电路分析第三章续.ppt

（一）（一）简单串并联电路简单串并联电路3.6 3.6 正弦稳态交流电路的计算正弦稳态交流电路的计算Z1Z2iZ1Z21Z1Z2iZ1Z221、据原电路图画出相量模型图（电路结构不变）、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、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（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、用复数符号法或相量图求解4、将结果变换成要求的形式、将结果变换成要求的形式3 例例下图中已知：下图中已知：I1=10A、UAB=100V，求：求：A、UO的读数的读数解题方法有两种：解题方法有两种：1.利用复数进行相量运算利用复数进行相量运算2.利用相量图求结果利用相量图求结果AAB C25 UOC14解法解法1:利用复数进行相量运算利用复数进行相量运算已知：已知：I1=10A、UAB=100V，则：则：AAB C25 UOC1A读数为读数为 10安安求：求：A、UO的读数的读数即：即：设：设：为参考相量，为参考相量，5AAB C25 UOC1UO读数为读数为141伏伏求：求：A、UO的读数的读数已知：已知：I1=10A、UAB=100V，6解法解法2:利用相量图求解利用相量图求解设：设：AAB C25 UOC1UOI45O由已知由已知条件得：条件得：、领先领先 90 o 45O落后于落后于UC1I=10 A、UO=141V由图得：由图得：UC1=I XC1=100V落后于落后于 90 oI已知：已知：I1=10A、UAB=100V求：求：A、UO的读数的读数7 例例已知：已知：R1、R2、L、C求：各支路电流的大小求：各支路电流的大小R1R2LC8R1R2LC相量模型相量模型原始电路原始电路R1R29解法一解法一节点电位法节点电位法已知参数：已知参数：节节点点方方程程AR1R210由节点电位便求出各支路电流：由节点电位便求出各支路电流：11AR1R2解法二：解法二：迭加原理迭加原理+R1R2R1R2eI&12解法三：解法三：R1R2AB戴维南定理戴维南定理求求、ZES13例例设支路电流设支路电流 、用KVL得：U1=I1、I2=Is+I1、Iab=Is-I1Iab=Is+Is（j2）=2+j4 AI1=-Is（j2）-I-I1 1+I+I2 2（-j1-j1）+I Iabab（-j1-j1）=0=0Uab=Iab（-j1）=4-j2 v Uab+ab2U1+_1C_ U1已知：已知：求：求：14 Uab+ab2U1+_1C_ U1b Uab+a+_1C_ U1+_ Uab+a+_1C_ U1+_15 Uab+ab2U1+_1C_ U1 Uab+ab2U1+_1C_ U116AR1+-R2已知已知:解解:节点电位法节点电位法P85 3-14求：求：、17已知已知:解解:P86 3-18AR1+-R2ZL+-B18AR1+-R2ZL+-B19串联谐振的条件串联谐振的条件RLC串联谐振电路串联谐振电路、同相同相若令：若令：则：则：谐振谐振串联谐振的条件是：串联谐振的条件是：3.7 谐振电路谐振电路20谐振频率谐振频率：21注：串联谐振也被称为注：串联谐振也被称为电压谐振电压谐振当当 时，时，谐振时：谐振时：,22 U、I 同相同相 当当时时 当电源电压一定时：当电源电压一定时：、将大于将大于电源电压电源电压 串联谐振的特点串联谐振的特点23串联谐振时的阻抗特性串联谐振时的阻抗特性容性容性感性感性|z|24品质因素品质因素 -Q-Q 值值 定义：定义：电路处于串联谐振时，电感或电容上的电路处于串联谐振时，电感或电容上的电压和总电压之比。电压和总电压之比。谐振时谐振时:在谐振状态下在谐振状态下,若若 RXRXL L、RXRXC C，Q Q 则体现了电容则体现了电容或电感上电压比电源电压高出的倍数。或电感上电压比电源电压高出的倍数。25串联谐振特性曲线串联谐振特性曲线I谐振电流谐振电流谐振频率谐振频率下限截止频率下限截止频率上限截止频率上限截止频率通频带通频带26关于谐振曲线的讨论关于谐振曲线的讨论(a)不变，不变，变化。变化。(b)不变，不变，变化。变化。(c)不变，不变，变化。变化。不变，不变，27 谐振曲线讨论（之一）谐振曲线讨论（之一）结论结论：R的变化引起的变化引起 变化变化 R愈大愈大 愈小（选择性差）愈小（选择性差）R愈小愈小 愈大（选择性好）愈大（选择性好）(r)选选择择性好性好(R)选择选择性差性差不变，不变，变化。变化。（1）不变不变 即即LC不变不变R改变改变改变改变（2）28分析：分析：（1）不变不变 即即U、R不变不变（2）改变改变结论结论：LC的变化引起的变化引起 变化变化 L变小或变小或C变小变小 变大变大 L变大或变大或C变大变大 变小变小 谐振曲线分析（之二）谐振曲线分析（之二）不变，不变，变化。变化。29 谐振曲线分析（之三）谐振曲线分析（之三）结论结论：Q愈大，带宽愈小，曲线愈尖锐。愈大，带宽愈小，曲线愈尖锐。Q愈小，带宽愈大，曲线愈平坦。愈小，带宽愈大，曲线愈平坦。分析：分析：不变，不变，不变不变（LC）、）、R 不变，不变，如何改变如何改变或或？可以可以证明：证明：可见可见 与与 Q 相关。相关。不变，不变，变化。变化。不变，不变，30串联谐振应用举例串联谐振应用举例收音机接收电路收音机接收电路接收天线接收天线与与 C：组成谐振电路组成谐振电路将选择的信号送将选择的信号送 接收电路接收电路31 组成谐振电路组成谐振电路，选出所需的电台。，选出所需的电台。为来自为来自3个不同电台（不同频率）个不同电台（不同频率）的电动势信号；的电动势信号；32已知：已知：解：解：如果要收听如果要收听 节目，节目，C应配多大？应配多大？问题问题（一）：（一）：结论：结论：当当C调到调到150pF 时，可收听到时，可收听到 的节目。的节目。33 问题问题（二）：（二）：信号在电路中产生的电流信号在电路中产生的电流 有多有多大？在大？在 C 上上 产生的电压是多少？产生的电压是多少？已知：已知：解答：解答：所希望的信号所希望的信号被放大了被放大了64倍。倍。34并联交流电路及并联谐振并联交流电路及并联谐振当当 时时 领先于领先于 (容性容性)谐振谐振当当 时时 理想情况理想情况：纯电感和纯电容：纯电感和纯电容 并联。并联。当当 时时 落后于落后于 (感性感性)35或或理想情况下并联谐振条件理想情况下并联谐振条件36非理想情况下的并联谐振非理想情况下的并联谐振同相时则谐振同相时则谐振37虚部虚部实部实部则则 、同相同相 虚部虚部=0。谐振条件：谐振条件：非理想情况下并联谐振条件非理想情况下并联谐振条件38由上式虚部由上式虚部并联谐振频率并联谐振频率得：得：或或当当 时时 39并联谐振的特点并联谐振的特点 同相。同相。、电路的总阻抗最大电路的总阻抗最大.定性分析定性分析:Z理想情况下理想情况下谐振时：谐振时：40总阻抗：总阻抗：得：得：代入代入并联谐振电路总阻抗的大小并联谐振电路总阻抗的大小谐振时虚部为零谐振时虚部为零,即即:什么性质什么性质?41并联谐振并联谐振电路总阻抗：电路总阻抗：当当时时所以，纯电感和纯电容并联谐振时，相当于断路。所以，纯电感和纯电容并联谐振时，相当于断路。42外加电压一定时，外加电压一定时，总电流最小。总电流最小。Z外加恒流源外加恒流源 时，时，输出电压最大。输出电压最大。43并联支路中的电流可能比总电流大。并联支路中的电流可能比总电流大。支路电流可能支路电流可能大于总电流大于总电流 电流谐振电流谐振44则则若若品质因素品质因素-Q:-Q:Q为支路电流和总电流之比。为支路电流和总电流之比。当当 时时,45并联谐振特性曲线并联谐振特性曲线容性容性感性感性463.8 3.8 耦合电耦合电感感电路与理想变压器电路与理想变压器一、一、耦合电感元件及伏安特性耦合电感元件及伏安特性1、互感现象：、互感现象：由于一个线圈中的电由于一个线圈中的电流变化在另一个线圈中产流变化在另一个线圈中产生感生电压的现象，称为生感生电压的现象，称为互感现象，产生的电压叫互感现象，产生的电压叫互感电压。互感电压。自感磁链自感磁链互感磁链互感磁链同理u1i2i1e1_+N1N2e1+_+e2e2+_47耦合系数耦合系数k 0k1，k 值值越越大大，说说明明两两个个线线圈圈之之间间耦耦合合越越紧紧密密，当当 k=1时时，称全耦合，当称全耦合，当K=0时，说明两线圈没有耦合。时，说明两线圈没有耦合。可以证明：可以证明：M表示两线圈的互感系数，简称互感。互感的单位与自感相表示两线圈的互感系数，简称互感。互感的单位与自感相同，也是亨利（同，也是亨利（H）。）。二、互感电压的同名端二、互感电压的同名端 具有磁耦合的两线圈，当具有磁耦合的两线圈，当电流分别从两线圈各自的某端电流分别从两线圈各自的某端同时流入（或流出）时，若两同时流入（或流出）时，若两者产生的磁通相助，则这两端者产生的磁通相助，则这两端叫作互感线圈的同名端，用黑叫作互感线圈的同名端，用黑点点“”或星号或星号“*”作标记。作标记。u1i2i1e1_+N1N2e1+_+e2e2+_48 根据同名端的规定：当两线圈电流均从同名端流入（或流出）根据同名端的规定：当两线圈电流均从同名端流入（或流出）时，线圈中磁通相助，互感电压与该线圈中的自感电压同号。即时，线圈中磁通相助，互感电压与该线圈中的自感电压同号。即自感电压取正号时互感电压亦取正号，自感电压取负号时互感电自感电压取正号时互感电压亦取正号，自感电压取负号时互感电压亦取负号；否则，当两线圈电流从异名端流入（或流出）时，压亦取负号；否则，当两线圈电流从异名端流入（或流出）时，由于线圈中磁通相消，故互感电压与自感电压异号，即自感电压由于线圈中磁通相消，故互感电压与自感电压异号，即自感电压取正号时互感电压取负号，反之亦然。取正号时互感电压取负号，反之亦然。i1、i2同命同命端流入端流入i1、i2异异命端流入端流入49三、三、耦合电感的串联分析耦合电感的串联分析 M顺向串联顺向串联反向串联反向串联R1L1u1u2MR1L1u1u250顺向串联顺向串联反向串联反向串联R1L1u1u2R1L1u1u2MM正弦交流电正弦交流电51顺向并联顺向并联四、四、耦合电感的并联分析耦合电感的并联分析 反向并联反向并联ML1L2R1R2ML1L2R1R2代入代入U U 得：得：将将R1R2等等效效52ML1L2耦合电感的耦合电感的T T型分析型分析53五、空芯变压器五、空芯变压器 变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件。变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件。通常有一个初级线圈和一个次级线圈，初级线圈接电源，通常有一个初级线圈和一个次级线圈，初级线圈接电源，次级线圈接负载，能量可以通过磁场的耦合，由电源传次级线圈接负载，能量可以通过磁场的耦合，由电源传递给负载。递给负载。常用的实际变压器有空芯变压器和铁芯变压器两种类常用的实际变压器有空芯变压器和铁芯变压器两种类型。型。空芯变压器是由两个绕在非铁磁材料制成的芯子上空芯变压器是由两个绕在非铁磁材料制成的芯子上并且具有互感的线圈组成的，其耦合系数较小，属于松并且具有互感的线圈组成的，其耦合系数较小，属于松耦合。耦合。u1i2i1e1_+N1N2e1+_+e2e2+_L1L2R1R254R1R2RLMR1初级次级副边在原边的反射阻抗副边在原边的反射阻抗原边在副边的反射阻抗原边在副边的反射阻抗55 空载时，一次绕空载时，一次绕组的电阻压降和漏磁组的电阻压降和漏磁电动势都小因而可电动势都小因而可略去不计，则略去不计，则:变压器的铭牌上标有变压器的铭牌上标有U1NU2N，即标明额定电即标明额定电压、也表示了电压比。压、也表示了电压比。六、六、理想变压器理想变压器 u1i2i1e1_+N1N2e1+_+e2e2+_56 一次绕组的电流由空载一次绕组的电流由空载电流增加到负载电流电流增加到负载电流i1。二二次绕组流过电流次绕组流过电流i2，形成磁形成磁动势动势i2N2，负载时产生主磁负载时产生主磁通的一、二次绕组的合成磁通的一、二次绕组的合成磁动势动势i1N1+i2N2应和空载磁动应和空载磁动势基本相等。势基本相等。变压器的空载电流变压器的空载电流I0较小，较小，可忽略不计可忽略不计电流关系电流关系容量关系容量关系u1i2i1e1_+N1N2e1+_+e2e2+_57阻抗的变换阻抗的变换 在电子线路中，常用变压器来变换交流阻抗，以实现阻在电子线路中，常用变压器来变换交流阻抗，以实现阻抗匹配。阻抗匹配是指负载阻抗等于电源的内阻时，负载能抗匹配。阻抗匹配是指负载阻抗等于电源的内阻时，负载能获得最大的功率。获得最大的功率。阻抗关系阻抗关系请请认真看书认真看书81-8481-84页页58