正弦交流电路.ppt

第3章正弦交流电路、3.1正弦电压和电流、3.3电阻元件、电感元件和电容元件、3.4电阻元件交流电路、3.5电感元件交流电路、3.6电容元件交流电路、3.7电阻、电感和电容元件交流电路、3.8阻抗串联和并联、3.9交流电路频率特性、3.10功率因数改善、目录、3.2正弦相量表示、DC和正弦交流。前两章分析了DC电路，其中电压和电流、3.1正弦电压和电流、DC电压和电流、回路、正弦电压和电流，实际方向与参考方向一致，实际方向与参考方向相反，-、正弦交流电压和电流按照正弦规律周期性变化。3.1.1频率和周期，正弦量改变一次所需的时间(秒)称为周期(T)。每秒钟的变化数称为频率()，单位为赫兹。3.1.2振幅和有效值，则，交流，DC，根据热效应等于有：3.1.3初始相位，相位表示正弦量的变化过程，也称为相角。初始相位t=0时的相位。相同频率的两个正弦曲线的相位之间的差异或初始相位之间的差异称为相位差。正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的，但初始相位不一定相同。假设电路中的电压和电流为：同相和反相的概念，同相：相位相同，相位差为零。相位差是180度。返回，3.2正弦量的相量表示，正弦量的表示，三角函数，波形图，相量法，用复数表示正弦量，返回，正弦量可以用旋转有向线段表示。在相量法中，有向线段可以用复数表示。复数的加法和减法可以用直角坐标表示，乘法和除法可以用指数坐标或极坐标表示。表示正弦量的复数叫做相量。注：相量由上面的大写字母表示。从复数的知识中，可以看出j是90的旋转因子。一个相量乘以j旋转90度。取-j并旋转-90度。正弦量可以用旋转的有向线段表示，有向线段可以用复数表示，因此正弦量可以用复数表示。相量图是表示每个正弦量的方向线段的集合，它能形象地表示每个正弦量的大小和相位关系。相量图解(1)根据基尔霍夫电流定律用复数形式求解：(2)用相量图求解并画出相量图，画出对角线为总电流的平行四边形。3.3电阻元件、回路元件、电感元件和电容元件，在DC电路(稳态)中，电感元件可视为短路，电容元件(稳态)可视为开路。在交流电路中，电感元件和电容元件中的电流都不为零。电阻元件：消耗电能并将其转化为热能(电阻)电感元件：产生磁场，存储磁场能量(电感)电容元件：产生电场，存储电场能量(电容)，返回，3.3.1电阻元件，对于电阻元件，其电压和电流满足欧姆定律：将上述两个公式相乘并积分，得到：因此，所有电能都消耗在电阻上并转化为热能。对于感应线圈，通常规定感应电动势的参考方向和磁通量的参考方向符合右手螺旋法则。线圈的感应电动势是：电感的定义，此时的感应电动势也称为自感应电动势：电感元件的电压-电流关系，电感元件的磁场能量，所以存储在电感元件中的磁场能量是：返回，3.3.3电容元件，电容元件的电容c定义为电容上的电量与电压的比值：电容的定义， 对于图中所示的电路，电容元件的电压和电流之间的关系是：电容元件的电场能量，电场e相量形式的欧姆定律返回瞬时功率、电压和电流瞬时值的乘积是瞬时功率：p0，总是正的，因此电阻元件消耗电能并将其转换成热能。电压、电流和功率的波形，回路，交流回路的3.5电感元件，电压-电流关系，设置一个非铁芯电感线圈(线性电感元件，L为常数)，假设电阻为零。根据基尔霍夫电压定律，将电流设为参考正弦，电压和电流频率相同，电压比电流相位超前90%。返回，因此：注意！这样，电压和电流之间的关系可以用相量形式表示：瞬时功率，P=0表示电感元件不消耗能量。只有电源和电感元件之间的能量交换。这种能量交换的规模由无功功率来衡量。电感元件的无功功率用来测量电感和电源之间的能量交换比例，电感元件的无功功率被指定为瞬时功率的幅度(它不等于每单位时间交换多少能量)。它的单位是var。返回、电压、电流、功率波形、返回，在第一和第三1/4周期中，电流增加，磁场建立，p为正(u和正和负相同)，电感元件从电源获取能量并将其转换成磁场能量；在第二和第四个四分之一周期中，电流减小，p为负(u和正和负)，磁场消失，电感元件释放最初存储的能量，并将其转换成电能返回电源。这是一个可逆的能量转换过程。在一个周期内，电感元件吸收和释放的能量相等。3.6交流电路中的容性元件，电压-电流关系，对于容性电路：电压和电流频率相同，电压滞后电流相位的90%。为了与电感的无功功率进行比较，将电流设为参考正弦量，这样，得到的瞬时功率为：因此，容性元件的无功功率为：容性无功功率为负，感性无功功率为正。电压、电流和功率的波形返回，在第一和第三个四分之一周期中，电压增加，电容器充电，p为正(u和正和负相同)，电容器元件从电源获取能量并将其转换成电场能量；在第二和第四个四分之一周期中，电压降低，P为负(U和正和负)，电容器放电，电容器元件释放最初存储的能量，并将其转换成电能返回电源。这是一个可逆的能量转换过程。在一个周期内，电容元件吸收和释放的能量相等。3.7交流电路与电阻、电感和电容元件串联，电压-电流关系，根据基尔霍夫电压定律：如果串联电路的电流是参考正弦量，那么：相同频率的正弦量仍然是相同频率的正弦量，所以可以得到以下形式的电源电压：返回，相量关系，基尔霍夫电压定律的相量形式是：阻抗z不是相量，而是一个复杂的计算量。阻抗模式：单位是欧姆。反映电压和电流之间的大小关系。复形式的欧姆定律：从中可以得出：复形式的欧姆定律：相量图，电压三角形，相量图中，形成的三角形称为电压三角形。瞬时功率，平均功率(有功功率)，按电压三角形：则有功功率为：无功功率，功率因数，视在功率，单位为：伏安(VA)，功率，电压，阻抗三角形，回路，有功功率，无功功率和视在功率的关系，3.8阻抗的串并联，3.8.1阻抗的串联，根据基尔霍夫电压定律：两个串联阻抗有一个等效阻抗z，则：通过比较上述两个公式得到的等效阻抗为：回路，例3.3，解)， 检查方法：3.8.2阻抗是否并联，根据基尔霍夫电流定律：具有一个等效阻抗z和两个并联阻抗，那么：当多个阻抗并联时：对于两个阻抗并联电路，一般来说：注意！ 我不确定我是否会去频域分析：在频域分析电路。3.9.1RC系列电路频率特性、概念、传递函数：电路输出电压与输入电压之比。低通滤波电路，幅频特性，相频特性，频率特性，0，明显下降。根据幅频特性，我们可以知道：定义：半功率点频率：时，2。高通滤波器电路，幅频特性：频率特性：相频特性：高通滤波器使高频信号易于通过并抑制低频信号。带通滤波电路，传递函数：0.707/3、0、0、0、1/3、0、相位频率特性：通带：1/3，3.9.2串联谐振，串联谐振频率：谐振概念：交流电路有电感和电容，电路两端的电压和电路的电流同相，则电路中会出现谐振现象。串联谐振特性：(3)和有效值相等，相位相反，相互抵消，对整个电路没有影响，所以电源电压。品质因数-q，电感或电容上的电压与串联谐振时的总电压之比。串联谐振特性曲线，当(1)时，发生串联谐振，并且电路对外界是电阻性的。(2)当，电路对外部是容性的。(3)当，电路对外部是电感性的。感性、容性、并联谐振、并联谐振条件：电路的等效阻抗为：线圈的电阻很小，上述公式可写成：并联谐振频率：串联谐振特性：(2)电压和电流同相，电路对外电阻。(3)两个并联支路的电流几乎相等，并且比总电流大许多倍。当并联谐振发生时，两个并联支路的电流几乎相等，并且比总电流大许多倍。因此，并联谐振也称为电流谐振。并联谐振中支路电流与总电流的品质因数q比。回报，3.10功率因数的提高，回报，低功率因数的危害：提高功率因数可以提高发电设备的利用率，节约大量电能。提高功率因数的一个常用方法是：并联电容器。从相量图可以看出，并联电容器的阻抗角减小，功率因数增加，电源和负载之间的能量交换减少。此时，感性负载所需的大部分或全部无功功率由并联电容器提供，这意味着能量交换主要或完全发生在感性负载和并联电容器之间。例如3.5，有一个电感负载，其功率为P=10kW，功率因数为0.6，它连接到电压为U=220V伏、电源频率为50Hz的电源。(1)如果功率因数要增加到0.95，试着找出