电工电子技术第九讲22教学课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电工电子技术 第九讲,2005.3.22,1,三相交流电路（续）,周期非正弦电路,2,A,C,B,Z,a,Z,c,Z,b,N,N,+,-,U,A,.,+,+,-,-,U,C,.,U,B,.,-,+,U,NN,.,+,-,-,+,+,-,U,a,.,U,b,.,U,c,.,可将电路变换：,-,+,U,NN,.,+,U,A,.,-,U,a,.,-,+,N,N,A,C,B,Z,a,Z,c,Z,b,+,U,B,.,-,+,U,C,.,-,U,c,.,-,+,U,b,.,-,+,负载不对称，无中线,U,NN,.,=,U,A,.,z,a,+,+,U,B,.,z,b,U,C,.,z,c,z,a,1,z,b,1,+,z,c,1,+,U,B,.,U,b,.,U,NN,.,-,=,U,C,.,U,c,.,U,NN,.,-,=,U,A,.,U,a,.,U,NN,.,-,=,3,2.,负载三角形联结,相电流：,负载三角形联结时：负载的相电压等于电源的线电压。,I,ab,.,=,U,ab,.,Z,ab,I,bc,.,=,U,bc,.,Z,bc,I,ca,.,=,U,ca,.,Z,ca,线电流：,I,A,.,I,B,.,I,C,.,翻页,A,C,Z,ab,Z,bc,Z,ca,I,bc,.,I,ca,.,U,ab,.,+,-,-,+,+,-,U,bc,.,U,ca,.,I,B,.,I,C,.,I,A,.,I,ab,.,B,返回,4,依,KCL,列方程：,感性负载,当负载对称时，分析线电流和相电流的关系：,I,B,.,=,I,ab,.,I,bc,.,_,I,A,.,=,I,ca,.,I,ab,.,_,I,C,.,=,I,bc,.,I,ca,.,_,I,ab,.,I,ca,.,I,bc,.,-,I,ca,.,I,ab,3,翻页,I,A,.,A,C,Z,ab,Z,bc,Z,ca,I,bc,.,I,ca,.,U,ab,.,+,-,-,+,+,-,U,bc,.,U,ca,.,I,B,.,I,C,.,I,ab,.,B,返回,I,A,.,U,ab,.,5,负载作 连结且对称时，线电流和相电流的一般关系式,：,记住上述公式,I,ab,3,I,ab,.,I,ca,.,I,bc,.,I,C,.,I,B,.,-,I,ca,.,I,A,.,.,.,I,A,=,3,I,ab,-30,o,I,B,=,3,I,bc,.,.,-30,o,I,C,=,3,I,ca,.,.,-30,o,翻页,I,C,.,I,B,.,返回,I,B,.,=,I,ab,.,I,bc,.,_,I,A,.,=,I,ca,.,I,ab,.,_,I,C,.,=,I,bc,.,I,ca,.,_,U,ab,.,U,bC,.,U,C,a,.,3.,三相电路的功率,6,一般关系式：,有功功率,翻页,对称负载：,I,A,.,Z,a,Z,c,Z,b,I,B,.,I,C,.,I,N,.,+,U,a,.,_,+,_,+,_,U,b,.,U,c,.,返回,7,星形接法对称负载：,注意：,角仍然是相电压与相电流间的相位差角！,翻页,，,I,A,.,Z,a,Z,c,Z,b,I,B,.,I,C,.,I,N,.,+,U,a,.,_,+,_,+,_,U,b,.,U,c,.,返回,8,三角形接法对称负载：,，,翻页,A,C,Z,ab,Z,bc,Z,ca,I,bc,.,I,ca,.,U,ab,.,+,-,-,+,+,-,U,bc,.,U,ca,.,I,B,.,I,C,.,I,A,.,I,ab,.,B,返回,9,依照相同的方法可得三相对称电路的无功 功率及视在功率：,三相对称负载有功功率一般表达式：,无功功率：,视在功率：,翻页,注意：,角均是相电压与相电流间的相位差角！,返回,10,已知：三相电路中,求：,1,、星形负载,线电流：,求解,思路：,翻页,例,2.4.2,I,A,.,I,AB,.,A,C,B,I,CA,.,I,BC,.,返回,V,U,o,AB,30,380,=,P,=10kW,，,D,cos,j,D,=,1,Y,Y,P=,5kW,，,cos,j,=,0.5,（感性）,j,=60,Y,Y,cos,j,=,0.5,（感性），,11,翻页,A,C,B,I,CA,.,I,BC,.,I,A,.,返回,I,I,I,A,AY,A,D,+,=,A,t,A,i,),30,sin(,2,3,.,26,-,=,w,2,、三角形负载,线电流：,U,A,.,I,相,D,30,30,60,U,ab,.,I,A,.,I,AY,.,12,对称负载：,（不论星形联结还是三角形联结）电压对称、电流对称，只需计算一相。,小结,不对称负载：,每相分别计算,。,星形联结,三角形联结,电源,对称负载,线电压超前所对应的相电压,30,线电流滞后所对应的相电流,30,，,，,返回,13,依照相同的方法可得三相对称电路的无功 功率及视在功率：,三相对称负载有功功率一般表达式：,无功功率：,视在功率：,翻页,注意：,角均是相电压与相电流间的相位差角！,返回,2.5.,非正弦周期电流的电路,14,2.5.1,非正弦周期交流信号,2.5.2,非正弦周期量,的分解,2.5.3,非正弦周期量的有效值,2.5.5,非正弦周期电流电路平均功率,2.5.4,非正弦周期电流的线性电路,的计算,非正弦周期电流的电路,15,本章要求：,1.,会进行非正弦量有效值的计算。,2.,了解非正弦周期电流电路的计算方法。,3.,会进行非正弦周期电流电路平均功率的计算。,2.5.1,非正弦周期交流信号,16,前面讨论的是正弦交流电路，其中电压和电流都是正弦量。但在实际的应用中我们还常常会遇到非正弦周期的电压或电流。,分析非正弦周期电流的电路，仍然要应用电路的基本定律，但和正弦交流电路的分析还是有不同之处；本章主要讨论一个非正弦周期量可以分解为恒定分量（如果有的话）和一系列频率不同的正弦量。,2.5.1,非正弦周期交流信号,17,如：半波整流电路的输出信号,1.,特点,:,按周期规律变化，但不是正弦量。,2.,非正弦周期交流信号的产生,1),电路中有非线性元件；,2),电源本身是非正弦；,3),电路中有不同频率的电源共同作用。,+,-,+,-,O,O,18,示波器内的水平扫描电压,周期性锯齿波,计算机内的脉冲信号,O,O,T,t,O,19,晶体管交流放大电路,交直流共存电路,u,0,t,+,U,cc,+,-,+,-,u,0,+,-,t,u,i,t,3.,非正弦周期交流电路的分析方法,20,e,t,E,0,e,1,问题,1,i,R,e,E,0,e,1,+,+,+,-,-,-,此时电路中的电流也是非正弦周期量。,即：,不同频率信号可叠加成周期性的非正弦量。,21,具体方法在,5.4,中介绍,问题,2,：既然不同频率的正弦量和直流分量可以叠加成一个周期性的非正弦量，那么反过来一个非正弦的周期量是否也可分解为正弦分量和直流分量呢？数学上已有了肯定的答案，一切满足狄里赫利条件的周期函数都可以分解为傅里叶级数。这样就可将非正弦周期量分解为若干个正弦交流电路来求解。,例,:,电路如图，,u,是一周期性的非正弦量，,求,i,谐波分析法,i,R,u,+,-,2.5.2,非正弦周期量,的分解,22,基波（或,一次谐波）,二次谐波,（,2,倍频）,直流分量,高次谐波,+,.,1.,周期函数 的傅里叶级数,数学工具：傅里叶级数,条件：,在一周期内有有限个极大、极小值，,有限个第一间断点。,23,周期函数,傅里叶级数另一种形式,24,求出,A,0,、,B,k,m,、,C,k,m,便可得到原函数,的,展开式,。,25,矩形波、三角波、锯齿波、全波整流电压的傅里叶级数展开式,矩形波电压,三角波电压,u,O,O,26,锯齿波电压,全波整流电压,O,O,27,周期性方波的分解,例,直流分量,基波,五次谐波,三波谐波,七次谐波,t,u,t,u,O,t,u,O,t,u,O,t,u,O,28,基波,直流分量,直流分量,+,基波,三次谐波,直流分量,+,基波,+,三次谐波,+,五次谐波,u,t,u,t,五次谐波,29,2.,用频谱图表示非正弦周期量,从上例中可以看出，各次谐波的幅值是不等的，频率愈高，则幅值愈小。说明傅里叶级数具有收敛性；其中恒定分量（如果有的话）、基波及接近基波的高次谐波是非正弦周期量的主要组成部分。上图中，我们只取到五次谐波，若谐波的项数取得愈多，则合成的曲线愈接近原来的波形。,用长度与各次谐波振幅大小相对应的线段，按频率的高低把它们依次排列起来。称为频谱图。,30,周期性方波的频谱图,例,设：,U,m,=10V,5,u,(V),O,2.5.3,非正弦周期量的有效值,31,若,则有效值,:,利用三角函数的正交性得,5.3,非正弦周期量的有效值,32,式中：,同理，,非正弦周期电压的有效值为：,结论：周期函数的有效值为直流分量及各次谐波分量有效值平方和的方根。,33,例,1:,求图示波形的有效值和平均值,有效值为,平均值为,:,解：,t,i,(A),10,O,34,作业：,2.4.2,，,2.4.3,，,2.4.4,2.4.2,（,1,）电路连接图略,（,2,）满载电流,I,L,10A(,直接用功率公式,),，中线电流,I,N,=0,（,3,）第一层,=0.5,I,L,=5A,，第二层,=0.75,I,L,=7.5A,，第三层,=10A,I,N,=,（,I,A,I,B,I,C,）（,5,7.5,10,）,4.33 A,2.4.3,答案：,I,P,=7.6A,，,I,L,=13.2A,，,P=519.8W,2.4.4,答案：,I,/I,Y,=3,，,P,/P,Y,=3.,120,O,240,O,30,O,补充题：,图示是一半波整流电压的波形，求其有效值和平均值。,O,1V,