[理学]电子电路正弦交流电路之二.ppt

1、据原电路图画出相量模型图（电路结构不变） 2、根据相量模型列出相量方程式或画相量图 二、一般正弦交流电路的解题步骤 3、用复数符号法或相量图求解 4、将结果变换成要求的形式 在正弦交流电路中，若正弦量用相量表示，电路参数用复数阻抗表示，则直流电路中介绍的基本定律、公式、分析方法都能用。具体步骤如下： 相量形式的欧姆定律、基尔霍夫定律 R L 在电阻电路中： 正误判断 ？ ？ ？ 瞬时值 有效值 ? ? 在电感电路中： 正误判断 ？ ？ ？ ？ ？ ? 单一参数正弦交流电路的分析计算小结 电路 参数 电路图 （正方向） 复数 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 i u C i u 设 则 设 则 u领先 i 90° u落后i 90° 0 0 基本 关系 3.3.2 R-L-C串联交流电路 若 则 一、电流、电压的关系 u R L C i 基尔霍夫电压定律 用三角式表示瞬时值，列写KVL方程 总电压与总电流 的关系式 相量方程式： 则 相量模型 R XL j -XC j 设 （参考相量） 相量形式的KVL R-L-C串联交流电路——相量图 先画出参 考相量 相量表达式： R L C 电压 三角形 Z：复数阻抗 实部为阻 虚部为抗 容抗 感抗 令 则 R-L-C串联交流电路中的 复数形式欧姆定律 复数形式的 欧姆定律 R L C 　在正弦交流电路中，只要物理量用相量 表示, 元件参数用复数阻抗表示，则电路 方程式的形式与直流电路相似。 是一个复数，但并不是正弦交流 量，上面不能加点。 Z 在方程式中只是一个运算工具。 Z 说明： ? ? R L C 二、关于复数阻抗 Z 的讨论 由复数形式的欧姆定律 可得： Ｚ的模为电路总电压和总电流有效值之比， Ｚ的幅角则为总电压和总电流的相位差。 1. Z 和总电流、总电压的关系 2. Z 和电路性质的关系 　一定时电 路性质由参 数决定 ? 当 　时， 表示 u 领先 i －－电路呈感性 当 时， 表示 u 、i同相 －－电路呈电阻性 当 时， 表示 u 落后 i －－电路呈容性 阻抗角 R L C 假设R、L、C已定， 电路性质能否确定？ （阻性？感性？容性？） 不能 当ω不同时，可能出现： XL XC ，或 XL XC , 或 XL =XC 。 ? 3. 阻抗（Z）三角形 阻抗 三角形 4. 阻抗三角形和电压三角形的关系 电压三 角形 阻抗三 角形 相 似 三、R、L、C 串联电路中的功率计算 1. 瞬时功率 2. 平均功率 P （有功功率） u R L C i 总电压 总电流 u 与 i 的夹角 平均功率P与总电压U、总电流 I 间的关系： ----- 功率因数 其中： ? 在 R、L、C 串联的电路中，储能元件 R、L、C 虽然不消耗能量，但存在能量吞吐， 吞吐的规模用无功功率来表示。其大小为： 3. 无功功率 Q： 4. 视在功率 S： 电路中总电压与总电流有效值的乘积。 单位：伏安、千伏安 P Q （有助记忆） S 注： S＝U I 可用来衡量发电机可能提供的最大功率（额定电压×额定电流） 视在功率 5. 功率三角形 无功功率 有功功率 _ + + _ p 设 i 领先 u R、L、C 串联电路中的功率关系 i u 容性（非纯容性）电路 能量既有消耗，又有交换 充电 p 放电 放电 P 0 释放 能量 充电 P 0 储存 能量 u i u i u i u i i u ωt 纯容性电路，电流超前电压90度， φ =90O,有功功率UICOS φ=0,无功功率为最大UISIN φ=UI. 能量全部交换，没有实际消耗 _ + + _ p i u 电流波形向右移动，功率波形向上移动，移动的过程中φ越来越小，cos φ越来越大，sin φ越来越小， 能量既有消耗，又有交换 1. （耗能元件） 结论： 2. 随时间变化 3. 与 成比例 ωt u i p ωt 最后达到极限位置（电流电压同相，阻性电路），有功功率为最大，无功功率为0 能量全部消耗，没有交换 储存 能量 p 0 释放 能量 + p 0 p 0 可逆的 能量转换 过程 u i u i u i