第2章 正弦交流电路精要.ppt

电路理论中的电容元件是实际电容器的理想化模型。如下图所示。 两块平行的金属极板就可构成一个电容器。 C 在外电源作用下，电容器两极板分别存贮等量的异性电荷形成电场。 + － US +q -q E 电容器的储能本领用电容量C表示： 式中电荷量q的单位是库仑[C]；电压u的单位是伏[V]； 电容量C的单位为法拉[F]。 实用中还有较小的单位，它们之间的换算关系如下： 3. 电容元件 能够容纳和存储电荷的器件 1F=106μF=109nF=1012pF 设 U IC i超前 u 90°电角！ （1）电容元件上的电压、电流关系 则 ui相量表达式 C u iC 其中 称为电容元件的电抗，简称容抗。容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用。 相量图 i和 u 有效值符合欧姆定律！ （2） 电容元件的功率 1)瞬时功率 p 瞬时功率 i u p=UICsin2? t ωt u i 关联, 电容充电; 建立电场; p 0 u i 非关联, 电容放电; 释放能量; p 0 u i 关联, 电容充电; 建立电场; p 0 u i 非关联, 电容放电; 释放电能; p 0 电容器的基本工作方式是充放电。在一个周期内C充电吸收的电能等于它放电时释放的电能。 电容元件不耗能！ 容抗与频率成反比，与电容量成反比。 直流情况下频率f 等于零，因此容抗等于无穷大，即直流下电容器相当于开路。 [Var] 2）平均功率 P 电容元件不耗能！ 电容元件和电源之间的能量交换规模也是用无功功率衡量的。即： 3）元功功率 Q 问题与讨论 1. 直流情况下，电容器的容抗多大？ 2. 容抗与哪些因素有关？ 1、电感元件在直流、高频交流电路中如何？ 2、电容元件在直流、高频交流电路中如何？ 3、无功功率能否认为是无用之功？如何正确理解无功功率的概念？有功功率、无功功率的单位相同吗？ 4、感抗、容抗和电阻有何相同？有何不同？ 5、电压、电流相位如何时只吸收有功功率？只吸收无功功率时二者相位又如何？ 6、即时元件指得是什么？动态元件又指的是什么？所谓即时和动态是根据什么而言的？ 7、电容器的主要工作方式是什么？电容器的极间电压很大时，是否此时电流也一定很大？ 8、你能得出电容和电感两元件之间有哪些特点吗？ 想想 练练 1.电阻元件在交流电路中电压与电流的相位差是多少？ 判断下列表达式的正误。 2.纯电感元件在交流电路中电压与电流的相位差是多 少？感抗与频率有何关系？判断下列表达式的正误。 3.纯电容元件在交流电路中电压与电流之间的相位差是 多少？容抗与频率有何关系？判断表达式的正误。 2.4 多参数组合的正弦交流电路 I U UR a jXL R －jXC UL UC b 电路相量模型 1、R、L、C串联电路的相量分析法 设 可得 对假想回路列相量形式的KVL方程： 为电路参考相量 式中 复阻抗Z的模值对应正弦交流电路中的阻抗|Z|，幅角对应总电压与电流的相位差。阻抗 |Z|反映了多参数串联电路对正弦交流电流总的阻碍作用。阻抗的单位是欧姆[Ω]。 对R、L、C串联电路进行相量分析 I UL UR UC U RLC串联电路相量图 式中 由相量图可导出几个三角形 U UR UX 电压三角形 Z R j(XL-XC) 由相量图可以看出： UX=UL+UC ÷I= 阻抗三角形 ×I2= 功率三角形 复功率S S P j(QL-QC) 注意：上述三角形都是按照感性电路画出的。其中复功率的模对应电路的总功率S，通常称为视在功率(表观功率)。 U UR UX 电压三角形 Z R j(XL-XC) 阻抗三角形 功率三角形 S P j(QL-QC) 电压三角形是相量图。它不仅定性反映各电压间的数量关系，还可反映各电压间的相位关系。 阻抗三角形不是相量图！它的各条边仅仅反映了各个复阻抗之间的数量关系。 功率三角形也不是相量图！其各边也是仅仅表明了各种功率之间的数量关系。 山东大王职业学院 电工电子技术 电工电子技术 电工电子技术 了解单相交流电路中的几个基本概念 掌握正弦量的基本特征及相量表示法 理解和掌握R、L、C三大基本元件的伏安关系 掌握多参数组合电路的简单分析与计算方法 熟悉提高功率因数的意义和方法 理解有功功率、无功功率及视在功率的概念 学习目的与要求 2.1 单相交流电路的基本概念 大小和方向均随时间变化的电压或电流称为交流电。如 等腰三角波 矩形脉冲波 正弦波 其中，大小和方向均随时间按正弦规律变化的电压或电流称为正弦交流电。正弦交流电广泛应用于工农业生产、科学研究及日常生活中，了解和掌握正弦交