单一参数交流电路要点课件

1、单一参数交流电路教学目的：让学生掌握电感、电容元件交流电路的电压与电流数值相位间的关系；学会分析电感和电容交流电路；掌握电感和电容交流电路的功率关系。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题正弦交流电路的分析计算2.32.3.1 单一参数的正弦交流电路2.3.2 R-L-C串联交流电路2.3.3 交流电路的一般分析方法2.3.4 功率因数的提高一. 电阻电路 uiR根据 欧姆定律 设则2.3.1 单一参数的正弦交流电路1. 频率相同2. 相位相同3. 有效值关系：电阻电路中电流、电压的关系4. 相量关系：设 则 或电阻电路中的功率 ui

2、R1. 瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积小写1. （耗能元件）结论：2. 随时间变化3. 与 成比例utipt2. 平均功率（有功功率）P：一个周期内的平均值 大写i uR二.电感电路 基本关系式：iuL设则-+e电感电路中电流、电压的关系 1. 频率相同 2. 相位相差 90 （u 领先 i 90 ）iu设：3. 有效值 感抗（）定义：则：4. 相量关系设：则：电感电路中复数形式的欧姆定律其中含有幅度和相位信息？u、i 相位不一致 ！领先！感抗（XL =L ）是频率的函数， 表示电感电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波有效。XL = 0 时XL = 0关于感抗的讨论e+_LR

3、直流E+_R电感电路中的功率1. 瞬时功率 p ：iuL-+e储存能量P 0P 0iu 2. 平均功率 P （有功功率）结论：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量 交换（能量的吞吐）。3. 无功功率 QQ 的单位：乏、千乏 (var、kvar) Q 的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用 以衡量电感电路中能量交换的规模。基本关系式:设：三.电容电路uiC则： 1. 频率相同2. 相位相差 90 （u 落后 i 90 ）电容电路中电流、电压的关系iu3. 有效值或 容抗（）定义：则：I 4. 相量关系设：则：电容电路中复数形式的欧姆定律其中含有幅度和相位信息领先！E+-e+-关于容抗的讨论直流

4、是频率的函数， 表示电容电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波有效。容抗0 时 EE电容电路中的功率ui1. 瞬时功率 p充电p放电放电P 0储存能量uiuiuiuiiut 2. 平均功率 P瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）3. 无功功率 Q（电容性无功取负值）已知： C 1F求：I 、i例uiC解：电流有效值求电容电路中的电流瞬时值i 领先于 u 90电流有效值1. 单一参数电路中的基本关系电路参数基本关系复阻抗L复阻抗电路参数基本关系C电路参数R基本关系复阻抗小 结 在正弦交流电路中，若正弦量用相量 表示，电路参数用复数阻抗（ ) 表示，则直流电路中介绍的基本定律、公式、分析方法都

5、能用。 2. 单一参数电路中复数形式的欧姆定律 电阻电路电感电路电容电路复数形式的欧姆定律* 电压、电流瞬时值的关系符合欧姆定律、克氏 定律。3.简单正弦交流电路的关系(以R-L电路为例）uLiuRuRL* 电流、电压相量符合相量形式的欧姆定律、克氏 定律RL在电阻电路中：正误判断？瞬时值有效值在电感电路中：正误判断？单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路参数电路图（正方向）复数阻抗电压、电流关系瞬时值有效值相量图相量式功率有功功率无功功率Riu设则u、 i 同相0LiuCiu设则设则u领先 i 90u落后i 9000基本关系R-L-C串联交流电路和阻抗串并联电路教学目的：让学生掌握RLC构成

6、的交流电路的电压和电流关系；掌握阻抗串联和并联电路的特点和计算方法。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题2.3.2 R-L-C串联交流电路若则电流、电压的关系：uRLCi（一）总电压与总电流的关系式相量方程式：则相量模型RLC设（参考相量）R-L-C串联交流电路 - 相量图先画出参考相量相量表达式：RLC电压三角形Z：复数阻抗实部为阻虚部为抗容抗感抗令则R-L-C串联交流电路中的 复数形式欧姆定律复数形式的欧姆定律RLC在正弦交流电路中，只要物理量用相量表示, 元件参数用复数阻抗表示，则电路方程式的形式与直流电路相似。 是一个复数，

7、但并不是正弦交流量，上面不能加点。Z在方程式中只是一个运算工具。 Z说明：RLC关于复数阻抗 Z 的讨论由复数形式的欧姆定律可得：结论：的模为电路总电压和总电流有效值之比，而的幅角则为总电压和总电流的相位差。（二）（）Z和总电流、总电压的关系（） Z 和电路性质的关系一定时电路性质由参数决定当 时， 表示 u 领先 i 电路呈感性当 时， 表示 u 、i同相 电路呈电阻性当 时， 表示 u 落后 i 电路呈容性阻抗角RLC假设R、L、C已定，电路性质能否确定？（阻性？感性？容性？）不能！ 当不同时，可能出现： XL XC ，或 XL XC , 或 XL =XC 。（）阻抗（Z）三角形阻抗三角形

8、（）阻抗三角形和电压三角形的关系电压三角形阻抗三角形相似（三）R、L、C 串联电路中的功率计算1. 瞬时功率 2. 平均功率 P （有功功率） uRLCi总电压总电流u 与 i 的夹角平均功率P与总电压U、总电流 I 间的关系： - 功率因数 其中： 在 R、L、C 串联的电路中，储能元件 R、L、C 虽然不消耗能量，但存在能量吞吐， 吞吐的规模用无功功率来表示。其大小为： 3. 无功功率 Q：4. 视在功率 S： 电路中总电压与总电流有效值的乘积。单位：伏安、千伏安PQ（有助记忆）S注： SU I 可用来衡量发电机可能提供的最大功率（额定电压额定电流） 视在功率5. 功率三角形：无功功率有功

9、功率_+_p 设 i 领先 u ，（电容性电路）R、L、C 串联电路中的功率关系iu电压三角形SQP功率三角形R阻抗三角形RLC正误判断因为交流物理量除有效值外还有相位。 ？RLC在R-L-C串联电路中晏文娟？正误判断而复数阻抗只是一个运算符号。Z 不能加 “”反映的是正弦电压或电流，余勇？正误判断在正弦交流电路中？正误判断在 R-L-C 串联电路中，假设？正误判断在R-L-C串联电路中，假设？交流电路的一般分析方法教学目的：让学生掌握交流电路的一般分析方法，主要是利用复数进行相量运算，并结合节点电位法等，让学生理解提高功率因数的意义和方法。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（8

10、0分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题（一） 简单串并联电路交流电路的一般分析方法2.3.3Z1Z2iZ1Z2Z1Z2iZ1Z2Y1、Y2 - 导纳Y1Y2导纳的概念设:则:电导电纳导纳适合于并联电路的计算,单位是西门子( s )。导纳1、据原电路图画出相量模型图（电路结构不变）2、根据相量模型列出相量方程式或画相量图（二）一般正弦交流电路的解题步骤3、用复数符号法或相量图求解4、将结果变换成要求的形式例1下图中已知：I1=10A、UAB =100V，求：电流表 A 、电压表UO 的读数？解：方法1.利用复数进行相量运算方法2.利用相量图求结果AAB C25UOC1解法1:利用复数进行

11、相量运算已知： I1=10A、 UAB =100V，则：A读数为 10安求：A、UO的读数即：设：为参考相量，AAB C25UOC1UO读数为141伏求：A、UO的读数已知： I1=10A、 UAB =100V，AAB C25UOC1解法2:利用相量图求解设：45由已知条件得：、领先 90 45落后于I=10 A、 UO =141V由图得：求：A、UO的读数已知： I1=10A、 UAB =100V，UC1=I XC1=100VuC1落后于 i 90AAB C25UOC1例2已知：R1、 R2、L、C求：各支路电流的大小LC相量模型原始电路LC解法一节点电位法A已知参数：节点方程由节点电位便求

12、出各支路电流：解法二：迭加原理R1R2R1R2+解法三：戴维南定理求、BAZ问题的提出：日常生活中很多负载为感性的， 其等效电路及相量关系如下图。 uiRLCOS I当U、P 一定时，希望将COS 提高2.3.4 功率因数的提高P = PR = UICOS 其中消耗的有功功率为：负载iu说明：由负载性质决定。与电路的参数和频率有关，与电路的电压、电流无关。功率因数 和电路参数的关系RZ例40W白炽灯 40W日光灯 发电与供电设备的容量要求较大 供电局一般要求用户的 ， 否则受处罚。 纯电阻电路R-L-C串联电路纯电感电路或纯电容电路电动机 空载 满载 日光灯 （R-L-C串联电路）常用电路的功

13、率因数提高功率因数的原则： 必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。提高功率因数的措施:uiRL并电容C并联电容值的计算uiRLC 设原电路的功率因数为 cos L，要求补偿到cos 须并联多大电容？（设 U、P 为已知）分析依据：补偿前后 P、U 不变。由相量图可知：iuRLC呈电容性。呈电感性问题与讨论 功率因数补偿到什么程度？理论上可以补偿成以下三种情况:功率因数补偿问题（一）呈电阻性结论：在 角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容容量更大，经济上不合算，所以一般工作在欠补偿状态。感性（ 较小）容性（ 较大）C 较大功率因数补偿成感性好，还是容性好？ 一般情况下很难做到完全补偿 （即： ）过补偿欠补偿功率因数补偿问题（二） 并联电容补偿后，总电路（R-L/C）的有功