交流电路的频率响应.ppt

1,4.7 交流电路的频率（特性）响应,2,前面讲述的激励源在一个电路中都是同频率的。本节讨论单个激励源的频率变化时电路对频率的响应，以及多个不同频率激励源作用时的电路响应。,3,1 网络函数及频率响应,定义,对于如图网络,称为幅频特性,称为相频特性,频率响应,4,RC高通网络,幅频特性，,相频特性,截止频率,高通网络也称 相位超前网络,5,RC低通网络,幅频特性，,相频特性,截止频率,低通网络也称 相位滞后网络,6,其它的低通和高通网络,低通,高通,低通,高通,低通,7,谐振频率,2 带通网络与串联谐振,带通网络,幅频特性,相频特性,8,串联谐振的特点,Z最小，I 最大 Z=R，I0=U/R 若R=0，即相当于短路。 0感性。,电路呈阻性,相量图 大小相等，方向相反； 可能有：UL=UCU,9,Q 值与电压,Q 值的定义：,称为品质因数,Q 值与电压的关系,即 UL = UC = QU，所以，串联谐振也称为电压谐振。,10,串联谐振的利与弊,无线电技术中，利用电压谐振获得高电压(如收音机) 电力系统中，避免谐振的产生，防止造成设备的损坏。,11,Q 值与通频带,RLC串联网络,称为通频带,令：,即：,因为为正，故：,通频带：,Q与BW成反比。,12,谐振频率,3 并联谐振,并联谐振电路,谐振时 B=0,谐振频率为,13,并联谐振的特点,Y最小，Z最大 Z=R=1/G，I0=UG 若G=0，即相当于开路。 0 容性。,电路呈阻性,相量图 大小相等，方向相反； 可能有：I L= I CU,返回,14,Q 值与通频带,Q 值的定义：,称为品质因数,Q 值与电流的关系,即 IL = IC = QI，所以，并联谐振也称为电流谐振。,Q 值与通频带,同理可推得：,15,线圈与电容并联谐振,谐振频率,谐振时 B=0，即：,解得：,当,16,线圈与电容并联谐振,Q 值定义,相量图 构成电流三角形； R 越小，越有：I LIC,谐振时的阻抗 谐振时 B=0，即：,17,例 1,在如图所示电路中，当电源频率由零逐渐增加时，则该电路是_。,(A) 先串谐后并谐； (B) 先并谐后串谐； (C) 同时达两种谐振。,查并联谐振,B,18,例 2,如图所示一空心变压器。已知：U1=1V，M=1H，R1=10, L1=L2=2H，=100rad/s, 当二次侧开路, 且一次侧谐振时, 则C=_F，二次侧电压 U2 =_V。,5010-6,10,下一节,19,4 非正弦周期信号及其分解,周期函数分解为傅里叶级数,直流分量,谐波分量,1为基波或一次谐波； k 1为 k 次谐波。,傅里叶级数的系数 a0、ak、bk可用积分公式计算。（见书）,20,非正弦周期信号的有效值、平均值,非正弦周期信号的有效值 任一周期信号的有效值 I 定义为：,可推得非正弦周期电流的有效值,即直流分量的平方与各次谐波有效值平方之和的平方根。,平均值的定义,非正弦周期电流的测量 磁电系仪表测量的是直流分量； 电磁系仪表测量的是有效值； 全波整流仪表测量的是平均值。,21,非正弦周期电路的功率,设：,则网络的功率为：,即平均功率为直流功率和各次谐波平均功率之代数和。,22,例 1,若电压 u = 30 sint + 40 cos(3t-2/3) + 40 cos(3t +2/3)V, 其中 =1000 rad/s,则电压的有效值为_V。 (A) 110 (B) (C) 10 (D) 70 (E) 50,E,23,例 2,若电压 u = 10+20sin(t-30)+8sin(3t-60)V, 电流 i = 3+6sin(t+30)+2sin5tA, 则该电路的平均功率为 _W。,60,24,5 非正弦周期电流电路的计算,方法： 将非正弦周期函数分解为傅里叶级数； 令各频率分量单独作用，应用叠加定理求解。,例1：如图所示电路，电阻R消耗的平均功率P =_W。 (A) 0 (B) 2 (C) 5 (D) 4,直流电源作用时：P0 = 4W,交流电源作用时：P1 = 0W,所以：P = 4W,D,25,例 2,图示电路中，R=150，L=100，1/(C) =900，电压 u = 3001+ sint + cos3tV, 求各电表读数和电路的总平均功率。,解：对于直流分量 ： I10=I20=2A，UC0=0,对于基波分量 ：,26,例 2,图示电路中，R=150，L=100，1/(C) =900，电压 u = 3001+ sint + cos3tV, 求各电表读数和电路的总平均功率。,对于三次谐波分量 ：,可见，电路发生并联谐振。I13=0,电流表A1,A2的读数：,电压表V的读数：,总的有功功率：,27,例 3,在如图所示电路，u1=Acos3000t+Bcos5000tV，今欲使u2=Bcos5000tV, 则 L1 =_H, L2 =_H。,(A) 900；(B) 1/900；(C) 1600; (D) 1/1600,B,D,该电路为滤波电路，要去掉=3000的信号，完全通过=5000的信号。 可使： =3000时发生并联谐振； =5000时发生串联谐振。,=5000时：L1与C并联的阻抗为,=5000时串联谐振：,28,例 4,在图示电路中, R=20, L=5, 1/(C)=45, u=100+276sint+ 100sin3t V, 现欲使电流 i 含有尽可能大的基波分量，问Z