阻抗的阻抗角。,功率因數(shù)角,Cosj=1,純電阻,一般地 , 有 0??cosj??1,X>0, j >0 , 感性, 滯后功率因數(shù),X<0, j <0 , 容性, 超前功率因數(shù),平均功率實(shí)際上是電阻消耗的功率,亦稱為有功功率。表示電路實(shí)際消耗的功率,它不僅與電壓電流有效值有關(guān),而且與功率因數(shù) cosj 有關(guān),這是交流和直流電路的區(qū)別, 主要由于交流電路中電壓和電流存在相位差。,.,3. 無功功率Q:,為了衡量L,C與外部電路交換的功率,在工程上還引入無功功率的概念。無功功率是指這部分能量在往復(fù)交換的過程中,沒有“消耗”掉。,用表示,單位為乏(var)。,可以看出,無功功率Q可能為正,也可能為負(fù)。 電感性電路電流滯后電壓, φ>0 , Q > 0,無功功率Q為正值; 電容性電路電流超前電壓, φ<0 , Q < 0,無功功率Q為負(fù)值。,對(duì)于純電阻電路, φ =00,對(duì)于純電感電路, φ=900,對(duì)于純電容電路, φ =-900,以電流為參考,.,4. 視在功率S:,在正弦交流電路中,電壓有效值與電流有效值的乘積稱為視在功率,單位是伏安(VA),可以看出,平均功率,視在功率和無功功率三者之間,三者之間構(gòu)成一個(gè)直角三角形,稱為功率三角形。見右圖,.,5. 復(fù)功率,則電流相量的共軛復(fù)數(shù),已知,復(fù)功率沒有任何物理意義,僅僅把有功功率和無功功率用一個(gè)公式統(tǒng)一起來,.,,,,,,,,,R,L,C,,,N0,三個(gè)三角形,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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