电阻电容学习.pptx

电阻的标称值电阻的标称值误差标称值 10%（E12）5%（E24）1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2电阻的标称值电阻的标称值 =标称值标称值 1010n n1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1等第1页/共72页电阻器的色环表示法四环四环五环五环倍倍率率1010n n误误差差有效有效数字数字误误差差 黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、金、银 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.1 0.01误差:1%2 0.5 0.2 0.1 5 10有效有效数字数字倍倍率率1010n n第2页/共72页如电阻的如电阻的4 4个色环颜色依次为：个色环颜色依次为：绿、棕、金、金绿、棕、金、金如电阻的如电阻的5 5个色环颜色依次为：个色环颜色依次为：棕、绿、黑、金、红棕、绿、黑、金、红四环四环倍率10n误差有效数字五环五环有效数字误差倍率10n动画第3页/共72页有功功率有功功率 P P 有功功率等于电路中各电阻有功功率之和，或各支路有功功率之和。无功功率等于电路中各电感、电容无功功率之和，或各支路无功功率之和。无功功率无功功率 Q Q或或第4页/共72页一般正弦交流电路的解题步骤一般正弦交流电路的解题步骤1、根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3、用相量法或相量图求解、用相量法或相量图求解4、将结果变换成要求的形式第5页/共72页例例1 1：已知电源电压和电路参数，已知电源电压和电路参数，电路结构为串并联。求电流的瞬电路结构为串并联。求电流的瞬时值表达式。时值表达式。一般用相量式计算一般用相量式计算:分析题目：已知:求:+-第6页/共72页解：用相量式计解：用相量式计算算+-第7页/共72页同理：+-第8页/共72页例2：下图电路中已知：I1=10A、UAB=100V，求：总电压表和总电流表 的读数。解题方法有两种：解题方法有两种：(1)(1)用相量用相量(复数复数)计算计算(2)(2)利用相量图分析求解利用相量图分析求解分析：已知电容支路的电流、电压和部分参数求总电流和电压AB C1VA第9页/共72页求：A、V 的读数已知：I1=10A、UAB=100V，解法1:用相量计算用相量计算所以A A读数为读数为 1010安安AB C1VA即：为参考相量，设：则：第10页/共72页V V 读数为读数为141V141V求：A、V 的读数已知：I1=10A、UAB=100V，AB C1VA第11页/共72页解法2:利用相量图分析求解画相量图如下：设 为参考相量,由相量图可求得：I=10 A求：A、V 的读数已知：I1=10A、UAB=100V，超前1045AB C1VA第12页/共72页UL=I XL=100VV=141V由相量图可求得：求：A、V 的读数已知：I1=10A、UAB=100V，设设 为参考相量为参考相量,100104510045AB C1VA第13页/共72页由相量图可求得：解：RXLXC+S例例3 3：已知开关闭合后 u，i 同相。开关闭合前求:(1)开关闭合前后I2的值不变。第14页/共72页RXLXC+S解：(2)用相量计算开关闭合后 u，i 同相，由实部相等可得由虚部相等可得设:第15页/共72页解：求各表读数求各表读数例4:图示电路中已知:试求:各表读数及参数 R、L 和 C。(1)(1)复数计算复数计算+-A A1 A2 V第16页/共72页(2)相量图根据相量图可得：求参数求参数 R R、L L、C C方法方法1 1：+-AA1A2V第17页/共72页方法方法2 2：45即:XC=20 第18页/共72页例5：图示电路中,已知:U=220 V,=50Hz,分析下列情况:(1)K(1)K打开时打开时,P P=3872W=3872W、I I=22A=22A，求：，求：I I1 1、U UR R、U UL L(2)K(2)K闭合后发现闭合后发现P P不变，但总电流减小，试说明不变，但总电流减小，试说明 Z Z2 2是什么性质的负载？并画出此时的相量图。是什么性质的负载？并画出此时的相量图。解:(1)K打开时:+-S+第19页/共72页(2)(2)当合当合KK后后P P不变不变 I I 减小减小,说明说明Z Z2 2为纯电容负载为纯电容负载相量图如图示相量图如图示:方法2:+-S+第20页/共72页 同第2章计算复杂直流电路一样,支路电流法、结点电压法、叠加原理、戴维宁等方法也适用于计算复杂交流电路。所不同的是电压和电流用相量表示，电阻、电感、和电容及组成的电路用阻抗或导纳来表示，采用相量法相量法计算。下面通过举例说明。3.9 复杂正弦交流电路的分析与计算复杂正弦交流电路的分析与计算试用支路电流法求电流 I3。+-+-例1:图示电路中，已知第21页/共72页解：应用基尔霍夫定律列出相量表示方程代入已知数据，可得：+-+-解之，得：第22页/共72页应用叠加原理计算上例。例2:解:(1)当单独作用时同理（2）当单独作用时+-+-+-+-=第23页/共72页应用戴维宁计算上例。例例3:3:解：(1)断开Z3支路，求开路电压+-+-+-(2)求等效内阻抗+-+-(3)第24页/共72页3.10 交流电路的频率特性交流电路的频率特性 前面几节讨论电压与电流都是时间的函数前面几节讨论电压与电流都是时间的函数,在在时间领域内对电路进行分析时间领域内对电路进行分析,称为称为时域分析。时域分析。本节主本节主要讨论电压与电流是频率的函数；在频率领域内对要讨论电压与电流是频率的函数；在频率领域内对电路进行分析电路进行分析,称为称为频域分析。频域分析。相频特性相频特性:电压或电流的相位与频率的关系。电压或电流的相位与频率的关系。幅频特性幅频特性:电压或电流的大小与频率的关系。电压或电流的大小与频率的关系。当电源电压或电流（激励）的频率改变时，容当电源电压或电流（激励）的频率改变时，容抗和感抗随之改变，从而使电路中产生的电压和电抗和感抗随之改变，从而使电路中产生的电压和电流（响应）的大小和相位也随之改变。流（响应）的大小和相位也随之改变。频率特性或频率响应：研究响应与频率的关系研究响应与频率的关系第25页/共72页滤波电路主要有：滤波电路主要有：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。(1)电路3.10.1 RC滤波电路的频率特性 滤波：滤波：即利用容抗或感抗随频率而改变的特即利用容抗或感抗随频率而改变的特性性,对不同频率的输入信号产生不同的响应对不同频率的输入信号产生不同的响应,让让需要的某一频带的信号通过需要的某一频带的信号通过,抑制不需要的其它抑制不需要的其它频率的信号。频率的信号。输出信号电压输入信号电压1.1.1.1.低通滤波电路低通滤波电路均为频率的函数C+R第26页/共72页(2)(2)传递函数（转移函数）传递函数（转移函数）电路输出电压与输入电路输出电压与输入电压的比值。电压的比值。设:C+R则:第27页/共72页频率特性频率特性幅频特性：相频特性：(3)特性曲线 0 0 1 0.707 0第28页/共72页频率特性曲线频率特性曲线 0 0 当 0 0时,|T(j,|T(j )|)|明显下降,信号衰减较大。0.707 0 01一阶RC低通滤波器具有低通滤波特性 0 0 1 0.707 0C+R第29页/共72页通频带：把 0 0 0的频率范围称为低通滤波电路的通频带。0 0称为截止频率(或半功率点频率、3dB3dB频率)。频率特性曲线频率特性曲线 通频带：0 0 0 截止频率:0=1/RCC+R 0 00.707 0 01第30页/共72页2.2.RCRC高通滤波电路高通滤波电路(1)(1)电路电路(2)(2)频率特性（转移函数）频率特性（转移函数）CR+幅频特性：相频特性：第31页/共72页(3)(3)频率特性曲线频率特性曲线10.707 0 000 当当 0 0 0 0时时,|T(j,|T(j,|T(j,|T(j )|)|)|)|变化不大，接近等于变化不大，接近等于1 1 1 1。一阶RC高通滤波器具有高通滤波特性 通频带：0 截止频率:0=1/RC 0 0 1 0.707 0第32页/共72页3.3.RCRC带通滤波电带通滤波电路路(2)(2)传递函数传递函数(1)(1)电路电路RRCC+输出信号电压输入信号电压第33页/共72页幅频特性幅频特性：相频特性：相频特性：频率特性设：设：第34页/共72页3.33.3 频率特性曲线频率特性曲线00 0 1 2 0 0 1 1/3 0RRCC+0RC串并联电路具有带通滤波特性第35页/共72页由频率特性可知由频率特性可知 在 =0 0 频率附近,|,|T T(j(j )|)|变化不大接近等于1/3;1/3;当 偏离 0 0时,|,|T T(j(j )|)|明显下降,信号衰减较大。通频带：通频带：当输出电压下降到输入电压的当输出电压下降到输入电压的70.7%70.7%70.7%70.7%处，处，(|(|(|(|T T T T(j(j(j(j )|)|)|)|下降到下降到 0.707/3 0.707/3 0.707/3 0.707/3 时时),),),),所对应的上下限频率所对应的上下限频率之差即：之差即：=(2 2-1 1)仅当 时，与 同相，同相，U U2 2=U U1 1/3/3 为最大为最大值，值，对其它频率不会产生这样的结果。因此该电路具有选频作用选频作用。常用于正弦波振荡器。第36页/共72页3.10.2 串联谐振 在同时含有L 和C 的交流电路中，如果总电压和总电流同相，称电路处于谐振状态。此时电路与电源之间不再有能量的交换，电路呈电阻性。串联谐振：串联谐振：L 与 C 串联时 u、i 同相并联谐振：并联谐振：L 与 C 并联时 u、i 同相 研究谐振的目的，就是一方面在生产上充分利用谐振的特点，(如在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用)。另一方面又要预防它所产生的危害。谐振的概念：谐振的概念：第37页/共72页同相 由定义，谐振时：或：即谐振条件：谐振时的角频率谐振时的角频率串联谐振电路1.1.谐振条件谐振条件3.10.2 串联谐振RLC+_+_+_+_2.2.2.2.谐振频率谐振频率 根据谐振条件：第38页/共72页或电路发生谐振的方法：(1)电源频率 f 一定，调参数L、C 使 fo=f；2.2.谐振频率谐振频率 (2)电路参数LC 一定，调电源频率 f，使 f=fo 或：3.3.串联谐振特怔串联谐振特怔(1)(1)阻抗最小阻抗最小可得谐振频率谐振频率为：第39页/共72页当电源电压一定时：(2)(2)电流最大电流最大电路呈电阻性，能量全部被电阻消耗，和 相互补偿。即电源与电路之间不发生能量互换。(3)(3)同相同相(4)(4)电压关系电压关系电阻电压：UR=Io R=U大小相等、相大小相等、相位相差位相差180180 电容、电感电压：第40页/共72页UC 、UL将大于电源电压U当 时：有：由于可能会击穿线圈或电容的绝缘，因此在电力系统中一般应避免发生串联谐振，但在无线电工程上，又可利用这一特点达到选择信号的作用。令：表征串联谐振电路的谐振质量品质因数，品质因数，第41页/共72页所以串联谐振又称为电压谐振。注意注意谐振时谐振时:与相互抵消，但其本身不为零，而是电源电压的Q倍。相量图：相量图：如Q=100,U=220V,则在谐振时所以电力系统应避免发生串联谐振。所以电力系统应避免发生串联谐振。第42页/共72页4.4.谐振曲线谐振曲线(1)(1)串联电路的阻抗串联电路的阻抗频率特性频率特性 阻抗随频率变化的关系。容性感性0第43页/共72页(2)(2)谐振曲线谐振曲线电流随频率变化的关系曲线。电流随频率变化的关系曲线。Q Q值越大，曲线越尖锐，选择性越好。值越大，曲线越尖锐，选择性越好。Q大Q小分析：谐振电流 电路具有选择最接近谐振频率附近的电流的能力电路具有选择最接近谐振频率附近的电流的能力 称为选择性。称为选择性。fR 第44页/共72页通频带：通频带：谐振频率上限截止频率上限截止频率下限截止频率Q大通频带宽度越小通频带宽度越小(Q Q值越大值越大)，选择性越好，抗干扰能力越强。Q小=21 当电流下降到0.707Io时所对应的上下限频率之差，称通频带。即：第45页/共72页5.5.串联谐振应用举例串联谐振应用举例接收机的输入电路：接收天线：组成谐振电路电路图 为来自3个不同电台(不同频率)的电动势信号；调C，对所需信号频率产生串联谐振等效电路+-最大则第46页/共72页例例1 1：已知：解：若要收听 节目，C 应配多大？+-则：结论结论：当 C 调到 204 pF 时，可收听到 的节目。(1)第47页/共72页例例1 1：已知：所需信号被所需信号被放大了放大了7878倍倍+-信号在电路中产生的电流 有多大？在 C 上 产生的电压是多少？(2)已知电路在解：时产生谐振这时第48页/共72页3.10.3 并联谐振1.1.谐振条件谐振条件+-实际中线圈的电阻很小，所以在谐振时有则：第49页/共72页1.1.谐振条件谐振条件2.2.谐振频率谐振频率或可得出：由：3.3.并联谐振的特征并联谐振的特征(1)(1)阻抗最大，呈电阻性阻抗最大，呈电阻性(当满足 0L R时)第50页/共72页(2)(2)恒压源供电恒压源供电时，总时，总电流最小；电流最小；恒流源供电恒流源供电时，电路的端电压最大。时，电路的端电压最大。(3 3)支路电流与总电流支路电流与总电流 的关系的关系当 0L R时，第51页/共72页 1支路电流是总电流的支路电流是总电流的 Q Q倍倍 电流电流谐振谐振相量图第52页/共72页例例2 2：已知：解：试求：+-第53页/共72页例例3 3：电路如图：已知 R=10 、IC=1A、1=45（间的相位角）、=50Hz、电路处于谐振状态。试计算 I、I1、U、L、C之值，并画相量图。解：(1)利用相量图求解 相量图如图:由相量图可知电路谐振，则：+-第54页/共72页又：(2)(2)用相量法求解用相量法求解例例3 3：设：则：第55页/共72页例例3 3：解：图示电路中U=220V,(1)当电源频率 时,UR=0试求电路的参数L1和L2(2)当电源频率 时,UR=U故:(1)即:I=0并联电路产生谐振,即:+-第56页/共72页试求电路的参数L1和L2(2)当电源频率 时,UR=U(2)所以电路产生串联谐振,并联电路的等效阻抗为:串联谐振时,阻抗Z虚部为零,可得:总阻抗+-第57页/共72页思考题:接收网络+-+-滤波滤波电路电路(a)(1)(1)现要求在接收端消现要求在接收端消除噪声除噪声,问图问图(a)(a)LCLC并联并联电路应工作在什么频电路应工作在什么频率下率下?-信号源如图电路中,已知:-噪声源(2)(2)现要求工作信号到现要求工作信号到达接收端达接收端,问图问图(b)(b)LCLC串串联电路应工作在什么联电路应工作在什么频率下频率下?接收网络+-+-(b)滤波滤波电路电路第58页/共72页3.11 功率因数功率因数的的提高提高1.功率因数:对电源利用程度的衡量对电源利用程度的衡量。X+-的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角时时,电路中发生能量互换电路中发生能量互换,出现无功出现无功当当功率这样引起两个问题这样引起两个问题:第59页/共72页(1)(1)电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量不能充分利用若用户：则电源可发出的有功功率为：若用户：则电源可发出的有功功率为：而需提供的无功功率为:所以所以 提高提高 可使发电设备的容量得以充分利用可使发电设备的容量得以充分利用无需提供的无功功率。第60页/共72页（2 2）增加线路和发电机绕组的功率损耗）增加线路和发电机绕组的功率损耗(费电)所以要求所以要求提高电网的功率因数对国民经济的发展有重提高电网的功率因数对国民经济的发展有重要的意义。要的意义。设输电线和发电机绕组的电阻为 :要求:(、定值)时所以所以提高提高 可减小线路和发电机绕组的损耗。可减小线路和发电机绕组的损耗。(导线截面积)2.2.功率因数功率因数cos cos 低的原因低的原因 日常生活中多为感性负载-如电动机、日光灯，其等效电路及相量关系如下图。第61页/共72页相量图+-+-+-感性等效电路40W220V40W220V白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯 例40W220V日光灯日光灯 供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的 否则受处罚否则受处罚否则受处罚否则受处罚。第62页/共72页常用电路的功率因数常用电路的功率因数纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路R-L-C C串联电路串联电路串联电路串联电路纯纯电感电路或电感电路或电感电路或电感电路或纯电容电路纯电容电路纯电容电路纯电容电路电动机电动机电动机电动机 空载空载空载空载电动机电动机电动机电动机 满载满载满载满载 日光灯日光灯（R-L串联电路）串联电路）第63页/共72页(2)(2)提高功率因数的措施提高功率因数的措施:3.3.功率因数的功率因数的提高提高 必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。在感性负载两端并电容I(1)(1)提高功率因数的原则：提高功率因数的原则：+-第64页/共72页 结论结论并联电容并联电容C C后：后：(2)(2)原感性支路的工作状态不变原感性支路的工作状态不变:不变感性支路的功率因数不变感性支路的电流(3)(3)电路总的有功功率不变电路总的有功功率不变因为电路中电阻没有变，因为电路中电阻没有变，所以消耗的功率也不变。所以消耗的功率也不变。(1)电路的总电流 ，电路总功率因数I电路总视在功率S第65页/共72页4.4.并联电容值的计并联电容值的计算算相量图:又由相量图可得：又由相量图可得：即:+-第66页/共72页思考题:1.1.电感性负载采用串联电容的方法是否可提高功率电感性负载采用串联电容的方法是否可提高功率因数因数,为什么为什么?2.2.原负载所需的无功功率是否有变化原负载所需的无功功率是否有变化,为什么为什么?3.3.电源提供的无功功率是否有变化电源提供的无功功率是否有变化,为什么为什么?第67页/共72页例1:解：(1)（2）如将 从0.95提高到1，试问还需并多 大的电容C。（1）如将功率因数提高到 ,需要 并多大的电容C,求并C前后的线路的电流。一感性负载,其功率P=10kW,，接在电压U=220V,=50Hz的电源上。即即第68页/共72页求并求并C C前后的线路电流前后的线路电流并C前:可见可见 :cos:cos 1 1时再继续提高，则所需电容值很大时再继续提高，则所需电容值很大（不经济），所以一般不必提高到（不经济），所以一般不必提高到1 1。并C后:(2)从0.95提高到1时所需增加的电容值第69页/共72页例2:解：(1)电源提供的电流为：电源的额定电流为：(1)(1)该电源供出的电流是否超过其额定电流？该电源供出的电流是否超过其额定电流？已知电源UN=220V,=50Hz，SN=10kVA向PN=6kW,UN=220V，的感性负载供电，(2)(2)如并联电容将如并联电容将 提高到提高到0.90.9，电源是否还有，电源是否还有 富裕的容量？富裕的容量？第70页/共72页例2:该电源供出的电流超过其额定电流。该电源供出的电流超过其额定电流。（2）如将 提高到0.9后，电源提供的电流为：该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载；该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载；所以提高电网功率因数后，将提高电源的利用率。所以提高电网功率因数后，将提高电源的利用率。第71页/共72页感谢您的观看！第72页/共72页