交流电路PPT学习教案

1、会计学1交流电路交流电路 9021 90021 02118021uitui Ouitui90OuituiOtuiuiO第1页/共71页瞬时值表达式瞬时值表达式)sin(m tUu波形图波形图相量相量UU ut O第2页/共71页)(sinmtUu 设正弦量设正弦量:若若: :有向线段长度有向线段长度 = mU有向线段以速度有向线段以速度 按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转则则: :该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相应时刻正弦量的瞬时值。相应时刻正弦量的瞬时值。有向线段与横轴夹角有向线段与横轴夹角 = 初相位初相位 1u1tu0 +1+OmUut

2、 Oj第3页/共71页+j+1Abar 0设设A为复数为复数:A =a + jbabarctan22bar复数的模复数的模复数的辐角复数的辐角式中式中:racosrbsin)sinj(cossinjcosrr rA由欧拉公式由欧拉公式:2jeesinjj ,2eecosjj 第4页/共71页 rAje sinjcosej 可得可得: )(sinmtUu设正弦量设正弦量:相量相量: 表示正弦量的复数称相量表示正弦量的复数称相量rrr jrbaA jesincosj rA UUeU j第5页/共71页)(sinmtIi？= 非正弦量不能用相量表示。非正弦量不能用相量表示。只有只有同频率同频率的正弦

3、量才能画在同一相量图上。的正弦量才能画在同一相量图上。 IU UeUUmjmm 或：或：IeImjm 第6页/共71页 模模用最大值表示用最大值表示 ，则用符号：，则用符号：mmI U、 相量图相量图: 把相量表示在复平面的图形把相量表示在复平面的图形 实际应用中，模多采用有效值，符号：实际应用中，模多采用有效值，符号：I U、IU如：已知如：已知)V45(sin220 tuVe220j45m UVe2220j45 U则则或或)jsincos(ejUUUU 相量式相量式:第7页/共71页90je 旋转旋转 因子：因子：j90sinj90cosej90 rAje C+1+jo 相量相量 乘以乘以

4、 ， 将逆时针旋转将逆时针旋转 ，得到，得到A 90jeBA相量相量 乘以乘以 ， 将顺时针旋转将顺时针旋转 ，得到，得到C A -j90eA909090BA第8页/共71页V452220 U？)V45(sin220 tuVe22045m U？)A30(sin24 t？Ae4j30 Ij45 )A60(sin10ti？V100 U？Ve100j15 U？ 2.已知：已知：A6010 IV15100 U第9页/共71页1U 202U 452U1U 落后于落后于1U2U超前超前落后落后？V)45(sin21102tu1220 2 sin (20 ) Vu t+1+jV202201 UV451102

5、 U第10页/共71页)A60sinj60cos11()A30sinj30cos12.7( 有效值有效值 I =16.8 A)A 30 (314sin2.7 12 1ti )A 60 (314sin211 2ti。 iii21A) 10.9 314(sin216.8 ti求：求：A3012.7 1 IA60112 IA6011A3012.721 IIIA10.916.8j3.18)A-16.5( 第11页/共71页设设tUusinmUIR根据欧姆定律根据欧姆定律:iRu msinU tuiRRmsinI t0 iu 相位差相位差 ： IU相量图相量图Riu+_相量式：相量式：0II RIUU

6、0第12页/共71页iup(1) 瞬时功率瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积瞬时电压与瞬时电流的乘积tIU2mmsin结论结论: （耗能元件）（耗能元件）, ,且随时间变化。且随时间变化。0ptUutIisin2sin2 pituOtpOiu第13页/共71页TTtiuTtpTP00d1d1UIttUITT0)dcos2(11ttIUTTd)2cos(12110mmIUP 单位单位:瓦（瓦（W） 2RI P RU2Riu+_pptO第14页/共71页)90(sin2 tLI 基本基本关系式：关系式： U =I L 90iu相位差相位差90tiLeuLdd设：设：tIisin2iu+-eL+

7、-LttILud)sind(m)90(sin2tUutuiiO第15页/共71页)90(sin2tLIutIisin2LUI LXIU 则则: : 电感电感L具有通直阻交的作用具有通直阻交的作用f = 0, XL =0，电感，电感L视为视为短路短路LfLXL2 fLXL2 L IUfXL第16页/共71页)(jjLXILIUUI相量图相量图90IU超前超前)90(sin2tLIutIisin2根据：根据： 0II 9090LIUULIUIU j90 则：则：第17页/共71页0d)(2sind1oo ttUIT1tpTPTT )90(sinsinmmttIUuiptUI2sintIUttIU2

8、sin2cossinmmmm)90(sin2tLIutIisin2第18页/共71页p 0分析：分析：瞬时功率瞬时功率 ：uiptUI2sinui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0p 0p XC 时时， 0 ，u 超前超前 i 呈呈感性感性当当 XL XC 时时 ， 0 感性感性)XL XCURUCLUU XUCUIRU( 0 容性容性)XL C时，时，u超前超前i，当当LR时，电路中将出时，电路中将出现分电压大于总电压的现象。现分电压大于总电压的现象。(2)电路呈电阻性电路呈电阻性,电源供给电电源供给电路的能量全部被电阻消耗掉，路的能量全部被电阻消耗掉，没有能量转换。没有能量转换。f

9、0f0IU URUCUL 第59页/共71页串联谐振曲线串联谐振曲线f00fII01I02容性容性感性感性R2R1R2 R1 串联谐振电路的串联谐振电路的 品质因数品质因数QQ=|QC (或或 QL)|P表明电路谐振的表明电路谐振的程度，无量纲。程度，无量纲。UC= UL=QU = 0 LR=R 0 C1R1 L/C=0fII00.707I0f0f2f1通频带通频带f2 f1第60页/共71页f/Hz8201036201031200103XLXCZI=U/ Z 12901290200.5 A100016606600.015189088510000.01UL=(XL/R)U =645 VL3L2

10、L1C其它频率在电感上的电压不其它频率在电感上的电压不到到30 V，而对，而对f1信号则放信号则放大了大了64.5倍倍C=150 pF， L2=250 H第61页/共71页电感线圈和电容器并联谐振电路电感线圈和电容器并联谐振电路=Xc *Xl +j R (Xl- Xc)R(-j Xc )(j Xl)即即 C= L1当当Xl=Xc时，时，Z最小，最小，由此可得由此可得并联谐振频率并联谐振频率f0 12 LC 01LC 或或iLRC+ui1iCZ=11R1j Xl1jXc+时，产生谐振时，产生谐振第62页/共71页并联谐振电路特征并联谐振电路特征(1) 阻抗模为阻抗模为(2) 电路呈电阻性。电路呈

11、电阻性。(3)支路电流可能会大于总电流。支路电流可能会大于总电流。Z0=LRC比非比非谐振情况下阻抗要大，电谐振情况下阻抗要大，电流流I为最小值。为最小值。0fRf0Z0I所以并联谐振又称电流谐振。所以并联谐振又称电流谐振。Q =I1I0 0 CR1 L=R=Q值越大，谐振时阻抗模越大，选择性也就越强。值越大，谐振时阻抗模越大，选择性也就越强。U I1ICI0第63页/共71页3.9.1 谐波分析的基本概念谐波分析的基本概念 对于这些非正弦周期信号可以用傅立叶级数将对于这些非正弦周期信号可以用傅立叶级数将它们分解成许多不同频率的正弦分量，这种方法它们分解成许多不同频率的正弦分量，这种方法称为称

12、为u=U0+U1msin( t+1)+U2msin(2 t+2)+其中其中U0为常数，称为为常数，称为；U1msin( t+1)是与是与u同频率的正弦分量，称为同频率的正弦分量，称为或或； U2msin(2 t+2）是频率为是频率为u的频率的两倍的频率的两倍的正弦分量，称为的正弦分量，称为。依次类推，三次。依次类推，三次谐波，四次谐波谐波，四次谐波除了直流和一次谐波外，都除了直流和一次谐波外，都称为称为。第64页/共71页222120UUUU222120IIII第65页/共71页P0=U0I0+U1I1cos1 +U2I2cos2+第66页/共71页例：图示电路中，电感例：图示电路中，电感L2

13、=250 H，其导线电阻，其导线电阻R=20 。1. 如果天线上接收的信号有三个，其频率：如果天线上接收的信号有三个，其频率：f1=820103Hz、f2=620103Hz 、f3=1200103Hz。要收。要收到到fi=820103Hz信号节目，电容器的电容信号节目，电容器的电容C调变到多大？调变到多大？2.如果接收的三个信号幅值均为如果接收的三个信号幅值均为10 V，在电容调变到对，在电容调变到对f1发生谐振时，在发生谐振时，在L2中中产生的三个信号电流产生的三个信号电流各是多少毫安？各是多少毫安？对频率为对频率为f1的信号在的信号在电感电感L2上产生的电压上产生的电压是多少伏？是多少伏？L3L2L1C第67页/共71页例：图示电路中，电感例：图示电路中，电感L2