正弦交流電路的三種基本元件ppt課件

作業(yè),3-43-73-9,3.2正弦量的相量表示法,復(fù)數(shù),代數(shù)表示,幾何表示,|A|,向量表示,指數(shù)表示,歐拉公式：,三角表示,極坐標(biāo)表示,3.2正弦量的相量表示法,復(fù)數(shù)的加減法,復(fù)數(shù)的加減法也可按平行四邊形法在復(fù)平面上用向量的相加和相減求得：,3.2正弦量的相量表示法,復(fù)數(shù)的加減法以代數(shù)式的形式運算較方便：,復(fù)數(shù)的乘除法,復(fù)數(shù)的乘除法以極坐標(biāo)的形式運算較方便：,3.2正弦量的相量表示法,7.3相量法的基本概念,相量,最大值相量,可以表征一個正弦量的復(fù)值常數(shù)稱為相量,有效值相量,7.3相量法的基本概念,相量的微分運算,正弦交流電路的電阻元件,與共線,3.3正弦交流電路中的電阻元件,平均功率,衡量元件消耗的功率用瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值表示，即平均功率P：,平均功率又稱為有功功率,單位為W,能量,經(jīng)t小時在電阻元件上消耗的電能：,第3章正弦交流電路,3.1正弦交流電的基本概念3.2正弦量的相量表示法3.3正弦交流電路中的電阻元件3.4正弦交流電路中的電感元件3.5正弦交流電路中的電容元件3.6基爾霍夫定律的相量形式3.7阻抗和導(dǎo)納3.8復(fù)雜正弦交流電路的分析與計算3.9正弦交流電路的功率及功率因數(shù)的提高,目錄,3.4正弦交流電路中的電感元件,3.4正弦交流電路中的電感元件,電感元件(Inductance),1、時域分析2、相量分析3、瞬時功率4、有功功率（平均功率）5、無功功率,3.4正弦交流電路中的電感元件,線性電感,單位：H(亨利),3.4正弦交流電路中的電感元件,電感元件是記憶元件,瞬時功率,電感元件的儲能,從的儲能：,3.4正弦交流電路中的電感元件,uL超前iL,3.4正弦交流電路中的電感元件,3.4正弦交流電路中的電感元件,電感電壓超前電感電流90,例題,L,例：一純電感如圖所示，已知(1)已知，求電壓u(2)已知，求，并畫出相量圖,3.4正弦交流電路中的電感元件,當(dāng)iLILmsin(t+i)時，uLULmcos(t+i)，則:,瞬時功率,3.4正弦交流電路中的電感元件,平均功率,瞬時功率pL(t)為一個兩倍于原電流頻率的正弦量，其平均值為零，即:,即在正弦電流電路中，電感元件不吸收平均功率，不消耗能量，只進(jìn)行能量的交換,3.4正弦交流電路中的電感元件,無功功率,為了描述電感元件與外部能量交換的規(guī)模，引入無功功率的概念。電感元件與外部能量交換的最大速率(即瞬時功率的振幅)定義為無功功率:,單位:Var(乏),3.5正弦交流電路中的電容元件,3.5正弦交流電路中的電容元件,電容元件(Capacitance),1、時域分析2、相量分析3、瞬時功率4、有功功率（平均功率）5、無功功率,線性電容,3.5正弦交流電路中的電容元件,單位：F(法拉),3.5正弦交流電路中的電容元件,電容元件是記憶元件,瞬時功率,電容元件的儲能,從的儲能：,3.5正弦交流電路中的電容元件,uC滯后iC,3.5正弦交流電路中的電容元件,3.5正弦交流電路中的電容元件,線性電容的相量電路、相量圖如下：,3.5正弦交流電路中的電容元件,當(dāng)uCUCmsin(t+u)時，iCICmcos(t+u)，則:,瞬時功率,3.5正弦交流電路中的電容元件,平均功率,瞬時功率pC(t)僅為一個兩倍于原電流頻率的正弦量，其平均值為零，即:,即在正弦電流電路中，電容元件不吸收平均功率，不消耗能量,3.5正弦交流電路中的電容元件,無功功率,單位:Var(乏),無功功率描述電容元件與外部能量交換的規(guī)模，即電容元件瞬時功率能達(dá)到的最大值:,3.5正弦交流電路中的電容元件,例：已知求i,I,Q,解：,單一參數(shù)正弦交流電路的分析計算小結(jié),電路參數(shù),電路圖（正方向）,復(fù)數(shù)阻抗,電壓、電流關(guān)系,瞬時值,有效值,相量圖,相量式,功率,有功功率,無功功率,R,i,u,設(shè),則,u、i同相,0,L,i,u,C,i,u,設(shè),則,設(shè),則,u領(lǐng)先i90,u落后i90,0,0,基本關(guān)系,例題,在電阻電路中：,正誤判斷,例題,在電感電路中：,正誤判斷,例題,在電容電路中：,正誤判斷,3.6基爾霍夫定律的相量形式,當(dāng)線性正弦穩(wěn)態(tài)電路的電流都是同頻率的正弦量時：,KCL的相量形式,得到KCL的相量形式：,KCL的時域形式：,3.6基爾霍夫定律的相量形式,KCL、KVL的相量形式,KCL的相量形式：,在正弦穩(wěn)態(tài)電路中，沿任一回路，KVL可表示為：,其中：為回路中第k條支路的電壓相量,注意：KCL、KVL的相量形式所表示的是相量的代數(shù)和恒等于零，并非是有效值的代數(shù)和恒等于零,正弦交流電路的相量法,正弦電流電路的相量法,u、i、R、L、C分別用、R、jL、1/jC替代，得到對應(yīng)的相量電路。在選定的電壓、電流的參考方向下，寫出KCL和KVL方程的相量形式，得到一組復(fù)數(shù)代數(shù)方程組。求得待求正弦電壓或電流的相量。最后根據(jù)相量與正弦時間函數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，寫出待求量在時域中的瞬時值表達(dá)式,正弦交流電路的相量法,正弦電流電路的相量法,對于線性受控源，同樣可以用相量形式表示。以CCVS為例，設(shè)在時域中有ukij，其相量形式為,正弦交流電路的相量法,例：,答案,設(shè)正弦電流i1和i2同頻變化，其有效值分別為I1和I2,i1+i2的有效值為I，問下列關(guān)系式在什么條件下成立？,例題,例：確定圖中的V0和A0數(shù)值,答案:(a)U0=5V(b)I0=5A,例題,圖(a)中各表讀數(shù)為：V1為30V、V2為60V；(b)圖中，V1為15V、V2為80V、V3為100V，（1）求兩個電路端口的電壓有效值U；（2）如果外施直流電壓25V，再求各表的讀數(shù),答案:(1)(a)U=67.08V(b)U=25V(2)(a)25V,0(b)0,0,25V,3.7阻抗和導(dǎo)納,注意：此時電壓相量與電流相量的參考方向向內(nèi)部關(guān)聯(lián),阻抗,（復(fù)數(shù)）阻抗（）,3.7阻抗和導(dǎo)納,其中：阻抗Z的模,阻抗Z的阻抗角,阻抗Z的電阻分量,阻抗Z的電抗分量,阻抗Z的標(biāo)準(zhǔn)形式,3.7阻抗和導(dǎo)納,阻抗Z和電路性質(zhì)的關(guān)系,3.7阻抗和導(dǎo)納,電阻元件的阻抗,則：,3.7阻抗和導(dǎo)納,電感元件的阻抗,3.7阻抗和導(dǎo)納,電容元件的阻抗,3.7阻抗和導(dǎo)納,歐姆定律的相量形式,3.7阻抗和導(dǎo)納,導(dǎo)納,復(fù)導(dǎo)納Y,單位：S(西門子),3.7阻抗和導(dǎo)納,其中：導(dǎo)納Y的模,導(dǎo)納Y的導(dǎo)納角,導(dǎo)納Y的電導(dǎo)分量,導(dǎo)納Y的電納分量,導(dǎo)納Y的標(biāo)準(zhǔn)形式,3.7阻抗和導(dǎo)納,對同一個二端網(wǎng)絡(luò),7.2簡單正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析及相量圖,簡單正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析及相量圖,一、阻抗的串聯(lián)二、導(dǎo)納的并聯(lián)例題三、RLC串聯(lián)交流電路四、RLC并聯(lián)交流電路例題,阻抗的串聯(lián),串聯(lián)阻抗分壓公式,若二端正弦穩(wěn)態(tài)電路的各元件為串聯(lián)關(guān)系，則其端口阻抗為,串聯(lián)阻抗分壓公式：,阻抗的并聯(lián),若二端正弦穩(wěn)態(tài)電路的各元件為并聯(lián)關(guān)系，則其端口阻抗為,并聯(lián)導(dǎo)納分流公式：,并聯(lián)導(dǎo)納分流公式,例題,電路的計算與電阻電路分析方法相同,例：p102/3.17(a)(c)寫出下列電路阻抗和導(dǎo)納的表達(dá)式,例題,例：如圖所示電路等效阻抗Zab,分子分母找公有量,RLC串聯(lián)交流電路,相量方程式：,則,RLC串聯(lián)交流電路,相量圖,相量圖能直觀地顯示各相量之間的關(guān)系，特別是各相量的相位關(guān)系，它是分析和計算正弦穩(wěn)態(tài)電路的重要手段,可依據(jù)元件伏安關(guān)系的相量形式和電路的KCL、KVL方程定性地畫出電路的相量圖,可選擇電路中某一相量作為參考相量,通常選參考相量的初相為零,RLC串聯(lián)交流電路,相量圖,在畫串聯(lián)電路的相量圖時，取電流相量為參考相量,在畫并聯(lián)電路的相量圖時，取電壓相量為參考相量,RLC串聯(lián)交流電路,設(shè),RLC并聯(lián)交流電路,RLC并聯(lián)交流電路,設(shè),習(xí)題1,？,在R-L-C串聯(lián)電路中:,正誤判斷,習(xí)題1,？,而復(fù)數(shù)阻抗只是一個運算符號。Z不能加“”,反映的是正弦電壓或電流，,正誤判斷,習(xí)題1,在正弦交