[物理]电工学简明教程 第2章 正弦交流电路.ppt

1．电压电流关系 　 如用相量表示电压与电流关系，可把电路模型改画为相量模型。 – jXC R jXL 电路的阻抗，用 Z 表示，化成指数式为： KVL相量表示式为 – + – + – + – + 上式中 称为阻抗模，即 阻抗的单位是欧姆，对电流起阻碍作用； 是阻抗的辐角，即为电流与电压之间的相位差。 1．电压电流关系 1．电压电流关系 设电流 i = Imsin?t 为参考正弦量 当 XL XC ，? 为正，电路中电压超前电流，电路呈电感性； 当 XL XC ，? 为负，则电流超前电压，电路呈电容性； 当 XL = XC ，? = 0，则电流与电压同相，电路呈电阻性。 ? 的大小和正负由 电路参数决定。 则电压 u = Umsin(?t + ?) ? 为正 时电路 中电压 电流相 量图 I ? U ? UR ? UL ? ? UC ? UL ? UC ? 阻抗 三角形 XL ? XC R ? Z 2．功率 瞬时功率 整理可得 平均功率为 从 R、L、C 串联电路相量图可得出 于是 U 2．功率 无功功率为 视在功率： 电压与电流的有效值之积，称为电路的视在功率 单位是(V · A)或(kV · A) XL ? XC R ? Z 阻抗 三角形 [解] (1) 　　[例 2] R、L、C 串联交流电路如图所示。已知 R = 30 ?、 L = 127 mH、C = 40?F，　　　　　　　　　　　　。 求：(1)电流 i 及各部分电压 uR，uL，uC；(2)求功率 P 和 Q。 于是得 – + L – + u C R i uL uC uR – + – + 注意： (2) 电容性 (3)电流、电压相量图 2.6　电路中的谐振 　 在含有电感和电容的交流电路中，若调节电路的参数或电源的频率，使电路中的电流与电源电压同相位，称这时电路中发生了谐振现象。 　 按发生谐振电路的不同，谐振现象分为串联谐振和并联谐振。 本节讨论串联谐振与并联谐振的条件和特征。 2.6.1　串联谐振 在图示电路中，当 或 时，则 即 u 与 i 同相，这时电路中发生串联谐振。 谐振条件 谐振频率 串联谐振电路特征 (1) 其值最小。 最大； (2)电路对电源呈电阻性， (3)电源电压 。 – + L – + u C R i uL uC uR – + – + 2.6.1　串联谐振 串联谐振时相量图 I ? U ? UR ? UL ? UC ? 　　当 XL = XC R 时，UL 和 UC 都高于电源电压 U。如果电压过高，可能会击穿线圈和电容的绝缘。因此，在电力系统中应避免发生串联谐振。而在无线电工程中则用串联谐振以获得较高电压。 – + L – + u C R i uL uC uR – + – + 发生谐振时的相量图 由相量图可得 由于 U ? ? I1 ? IC I ? L u C R – + i i1 iC 2.6.2　并联谐振 2.6.2　并联谐振 通常线圈电阻 R 很小，一般谐振时， U ? ? I1 ? IC I ? L u C R – + i i1 iC 2?f0L R 于是简化上式，得到谐振频率 并联谐振具有下列特征： (1) 由于 故 (2) 电路对电源呈电阻性。 (3) 支路电流可能会大于 　　总电流。所以并联谐 　　振又称电流谐振。 非理想情况下的并联谐振 同相时则谐振 虚部 实部 则 、 同相 虚部=0。 谐振条件： 非理想情况下并联谐振条件 由上式虚部 并联谐振频率 得： 或 当 时 2.7　功率因数的提高 功率因数低引起的问题 功率因数 1．电源设备的容量将不能充分利用 2．增加输电线路和发电机绕组的功率损耗 在 P、U 一定的情况下， cos? 越低，I 越大，损耗越大。 　　有功功率 P = UNIN cos? 在电源设备 UN、IN 一定的情况下，cos? 越低，P 越小，设备得不到充分利用。 P = UI cos ? 电压与电流的相位 差角(功率因数角) * 第2章 正弦交流电路 第 2 章 正弦交流电路 第 2 章　正弦交流电路 2.1　正弦电压与电流 2.2　正弦量的相量表示法 2.3　单一参数的交流电路 2.4　电阻、电感与电容元件串联的交流电路 2.5　阻抗的串联与并联 2.6　电路中的谐振 2.7　功率因数的提高 2.8　三相电路 2.9　非正弦周期电压和电流 第 2 章　正弦交流电路 　在生产和生活中 普遍应用正弦交流电，特别是三相电路应用更为广泛 。 　正弦交流电路是指含有正弦电源(激励)而且电路各部分所产生的电压