正弦交流电路分析基础-2-x.ppt

电工电子学,周静2012年9月,正弦交流电路分析基础,6学时,主要内容,第1讲正弦交流电及其三要素、正弦交流电的表示方法第2讲基本分析方法-单一元件正弦交流电路分析、阻抗、串并联正弦交流电路第3讲正弦交流电路的功率、功率因素及其提高,第2讲,单一元件正弦交流电路分析串联正弦交流电路分析,电阻电路,根据欧姆定律,单一参数的正弦交流电路,1.频率相同,2.相位相同,3.有效值关系：,电阻电路中电流、电压的关系,4.相量关系,5.相量图,电阻电路中的功率,瞬时功率p：瞬时电压与瞬时电流的乘积,小写,=2UIsin2t,电阻的瞬时功率波形图,p=2UIsin2t,平均功率（有功功率）P：一个周期内的平均值,大写,P=UI,U=IR,=I2R=U2/R,电感电路,基本关系式：,电感电路中电流、电压的关系,设：,其中：U=IXL，XL=L,3.有效值,4.相量关系,5.相量图,电感电路中复数形式的欧姆定律,其中含有幅度和相位信息,电感电路中的功率,瞬时功率p：,储存能量,释放能量,可逆的能量转换过程,p为正弦波，频率加倍,平均功率P（有功功率）,结论：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐）,无功功率Q,Q的单位：乏、千乏(var、kvar),Q的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用以衡量电感电路中能量交换的规模。,基本关系式:,设：,电容电路,则：,1.频率相同,2.相位相差90（i领先u90）,电容电路中电流、电压的关系,则：,4.相量关系,设：,则：,电容电路中复数形式的欧姆定律,其中含有幅度和相位信息,电容电路中的功率,瞬时功率p,i,u,平均功率P,瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）,无功功率Q,（电容性无功取负值）,单位：var，乏,小结,单一参数正弦交流电路的分析,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i90,u落后i90,0,0,基本关系,R-L串联电路,(1)瞬时值关系,串联正弦交流电路的分析,设:,则:,其中:,(1)R-L串联电路瞬时值关系,u领先i角,Z称为复数阻抗的模,(2)R-L串联电路有效值关系,(3)R-L串联电路相量式表示,Z复数阻抗,Z称为复数阻抗的模,阻抗角,电压领先电流的相位角,设:,R-C串联电路,(1)瞬时值关系,(2)R-C串联电路中电压电流的向量式关系,(3)R-C串联电路中电压电流的相量图,向量关系:,有效值关系:,0,R-L-C串联交流电路,电流、电压的瞬时关系,相量方程式：,则,相量模型,R-L-C串联交流电路相量图,先画出参考相量,相量表达式：,阻抗与复阻抗,阻抗与复阻抗,单一元件的复阻抗,阻抗与复阻抗,欧姆定律的复数表达式,阻抗与复阻抗,Z与电路元件的参数有关，其值决定了电路的性质。,电抗,电抗,阻抗三角形,阻抗与复阻抗,当R0时,电流将滞后于电路的端电压。电路中电感的作用比电容的作用大，称为电感性电路。,阻抗与复阻抗,电路中的电流将超前于电路的端电压.电容的作用比电感的作用大,称为电容性电路,阻抗与复阻抗,电路中的电流与电路的端电压同相。在这种电路呈电阻性。,XL=XC,X=XL-XC=0,简单串并联电路,交流电路的一般分析方法,Y1、Y2-导纳,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,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：,习题讲解,例1下列各图中，电流表和电压表的读数已标出（正弦量的有效值），试求电流表A0和电压表V0的读数。,以电压为参考相量画出相量图,解,以电流为参考相量画出相量图,解,以电压为参考相量画出相量图,解,以电流为参考相量画出相量图,解：这是一个既有串联又有并联的混联网络，所以，在画相量图时，要找好参考相量，否则，画相量图时会十分不方便。,选u1为参考相量，则因为RL支路中感抗等于电阻和电感串联，所以，其电流滞后电压450。于是，画出相量图如下：,本节作业,P75:思考与练习P106:2.122.13,