第20講正弦穩(wěn)態(tài)電路2ppt課件

1、8-1 變換方法的概念變換方法的概念8-2 復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)8-3 振幅相量振幅相量8-4 基爾霍夫定律的相量方式基爾霍夫定律的相量方式8-5 三種根本電路元件三種根本電路元件VCR的相量方式的相量方式8-6 VCR相量方式的統(tǒng)相量方式的統(tǒng)阻抗和導(dǎo)納阻抗和導(dǎo)納的引入的引入8-7 正弦穩(wěn)態(tài)電路與電阻電路分析方法正弦穩(wěn)態(tài)電路與電阻電路分析方法的類比的類比8-8 正弦穩(wěn)態(tài)混聯(lián)電路的分析正弦穩(wěn)態(tài)混聯(lián)電路的分析8-9 相量模型的網(wǎng)孔分析和節(jié)點(diǎn)分析相量模型的網(wǎng)孔分析和節(jié)點(diǎn)分析8-10 相量模型的等效相量模型的等效8-11 有效值有效值 有效值相量有效值相量8-12 兩類特殊問題兩類特殊問題 相量圖法相量圖法1、熟

2、習(xí)復(fù)數(shù)及其運(yùn)算；、熟習(xí)復(fù)數(shù)及其運(yùn)算；2、熟習(xí)正弦量的描畫，正弦量的三要素；、熟習(xí)正弦量的描畫，正弦量的三要素；3、熟練掌握正弦量的振幅相量方式；、熟練掌握正弦量的振幅相量方式；4、熟練掌握基爾霍夫定律和根本電路元件、熟練掌握基爾霍夫定律和根本電路元件VCR的相的相量方式量方式 ；5、熟練掌握阻抗和導(dǎo)納的概念及電路的相量模型；、熟練掌握阻抗和導(dǎo)納的概念及電路的相量模型；6、熟練掌握正弦電路的相量分析法及等效變換，熟、熟練掌握正弦電路的相量分析法及等效變換，熟練掌握相量圖；練掌握相量圖；7、熟練掌握正弦量有效值的概念及有效值相量。、熟練掌握正弦量有效值的概念及有效值相量。l1、熟練掌握阻抗和導(dǎo)納的

3、概念；、熟練掌握阻抗和導(dǎo)納的概念；l2、掌握正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量分析法；、掌握正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量分析法；l3、掌握混聯(lián)電路的分析；、掌握混聯(lián)電路的分析；l4、掌握相量模型的網(wǎng)孔分析法和節(jié)點(diǎn)分析法。、掌握相量模型的網(wǎng)孔分析法和節(jié)點(diǎn)分析法。重點(diǎn)重點(diǎn) 阻抗和導(dǎo)納的概念；阻抗和導(dǎo)納的概念； 正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量分析法。正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量分析法。難點(diǎn)難點(diǎn)復(fù)雜電路的相量分析法。復(fù)雜電路的相量分析法。1、阻抗的定義 | jmmmmUUZZRXII阻抗：為元件相量電壓阻抗：為元件相量電壓 與流入端口相量電流與流入端口相量電流 的比值的比值 mUmI 阻抗阻抗Z是一個復(fù)量，故是一個復(fù)量，故又稱為復(fù)阻抗。又稱為復(fù)阻抗

4、。R為電阻分為電阻分量，量，X為電抗分量。為電抗分量。 阻抗阻抗Z的模的模 22XRZRX|ZZ電阻、感抗、容抗RZRLLjjZLXCC11jjjZXCC LXL 稱為感抗，單位是歐姆，為頻率的函稱為感抗，單位是歐姆，為頻率的函數(shù)，當(dāng)頻率改動時，感抗也會隨之改動數(shù)，當(dāng)頻率改動時，感抗也會隨之改動 C1XC 稱為容抗，單位是歐姆，也為頻率稱為容抗，單位是歐姆，也為頻率的函數(shù)的函數(shù) jL被稱為復(fù)數(shù)感抗、被稱為復(fù)數(shù)感抗、1/ jC被稱為復(fù)數(shù)容抗。被稱為復(fù)數(shù)容抗。結(jié)合電路元件結(jié)合電路元件VCR的相量方式，將阻抗的定義用于的相量方式，將阻抗的定義用于單一元件，我們有：單一元件，我們有：留意：也有容抗取正

5、號的，即留意：也有容抗取正號的，即CXC1導(dǎo)納導(dǎo)納Y定義為：定義為：1mmIYUZ導(dǎo)納導(dǎo)納Y也可以表示也可以表示為為 | | jYYGB 導(dǎo)納導(dǎo)納Y是一個復(fù)量，又稱復(fù)導(dǎo)納是一個復(fù)量，又稱復(fù)導(dǎo)納 。 G=ReY，為導(dǎo)納的電導(dǎo)分量；，為導(dǎo)納的電導(dǎo)分量； B=ImY，為導(dǎo)納的電納分量。，為導(dǎo)納的電納分量。 感納、包容感納、包容包容包容BC：CBCL1BL 單位均是西門子單位均是西門子S)。 感納感納BL ：jC被稱為復(fù)數(shù)包容、被稱為復(fù)數(shù)包容、1/ jL被稱為復(fù)數(shù)感納。被稱為復(fù)數(shù)感納。留意：也有感納取正號的，即留意：也有感納取正號的，即LBL11、電路的相量模型時域模型時域模型 相量模型相量模型電阻電

6、導(dǎo)、電感、電容電阻電導(dǎo)、電感、電容 阻抗導(dǎo)納阻抗導(dǎo)納電壓、電流電壓、電流 正弦電壓電流相量正弦電壓電流相量相量模型相量模型時域模型時域模型i_LCuRI_LjCj1UR2、相量法求解正弦穩(wěn)態(tài)電路相量法求解正弦穩(wěn)態(tài)電路的步驟相量法求解正弦穩(wěn)態(tài)電路的步驟1變換：正弦變換為相量，電路參數(shù)變換為阻抗變換：正弦變換為相量，電路參數(shù)變換為阻抗或?qū)Ъ{；或?qū)Ъ{；2采用類比電阻電路解法，對模型進(jìn)展求解；采用類比電阻電路解法，對模型進(jìn)展求解；3反變換：對相量解轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的時間反變換：對相量解轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的時間t函數(shù)。函數(shù)。留意：電阻電路即直流電路一切的定律、定理和留意：電阻電路即直流電路一切的定律、定理和計算公式，

7、對正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量模型都適用。計算公式，對正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量模型都適用。RLC串聯(lián)電路的計算。0.25F2H,2V,)2cos(10)(CLRttusP27 例例8-11 設(shè)圖中各電路參數(shù)為：設(shè)圖中各電路參數(shù)為：相量模型相量模型時域模型時域模型mI_LjCj1smUR將電路轉(zhuǎn)換為相量模型，那么電流的相量為：將電路轉(zhuǎn)換為相量模型，那么電流的相量為：oo452254522102210242101jjjCjLjRUZUIsmsmmiLCRsu_uR_uL_uCmI_LjCj1smUR電阻的電壓相量為：電阻的電壓相量為：o45225mIo4525RIUmRm電感的電壓相量為：電感的電壓相量為：o45

8、210LmLmjXIU電容的電壓相量為：電容的電壓相量為：o135251CjIUmCm電路的時域解為：電路的時域解為：)1352cos(25)()452cos(210)()452cos(25)()452cos(225)(oooottuttuttuttiCLR設(shè)各電壓相量全部為關(guān)聯(lián)方向：設(shè)各電壓相量全部為關(guān)聯(lián)方向：RLC串聯(lián)電路相量圖mI_LjCj1smUR以電流的相量為基準(zhǔn)方向，以電流的相量為基準(zhǔn)方向，畫出各電量的相量圖：畫出各電量的相量圖：mIsmULmURmUCmU將相量圖沿順時針方將相量圖沿順時針方向旋轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)45O，可以得到，可以得到例例8-11的相量圖。的相量圖。RLC串聯(lián)電路中，電

9、感電壓超前串聯(lián)電路中，電感電壓超前電流電流90，電容電壓滯后電流，電容電壓滯后電流90。思索題：假設(shè)電容電流與電感電思索題：假設(shè)電容電流與電感電流相等，電路會產(chǎn)生什么結(jié)果？流相等，電路會產(chǎn)生什么結(jié)果？RLC并聯(lián)電路的計算_)(tuCRL)(tisLiCiRi_mUSj1S1Sj41smILmICmIRmI。0.5F2H,1V,)2cos(3)(CLRttisP29 例例8-12 設(shè)圖中各電路參數(shù)為：設(shè)圖中各電路參數(shù)為：將電路轉(zhuǎn)換為相量模型，那么電壓的相量為：將電路轉(zhuǎn)換為相量模型，那么電壓的相量為：oo9 .364 . 29 .3625. 1375. 01341113jjjYIUsmm電阻的電流

10、相量為：電阻的電流相量為：o9 .364 . 2GUImRm電感的電流相量為：電感的電流相量為：oo9 .1266 . 0419 .364 . 2jjBUILmLm電容的電流相量為：電容的電流相量為：oo1 .534 . 219 .364 . 2jjBUICmCm電路的時域解為：電路的時域解為：)1 .532cos(4 . 2)()9 .1262cos(6 . 0)()9 .362cos(4 . 2)()9 .362cos(4 . 2)(oooottittittittuCLR根據(jù)關(guān)聯(lián)方向的歐姆定律：根據(jù)關(guān)聯(lián)方向的歐姆定律：_mUSj1S1Sj41smILmICmIRmIo9 .364 . 2m

11、URLC并聯(lián)電路相量圖以電壓的相量為基準(zhǔn)方向，以電壓的相量為基準(zhǔn)方向，畫出各電量的相量圖：畫出各電量的相量圖：將相量圖沿順時針方將相量圖沿順時針方向旋轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)36.9O，可以得，可以得到例到例8-12的相量圖。的相量圖。_mUSj1S1Sj41smILmICmIRmImUsmICmIRmILmIRLC并聯(lián)電路中，電容并聯(lián)電路中，電容電流超前電壓電流超前電壓90，電，電感電流滯后電壓感電流滯后電壓90。思索題：假設(shè)電容電流思索題：假設(shè)電容電流與電感電流相等，電路與電感電流相等，電路會產(chǎn)生什么結(jié)果？會產(chǎn)生什么結(jié)果？1、混聯(lián)電路的相量解法：可仿照電阻混聯(lián)電、混聯(lián)電路的相量解法：可仿照電阻混聯(lián)電路的處

12、置方法來求輸入阻抗或?qū)Ъ{、各支路路的處置方法來求輸入阻抗或?qū)Ъ{、各支路電流相量以及電壓相量等。電流相量以及電壓相量等。2、求解輸入阻抗或?qū)Ъ{時的留意點(diǎn)：、求解輸入阻抗或?qū)Ъ{時的留意點(diǎn)：1同一元件或同一端鈕間的阻抗與導(dǎo)納互為倒數(shù)；同一元件或同一端鈕間的阻抗與導(dǎo)納互為倒數(shù)； 2根本元件的阻抗和導(dǎo)納；根本元件的阻抗和導(dǎo)納； 11nkknkkZZYY3串聯(lián)用阻抗表征較方便串聯(lián)用阻抗表征較方便 并聯(lián)用導(dǎo)納表征較方便并聯(lián)用導(dǎo)納表征較方便o2219 .365 . 2)(5 . 12150020001061300011000313000)1061300011000(31300015001)1(66Kjjjjj

13、jCjRLjCjRLjRZ。F61H,31,1K,1.5KV,)3000cos(40)(CLRRttus21圖中各電路參數(shù)為：圖中各電路參數(shù)為：)(9 .36169 .365 . 240mAZUIsmmoo)(tuLC2RL)(tusCiLii1R)(3 .551084 .182109 .36162112111mAjjjICjRLjCjRIImmLmooo22)(9 .36169 .365 . 240mAZUIsmmoo根據(jù)分流公式，有根據(jù)分流公式，有)(1 .9828135229 .361621111mAjjjICjRLjLjIImmCmooo2電路的時域解為：電路的時域解為：)(1 .98

14、3000cos(28)()(3 .553000cos(108)()(9 .363000cos(16)(mAttimAttimAttiCLooo)(tuLC2RL)(tusCiLii1R)16cos(317)(31)()(310/ttutuRRRtuRRRss212oc2100)0(F,01. 0,5,01V,)16cos(17)(uCRRttus初始條件：21圖中各電路參數(shù)為：圖中各電路參數(shù)為：)(tuC)(tuocCi0R)(tuC2RCi2Rii1R)(tusooocm0m1 .2851 .2817858158531701. 016131001. 016111jjjUCjRCjU首先作出戴

15、維南等效電路如右圖所示首先作出戴維南等效電路如右圖所示再用相量法求穩(wěn)態(tài)解再用相量法求穩(wěn)態(tài)解)1 .2816cos(5)(opttu)(tuC)(tuocCi0R)(tuC2RCi2Rii1R)(tusom1 .285U穩(wěn)態(tài)時域解為：穩(wěn)態(tài)時域解為：)V(41. 4)1 .28cos(5)0(0)0(301op0uuSCR最后根據(jù)三要素法求出全呼應(yīng)最后根據(jù)三要素法求出全呼應(yīng))V(41. 4)1 .2816cos(5)0()0()()(30tteteuututuopp 網(wǎng)孔分析方法網(wǎng)孔分析方法 相量模型網(wǎng)孔分析方法與電阻電路網(wǎng)孔分析相量模型網(wǎng)孔分析方法與電阻電路網(wǎng)孔分析方法類似。分析時自電阻轉(zhuǎn)化為自

16、阻抗，互電阻方法類似。分析時自電阻轉(zhuǎn)化為自阻抗，互電阻轉(zhuǎn)化為互阻抗，電壓源轉(zhuǎn)化為電壓相量。轉(zhuǎn)化為互阻抗，電壓源轉(zhuǎn)化為電壓相量。 運(yùn)用相量模型網(wǎng)孔分析方法實(shí)例參見例運(yùn)用相量模型網(wǎng)孔分析方法實(shí)例參見例8-15。2. 節(jié)點(diǎn)分析方法節(jié)點(diǎn)分析方法 相量模型節(jié)點(diǎn)分析方法與電阻電路節(jié)點(diǎn)相量模型節(jié)點(diǎn)分析方法與電阻電路節(jié)點(diǎn)分析方法類似。分析時自電導(dǎo)轉(zhuǎn)化為自導(dǎo)分析方法類似。分析時自電導(dǎo)轉(zhuǎn)化為自導(dǎo)納，互電導(dǎo)轉(zhuǎn)化為互導(dǎo)納，電流源轉(zhuǎn)化為納，互電導(dǎo)轉(zhuǎn)化為互導(dǎo)納，電流源轉(zhuǎn)化為電流相量。電流相量。2V,)1000cos(10)(rttus圖中電路的知條件：圖中電路的知條件：mmmmmIIjjIjIjIj121212)24(4104)43(網(wǎng)孔電流相量方程網(wǎng)孔電流相量方程02)42(104)43(2121mmmmIjIjIjIj即：即：oo3 .5677. 21330207 .2924. 1471021jIjImm解得：解得：)A)(3 .561000cos(77. 2)()A)(7 .291000cos(24. 1)(21oottitti時域解：時域解：解解 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)上的上的KCL方程為方程為 n1n211111115j10j10j5j5j10UU節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)上的上的KCLKCL方程為方程為n1n2111111( j0.5)j5j1010j5j10j5UU n1n2n1n2(0.2 j0.2)j0.1