实训任务4.2单一参数正弦交流电路的测试和分析.ppt

1. 电容元件上电压与电流的关系 4.2.3 电容元件的正弦交流电路的测试和分析 （2）数量关系 瞬时值： 或者 最大值： 容抗 有效值： （3）相位关系 电压滞后电流90°，即 （4）相量表示 即 或者 （1）u、i频率相同 2. 容抗 4.2.3 电容元件的正弦交流电路的测试和分析 电容元件电压与电流的有效值（或者最大值）之比。 容抗反映了电容元件对电流的阻碍作用。当电容C一定时，容抗XC与频率f成反比，即频率越高，容抗越小。当频率为0，即直流时，容抗为∞，相当于开路。 单位是欧姆（Ω），用XC表示。即 （3）相量表示 其相量图如图4.35所示。 图4.35 电容元件电压、电流相量图 说明电容具有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性。 3. 电容元件上的功率 4.2.3 电容元件的正弦交流电路的测试和分析 （1）瞬时功率 可见，瞬时功率pC是一个振幅为UCIC，随时间以两倍于电流（电压）频率而变化的交流量。 图4.36 电压、电流和功率的波形图 当pC0时，电容元件将电能转变成电场能储存，相当于负载吸收能量。 当pC0时，电容元件将电场能转变成电能释放，相当于负载释放能量。 其波形图如图4.36所示。 3. 电容元件上的功率 4.2.3 电容元件的正弦交流电路的测试和分析 （2）平均功率 电容元件的平均功率或者有功功率为零，表明电容元件也是在一个周期内吸收能量与释放能量相等，即元件本身也不消耗能量，只跟电源做能量交换，交换的频率为电源工作频率的两倍。 （3）无功功率 电容电路的无功功率就是电容元件瞬时功率的最大值，用QC表示。即 它也反映了电容元件与电源能量交换的最大速率。 单位有乏（var），千乏（kvar）等。 4.2.3 电容元件的正弦交流电路的测试和分析 【例4-7】将一个20μF的电容元件接到频率为50Hz、电压有效值为10V的电源上，问电流的有效值是多少？若电源电压有效值保持不变，而频率变为为5000Hz，这时电流的有效值又为多少？ 解：（1）频率为50Hz时： 电容的容抗为 电流的有效值 （2）频率为5000Hz时： 电流的有效值 电容的容抗为 4.2.3 电容元件的正弦交流电路的测试和分析 【例4-8】40μF的电容元件接到的交流电源上，试求通过电容元件的电流瞬时值表达式，并画出相量图。 （2）电压的相量为 因为 可以得到电流的相量为 图4.37 例4-8向量图 解：（1）电容的容抗为 电流的瞬时表达式 （4）电压与电流的相量图如图4.37所示。 * * 主编：徐超明 副主编：李珍 姚华青 陈建新 王平康 * * 实训任务4.2 单一参数正弦交流电路的测试和分析 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 实训4-3：电阻元件交流特性的测试 实训流程： （a） （b） 图4.22 电阻元件交流特性的测试 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 实训4-3：电阻元件交流特性的测试 （1）按图4.22（a）所示画好仿真电路。其中示波器A通道用于观察测试电阻R1两端的电压，而电阻R1上的电流则通过电流探针XCP1转变为电压，由示波器B通道展示出来。默认的探针输出电压到电流的比率为1V/mA，双击电流探针可通过属性对话框进行修改。本实训设置为1m V/mA，即通道B图形上的电压1 m V代表电流1mA。为了只显示交流分量，示波器触发耦合方式采用AC（交流耦合）。 （2）通过示波器面板仿真观察并测试电阻R1两端的电压和流过电阻R1的电流，参考图如图4.22（b）所示。 电阻R1两端的电压最大值： V，瞬时值表达式： （设电压的初相为零）。 流过电阻R1的电流最大值： mA，瞬时值表达式： 。 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 实训4-3：电阻元件交流特性的测试 （3）用万用表交流电压挡和交流电流挡分别测量电阻R1上的电压和电流的有效值。 电阻R1两端的电压有效值： V，流过电阻R1的电流有效值： mA。 （4）根据观察和测量的结果回答下列问题： ①在电阻两端加上正弦交流电压，电阻中会有电流通过，该电流是 （正弦交流电流/非正弦交流电流），频率与交流电压频率 （相同/不相同）。 ②在交流电路中，电阻元件两端的电压与流过的电流的 （瞬时值/有效值/最大值）满足欧姆定律。 ③在交流电路中，电阻元件两端的电压与流过的电流在相位关系上电压的相位