第3章 正弦交流电路案例分析.ppt

3.1 正弦交流电的基本概念 3.2 正弦量的相量表示法 3.3 单一参数的交流电路 3.4 电阻、电容、电感的交流电路 3.5 功率因数的提高 3.6 电路的频率特性 本章要求 例3.5.3一台单相异步电动机的功率为800W，功率因数cos?1=0.6，接到50Hz，220V的供电线路上。求(1)将电路的功率因数提高至cos?=0.9 ，应并联多大的电容器？(2)并联电容器前后的电流值。 解： 由相量图可得： 又因： 所以： 由此得： 即： (1)cos?1=0.6，即?1=53o ； cos?=0.9，即?=25.8o 。 返回 (2)并联电容前线路的电流为： 并联电容后线路的电流为： 时域分析： 频域分析： 概念 传递函数： 在时间领域内对电路进行分析。 在频率领域内对电路进行分析。 电路输出电压与输入电压的比值。 幅频特性： 电压或电流的大小与频率的关系。 相频特性： 电压或电流的相位与频率的关系。 滤波： 利用容抗或感抗随频率而改变的特性，对不同频率的输入信号产生不同的响应，让需要的某一频带的信号通过，抑制不需要的其它频率的信号。 频率特性或频率响应： 研究响应与频率的关系。 一、低通滤波电路 式中： 传递函数 T(jw) 幅频特性 相频特性 3.6.1 滤波电路 C + – + – R 0 0 0.707 1 0 低通滤波电路的频率特性 O 0.707 1 O 由幅频特性可知： 0w ≤w0称为通频带 w 0称为截止频率 定义: 当ww0时,|T(jw)|变化不大接近等于1； 当ww0时,|T(jw)|明显下降,衰减较大。 一阶RC低通滤波器具有低通滤波特性。 二、高通滤波电路 传递函数 C R + – + – 高通滤波电路的频率特性 ?0 ?(?) ? 0 ? /2 |T(j?)| ? 0 1 ? /4 ?0 当??0时,|T(j? )|较小，信号衰减较大； 当??0时,|T(j? )|变化不大，接近等于1。 一阶RC高通滤波器具有高通滤波特性。 0.707 0 1 0.707 0 0 △3.6.2 谐振电路 谐振概念：含有电感和电容的交流电路，电路两端电压和电路的电流同相，这时电路中就发生了谐振现象。 谐振 串联谐振： 并联谐振： 谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用非常广泛。 L与C串联时 u、i 同相 L与C并联时 u、i 同相 1.电路 2.串联谐振的条件 电压与电流同相，发生串联谐振。 谐振频率： 电路发生谐振的方法： (1)电源频率 f 一定，调参数L、C 使 f0= f； (2)电路参数LC 一定，调电源频率 f使 f = f0。 一、串联谐振 R jXL -jXC + _ + _ + _ + _ 储能 p 0 + p 0 u i + - u i + - u i + - u i + - + p 0 p 0 放能 储能 放能 ? 电感L是储能元件。 p o 可逆的能量 转换过程 i u o 电压、电流、功率波形图 2.平均功率P 结论： 纯电感L不消耗能量，只和电源进行能量交换。 3.无功功率Q 定义：无功功率等于瞬时功率的幅值，用来衡量电感电路中能量交换的规模。 单位： 乏(var) 千乏(kvar) 一、电压、电流关系 (关联参考方向) u i C + _ 3.3.3 电容元件的交流电路 设： 则： 1.频率相同 2.相位相差 90° (i 领先u 90 °，即? = –90°) u i C + _ 3.有效值关系 容抗(Ω) 定义： U= I·XC 直流：f = 0 ， XC → ∞ ，电容C视为开路 交流：f↑→ XC↓ ?电容C具有隔直通交的作用 4.相量关系 相量图 二、功率问题 1.瞬时功率 电压、电流、功率的波形图 u i + - u i + - u i + - u i + - + p 0 充电 p 0 放电 + p 0 充电 p 0 放电 p o ?电容C是储能元件。 u i o u i 2.平均功率 3.无功功率 为与电感元件的无功功率进行比较，定义电容元件的电流为： 则 纯电容C不消耗能量，只和电源进行能量交换。 以电流为参考量时 电容性无功功率取负值 电感性无功功率取正值 瞬时功率为: 在电阻电路中： 正误判断 ? ? 在电感电路中： ? 单一参数正弦交流电路的分析计算小结 返回 电路 参数 电路图 (参考方向) 阻抗 电压、电流关系 瞬时值 有效值 相量图 相量式 功　率　　　　　　　 有功功率 无功功率 R i u 设 则 u、 i 同相 0 L C 设 则 则 u领先 i 90° 0 0 基本 关系 + - i u + - i u + - 设 u落后 i 90° 3.4.1