第3章正弦交流电路PPT讲稿.ppt
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1、第第3章正弦交流电路章正弦交流电路第1页,共148页,编辑于2022年,星期二 3.1 正弦量的基本概念正弦量的基本概念3.1.1 3.1.1 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素 按正弦规律变化的交流电动势、交流电压、交流电流等物理量统称为正弦量,如图按正弦规律变化的交流电动势、交流电压、交流电流等物理量统称为正弦量,如图按正弦规律变化的交流电动势、交流电压、交流电流等物理量统称为正弦量,如图按正弦规律变化的交流电动势、交流电压、交流电流等物理量统称为正弦量,如图3-1-13-1-1所所所所示。示。示。示。第2页,共148页,编辑于2022年,星期二1.1
2、.瞬时值和振幅值(最大值)瞬时值和振幅值(最大值)瞬时值和振幅值(最大值)瞬时值和振幅值(最大值)正弦量瞬时值中的最大值正弦量瞬时值中的最大值正弦量瞬时值中的最大值正弦量瞬时值中的最大值,叫振幅值叫振幅值叫振幅值叫振幅值,也叫峰值。也叫峰值。也叫峰值。也叫峰值。用大写字用大写字用大写字用大写字母带下标母带下标母带下标母带下标“mm”表示表示表示表示,如如如如UUmm、I Imm等。等。等。等。2.2.周期和频率周期和频率周期和频率周期和频率正弦量变化一周所需的时间称为周期。通常用正弦量变化一周所需的时间称为周期。通常用正弦量变化一周所需的时间称为周期。通常用正弦量变化一周所需的时间称为周期。通
3、常用“T T”表表表表示,单位为秒示,单位为秒示,单位为秒示,单位为秒(s)(s)。正弦量每秒钟变化的周数称为频率,用。正弦量每秒钟变化的周数称为频率,用。正弦量每秒钟变化的周数称为频率,用。正弦量每秒钟变化的周数称为频率,用“f f”表示,单位为赫兹表示,单位为赫兹表示,单位为赫兹表示,单位为赫兹(Hz)(Hz)。周期和频率互成倒数,即。周期和频率互成倒数,即。周期和频率互成倒数,即。周期和频率互成倒数,即以正弦电流为例,对于给定的参考方向,正弦量的一般以正弦电流为例,对于给定的参考方向,正弦量的一般解析函数式为解析函数式为第3页,共148页,编辑于2022年,星期二3.相位、角频率和初相相
4、位、角频率和初相 t+相位角相位角在不同的瞬间,正弦量有着不同的相位,因而有着在不同的瞬间,正弦量有着不同的相位,因而有着不同的状态。相位的单位一般为弧度不同的状态。相位的单位一般为弧度(rad)。角频率相位角变化的速度。角频率相位角变化的速度。单位:单位:rad/s或或1/s。相位变化相位变化2rad,经历一个周期,经历一个周期T,那么,那么 第4页,共148页,编辑于2022年,星期二当=0时,正弦波的零点就是计时起点 当0,正弦波零点在计时起点之左,其波形相对于=0的左移角,当00且且|1212|弧度弧度(2)(2)1212=1 1-2 20 UCRLC串联电路的相量图第87页,共148
5、页,编辑于2022年,星期二2.阻抗三角形阻抗三角形阻抗角阻抗三角形Z的实部为R,称为“电阻”,Z的虚部为X,称为“电抗”,它们之间符合阻抗三角形。第88页,共148页,编辑于2022年,星期二 Z是一个复数,所以又称为复阻抗,|Z|是阻抗的模,为阻抗角。复阻抗的图形符号与电阻的图形符号相似。复阻抗的单位为。Z称为该电路的阻抗第89页,共148页,编辑于2022年,星期二3.6.2电路的三种性质电路的三种性质 根据RLC串联电路的电抗 1.1.电感性电路电感性电路电感性电路电感性电路 此时此时第90页,共148页,编辑于2022年,星期二2.电容性电路电容性电路3.电阻性电路电阻性电路第91页
6、,共148页,编辑于2022年,星期二 例例 3-153-15图图 3-6-3(a)3-6-3(a)所示为所示为RCRC串联移相电路串联移相电路,u u为输入正弦电压为输入正弦电压,以以U UC C为为输出电压。已知输出电压。已知C C=0.01F=0.01F,u u的频率为的频率为6000Hz6000Hz,有效值为,有效值为1V1V。欲使。欲使输出电压比输入电压滞后输出电压比输入电压滞后6060,试问应选配多大的电阻,试问应选配多大的电阻R R?在此情况在此情况下,输出电压多大下,输出电压多大?解解 作出相量图,如图作出相量图,如图3-4-6(b)所示。容性电路的阻抗角为负值,根据已知有所示
7、。容性电路的阻抗角为负值,根据已知有输出电压输出电压 第92页,共148页,编辑于2022年,星期二3.7 RLC并联电路并联电路3.7.13.7.1电压和电流的关系电压和电流的关系电压和电流的关系电压和电流的关系由于是并联电路,电压相同,所以以电压相量为参考相量作出相量图。设ICIL。第93页,共148页,编辑于2022年,星期二导纳三角形导纳三角形 其关系为:设端口电流、电压相量分别为 则第94页,共148页,编辑于2022年,星期二其中 为电阻支路的“电导”;为电感支路的“感纳”;为电容支路的“容纳”。第95页,共148页,编辑于2022年,星期二3.7.2 RLC并联电路的三种性质并联
8、电路的三种性质 RLC并联电路的电纳(1)(1)当当当当CC1/1/LL时,电路呈容性时,电路呈容性时,电路呈容性时,电路呈容性 。B B0,0,0,I0,IC CIIL L,端口电流超前电压端口电流超前电压端口电流超前电压端口电流超前电压9090第96页,共148页,编辑于2022年,星期二(2)当当C1/L时,电路呈感性。时,电路呈感性。B0,0,ICIL,端口电流滞后电压,端口电流滞后电压90第97页,共148页,编辑于2022年,星期二(3)(3)当当当当CC=1/=1/LL时,电路呈阻性。时,电路呈阻性。时,电路呈阻性。时,电路呈阻性。B B=0=0,=0=0,I IC C=I=IL
9、 L。I IB B=0=0,Y=GY=G,I I=I=IG G,端口电流与电压同相。,端口电流与电压同相。,端口电流与电压同相。,端口电流与电压同相。这是一种特殊情况,称为谐振。这是一种特殊情况,称为谐振。这是一种特殊情况,称为谐振。这是一种特殊情况,称为谐振。第98页,共148页,编辑于2022年,星期二导纳法分析并联电路导纳法分析并联电路RLC并联电路第99页,共148页,编辑于2022年,星期二第100页,共148页,编辑于2022年,星期二3.7.3 复阻抗和复导纳的等效互换复阻抗和复导纳的等效互换对于串联电路,有第101页,共148页,编辑于2022年,星期二对于并联电路,有第102
10、页,共148页,编辑于2022年,星期二3.8 用相量法分析正弦交流电路用相量法分析正弦交流电路相量法一般步骤为:相量法一般步骤为:(1)作出相量模型图作出相量模型图 (2)(2)运用直流线性电路中所用的定律、定理、分析方法运用直流线性电路中所用的定律、定理、分析方法运用直流线性电路中所用的定律、定理、分析方法运用直流线性电路中所用的定律、定理、分析方法进行计算。直接计算的结果就是正弦量的相量值。进行计算。直接计算的结果就是正弦量的相量值。进行计算。直接计算的结果就是正弦量的相量值。进行计算。直接计算的结果就是正弦量的相量值。(3)根据需要,写出正弦量的解析式或计算出其他量。根据需要,写出正弦
11、量的解析式或计算出其他量。根据需要,写出正弦量的解析式或计算出其他量。根据需要,写出正弦量的解析式或计算出其他量。第103页,共148页,编辑于2022年,星期二3.8.1 复阻抗混联电路的分析计算复阻抗混联电路的分析计算例例 3.17电路如图3-8-1(a)所示,US(t)=40sin3000t V,求i、。第104页,共148页,编辑于2022年,星期二解解 写出已知正弦电压的相量 作相量模型,如图3-8-1(b)所示。其中,电感元件和电容元件的复阻抗分别为 第105页,共148页,编辑于2022年,星期二由各相量写出对应的正弦量 第106页,共148页,编辑于2022年,星期二例例 3-
12、19 图3-8-2(a)所示为电子电路中常用的RC选频网络,端口正弦电压u的频率可以调节变化。计算输出电压U2与端口电压u同相时u的频率0,并计算U2/U。第107页,共148页,编辑于2022年,星期二解解 RC串联部分和并联部分的复阻抗分别用Z1和Z2表示,且原电路的相量模型为Z1Z2的串联,如图3-8-2(b),由分压关系得 第108页,共148页,编辑于2022年,星期二由由题题意知,意知,同相同相时时,而而那么则 U2=1/3U 且为最大值。第109页,共148页,编辑于2022年,星期二3.8.2用网孔电流法分析正弦电路用网孔电流法分析正弦电路例例3-19 下图所示电路中,求各支路
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