电工电子技术第九讲22教学课件.ppt

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1、电工电子技术第九讲22教学课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望ACBZaZcZbNN+-UA.+-UC.UB.-+UNN.+-+-Ua.Ub.Uc.可将电路变换：-+UNN.+UA.-Ua.-+NNACBZaZcZb+UB.-+UC.-Uc.-+Ub.-+负载不对称，无中线UNN.=UA.z za a+UB.z zb bUC.z zc cz za a1z zb b1+z zc c1+UB.Ub.UNN.-=UC.Uc.UNN.-=UA.Ua.UNN

2、.-=22.2.2.2.负载三角形联结负载三角形联结负载三角形联结负载三角形联结相电流：相电流：负载三角形负载三角形联结时：联结时：负载的负载的相电压等于电源的线电压。相电压等于电源的线电压。Iab.=Uab.ZabIbc.=Ubc.ZbcIca.=Uca.Zca线电流：线电流：IA.IB.IC.,ACZabZbcZcaIbc.Ica.Uab.+-+-Ubc.Uca.IB.IC.IA.Iab.B返回3依依KCL列方程：列方程：感性负载当负载对称时，当负载对称时，分析线电流和相分析线电流和相电流的关系电流的关系：IB.=Iab.Ibc._IA.=Ica.Iab._IC.=Ibc.Ica._Iab

3、.Ica.Ibc.-Ica.Iab 3IA.ACZabZbcZcaIbc.Ica.Uab.+-+-Ubc.Uca.IB.IC.Iab.B返回IA.Uab.4负载作 连结且对称时，线电流和相电流的一般关系式：记住上述公式记住上述公式Iab 3Iab.Ica.Ibc.IC.IB.-Ica.IA.IA=3Iab-30oIB=3Ibc.-30oIC=3Ica.-30oIC.IB.返回IB.=Iab.Ibc._IA.=Ica.Iab._IC.=Ibc.Ica._Uab.UbC.UCa.5 3.3.3.3.三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率 一般关系式：一般关系式：有功功率有功功率对

4、称负载：对称负载：IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.返回6星形接法对称负载星形接法对称负载：注意：注意：角仍然角仍然是相电压与相电流是相电压与相电流间的相位差角！间的相位差角！，IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.返回7三角形接法对称负载三角形接法对称负载：，ACZabZbcZcaIbc.Ica.Uab.+-+-Ubc.Uca.IB.IC.IA.Iab.B返回8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：三相对称负载有功功率一般表达式：无功功率：视在功率：注意：注意：角均是角均是相电压与相电

5、流间相电压与相电流间的相位差角！的相位差角！返回9已知：三相已知：三相电路中电路中求：求：1 1、星形负载、星形负载线电流：线电流：求解求解思路：思路：例例2.4.2IA.IAB.ACBICA.IBC.返回VUoAB30380=P=10kW ，Dcosj D=1YYP=5kW ，cosj=0.5（感性）j =60Y Ycosj=0.5（感性），10ACBICA.IBC.IA.返回IIIAAYAD+=AtAi)30sin(23.26-=w2 2、三角形负载、三角形负载线电流：线电流：UA.I相D303060Uab.IA.IAY.11对称负载：对称负载：（不论星形联结还是三角形联结）电压对称、电流

6、对称，只需计算一相。小结小结不对称负载：不对称负载：每相分别计算。星形联结三角形联结三角形联结电源对称对称负载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12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：三相对称负载有功功率一般表达式：无功功率：视在功率：注意：注意：角均是角均是相电压与相电流间相电压与相电流间的相位差角！的相位差角！返回132.5.2.5.非正弦周期电流的电路非正弦周期电流的电路2.5.1 2.5.1 非正弦周期交流信号非正弦周期交流信号非正弦周期交流信号非正弦周期交流信号2.5.2 2.5.2 非正弦周期量非正弦

7、周期量非正弦周期量非正弦周期量的分解的分解的分解的分解2.5.3 2.5.3 非正弦周期量的有效值非正弦周期量的有效值非正弦周期量的有效值非正弦周期量的有效值2.5.5 2.5.5 非正弦周期电流电路平均功率非正弦周期电流电路平均功率非正弦周期电流电路平均功率非正弦周期电流电路平均功率 2.5.4 2.5.4 非正弦周期电流的线性电路非正弦周期电流的线性电路非正弦周期电流的线性电路非正弦周期电流的线性电路的计算的计算的计算的计算14非正弦周期电流的电路非正弦周期电流的电路本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1.1.会进行非正弦量有效值的计算。会进行非正弦量有效值的计算。会进行非正弦量有效值

8、的计算。会进行非正弦量有效值的计算。2.2.了解非正弦周期电流电路的计算方法。了解非正弦周期电流电路的计算方法。了解非正弦周期电流电路的计算方法。了解非正弦周期电流电路的计算方法。3.3.会进行非正弦周期电流电路平均功率的计算。会进行非正弦周期电流电路平均功率的计算。会进行非正弦周期电流电路平均功率的计算。会进行非正弦周期电流电路平均功率的计算。152.5.1 非正弦周期交流信号非正弦周期交流信号 前面讨论的是正弦交流电路，其中电压和电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。遇到非正弦

9、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）和一系列频率不分解为恒定分量（如果有的话）和一系列频率不同的正弦量。同的正弦量。16如：半波整流电路的输出信号如：半波整流电路的输出信号如：半波整流电路的输出信号如：半波整流电路的输出信号1.1.特点特点特点特点:按周期规律变化，但不是正弦量。按周期规律变化，但不是正弦量。按周期规律变化，但不是正弦量。按周期

10、规律变化，但不是正弦量。2.非正弦周期交流信号的产生非正弦周期交流信号的产生非正弦周期交流信号的产生非正弦周期交流信号的产生1)电路中有非线性元件；电路中有非线性元件；2)电源本身是非正弦；电源本身是非正弦；3)电路中有不同频率的电源共同作用。电路中有不同频率的电源共同作用。+-+-2.5.1 非正弦周期交流信号非正弦周期交流信号OO17示波器内的水平扫描电压示波器内的水平扫描电压周期性锯齿波周期性锯齿波计算机内的脉冲信号计算机内的脉冲信号OOT tO18晶体管交流放大电路晶体管交流放大电路交直流共存电路交直流共存电路交直流共存电路交直流共存电路u0t+Ucc+-+-u0+-tuit193.3

11、.非正弦周期交流电路的分析方法非正弦周期交流电路的分析方法非正弦周期交流电路的分析方法非正弦周期交流电路的分析方法etE0e1问题问题1iReE0e1+-此时电路中的电流也是非正弦周期量。此时电路中的电流也是非正弦周期量。即：即：不同频率信号可叠加成周期性的非正弦量。不同频率信号可叠加成周期性的非正弦量。不同频率信号可叠加成周期性的非正弦量。不同频率信号可叠加成周期性的非正弦量。20具体方法在具体方法在5.4中介绍中介绍问题问题2：既然不同频率的正弦量和直流分量可以叠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，加成一个周期性的非正弦量，那么反过来一个非那么反过来一个非正弦的周

12、期量是否也可分解为正弦分量和直流分正弦的周期量是否也可分解为正弦分量和直流分量呢？量呢？数学上已有了肯定的答案，一切满足狄里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。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。电路来求解。例例:电路如图，电路如图，u是一周期性的非正弦量，是一周期性的非正弦量，求求 i 谐波分析法谐波分析法iRu+-212.5.2 非正弦周期量非正弦周期量的分解的分解基波（或基波（或一次谐波）一次谐波）二次谐波二次谐波（2 2倍频）倍频）直流分量直流

13、分量高次谐波高次谐波+.1.周期函数周期函数 的傅里叶级数的傅里叶级数 数学工具：傅里叶级数数学工具：傅里叶级数数学工具：傅里叶级数数学工具：傅里叶级数条件：条件：在一周期内有有限个极大、极小值，在一周期内有有限个极大、极小值，有限个第一间断点。有限个第一间断点。22周期函数周期函数周期函数周期函数傅里叶级数另一种形式傅里叶级数另一种形式傅里叶级数另一种形式傅里叶级数另一种形式23 求出求出A0、Bkm、Ckm便可得到原函数便可得到原函数 的的展开式展开式。24 矩形波、三角波、锯齿波、全波整流电压的矩形波、三角波、锯齿波、全波整流电压的矩形波、三角波、锯齿波、全波整流电压的矩形波、三角波、锯

14、齿波、全波整流电压的傅里叶级数展开式傅里叶级数展开式傅里叶级数展开式傅里叶级数展开式矩形波电压矩形波电压矩形波电压矩形波电压三角波电压三角波电压三角波电压三角波电压uOO25锯齿波电压锯齿波电压锯齿波电压锯齿波电压全波整流电压全波整流电压全波整流电压全波整流电压OO26周期性方波的分解周期性方波的分解例例例例直流分量直流分量基波基波五次谐波五次谐波三波谐波三波谐波七次谐波七次谐波tutuOtuOtuOtuO27基波基波基波基波直流分量直流分量直流分量直流分量直流分量直流分量直流分量直流分量+基波基波基波基波三次谐波三次谐波三次谐波三次谐波直流分量直流分量直流分量直流分量+基波基波基波基波+三次

15、谐波三次谐波三次谐波三次谐波+五次谐波五次谐波五次谐波五次谐波utut五次谐波五次谐波五次谐波五次谐波282.2.用频谱图表示非正弦周期量用频谱图表示非正弦周期量用频谱图表示非正弦周期量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，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频率愈高，则幅值愈小。说明傅里叶级数具有收敛性；其中性；其中恒定分量恒定分量（如果有的话）、（如果有的话）、基波及接近基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波的高次谐波是非正弦周期量的主要组成部分。上。上图中，我们图中，我们只取到五次谐波，只取

16、到五次谐波，若谐波的项数取得愈若谐波的项数取得愈多，则合成的曲线愈接近原来的波形。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。称为频率的高低把它们依次排列起来。称为频谱图。频谱图。29周期性方波的频谱图周期性方波的频谱图例例例例设：设：Um=10V5 u(V)O302.5.3 非正弦周期量的有效值非正弦周期量的有效值若若则有效值则有效值:利用三角函数的正交性得利用三角函数的正交性得利用三角函数的正交性得利用三角函数的正交性得315.3 非正弦周期量的有效值非正弦周期量的有效值式中：式中：同理，同

17、理，非正弦周期电压的有效值为：非正弦周期电压的有效值为：非正弦周期电压的有效值为：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。谐波分量有效值平方和的方根。32例例1:求图示波形的有效值和平均值求图示波形的有效值和平均值有效值为有效值为有效值为有效值为平均值为平均值为平均值为平均值为:解：解：ti(A)10O33作业：2.4.2，2.4.3，2.4.42.4.2（1）电路连接图略 （2）满载电流IL10A(直接用功率公式)，中线电流IN=0 （3）第一层=0.5IL=5A，第二层=0.75IL=7.5A，第三层=10A IN=（IA IB IC）（5 7.5 10 ）4.33 A2.4.3答案：IP=7.6A，IL=13.2A，P=519.8W2.4.4答案：I/IY=3，P/PY=3.120O 240O30O补充题：补充题：补充题：补充题：图示是一半波整流电压的图示是一半波整流电压的波形，求其有效值和平均波形，求其有效值和平均值。值。O1V34