石群邱關(guān)源電路課件(第8至16單元)白底

第8章

相量法

復(fù)數(shù)8.1正弦量8.2相量法的基礎(chǔ)8.3電路定律的相量形式8.4首頁本章重點(diǎn)2.正弦量的相量表示3.電路定理的相量形式

重點(diǎn)：1.正弦量的表示、相位差返回1.復(fù)數(shù)的表示形式FbReIma0

|F|下頁上頁代數(shù)式指數(shù)式極坐標(biāo)式三角函數(shù)式8.1復(fù)數(shù)返回幾種表示法的關(guān)系：或2.復(fù)數(shù)運(yùn)算加減運(yùn)算——采用代數(shù)式下頁上頁FbReIma0

|F|返回則

F1±F2=(a1±a2)+j(b1±b2)若

F1=a1+jb1，F(xiàn)2=a2+jb2圖解法下頁上頁F1F2ReIm0F1+F2-F2F1ReIm0F1-F2F1+F2F2返回乘除運(yùn)算——采用極坐標(biāo)式若

F1=|F1|

1，F(xiàn)2=|F2|

2則下頁上頁模相乘角相加模相除角相減返回例1-1

解下頁上頁例1-2解返回旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)

ejq

=cosq+jsinq=1∠qF?ejqFReIm0F?ejq

下頁上頁旋轉(zhuǎn)因子返回

+j,–j,-1都可以看成旋轉(zhuǎn)因子。特殊旋轉(zhuǎn)因子ReIm0下頁上頁注意返回8-2

正弦量1.正弦量瞬時值表達(dá)式i(t)=Imcos(w

t+

)tiOT周期T和頻率f頻率f

：每秒重復(fù)變化的次數(shù)。周期T

：重復(fù)變化一次所需的時間。單位:Hz(赫茲)單位：s(秒)正弦量為周期函數(shù)

f(t)=f(

t+kT

)下頁上頁波形返回正弦電流電路

激勵和響應(yīng)均為同頻率的正弦量的線性電路（正弦穩(wěn)態(tài)電路）稱為正弦電路或交流電路。正弦穩(wěn)態(tài)電路在電力系統(tǒng)和電子技術(shù)領(lǐng)域占有十分重要的地位。研究正弦電路的意義正弦函數(shù)是周期函數(shù)，其加、減、求導(dǎo)、積分運(yùn)算后仍是同頻率的正弦函數(shù)；正弦信號容易產(chǎn)生、傳送和使用。下頁上頁優(yōu)點(diǎn)返回正弦信號是一種基本信號，任何非正弦周期信號可以分解為按正弦規(guī)律變化的分量。

對正弦電路的分析研究具有重要的理論價值和實(shí)際意義。下頁上頁結(jié)論返回

幅值

(振幅、最大值)Im(2)角頻率ω2.正弦量的三要素(3)

初相位

單位：

rad/s

，弧度/秒反映正弦量變化幅度的大小。相位變化的速度，反映正弦量變化快慢。反映正弦量的計時起點(diǎn)，常用角度表示。i(t)=Imcos(w

t+

)下頁上頁返回同一個正弦量，計時起點(diǎn)不同，初相位不同。

=0

=/2

=－

/2下頁上頁iOt

注意返回一般規(guī)定：|

|<

。例2-1已知正弦電流波形如圖，

＝103rad/s，1.寫出i(t)表達(dá)式；2.求最大值發(fā)生的時間t1。tiO10050t1解由于最大值發(fā)生在計時起點(diǎn)右側(cè)下頁上頁返回3.同頻率正弦量的相位差設(shè)

u(t)=Umcos(w

t+

u),i(t)=Imcos(w

t+

i)相位差：j=(wt+

u)-(wt+

i)=

u-

i下頁上頁等于初相位之差返回規(guī)定：|

|<(180°)j>0，u超前ij角，或i

滯后

u

角

(u

比i先到達(dá)最大值)。

j<0，

i超前

uj

角，或u滯后

ij

角（

i比

u

先到達(dá)最大值）。下頁上頁返回

tu,iu

i

u

ijOj＝0，同相j=(180o)

，反相特殊相位關(guān)系

tu

i0

tu

i0=p/2：u領(lǐng)先

ip/2

tu

i0同樣可比較兩個電壓或兩個電流的相位差。下頁上頁返回例計算下列兩正弦量的相位差。下頁上頁解不能比較相位差兩個正弦量進(jìn)行相位比較時應(yīng)滿足同頻率、同函數(shù)、同符號，且在主值范圍比較。結(jié)論返回4.周期性電流、電壓的有效值

周期性電流、電壓的瞬時值隨時間而變，為了衡量其平均效果工程上采用有效值來表示。周期電流、電壓有效值定義R直流IR交流i物理意義下頁上頁返回下頁上頁均方根值定義電壓有效值：

正弦電流、電壓的有效值設(shè)

i(t)=Imcos(t+

)返回下頁上頁返回因?yàn)樗酝恚傻谜译妷河行е蹬c最大值的關(guān)系：若交流電壓有效值為U=220V

，U=380V

其最大值為Um

311VUm

537V下頁上頁注意工程上說的正弦電壓、電流一般指有效值，如設(shè)備銘牌額定值、電網(wǎng)的電壓等級等。但絕緣水平、耐壓值指的是最大值。因此，在考慮電器設(shè)備的耐壓水平時應(yīng)按最大值考慮。返回測量中，交流測量儀表指示的電壓、電流讀數(shù)一般為有效值。區(qū)分電壓、電流的瞬時值、最大值、有效值的符號。下頁上頁返回8.3相量法的基礎(chǔ)1.問題的提出電路方程是微分方程：下頁上頁RLC+-uCiLuS+-返回求：i

(t),uL(t),uR(t)的穩(wěn)態(tài)解方程特解難點(diǎn)1：求特解的待定系數(shù)求導(dǎo)難點(diǎn)2：正弦量的微分/積分計算難點(diǎn)3：正弦量的±計算各支路量有何特點(diǎn)？思考所有支路電壓電流均以相同頻率變化!!下頁上頁返回i1i1+i2

i3i2www角頻率下頁上頁I1I2I3有效值

1

2

3初相位

tu,ii1

i20i3返回兩個正弦量的相加：如KCL、KVL方程運(yùn)算：(b)

幅值

(Im)(a)

角頻率(w)(c)

初相角(y)用什么可以同時表示幅值和相位？思考

同頻的正弦量相加仍得到同頻的正弦量，所以，只需確定初相位和有效值。因此采用正弦量復(fù)數(shù)變換的思想結(jié)論下頁上頁返回下頁上頁返回CharlesSteinmetz(1865-1923)

查爾斯steinmetz：美籍德國人，電氣工程師，電氣工程領(lǐng)域的先驅(qū)，發(fā)明商用的交流電機(jī)。他自認(rèn)為最重要的三項成果是：(1)從事電磁領(lǐng)域的研究工作；(2)建立一個實(shí)用簡便的使用復(fù)數(shù)計算交流電數(shù)值的方法、(3)弧光現(xiàn)象的研究。

steinmetz發(fā)明了三相電路。他的工作使電力工業(yè)在美國大力發(fā)展。查爾斯steinmetz被認(rèn)為是美國電氣工程領(lǐng)域的先驅(qū)。造一個復(fù)函數(shù)對F(t)取實(shí)部

任意一個正弦時間函數(shù)都有唯一與其對應(yīng)的復(fù)數(shù)函數(shù)。無物理意義是一個正弦量有物理意義3.正弦量的相量表示下頁上頁結(jié)論返回F(t)包含了三要素：I、

、

，復(fù)常數(shù)包含了兩個要素：I

,

。F(t)還可以寫成復(fù)常數(shù)下頁上頁正弦量對應(yīng)的相量相量的模表示正弦量的有效值。相量的幅角表示正弦量的初相位。注意返回同樣可以建立正弦電壓與相量的對應(yīng)關(guān)系：已知例1試用相量表示i,u.解下頁上頁例2試寫出電流的瞬時值表達(dá)式。解返回在復(fù)平面上用矢量表示相量的圖。

相量圖下頁上頁返回

q+1+jO

旋轉(zhuǎn)相量與正弦量下頁上頁返回旋轉(zhuǎn)相量

+1+jt=0i(t)t=t1t=t2t=t3t30tt1t24.相量法的應(yīng)用同頻率正弦量的加減相量關(guān)系為：下頁上頁結(jié)論

同頻正弦量的加減運(yùn)算變?yōu)閷?yīng)相量的加減運(yùn)算。返回i1

i2=i3下頁上頁例返回借助相量圖計算+1+j首尾相接下頁上頁+1+j返回正弦量的微分、積分運(yùn)算微分運(yùn)算積分運(yùn)算下頁上頁返回例用相量運(yùn)算：把時域問題變?yōu)閺?fù)數(shù)問題；把微積分方程的運(yùn)算變?yōu)閺?fù)數(shù)方程運(yùn)算；可以把直流電路的分析方法直接用于交流電路。下頁上頁Ri(t)u(t)L+-C相量法的優(yōu)點(diǎn)返回①正弦量相量時域頻域相量法只適用于激勵為同頻正弦量的非時變線性電路。③相量法用來分析正弦穩(wěn)態(tài)電路。正弦波形圖相量圖下頁上頁注意不適用線性線性w1w2非線性w返回振幅相量和有效值相量下頁上頁注意返回有效值相量振幅相量8.4電路定律的相量形式1.電阻元件VCR的相量形式時域形式：相量形式：相量模型uR(t)i(t)R+-有效值關(guān)系相位關(guān)系R+-UR

u相量關(guān)系：UR=RI

u=

i下頁上頁返回瞬時功率

波形圖及相量圖

i

t0uRpR

u=

iURI

瞬時功率以2

交變，始終大于零，表明電阻始終吸收功率同相位下頁上頁返回時域形式：相量形式：相量模型相量關(guān)系：2.電感元件VCR的相量形式下頁上頁有效值關(guān)系：U=wLI相位關(guān)系：

u=

i+90°

i(t)uL(t)L+-j

L+-返回感抗的性質(zhì)表示限制高頻電流的能力；感抗和頻率成正比。wXLXL=L=2fL，稱為感抗，單位為

(歐姆)BL=-1/L=-1/2fL，

稱為感納，單位為S

感抗和感納下頁上頁返回相量關(guān)系式功率

t

i0uLpL2

瞬時功率以2

交變，有正有負(fù)，一周期內(nèi)剛好互相抵消，表明電感只儲能不耗能。

i波形圖及相量圖電壓超前電流900下頁上頁返回時域形式：相量形式：相量模型iC(t)u(t)C+-+-相量關(guān)系：3.電容元件VCR的相量形式下頁上頁有效值關(guān)系：

IC=wCU相位關(guān)系：

i=

u+90°

返回XC=-1/wC，

稱為容抗，單位為

(歐姆)BC

=wC，

稱為容納，單位為

S

容抗和頻率成反比

0，|XC|

直流開路(隔直)w

，|XC|0

高頻短路w|XC|容抗與容納下頁上頁返回相量表達(dá)式功率

t

iC0upC

瞬時功率以2

交變，有正有負(fù)，一周期內(nèi)剛好互相抵消，表明電容只儲能不耗能。

u波形圖及相量圖電流超前電壓900下頁上頁2

返回4.基爾霍夫定律的相量形式同頻率的正弦量加減可以用對應(yīng)的相量形式來進(jìn)行計算。因此，在正弦電流電路中，KCL和KVL可用相應(yīng)的相量形式表示：

流入某一結(jié)點(diǎn)的所有正弦電流用相量表示時仍滿足KCL；而任一回路所有支路正弦電壓用相量表示時仍滿足KVL。下頁上頁表明返回例1試判斷下列表達(dá)式的正、誤。L下頁上頁返回例2已知電流表讀數(shù)：A1＝8A下頁上頁＝6AA2A1A0Z1Z2A2A0＝?解返回＝I0max=?A0A0＝I0min=?下頁上頁A1A0Z1Z2A2＝?A2A0＝A1解返回下頁上頁A1A0Z1Z2A2解返回A0＝0滿足什么關(guān)系下頁上頁A1A0Z1Z2A2解返回若電源的電壓不變，頻率增大一倍，討論電流表讀數(shù)的變化。不變減小一倍增大一倍例3解相量模型下頁上頁+_15Wu4H0.02Fij20W-j10W+_15W返回下頁上頁返回j20W-j10W+_15W例4-4解下頁上頁+_5WuS0.2

Fi相量模型+_5W-j5W返回例5解1下頁上頁j40WjXL30WCBA返回解2下頁上頁j40WjXL30WCBA返回例6圖示電路I1=I2=5A，U＝50V，總電壓與總電流同相位，求I、R、XC、XL。解法1令等式兩邊實(shí)部等于實(shí)部，虛部等于虛部下頁上頁jXC+_RjXLUC+-返回下頁上頁畫相量圖計算jXC+_RjXLUC+-解法2返回例7

圖示電路為阻容移項裝置，如要求電容電壓滯后電源電壓

/3，問R、C應(yīng)如何選擇。解1上頁jXC+_R+-返回畫相量圖計算上頁jXC+_R+-解2返回第9章正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析首頁本章重點(diǎn)正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析9.3正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率9.4復(fù)功率9.5最大功率傳輸9.6阻抗和導(dǎo)納9.1電路的相量圖9.22.正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析；3.正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率分析；

重點(diǎn)：1.阻抗和導(dǎo)納；返回9-1

阻抗和導(dǎo)納1.阻抗正弦穩(wěn)態(tài)情況下Z+-不含獨(dú)立源線性網(wǎng)絡(luò)+-阻抗模阻抗角歐姆定律的相量形式下頁上頁返回當(dāng)無源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個元件時有：Z可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)。C+-下頁上頁R+-L+-表明返回2.

RLC串聯(lián)電路KVL：下頁上頁LCRuuLuCi+-+-+-+-uRR+-+-+-+-j

L返回Z+-Z—復(fù)阻抗；|Z|—復(fù)阻抗的模；

Z

—阻抗角；R—電阻(阻抗的實(shí)部)；X—電抗(阻抗的虛部)。轉(zhuǎn)換關(guān)系：或R=|Z|cos

ZX=|Z|sin

Z阻抗三角形|Z|RXjZ下頁上頁返回分析R、L、C

串聯(lián)電路得出（2）wL>1/wC

，X>0，jZ>0，電路為感性，電壓超前電流。下頁上頁相量圖：一般選電流為參考相量，

ZUX電壓三角形等效電路返回j

LeqR+-+-+-（1）Z=R+j(wL-1/wC)=|Z|jZ

為復(fù)數(shù)，稱復(fù)阻抗。（3）wL<1/wC，

X<0，jz

<0，電路為容性，電壓落后電流。

zUX等效電路下頁上頁R+-+-+-（4）wL=1/wC

，X=0，j

z=0，電路為電阻性，電壓與電流同相。R+-+-等效電路返回例1-1

已知：R=15,L=0.3mH,C=0.2F,求

i,uR,uL,uC。解畫出相量模型下頁上頁返回LCRuuLuCi+-+-+-+-uRR+-+-+-+-j

L則下頁上頁返回下頁上頁UL=8.42>U=5，分電壓大于總電壓。相量圖注意

-3.4°返回3.導(dǎo)納正弦穩(wěn)態(tài)情況下導(dǎo)納模導(dǎo)納角下頁上頁返回Y+-不含獨(dú)立源線性網(wǎng)絡(luò)+-對同一二端網(wǎng)絡(luò):當(dāng)無源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個元件時有：Y可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)。下頁上頁C+-R+-L+-表明返回4.RLC并聯(lián)電路由KCL：下頁上頁iLCRuiLiC+-iRR+-j

L返回Y+-Y—復(fù)導(dǎo)納；|Y|—復(fù)導(dǎo)納的模；

Y—導(dǎo)納角；G—電導(dǎo)(導(dǎo)納的實(shí)部)；B—電納(導(dǎo)納的虛部)；轉(zhuǎn)換關(guān)系：或G=|Y|cos

YB=|Y|sin

Y導(dǎo)納三角形|Y|GB

Y下頁上頁返回（2）wC>1/wL，B>0，

Y>0，電路為容性，電流超前電壓。相量圖：選電壓為參考向量，

Y分析R、L、C

并聯(lián)電路得出：RLC并聯(lián)電路會出現(xiàn)分電流大于總電流的現(xiàn)象。IB下頁上頁注意返回（1）Y=G+j(wC-1/wL)=|Y|jY

為復(fù)數(shù)，稱復(fù)導(dǎo)納。（3）wC<1/wL，B<0，

y<0，電路為感性，電流落后電壓；

y等效電路下頁上頁R+-返回（4）wC=1/wL，B=0，jy=0，電路為電阻性，電流與電壓同相。等效電路等效電路下頁上頁j

LegR+-R+-+-返回5.復(fù)阻抗和復(fù)導(dǎo)納的等效互換一般情況G

1/R，B

1/X。若Z為感性，X>0，則B<0，即仍為感性。下頁上頁ZRjXGjBY注意返回同樣，若由Y變?yōu)閆，則有：下頁上頁GjBYZRjX返回例RL串聯(lián)電路如圖，求在

＝106rad/s時的等效并聯(lián)電路。解RL串聯(lián)電路的阻抗為下頁上頁返回

L'R'0.06mH50

下頁上頁注意一端口N0的阻抗或?qū)Ъ{是由其內(nèi)部的參數(shù)、結(jié)構(gòu)和正弦電源的頻率決定的，在一般情況下，其每一部分都是頻率的函數(shù)，隨頻率而變；一端口N0中如不含受控源，則有或但有受控源時，可能會出現(xiàn)或其實(shí)部將為負(fù)值，其等效電路要設(shè)定受控源來表示實(shí)部；返回下頁上頁注意一端口N0的兩種參數(shù)Z和Y具有同等效用，彼此可以等效互換，其極坐標(biāo)形式表示的互換條件為返回6.阻抗（導(dǎo)納）的串聯(lián)和并聯(lián)分壓公式阻抗的串聯(lián)下頁上頁Z1+Z2Zn－Z+-返回分流公式導(dǎo)納的并聯(lián)兩個阻抗Z1、Z2的并聯(lián)等效阻抗為：下頁上頁Y1+Y2Yn－Y+-返回例1求圖示電路的等效阻抗，

＝105rad/s

。解感抗和容抗為：下頁上頁1mH30

100

0.1FR1R2返回例2圖示電路對外呈現(xiàn)感性還是容性？解等效阻抗為下頁上頁電路對外呈現(xiàn)容性。返回3

3

－j6

j4

5

解2用相量圖求解，取電感電流為參考相量：下頁上頁＋＋－－－3

3

－j6

j4

5

電壓滯后于電流，電路對外呈現(xiàn)容性。返回例圖為RC選頻網(wǎng)絡(luò)，求u1和u0同相位的條件及解設(shè)：Z1=R+jXC,Z2=R//jXC下頁上頁jXC－R－＋＋Ruou1jXC返回9.3正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析電阻電路與正弦電流電路的分析比較：下頁上頁返回1.引入相量法，電阻電路和正弦電流電路依據(jù)的電路定律是相似的。下頁上頁結(jié)論2.引入電路的相量模型，把列寫時域微分方程轉(zhuǎn)為直接列寫相量形式的代數(shù)方程。3.引入阻抗以后，可將電阻電路中討論的所有網(wǎng)絡(luò)定理和分析方法都推廣應(yīng)用于正弦穩(wěn)態(tài)的相量分析中。直流（f=0)是一個特例。返回例1畫出電路的相量模型求各支路電流。已知：解下頁上頁返回R2+_Li1i2i3R1CuZ1Z2R2+_R1下頁上頁返回Z1Z2R2+_R1下頁上頁返回Z1Z2R2+_R1+_R1R2R3R4列寫電路的回路電流方程和結(jié)點(diǎn)電壓方程例2

解回路方程下頁上頁+_LR1R2R3R4C返回結(jié)點(diǎn)方程下頁上頁+_R1R2R3R4返回方法1：電源變換解例3下頁上頁Z2Z1

Z3Z+-Z2Z1ZZ3返回方法2：戴維寧等效變換求開路電壓：求等效電阻：下頁上頁ZeqZ+-+-Z2Z1Z3返回例4求圖示電路的戴維寧等效電路。解下頁上頁求開路電壓：返回j300

+_+_50

50

+_j300

+_+_100

求短路電流：下頁上頁返回+_100

+_j300

+_+_100

例5

解下頁上頁Z2Z1Z3+-Z2Z1Z3返回用疊加定理計算電流,下頁上頁Z2Z1Z3+-返回Z2Z1Z3+-已知平衡電橋Z1=R1,Z2=R2,Z3=R3+jwL3。

求：Zx=Rx+jwLx。平衡條件：Z1Z3=

Z2Zx

得R1(R3+jwL3)=R2(Rx+jwLx)Rx=R1R3/R2,Lx=L3R1/R2例6解|Z1|

|Z3|

=|Z2|

|Zx|

1

+

3

=

2

+

x

下頁上頁Z1Z2ZxZ3

返回|Z1|

1

?|Z3|

3

=|Z2|

2

?|Zx|

x

已知：Z=（10+j50）W,Z1=（400+j1000）W。例7解下頁上頁ZZ1+_返回的關(guān)系

已知：U=115V,U1=55.4V,U2=80V,R1=32W,

f=50Hz。

求：線圈的電阻R2和電感L2

。方法一、畫相量圖分析。例8解下頁上頁R1R2L2+_+_+_q2q返回下頁上頁q2q返回方法二、其余步驟同解法一。下頁上頁R1R2L2+_+_+_返回用相量圖分析例9移相橋電路。當(dāng)R2由0

時，解當(dāng)R2=0，q=180

；當(dāng)R2

，q=0

。abb下頁上頁abR2R1R1+_+-+-+-+-返回例10圖示電路，解下頁上頁R1R2jXL+_+_jXC返回例11求RL串聯(lián)電路在正弦輸入下的零狀態(tài)響應(yīng)。解應(yīng)用三要素法用相量法求正弦穩(wěn)態(tài)解下頁上頁返回L+_+_RtiO直接進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)下頁上頁過渡過程與接入時刻有關(guān)。注意返回出現(xiàn)瞬時電流大于穩(wěn)態(tài)電流現(xiàn)象tiO下頁上頁返回9-4

正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率1.瞬時功率第一種分解方法第二種分解方法下頁上頁返回線性網(wǎng)絡(luò)+ui_第一種分解方法：p

有時為正,有時為負(fù)；p>0,電路吸收功率；p<0，電路發(fā)出功率；

t

i0uUIcos

恒定分量。UIcos

(2t－

)為正弦分量。下頁上頁返回p

t0第二種分解方法：UIcos

(1-cos2t)為不可逆分量。UIsin

sin2t為可逆分量。

部分能量在電源和一端口之間來回交換。下頁上頁返回2.平均功率

P

=

u-

i：功率因數(shù)角。對無源網(wǎng)絡(luò)，為

其等效阻抗的阻抗角。cos

：功率因數(shù)。P

的單位：W（瓦）下頁上頁返回一般地,有：0

cos

1X>0,j>0,

感性，X<0,j<0,

容性，cosj1,純電阻0，純電抗平均功率實(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cos

有關(guān)，這是交流和直流的很大區(qū)別,主要由于電壓、電流存在相位差。下頁上頁結(jié)論返回4.視在功率S3.無功功率

Q單位：var

(乏)。Q>0，表示網(wǎng)絡(luò)吸收無功功率；Q<0，表示網(wǎng)絡(luò)發(fā)出無功功率。Q

的大小反映網(wǎng)絡(luò)與外電路交換功率的速率。是由儲能元件L、C的性質(zhì)決定的下頁上頁電氣設(shè)備的容量返回有功，無功，視在功率的關(guān)系：有功功率:

P=UIcos

單位：W無功功率:

Q=UIsinj

單位：var視在功率:

S=UI

單位：VAjSPQ功率三角形下頁上頁返回5.R、L、C元件的有功功率和無功功率uiR+-PR=UIcos

=UIcos0=UI=I2R=U2/RQR=UIsin

=UIsin0=0PL=UIcos

=UIcos90=0QL=UIsin

=UIsin90=UI=I2XLiuC+-PC=UIcos

=UIcos(-90)=0QC=UIsin

=UIsin(-90)=-UI=

I2XC下頁上頁iuL+-返回6.任意阻抗的功率計算uiZ+-PZ=UIcos

=I2|Z|cos

=I2RQZ=UIsin

=I2|Z|sin

=I2X

＝I2(XL＋XC)=QL＋QCjSPQjZRX相似三角形下頁上頁返回(發(fā)出無功)電感、電容的無功補(bǔ)償作用

t

i0uLL發(fā)出功率時，C剛好吸收功率，與外電路交換功率為pL+pC。L、C的無功具有互相補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

t

i0uCpLpC下頁上頁LCRuuLuCi+-+-+-返回電壓、電流的有功分量和無功分量：以感性負(fù)載為例

下頁上頁RX+_+_+_GB+_返回jSPQjZRX相似三角形jIIGIBjUURUX下頁上頁返回反映電源和負(fù)載之間交換能量的速率。無功的物理意義:下頁上頁返回例1

三表法測線圈參數(shù)。已知：f=50Hz，且測得U=50V，I=1A，P=30W。解法1下頁上頁RL+_ZWAV**返回解法2又下頁上頁解法3返回已知：電動機(jī)

PD=1000W，U=220，f=50Hz，C=30

F

cos

D=0.8，求：負(fù)載電路的功率因數(shù)。例2解下頁上頁+_DC返回7.功率因數(shù)的提高

設(shè)備容量

S

(額定)向負(fù)載送多少有功要由負(fù)載的阻抗角決定。P=UIcos

=Scosjcosj

=1,P=S=75kWcosj

=0.7,P=0.7S=52.5kW一般用戶：異步電機(jī)空載cosj

=0.2~0.3

滿載

cosj

=0.7~0.85

日光燈

cosj

=0.45~0.6發(fā)電設(shè)備的容量不能充分利用。電壓、電流到了額定值，但有功功率很?。还β室驍?shù)低帶來的問題：下頁上頁S75kVA負(fù)載返回當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓和輸出的有功功率一定時，線路及發(fā)電機(jī)繞組的電流和損耗增大。下頁上頁返回Z1Z2+_+_+_例

圖示輸電線路，已知：線路阻抗Z1=6+j6，負(fù)載阻抗Z2的功率P=500kW，U2=5500V，cos=0.91，求線路消耗的功率。下頁上頁返回Z1Z2+_+_+_解設(shè)

提高電網(wǎng)的功率因數(shù)cos

，發(fā)電設(shè)備容量得到充分利用，電能得到大量節(jié)約。對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。結(jié)論j1j2解決辦法：（1）高壓傳輸（2）改進(jìn)自身設(shè)備（3）并聯(lián)電容，提高功率因數(shù)。下頁上頁i+-uZ返回分析j1j2

并聯(lián)電容后，原負(fù)載的電壓和電流不變，吸收的有功功率和無功功率不變，即：負(fù)載的工作狀態(tài)不變。但電網(wǎng)的功率因數(shù)提高了。特點(diǎn)：下頁上頁LRC+_返回提高電網(wǎng)的功率因數(shù)并聯(lián)電容的確定：補(bǔ)償容量全——不要求(電容設(shè)備投資增加,經(jīng)濟(jì)效果不明顯)欠過——功率因數(shù)又由高變低(性質(zhì)不同)下頁上頁j1j2返回并聯(lián)電容也可以用功率三角形確定：j1j2PQCQLQ從功率角度看:并聯(lián)電容后，電源向負(fù)載輸送的有功UILcos

1=UIcos

2不變，但是電源向負(fù)載輸送的無功UIsin

2<UILsin

1減少了，減少的這部分無功由電容“產(chǎn)生”來補(bǔ)償，使感性負(fù)載吸收的無功不變，而功率因數(shù)得到改善。下頁上頁返回已知：f=50Hz,U=220V,P=10kW,cos

1=0.6，要使功率因數(shù)提高到0.9,求并聯(lián)電容C，并聯(lián)前后電路的總電流各為多大？例解未并電容時：并聯(lián)電容后：下頁上頁LRC+_返回若要使功率因數(shù)從0.9再提高到0.95

,試問還應(yīng)增加多少并聯(lián)電容，此時電路的總電流是多大？解

cos

提高后，線路上總電流減少，但繼續(xù)提高cos

所需電容很大，增加成本，總電流減小卻不明顯。因此一般將cos

提高到0.9即可。下頁上頁注意返回cos

與線路上總電流的關(guān)系提高cos

的方法電容大小對cos

的影響電路中串聯(lián)或并聯(lián)電容的區(qū)別cos

的提高與經(jīng)濟(jì)成本下頁上頁思考、討論

返回功率因素的提高9.5復(fù)功率1.復(fù)功率負(fù)載+_定義：也可表示為：下頁上頁返回下頁上頁結(jié)論

是復(fù)數(shù)，而不是相量，它不對應(yīng)任意正弦量；注意

把P、Q、S

聯(lián)系在一起，它的實(shí)部是平均功率，虛部是無功功率，模是視在功率；

復(fù)功率滿足守恒定理：在正弦穩(wěn)態(tài)下，任一電路的所有支路吸收的復(fù)功率之和為零。即

返回求電路各支路的復(fù)功率。例5-1

解1下頁上頁返回+_100°A10Wj25W5W-j15W解2下頁上頁返回9.6最大功率傳輸Zi=Ri+jXi，ZL=RL+jXL負(fù)載有源網(wǎng)絡(luò)等效電路下頁上頁ZLZi+-返回正弦電路中負(fù)載獲得最大功率Pmax的條件若ZL=RL+jXL可任意改變

先設(shè)RL不變，XL改變顯然，當(dāng)Xi+XL=0，即XL=-Xi時，P獲得最大值。再討論

RL改變時，P的最大值下頁上頁討論當(dāng)RL=Ri

時，P獲得最大值RL=RiXL=-XiZL=Zi*最佳匹配條件返回若ZL=RL+jXL只允許XL改變

獲得最大功率的條件是：Xi+XL=0，即

XL=-Xi

最大功率為若ZL=RL為純電阻負(fù)載獲得的功率為：電路中的電流為：模匹配下頁上頁返回電路如圖。求：1.RL=5

時其消耗的功率；2.RL=?能獲得最大功率，并求最大功率；3.在RL兩端并聯(lián)一電容，問RL和C為多大時能與內(nèi)阻抗最佳匹配，并求最大功率。例6-1

解下頁上頁返回+_100°

V50HRL5W

=105rad/s下頁上頁返回+_100°V50HRL5WC+_100°V50HRL5W求ZL=?時能獲得最大功率，并求最大功率。例6-2

解上頁Zi+-ZL返回490oAZL-j30W30W-j30W求ZL=?時能獲得最大功率，并求最大功率。例6-3

上頁返回ZiZL-++-ZL3W-j6W60oV解第10章含有耦合電感的電路首頁本章重點(diǎn)互感10.1含有耦合電感電路的計算10.2耦合電感的功率10.3變壓器原理10.4理想變壓器10.5重點(diǎn)1.互感和互感電壓2.有互感電路的計算3.變壓器和理想變壓器原理返回10.1互感

耦合電感元件屬于多端元件，在實(shí)際電路中，如收音機(jī)、電視機(jī)中的中周線圈、振蕩線圈，整流電源里使用的變壓器等都是耦合電感元件，熟悉這類多端元件的特性，掌握包含這類多端元件的電路問題的分析方法是非常必要的。下頁上頁返回下頁上頁變壓器返回下頁上頁電力變壓器返回下頁上頁三相電力變壓器返回下頁上頁小變壓器返回下頁上頁調(diào)壓器整流器牽引電磁鐵電流互感器返回1.互感線圈1中通入電流i1時，在線圈1中產(chǎn)生磁通，同時，有部分磁通穿過臨近線圈2，這部分磁通稱為互感磁通。兩線圈間有磁的耦合。下頁上頁

21+–u11+–u21i1

11N1N2定義

：磁鏈，

=N返回空心線圈，

與i成正比。當(dāng)只有一個線圈時：

當(dāng)兩個線圈都有電流時，每一線圈的磁鏈為自磁鏈與互磁鏈的代數(shù)和：

M值與線圈的形狀、幾何位置、空間媒質(zhì)有關(guān)，與線圈中的電流無關(guān)，滿足M12=M21

L

總為正值，M值有正有負(fù)。下頁上頁注意返回2.耦合系數(shù)

用耦合系數(shù)k表示兩個線圈磁耦合的緊密程度。k=1稱全耦合:漏磁

Fs1=Fs2=0F11=F21，F(xiàn)22=F12滿足：

耦合系數(shù)k與線圈的結(jié)構(gòu)、相互幾何位置、空間磁介質(zhì)有關(guān)。下頁上頁注意返回互感現(xiàn)象利用——變壓器：信號、功率傳遞避免——干擾克服：合理布置線圈相互位置或增加屏蔽減少互感作用。下頁上頁返回下頁上頁電抗器磁場加鐵芯時的磁場返回下頁上頁當(dāng)i1為時變電流時，磁通也將隨時間變化，從而在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓。當(dāng)i1、u11、u21方向與

符合右手螺旋時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律和楞次定律：自感電壓互感電壓3.耦合電感上的電壓、電流關(guān)系下頁上頁

當(dāng)兩個線圈同時通以電流時，每個線圈兩端的電壓均包含自感電壓和互感電壓。返回在正弦交流電路中，其相量形式的方程為：下頁上頁返回

兩線圈的自磁鏈和互磁鏈相助，互感電壓取正，否則取負(fù)。表明互感電壓的正、負(fù)：（1）與電流的參考方向有關(guān)；（2）與線圈的相對位置和繞向有關(guān)。下頁上頁注意返回4.互感線圈的同名端對自感電壓，當(dāng)u,i

取關(guān)聯(lián)參考方向，u、i與

符合右螺旋定則，其表達(dá)式為：

上式說明，對于自感電壓由于電壓電流為同一線圈上的，只要參考方向確定了，其數(shù)學(xué)描述便可容易地寫出，可不用考慮線圈繞向。下頁上頁i1u11返回對互感電壓，因產(chǎn)生該電壓的電流在另一線圈上，因此，要確定其符號，就必須知道兩個線圈的繞向。這在電路分析中顯得很不方便。為解決這個問題引入同名端的概念。下頁上頁

當(dāng)兩個電流分別從兩個線圈的對應(yīng)端子同時流入或流出，若所產(chǎn)生的磁通相互加強(qiáng)時，則這兩個對應(yīng)端子稱為兩互感線圈的同名端。同名端返回**

i1i2i3△△線圈的同名端必須兩兩確定。下頁上頁注意+–u11+–u21

11

0N1N2+–u31N3

s返回確定同名端的方法：(1)當(dāng)兩個線圈中電流同時由同名端流入(或流出)時，兩個電流產(chǎn)生的磁場相互增強(qiáng)。

i11'22'**11'22'3'3**

例(2)當(dāng)隨時間增大的時變電流從一線圈的一端流入時，將會引起另一線圈相應(yīng)同名端的電位升高。下頁上頁返回+–V

同名端的實(shí)驗(yàn)測定：i11'22'**電壓表正偏。如圖電路，當(dāng)閉合開關(guān)S

時，i增加，

當(dāng)兩組線圈裝在黑盒里，只引出四個端線組，要確定其同名端，就可以利用上面的結(jié)論來加以判斷。

下頁上頁RS+-i返回由同名端及u、i參考方向確定互感線圈的特性方程

有了同名端，表示兩個線圈相互作用時，就不需考慮實(shí)際繞向，而只畫出同名端及u、i參考方向即可。下頁上頁i1**u21+–Mi1**u21–+M返回例寫出圖示電路電壓、電流關(guān)系式下頁上頁i1**L1L2+_u1+_u2i2Mi1**L1L2+_u1+_u2i2Mi1**L1L2+_u1+_u2i2Mi1**L1L2+_u1+_u2i2M返回例21010i1/At/s解下頁上頁MR1R2i1**L1L2+_u+_u2返回10.2含有耦合電感電路的計算1.耦合電感的串聯(lián)順接串聯(lián)去耦等效電路下頁上頁iM**u2+–R1R2L1L2u1+–u+–iRLu+–返回反接串聯(lián)下頁上頁iM**u2+–R1R2L1L2u1+–u+–iRLu+–注意返回順接一次，反接一次，就可以測出互感：全耦合時當(dāng)

L1=L2

時

,4M

順接0

反接L=互感的測量方法：下頁上頁返回在正弦激勵下：**

–下頁上頁j

L1j

L2j

M+–R1+–+–返回

**

相量圖：(a)順接(b)反接下頁上頁j

L1j

L2j

M+–R1+–+–返回

同名端的實(shí)驗(yàn)測定：思考題

兩互感線圈裝在黑盒子里，只引出四個端子，現(xiàn)在手頭有一臺交流信號源及一只萬用表，試用試驗(yàn)的方法判別兩互感線圈的同名端。下頁上頁黑盒子返回同側(cè)并聯(lián)i=i1+i2解得u,i

的關(guān)系：2.耦合電感的并聯(lián)下頁上頁**Mi2i1L1L2ui+–返回如全耦合：L1L2=M2當(dāng)

L1

L2

，Leq=0

(短路)當(dāng)L1=L2=L

，Leq=L

(相當(dāng)于導(dǎo)線加粗，電感不變)

等效電感：去耦等效電路下頁上頁Lequi+–返回

異側(cè)并聯(lián)i=i1+i2解得u,i

的關(guān)系：等效電感：下頁上頁**Mi2i1L1L2ui+–返回3.耦合電感的T型等效同名端為共端的T型去耦等效下頁上頁**j

L1123j

L2j

M312j(L1-M)j(L2-M)j

M返回等效電路中的自感有可能為負(fù)值；等效電路中3個電感的公共端在原電路中沒有。i1i2iu23u13–+ML1-M+–L2-M231注意下頁上頁返回異名端為共端的T型去耦等效下頁上頁**j

L1123j

L2j

M12j(L1+M)j(L2+M)-j

M3返回下頁上頁**Mi2i1L1L2ui+–(L1－M)M(L2－M)i2i1ui+–**Mi2i1L1L2u1+–u2+–(L1－M)M(L2－M)**Mi2i1L1L2u1+–u2+–返回4.受控源等效電路下頁上頁**Mi2i1L1L2u1+–u2+–j

L1j

L2+––++–+–返回例Lab=5HLab=6H解下頁上頁M=3H6H2H0.5H4Hab9H7H-3H2H0.5HabM=4H6H2H3H5HabM=1H4H3H2H1Hab3H返回5.有互感電路的計算在正弦穩(wěn)態(tài)情況下，有互感電路的計算仍應(yīng)用前面介紹的相量分析方法。注意互感線圈上的電壓除自感電壓外，還應(yīng)包含互感電壓。一般采用支路法和回路法計算。下頁上頁例1列寫電路的回路電流方程。MuS+C－L1L2R1R2**+－ki1i1返回213解下頁上頁MuS+C－L1L2R1R2**+－ki1i1返回例2求圖示電路的開路電壓。解1下頁上頁M12+_+_**

M23M31L1L2L3R1返回作出去耦等效電路，(一對一對消):解2下頁上頁M12**

M23M31L1L2L3**

M23M31L1–M12L2–M12L3+M12

M31L1–M12+M23L2–M12–M23L3+M12–M23L1–M12+M23–M13L2–M12–M23+M13L3+M12–M23–M13返回下頁上頁L1–M12+M23–M13L2–M12–M23+M13L3+M12–M23–M13+_+_R1返回例3要使i=0，問電源的角頻率為多少？解下頁上頁ZRC－L1L2MiuS+L1L2C

R

+–

MZ**L1－M

L2－MMC

R

+–

Z返回例4圖示互感電路已處于穩(wěn)態(tài)，t=0時開關(guān)打開，求t>0+時開路電壓u2(t)。下頁上頁**0.2H0.4HM=0.1H+–10

40Vu2+－10

5

10

解副邊開路，對原邊回路無影響，開路電壓u2(t)中只有互感電壓。先應(yīng)用三要素法求電流i(t).i返回下頁上頁**0.2H0.4HM=0.1H10

u2+－10

返回10.3耦合電感的功率

當(dāng)耦合電感中的施感電流變化時，將出現(xiàn)變化的磁場，從而產(chǎn)生電場（互感電壓），耦合電感通過變化的電磁場進(jìn)行電磁能的轉(zhuǎn)換和傳輸，電磁能從耦合電感一邊傳輸?shù)搅硪贿?。下頁上?*j

L1j

L2j

M+–R1R2例求圖示電路的復(fù)功率返回下頁上頁**j

L1j

L2j

M+–R1R2返回下頁上頁線圈1中互感電壓耦合的復(fù)功率線圈2中互感電壓耦合的復(fù)功率返回下頁上頁結(jié)論耦合功率中的有功功率相互異號，表明有功功率從一個端口進(jìn)入，必從另一端口輸出，這是互感M非耗能特性的體現(xiàn)。返回耦合功率中的無功功率同號，表明兩個互感電壓耦合功率中的無功功率對兩個耦合線圈的影響、性質(zhì)是相同的，即，當(dāng)M起同向耦合作用時，它的儲能特性與電感相同，將使耦合電感中的磁能增加；當(dāng)M起反向耦合作用時，它的儲能特性與電容相同，將使耦合電感的儲能減少。10.4變壓器原理

變壓器由兩個具有互感的線圈構(gòu)成，一個線圈接向電源，另一線圈接向負(fù)載，變壓器是利用互感來實(shí)現(xiàn)從一個電路向另一個電路傳輸能量或信號的器件。當(dāng)變壓器線圈的芯子為非鐵磁材料時，稱空心變壓器。下頁上頁返回一次繞組二次繞組下頁上頁返回鐵芯變壓器線性變壓器緊耦合松耦合下頁上頁返回1.變壓器電路（工作在線性段）一次回路或原邊二次回路或副邊下頁上頁**j

L1j

L2j

M+–R1R2Z=R+jX返回2.分析方法方程法分析令

Z11=R1+jL1，Z22=(R2+R)+j(L2+X)回路方程：下頁上頁**j

L1j

L2j

M+–R1R2Z=R+jX返回等效電路法分析下頁上頁+–Z11+–Z22一次等效電路二次等效電路返回根據(jù)以上表示式得等效電路。引入阻抗。引入電阻。恒為正,表示副邊回路吸收的功率是靠原邊供給的。引入電抗。負(fù)號反映了引入電抗與二次回路電抗的性質(zhì)相反。下頁上頁+–Z11一次等效電路注意返回引入阻抗反映了二次回路對一次回路的影響。一、二次回路雖然沒有電的聯(lián)接，但互感的作用使二次回路產(chǎn)生電流，這個電流又影響一次回路電流和電壓。能量分析電源發(fā)出有功

P=I12(R1+Rl)I12R1消耗在原邊；I12Rl

消耗在副邊證明下頁上頁返回原邊對副邊的引入阻抗。

利用戴維寧定理可以求得變壓器二次等效電路。副邊開路時，原邊電流在副邊產(chǎn)生的互感電壓。二次等效電路下頁上頁+–Z22注意去耦等效法分析

對含互感的電路進(jìn)行去耦等效，再進(jìn)行分析。返回已知

US=20V,原邊引入阻抗

Zl=10–j10.求:

ZX并求負(fù)載獲得的有功功率.負(fù)載獲得功率：實(shí)際是最佳匹配：例1解下頁上頁**j10

j10

j2+–10

ZX10+j10

Zl+–返回L1=3.6H,L2=0.06H,M=0.465H,R1=20W,

R2=0.08W,RL=42W,w=314rad/s,應(yīng)用一次等效電路例2解1下頁上頁**j

L1j

L2j

M+–R1R2RL+–Z11返回下頁上頁+–Z11返回應(yīng)用二次等效電路解2下頁上頁+–Z22返回例3全耦合電路如圖，求初級端ab的等效阻抗。解1解2畫出去耦等效電路下頁上頁**L1aM+–bL2L1－M

L2－M+–

Mab返回例4L1=L2=0.1mH,M=0.02mH,R1=10W,C1=C2=0.01

F

問：R2=？能吸收最大功率,求最大功率。解1w=106rad/s,下頁上頁j

L1j

L2j

MR1R2**+–1/j

C21/j

C1返回應(yīng)用一次等效電路當(dāng)R2=40

時吸收最大功率下頁上頁10

+–返回解2應(yīng)用二次等效電路當(dāng)時吸收最大功率下頁上頁R2+–返回解例5**

問Z為何值時其上獲得最大功率，求出最大功率。判定互感線圈的同名端下頁上頁＋－uS(t)Z100

CL1L2Mj

L1R

+–

MZ**j

L21/j

C

返回作去耦等效電路下頁上頁+–

Zj100

－j20

j20

100

j(L-20)j

L1R

+–

MZ**j

L21/j

C

+–

Zj100

100

j(

L-20)返回下頁上頁＋－uoc+–

j100

100

j(

L-20)j100

100

j(

L-20)Zeq返回10.5理想變壓器1.理想變壓器的三個理想化條件

理想變壓器是實(shí)際變壓器的理想化模型，是對互感元件的理想科學(xué)抽象，是極限情況下的耦合電感。全耦合無損耗線圈導(dǎo)線無電阻，做芯子的鐵磁材料的磁導(dǎo)率無限大。參數(shù)無限大下頁上頁返回

以上三個條件在工程實(shí)際中不可能滿足，但在一些實(shí)際工程概算中，在誤差允許的范圍內(nèi)，把實(shí)際變壓器當(dāng)理想變壓器對待，可使計算過程簡化。下頁上頁注意2.理想變壓器的主要性能

i11'22'N1N2變壓關(guān)系返回若下頁上頁理想變壓器模型**n:1+_u1+_u2注意**n:1+_u1+_u2返回**+_u1+_u2i1L1L2i2M理想變壓器模型**n:1+_u1+_u2i1i2變流關(guān)系考慮理想化條件：0下頁上頁返回若i1、i2一個從同名端流入，一個從同名端流出，則有：下頁上頁注意**n:1+_u1+_u2i1i2變阻抗關(guān)系注意

理想變壓器的阻抗變換只改變阻抗的大小，不改變阻抗的性質(zhì)。**n:1+_+_Zn2Z+–返回理想變壓器的特性方程為代數(shù)關(guān)系，因此它是無記憶的多端元件。理想變壓器既不儲能，也不耗能，在電路中只起傳遞信號和能量的作用。功率性質(zhì)下頁上頁**n:1+_u1+_u2i1i2表明返回理想變壓器是否為動態(tài)元件？理想變壓器的關(guān)系式是否適合于直流？問題下頁上頁返回**n:1+_u1+_u2i1i2例1已知電源內(nèi)阻RS=1k

，負(fù)載電阻RL=10

。為使RL獲得最大功率，求理想變壓器的變比n。當(dāng)

n2RL=RS時匹配，即10n2=1000

n2=100，n=10.下頁上頁RLuSRS**n:1+_n2RL+–uSRS解應(yīng)用變阻抗性質(zhì)返回例2方法1：列方程解得下頁上頁+–1:1050

1**+_解返回方法2：阻抗變換方法3：戴維寧等效下頁上頁+–1n2RL+–+–1:101**+_返回求Req：Req=1021=100戴維寧等效電路：下頁上頁Req1:101**+–10050+–返回例3已知圖示電路的等效阻抗Zab=0.25

，求理想變壓器的變比n。解應(yīng)用阻抗變換外加電源得：下頁上頁n=0.5

n=0.25Zabn:11.510－+**1.5－++–返回例5求電阻R吸收的功率解應(yīng)用回路法解得123上頁**+–+–1:10+–11R=11返回實(shí)際變壓器的電路模型實(shí)際變壓器是有損耗，有漏磁，k

1，且L1，M，L2

。除了用具有互感的電路來分析計算以外，還常用含有理想變壓器的電路模型來表示。1.理想變壓器(全耦合，無損，m=

線性變壓器)下頁上頁理想變壓器模型**n:1+_u1+_u2i1i22.全耦合變壓器(k=1，無損，m

，線性)由于全耦合，所以滿足：全耦合變壓器的等值電路圖L1：激磁電感空載激磁電流又因下頁上頁**+_+_j

L1j

L2j

Mj

L1理想變壓器**n:1+_+_3.無損非全耦合變壓器(忽略損耗，k1，m

線性)

21i1i2++––u1u2

12

1s

2sN1N2

線圈中的磁通看成是漏磁通加全耦合磁通，即：全耦合磁通在線性情況下，有：下頁上頁由此得無損非全耦合變壓器的電路模型：L1S,L2S：漏電感4.有損耗的非全耦合變壓器(k1，m

，線性)

考慮了導(dǎo)線和鐵芯損耗全耦合變壓器下頁上頁j

L1S+–+–j

L1**n:1+_+_j

L2SRmR1R2L1S

L1**n:1+_+_L2S以上是在線性情況下討論實(shí)際變壓器。實(shí)際上鐵心變壓器由于鐵磁材料

B–H特性的非線性,初級和次級都是非線性元件，原本不能用線性電路的方法來分析計算，但漏磁通是通過空氣閉合的，認(rèn)為漏感LS1，LS2

基本上是線性的，激磁電感L1雖是非線性的，但其值很大，并聯(lián)在電路上只取很小的電流影響很小，電機(jī)學(xué)中常用這種等值電路。下頁上頁注意例圖示為全耦合變壓器，求初級電流和輸出電壓。解做全耦合變壓器等效電路下頁上頁j2k=1j88**+_+_j28**+_+_n:1j22+_+_第11章電路的頻率響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)11.1RLC串聯(lián)電路的諧振11.2RLC串聯(lián)電路的頻率響應(yīng)11.3RLC并聯(lián)諧振電路11.4波特圖11.5濾波器簡介11.6本章重點(diǎn)首頁重點(diǎn)1.網(wǎng)絡(luò)函數(shù)2.串、并聯(lián)諧振的概念；返回11.1網(wǎng)絡(luò)函數(shù)當(dāng)電路中激勵源的頻率變化時，電路中的感抗、容抗將跟隨頻率變化，從而導(dǎo)致電路的工作狀態(tài)（電壓、電流）亦跟隨頻率變化。因此，分析研究電路和系統(tǒng)的頻率特性，是正確選用和設(shè)計網(wǎng)絡(luò)的需要，是無線電和電子技術(shù)應(yīng)用中的重要課題。下頁上頁頻率特性

電路和系統(tǒng)的工作狀態(tài)跟隨頻率而變化的現(xiàn)象，稱為電路和系統(tǒng)的頻率特性，又稱頻率響應(yīng)。1.網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H（jω）的定義返回

在線性正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)只有一個獨(dú)立激勵源作用時，網(wǎng)絡(luò)中某一處的響應(yīng)相量（電壓或電流）與網(wǎng)絡(luò)輸入相量之比，稱為該響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。2.網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(jω)的分類驅(qū)動點(diǎn)函數(shù)線性網(wǎng)絡(luò)下頁上頁返回策動點(diǎn)阻抗策動點(diǎn)導(dǎo)納激勵是電流源，響應(yīng)是電壓激勵是電壓源，響應(yīng)是電流線性網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移函數(shù)(傳遞函數(shù))線性網(wǎng)絡(luò)下頁上頁返回轉(zhuǎn)移導(dǎo)納轉(zhuǎn)移阻抗

轉(zhuǎn)移電壓比

轉(zhuǎn)移電流比激勵是電壓源激勵是電流源線性網(wǎng)絡(luò)下頁上頁返回注意

H(j

)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)值有關(guān)，與輸入、輸出變量的類型以及端口對的相互位置有關(guān)，與輸入、輸出幅值無關(guān)。因此網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的一種體現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)函數(shù)可以用相量法分析求解獲得。下頁上頁返回例求圖示電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)和2

jω+_+_jω2

解列網(wǎng)孔方程解電流轉(zhuǎn)移導(dǎo)納轉(zhuǎn)移電壓比

下頁上頁返回H(j

)是一個復(fù)數(shù)，它的頻率特性分為兩個部分：模與頻率的關(guān)系

幅頻特性幅角與頻率的關(guān)系

相頻特性下頁上頁返回3.網(wǎng)絡(luò)頻率特性0

c低通0

c高通0

c1帶通

c20

c1帶阻

c2下頁上頁返回設(shè)：例求RC一階電路的頻率響應(yīng)下頁上頁返回低通下頁上頁返回幅頻特性截至頻率o相頻特性o下頁上頁返回截至頻率的物理意義

用分貝表示網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性3分貝頻率

下頁上頁返回注意

在電子電路中約定，當(dāng)輸出電壓下降到它的最大值的3dB以下時，認(rèn)為該頻率成分對輸出的貢獻(xiàn)很小。

半功率頻率點(diǎn)當(dāng)高通下頁上頁返回下頁上頁返回高通幅頻特性o相頻特性o以網(wǎng)絡(luò)函數(shù)中jω的最高次方的次數(shù)定義網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的階數(shù)。注意由網(wǎng)絡(luò)函數(shù)能求得網(wǎng)絡(luò)在任意正弦輸入時的端口正弦響應(yīng)，即有下頁上頁返回11.2RLC串聯(lián)電路的諧振諧振是正弦電路在特定條件下產(chǎn)生的一種特殊物理現(xiàn)象。諧振現(xiàn)象在無線電和電工技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，研究電路中的諧振現(xiàn)象有重要實(shí)際意義。

含R、L、C的一端口電路，在特定