《电路分析》正弦交流电路的分析课件.ppt

1、v 重重 点点 1、阻抗与导纳的概念及意义、阻抗与导纳的概念及意义 2、正弦交流电路的相量法、正弦交流电路的相量法 3、功率因素的提高、功率因素的提高4、最大功率传输、最大功率传输v 难点难点1、利用相量图进行复杂电路的分析、利用相量图进行复杂电路的分析2、谐振及其特点、谐振及其特点9-1 阻抗与导纳阻抗与导纳9-2 正弦交流电路的分析和计算正弦交流电路的分析和计算9-3 正弦交流电路的功率正弦交流电路的功率9-4 串联谐振和并联谐振串联谐振和并联谐振+_ 二 端 口 网 络 U I 1定义定义 不含独立源的一端口不含独立源的一端口网络，如果端口的电压相网络，如果端口的电压相量为量为 ，端口的

2、电流相量，端口的电流相量为为 ，则该电路的阻抗为：，则该电路的阻抗为：UIjXRZ|IUZ+_ U I jXRZZ|IUZ|ZiuZZjXRZ|Z+_ U I jXRZZ|IUZ2阻抗的参数阻抗的参数R电阻电阻X电抗电抗Z+_ 二 端 口 网 络 U I 1定义定义 不含独立源的一端口不含独立源的一端口网络，如果端口的电压相网络，如果端口的电压相量为量为 ，端口的电流相量，端口的电流相量为为 ，则该电路的导纳为：，则该电路的导纳为：UIjBGYY|UIYG电导电导 B电纳电纳BL=-1/L称为感纳称为感纳BC=C称为容纳。称为容纳。jBGY|UIY|YuiZ 应用应用“等效等效”的概念，可以得

3、出阻的概念，可以得出阻抗串并联的等效阻抗：抗串并联的等效阻抗：1、串联：、串联：2、并联：并联：3、混联：直接根据阻抗的串并联关系、混联：直接根据阻抗的串并联关系求取或者根据阻抗的定义求取求取或者根据阻抗的定义求取。IZZIYY R +-+L _ _ UUIRULU一、一、RL串联串联根据根据KVL：IIIUUU)(LjRLjRLR|ZjXRLjRLjRLIUZ2222)(|LRXRZLRLarctgRXarctgL则：则：其中：其中：二、二、RC串联串联根据根据KVL 则则其中其中 R +-+1/C _ _ UUIRUCUIIIUUU)1(1CjRCjRCR|11ZjXRCjRCjRCIUZ

4、2222)1(|CRXRZCRCarctgRXarctgC1三、三、RL并联并联根据根据KCL：则则 +L _ _ R _ RUUUILURILIUUUIII)11(LjRLjRRL222222)()()(111LRLRjLRLRLjRIUZ目的：定性辅助分析电路目的：定性辅助分析电路技巧：技巧：1、选择、选择并联部分的电压并联部分的电压为参考为参考相量（即该相量的辐角为相量（即该相量的辐角为0），再根据），再根据支路支路VCR确定各支路的电流确定各支路的电流;2、选择、选择串联部分的电流串联部分的电流为参考相量，再根据支为参考相量，再根据支路路VCR确定各支路的电压。确定各支路的电压。R +

5、-+L _ _ UUIRULU一、一、RL串联串联|Z|L U U I RU LU 相量图为：相量图为：二、二、RC串联串联相量图为：相量图为：R +-+1/C _ _ UUIRUCU 1/C|Z|UIRUCU三、三、RL并联并联相量图为：相量图为：+L _ _ R _ RUUUILURILI|Z|U I RILI 四、四、RC并联并联根据根据KCL：则则相量图为：相量图为：+1/C _ _ R _ RUUUICURICI|Z|1/L U I RICI UUUIII)1(CjRCjRRC2222)(1)(111RCCRjRCRCjRIUZ R 1/C +-+-+L _ _ U I RU LU

6、CU 五、五、RLC串联串联根据根据KVL：则则IIIIUUUU)1(1CjLjRCjLjRCLR|)()1(1ZXXjRCLjRCjLjRCLIUZ2222)1()(|CLRXXRZCLRCLarctgRXXarctgCL1其中其中相量图为：相量图为：|Z|L U I RU CUUL C1 当当 0（感抗大（感抗大于容抗）时，网于容抗）时，网络端口电压超前络端口电压超前网络端口电流，网络端口电流，网络呈现感性，网络呈现感性，称为感性负载称为感性负载 相量图为：相量图为：R L|Z|U I RU CUUL C1 当当 0，表明能量流入该单口网络；若，表明能量流入该单口网络；若p0时，表时，表示

7、电抗从电源吸收能量，并转化为电场能或示电抗从电源吸收能量，并转化为电场能或电磁能存储起来；当电磁能存储起来；当Q0时，表示电抗向电时，表示电抗向电源发出能量，将存储的电场能或电磁能释放源发出能量，将存储的电场能或电磁能释放出来。出来。sinUIQ四、视在功率四、视在功率1 定义定义单口网络的端口电压与端口电单口网络的端口电压与端口电流的有效值的乘积，其数学表达式为流的有效值的乘积，其数学表达式为2单位单位伏安或千伏安，伏安或千伏安，VA或或kVA3意义意义一般用来表征变压器或电源设备一般用来表征变压器或电源设备能为负载提供的最大有功功率，也就是变压能为负载提供的最大有功功率，也就是变压器或电源

8、设备的容量。器或电源设备的容量。mmIUUIS21五、复功率五、复功率jQPS*IU1 定义定义2意义意义简化几种功率的计算。即可以通简化几种功率的计算。即可以通过复功率的计算直接得出有功功率、无功功过复功率的计算直接得出有功功率、无功功率及视在功率的结果。率及视在功率的结果。六、功率因数六、功率因数1 定义定义 ，其中的角度，其中的角度 z为单口网络的阻为单口网络的阻抗角，即单口网络的端口电压超前端口电抗角，即单口网络的端口电压超前端口电流的相角大小。流的相角大小。Zcos2提高感性负载功率因数的意义提高感性负载功率因数的意义u充分利用能源充分利用能源u减小线路与发电机绕组的功率损耗减小线路

9、与发电机绕组的功率损耗3条件条件不改变感性负载的平均功率不改变感性负载的平均功率P；工作状态（工作状态（U和和I）不变。）不变。六、功率因数六、功率因数4方法方法在感性负载两端并联一定在感性负载两端并联一定的电容。的电容。5实质实质 减少电源供给感性负载用于能量互减少电源供给感性负载用于能量互换的部分，使得更多的电源能量消耗换的部分，使得更多的电源能量消耗在负载上，转化为其他形式的能量在负载上，转化为其他形式的能量（机械能、光能、热能等）（机械能、光能、热能等）六、功率因数六、功率因数6 相量分析相量分析 +R -jXC _ jXL ULICII感性负载 2 1 ULICIICI六、功率因数六

10、、功率因数)(sincossincossinsin21221121tgtgUPUPUPIIILCCUXUICC)(212tgtgUPUICC7计算计算 2 1 ULICIICI六、最大功率传输六、最大功率传输 含 +源 二 端 网 _ 络 ZLLUI +_ _ Zeq ZL eqU LU I 1 当负载电阻及电抗均可独立变化时，负当负载电阻及电抗均可独立变化时，负载获得最大功率的条件是载获得最大功率的条件是ZL=Zeq，即负载阻，即负载阻抗抗ZL与电源内阻抗与电源内阻抗Zeq互为互为共轭复数共轭复数时，负载时，负载获得最大功率：获得最大功率：eqeqLRUP42max2*当负载仅改变模，而不改

11、变阻抗角时，当负载仅改变模，而不改变阻抗角时，负载获得最大功率的条件是负载阻抗的模负载获得最大功率的条件是负载阻抗的模等于电源内阻抗的模。即：等于电源内阻抗的模。即：22|SSLXRZ一、一、RLC串联谐振串联谐振1 定义定义一端口网络上的电压一端口网络上的电压和电流同相，称该端口网络发生和电流同相，称该端口网络发生谐振。谐振。ImZ(j)=0 I R 1/jC +U jL _ 0100CLXLC10谐振频率谐振频率2谐振频率谐振频率3 串联谐振的特点串联谐振的特点电路呈电阻性，电路呈电阻性，|Z|为最小，为最小，|Y|为最大。为最大。U不变时，不变时，I最大：最大：串联谐振也称为电压谐振：串

12、联谐振也称为电压谐振：RURUIRmax0CLUU品质因素品质因素Q 不同的电路不同的电路RLC串联谐振电路，串联谐振电路，Q值越大的，其电路对谐振频率的值越大的，其电路对谐振频率的输入选择性能越好输入选择性能越好.（收音机）（收音机）CRRLUUQL001二、二、RLC并联谐振并联谐振1 定义定义一端口网络上的电压一端口网络上的电压和电流同相，称该端口网络发生和电流同相，称该端口网络发生谐振。谐振。ImY(j)=00100LCBLC10谐振频率谐振频率2谐振频率谐振频率 Cj1 G jL GI LI CI UUI 3 并联谐振的特点并联谐振的特点电路呈电阻性，电路呈电阻性，|Y|为最小，为最小，|Z|为最大。为最大。I不变时，不变时，U最大：最大：并联谐振也称为电流谐振：并联谐振也称为电流谐振：RURUIRmax0CLII品质因素品质因素Q GCIILGIIQCL001