电路与模拟电子技术ppt第3章正弦稳态电路的分析.ppt

第3章正弦稳态电路的分析,正弦稳态电路在电力系统和电子技术领域占有十分重要的地位。,研究正弦电路的意义,正弦函数是周期函数，其加、减、求导、积分运算后仍是同频率的正弦函数；,正弦信号容易产生、传送和使用。,优点,正弦信号是一种基本信号，任何非正弦周期信号可以分解为按正弦规律变化的分量。,对正弦电路的分析研究具有重要的理论价值和实际意义。,结论,2.直流电路里面的规律推向交流；阻抗和导纳；,3.正弦稳态电路的功率分析；,本章重点：,1.正弦交流电的基本概念及其相量表示法；,4.电路的谐振现象和三相交流电路。,3.1正弦交流电的基本概念,随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦交流电（简称交流电）,正弦交流电压波形图,瞬时表达式：,幅值(振幅、最大值)Im,(2)角频率,2.正弦量的三要素,(3)初相位,单位：rad/s，弧度/秒,反映正弦量变化幅度的大小。,相位变化的速度，反映正弦量变化快慢。,反映正弦量的计时起点，常用角度表示。,i(t)=Imsin(wt+),3.1.1周期和频率,周期角频率,3.1.2幅值和有效值,正弦交流电压的瞬时值u随时间变量t的改变，在Um到-Um之间变化，其瞬时值的最大值Um称为幅值或振幅，最小值为-Um周期性电流、电压的瞬时值随时间而变，为了衡量其平均效果工程上采用有效值来表示。,周期电流、电压有效值定义,物理意义,均方根值,定义电压有效值：,正弦电流、电压的有效值,设i(t)=Imcos(t+),同理，可得正弦电压有效值与最大值的关系：,若交流电压有效值为U=220V，U=380V其最大值为Um311VUm537V,注意,工程上说的正弦电压、电流一般指有效值，如设备铭牌额定值、电网的电压等级等。但绝缘水平、耐压值指的是最大值。因此，在考虑电器设备的耐压水平时应按最大值考虑。,或,测量中，交流测量仪表指示的电压、电流读数一般为有效值。,区分电压、电流的瞬时值、最大值、有效值的符号。,3.1.3相位和相位差,在正弦交流电的表达式中，表示正弦量变化的角度，称为相位角，简称相位,通常把两个同频率的正弦量的相位之差称为相位差，用,表示,j0，u超前ij角，或i滞后u角,(u比i先到达最大值)；,jXC时，电压超前电流，电路呈电感性，称为感性电路；当XL0,电路吸收功率；p0,j0,感性，,XR时，Q1UL=UC=QUU,(3)谐振时出现过电压,例3.8.1,例,某收音机输入回路L=0.3mH，R=10，为收到中央电台560kHz信号，求：(1)调谐电容C值；(2)如输入电压为1.5V,求谐振电流和此时的电容电压。,解,小结串联谐振电路的特性,3.8.2并联谐振,RLC并联电路,1.G、C、L并联电路,谐振角频率,谐振特点：,入端导纳为纯电导，导纳值|Y|最小，端电压达最大。,并联谐振,习题,3.173.183.193.21,3.9三相电路,三相电路是由三相电源和三相负载组成的，它是动力电，在生产中被广泛应用，我们日常生活中使用的单相电路是三相电路的一部分。,通常由三相同步发电机产生，三相绕组在空间互差120，当转子以均匀角速度转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。,三相同步发电机示意图,三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦电源。,3.9.1三相电源,瞬时值表达式,波形图,A、B、C三端称为始端，X、Y、Z三端称为末端。,相量表示,对称三相电源的特点,正序(顺序)：ABCA,负序(逆序)：ACBA,电力系统一般都是正序。,三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。,对称三相电源的相序,三相电源的连接,介绍几个名词：,相电压：每相电源的电压。,线电压：端线与端线之间的电压。,线电流：流过端线的电流。,端线(火线)：始端A,B,C三端引出线。,中线：中性点N引出线，连接无中线。,3.9.1.1Y形连接中的线电压与相电压,Y形连接中线电压与相电压的关系,X,Y,Z接在一起的点称为Y联接对称三相电源的中性点，用N表示。,Y联接,利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：,线电压对称(大小相等，相位互差120o),一般表示为：,对Y联接的对称三相电源,所谓的“对应”：对应相电压用线电压的第一个下标字母标出。,(1)相电压对称，则线电压也对称,(3)线电压相位领先对应相电压30o。,结论,3.9.1.2形连接中的线电压与相电压,即AB的线电压与电源A相的相电压相等，BC的线电压与电源B相的相电压相等，CA的线电压与电源C相的相电压相等。,3.9.2负载星形连接的三相电路分析,3个单相负载,三相负载的星形（Y形）连接,对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，因而可以引入一特殊的计算方法。,YY联接(三相四线制三相三线制）,以N点为参考点，对N点列写结点方程：,负载侧相电压：,因N，N两点等电位，可将其短路，且其中电流为零。这样便可将三相电路的计算化为单相电路的计算。,也为对称电压,结论,计算电流：,为对称电流,电源中点与负载中点等电位。有无中线对电路情况没有影响。,对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可采用一相（A相）等效电路计算。其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。,结论,Y形联接的对称三相负载，根据相、线电压、电流的关系得：,3.9.3负载三角形连接的三相电路分析Y联接,Y连接的三相交流电路,解:,负载上相电