正弦交流电路中的RLC特性演示文稿

1、正弦交流电路中的RLC特性演示文稿第一页，共七十四页。优选正弦交流电路中的RLC特性第二页，共七十四页。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 第三页，共七十四页。电阻电路中的功率 u i R 1. 瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积小写 第四页，共七十四页。1. （耗能元件）结论：2. 随时间变化 3. 与 成比例 t uipt第五页，共七十四页。2. 平均功率（有功功率）P：一个周期内的平均值 大写 u i R 第六页，共七十四页。 基本关系式：i u L 设 则 3-4.2 电感元件的交流电路 第七页，共七十四页。电感

2、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 ）i u 设：第八页，共七十四页。3. 有效值 感抗（）定义：则：第九页，共七十四页。4. 相量关系设：则：第十页，共七十四页。电感电路中欧姆定律的相量形式其中含有幅度和相位信息？领先！ 第十一页，共七十四页。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 +_L R 直流E +_R第十二页，共七十四页。电感电路中的功率1. 瞬时功率 p ：iuL第十三页，共七十四页。储存 能量P 0P 0uiuiuiuiui

3、第十四页，共七十四页。 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）。第十五页，共七十四页。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。第十六页，共七十四页。基本关系式: 设：u i C 则：3-4.3 电容元件的交流电路 第十七页，共七十四页。 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iu第十八页，共七十四页。3. 有效值 或 容抗（）定义：则：I第十九页，共七十四页。 4. 相量关系 设： 则： 第二

4、十页，共七十四页。电容电路中欧姆定律的相量形式其中含有幅度和相位信息领先！ 第二十一页，共七十四页。E +- e +-关于容抗的讨论 直流 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 C断路第二十二页，共七十四页。电容电路中的功率u i 1. 瞬时功率 p 第二十三页，共七十四页。充电p 放电放电P 0储存 能量u i u i u i u i i u tt第二十四页，共七十四页。 2. 平均功率 P第二十五页，共七十四页。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）第二十六页，共七十四页。已知： C 1F 求：I 、i 例

5、u i C解：电流有效值求电容电路中的电流第二十七页，共七十四页。瞬时值电流有效值相量图第二十八页，共七十四页。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 第二十九页，共七十四页。 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、分析方法都能用。 电阻电路 电感电路电容电路复数形式的欧姆定律2. 单一参数电路中复数形式的欧姆定律 第三十页，共七十四页。* 电压、电流瞬时值的关系符合欧姆定律、克氏 定律。uLi uRu RL3.简单正弦交流电路的关系(以R-L电路为

6、例） 第三十一页，共七十四页。* 电流、电压相量符合相量形式的欧姆定律、克氏 定律R L 第三十二页，共七十四页。在电阻电路中：正误判断？ ？瞬时值 第三十三页，共七十四页。在电感电路中：正误判断？ 第三十四页，共七十四页。第三十五页，共七十四页。若则电流、电压的关系：u R LC i（一）3-5.1 R-L-C串联交流电路 3-5 R-L-C串、并联交流电路 第三十六页，共七十四页。总电压与总电流 的关系式 相量方程式：则相量模型 R L C 设（参考相量）第三十七页，共七十四页。R-L-C串联交流电路 - 相量图相量表达式：R L C电压三角形第三十八页，共七十四页。Z：复数阻抗实部为阻

7、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R L C 第三十九页，共七十四页。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，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： R L C 第四十页，共七十四页。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、总电压的关系第四十一页，共七十四页。（） Z 和电路性质的关系一定时电 路性质由参 数决定 当

8、 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 阻抗角第四十二页，共七十四页。R L C 假设R、L、C已定， 电路性质能否确定？ （阻性？感性？容性？）不能！与频率有关 当不同时，可能出现： XL XC ，或 XL XC , 或 XL =XC 。 第四十三页，共七十四页。（）阻抗（Z）三角形阻抗 三角形第四十四页，共七十四页。（）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 第四十五页，共七十四页。（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第四十

9、六页，共七十四页。总电压平均功率P与总电压U、总电流 I 间的关系： - 功率因数 其中： 第四十七页，共七十四页。 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：第四十八页，共七十四页。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P Q S 注： SU I 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： 无功功率有功功率第四十九页，共七十四页。_+_p 设 i 领先 u ，（电容性电路）R、L、C 串联电路中的功率关系i u 第五

10、十页，共七十四页。电压三角形S Q P 功率三角形R 阻抗三角形RLC第五十一页，共七十四页。正误判断因为交流物理量除有效值外还有相位。 ？ R L C 在R-L-C串联电路中第五十二页，共七十四页。？ 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， 第五十三页，共七十四页。正误判断在正弦交流电路中？ 第五十四页，共七十四页。正误判断在 R-L-C 串联电路中，假设？ ？ 第五十五页，共七十四页。正误判断在R-L-C串联电路中，假设？ 第五十六页，共七十四页。3-5.2 R-L-C并联交流电路 第五十七页，共七十四页。第五十八页，共七十四页。第五十九页，共七十四

11、页。（一） 简单串并联电路Z1 Z2 iZ1 Z2 3-6 复阻抗电路 第六十页，共七十四页。Z1 Z2 iZ1 Z2 Y1、Y2 - 导纳 Y1 Y2 第六十一页，共七十四页。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第六十二页，共七十四页。例1下图中已知：I1=10A、UAB =100V，求： A 、UO 的读数解题方法有两种：1.利用复数进行相量运算2.利用相量图求结果A A B C2 5 UO C1 第六十三页，共七十四页。解法1:利用复数进行相量运算已知：

12、 I1=10A、 UAB =100V，则：A读数为 10安 求：A、UO的读数即：设：为参考相量，A A B C2 5 UO C1 第六十四页，共七十四页。UO读数为141伏 求：A、UO的读数已知： I1=10A、 UAB =100V，A A B C2 5 UO C1 45第六十五页，共七十四页。解法2:利用相量图求解设：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=100V uC1落后于 i 9045A A B C2 5 UO C1 第六十六页，共七十四页。例2已知：R1、 R2、L、C 求：各支路电流的大小L C第六十七页，共七十四页。相量模型原始电路L C第六十八页，共七十四页。解法一结点电位法已知参数：节 点 方 程A 第六十九页，共七十四页。由结点电位便求出