4正弦交流電路-2ppt課件

1、設(shè)設(shè)tUusinmRUI 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律:iRu tRURtURuisin2sinm tItIsin2sinm 0 iu 相位差相位差 ： IU相量圖相量圖Riu+_相量式：相量式：0II RIUU 0iup(1) 瞬時功率瞬時功率 p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積：瞬時電壓與瞬時電流的乘積tIU2mmsin)2cos(121mmtIU結(jié)論結(jié)論: 耗能元件耗能元件,且隨時間變化。且隨時間變化。0ptUutIisin2sin2 pittuOttpOiuTTtiuTtpTP00d1d1UIttUITT0)dcos2(11ttIUTTd)2cos(12110mmIUP 單位單位:瓦瓦W RI2

2、P RU2Riu+_ppttO)90(sin2 tLI 根本關(guān)系式：根本關(guān)系式： 90iu相位差相位差90tiLeuLdd設(shè)：設(shè)：tIisin2iu+-eL+-LttILud)sind(m)90(sin2tUuttuiiO)90(sin2tLIutIisin2LUI IXUL那么那么: : 電感電感L具有通直阻交的作用具有通直阻交的作用f = 0, XL =0，電感，電感L視為短路視為短路LfLXL2 fLXL2 IL UXLLfLXL2LXIXILULjjfLUI 2UI相量圖相量圖90IU超前超前)90(sin2tLIutIisin2根據(jù)：根據(jù)： 0II9090LIUULIUIU j90

3、那么：那么：LXI,fO0d)(2sind1oo ttUIT1tpTPTT)90(sinsinmmttIUuiptUI2sintIUttIU2sin2cossinmmmm)90(sin2tLIutIisin2p 0分析：分析： 瞬時功率瞬時功率 ：uiptUI2sinui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0p 0p XC 時，時， 0 ，u 超前超前 i 呈感性呈感性當(dāng)當(dāng) XL XC 時時 ， 0 感性感性)XL XC由電壓三角形可得由電壓三角形可得:cosUURsinUUxURUCLUU XUCUIRU( 0 容性容性)XL XC CULUCLUUU RjXL-jXCRU+_LU+_C

4、U+_U+_I由相量圖可求得由相量圖可求得: RXXXXRZCLCLarctan)(22ZIXRIXXRIUUUUCLCLR )()(222222 由阻抗三角形：由阻抗三角形：cosZR sinZXURUCLUU XUZRCLXXXt It Uiupsin)(sinmmt UIt -1 UI2sinsin)cos2(cos 儲能元件上儲能元件上的瞬時功率的瞬時功率耗能元件上耗能元件上的瞬時功率的瞬時功率)(sinsinmm t Uut Ii設(shè)：設(shè)：RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i)cos(2 t UI-UIcos cosUIP 所所以以 cos)d(2coscos1d100UIttUIU

5、ITtpTPTT 單位單位: W總電壓總電壓總電流總電流u 與與 i 的夾角的夾角coscos 稱為功率稱為功率因數(shù)，用來衡量因數(shù)，用來衡量對電源的利用程對電源的利用程度。度。單位：乏單位：乏,varsinUIQ 總電壓總電壓總電流總電流u 與與 i 的夾角的夾角根據(jù)電壓三角形可得：根據(jù)電壓三角形可得：RIIUUIPR2cos電阻耗費(fèi)的電阻耗費(fèi)的電能電能)()(2CLCLCLXXIIUUIUIUQ根據(jù)電壓三角形可得：根據(jù)電壓三角形可得：URU XU電感和電容電感和電容與電源之間與電源之間的能量互換的能量互換 電路中總電壓與總電流有效值的乘積。電路中總電壓與總電流有效值的乘積。2IZUIS單位：

6、伏安單位：伏安, VA 注：注： SNUN IN 稱為發(fā)電機(jī)、變壓器稱為發(fā)電機(jī)、變壓器 等供電設(shè)備的等供電設(shè)備的容量，可用來衡量發(fā)電機(jī)、變壓器能夠提供的最大有功容量，可用來衡量發(fā)電機(jī)、變壓器能夠提供的最大有功功率。功率。22QPS QPS阻抗三角形、電壓三角形、功率三角形阻抗三角形、電壓三角形、功率三角形SQP22)(CLXXRZ sincosZXZR2)(CL2RUUUUsincosUUUUXR22QPSsincosSQSPRUUCLUU將電壓三角形的有效值同除將電壓三角形的有效值同除I得到阻抗三角形得到阻抗三角形將電壓三角形的有效值同乘將電壓三角形的有效值同乘I得到功率三角形得到功率三角形

7、RCLXX Z例例1：知知:)V20314(sin2220 tuF40127mH,30CLR求求:(1)電流的有效值電流的有效值I與瞬時值與瞬時值 i ;(2) 各部分電壓的有效各部分電壓的有效值與瞬時值；值與瞬時值；(3) 作相量圖；作相量圖；(4)有功功率有功功率P、無功功率、無功功率Q和視在功率和視在功率S。在在RLC串聯(lián)交流電路中，串聯(lián)交流電路中，解：解：40101273143 LXL801040314116- CXC5080)(4030)(2222 CLXXRZ(1)4.4AA50220 ZUI)A73314(sin244ti.-533080-40arctanarctanRXXCL

8、73,-53iiu所所以以因因為為 (2)V73314(sin2132tuR132V30V4.4 IRUR)V163314(sin2176tuL176VV404.4 LLIXU)V17314(sin2352tuC352V804.4CCIXU53ULUCUCLUUIRU經(jīng)過計算可看出：經(jīng)過計算可看出：CLRUUUUCLRUUUU而是而是(3)相量圖相量圖(4)580.8W)W53(cos4.4220cos UIP或或580.8W2RIIUPR(4)var-774.4)var53(sin4.4220sin UIQ(電容性電容性)5350j40)30()( j CLXXRZA734.4A53-502

9、0220 ZUIV7313230V734.4 RIURV163176V7340j4.4j LLXIUV17-352V7380j4.4j CCXIUV20220 U解：解：知知:F1. 0,2k CR在在RC串聯(lián)交流電路中，串聯(lián)交流電路中，解：解：3.2kk100.15003.142116- CXC,k3.77k3.222222 CXRZ輸入電壓輸入電壓500Hz1V,1fU(1)求輸出電壓求輸出電壓U2，并討論輸入和輸出電壓之間，并討論輸入和輸出電壓之間的大小和相位關(guān)系的大小和相位關(guān)系 (2)當(dāng)將電容當(dāng)將電容C改為改為 時時,求求(1)中各項；中各項；(3)當(dāng)將頻率改為當(dāng)將頻率改為4000Hz

10、時時,再求再求(1)中各項。中各項。F20RC1U+_+_I2U方法方法1：(1)0.27mAmA3.7711 ZUI-5823.2-arctanarctanRXC0.54V2V0.272 IRU54%12UU2U1U比比 超前超前58V011 U解：設(shè)解：設(shè)VVV580.54583.772013.22212jUZRRUCRC1U+_+_I2U0.54VVcos581cos12 UU12UUI58-5823.2-arctanarctanRXCR1610205003.142116- CXC,k222 CXRZ0arctanRXC1Vcos112 UUU 1UCUI2UV011 U解：設(shè)解：設(shè)30

11、04100.140003.142116- CXC,k2.0422 CXRZ-11.3arctanRXC0.98Vcos12UU 3 . 111UCUI2U98%12UU2U1U比比 超前超前311.RXC正誤判別正誤判別ZUI ？ZUI Zui ？ZUI？在在RLC串聯(lián)電路中，串聯(lián)電路中， ZUI？UUUCL arctan？RXXCL arctanRCLUUU arctan？ ？CXLXRUI？CLRUUUU？CLRuuuu？)CLXXRZj(RCL arctan？ ？CLXXRZ 0II設(shè)設(shè)IU、 假設(shè)正弦量用相量假設(shè)正弦量用相量 表示，電路參數(shù)用復(fù)數(shù)阻抗表示，電路參數(shù)用復(fù)數(shù)阻抗 ) )表示

12、，那么直流電路表示，那么直流電路中引見的根本定律、定理及各種分析方法在正弦交流電路中引見的根本定律、定理及各種分析方法在正弦交流電路中都能運(yùn)用。中都能運(yùn)用。 C CL LRR1jj、0 KCL I0 KVL U 電阻電路電阻電路RIU)(jLXIU純電感電路純電感電路)j(CXIU純電容電路純電容電路普通電路普通電路IZU 有功功率等于電路中各電阻有功功率之和，有功功率等于電路中各電阻有功功率之和，或各支路有功功率之和。或各支路有功功率之和。ii12iRIP 無功功率等于電路中各電感、電容無功功率之無功功率等于電路中各電感、電容無功功率之和，或各支路無功功率之和。和，或各支路無功功率之和。)(iii12iCLXXIQ i1iisin iIUQ 或或i1iicos iIUP或或RIUIP2cosXIUIQ2