电路分析（第4版）课件刘良成 第5-7章 正弦稳态电路、三相电路、耦合电感电路

电路分析（第4版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材电子电气基础课程系列教材正弦稳态电路第五章正弦量的基本概念01一、正弦量的基本概念正弦量的三要素01一、正弦量的基本概念正弦量的三要素01一、正弦量的基本概念正弦量的相位差与参考正弦量02一、正弦量的基本概念正弦量的有效值03可以得出周期电流i的有效值由上式可以看出，周期电流i的有效值，等于它瞬时值i的平方在一个周期内的积分平均值取平方根。因此，有效值又称均方根值，都是正的实数。它是从功率损耗的观点来衡量一个周期电流的大小的，可以看成是一个与交流电流平均做功能力相等效的直流电流的数值。一、正弦量的基本概念正弦量的有效值03一、正弦量的基本概念正弦量的有效值03正弦量的相量表示法02二、正弦量的相量表示法复数的表示形式及运算01二、正弦量的相量表示法复数的表示形式及运算01二、正弦量的相量表示法复数的表示形式及运算01二、正弦量的相量表示法正弦量的相量表示02二、正弦量的相量表示法正弦量的相量表示022.同频率正弦量的运算二、正弦量的相量表示法正弦量的相量表示022.同频率正弦量的运算二、正弦量的相量表示法正弦量的相量表示022.同频率正弦量的运算基尔霍夫定律及元件方程的相量形式03三、基尔霍夫定律及元件方程的相量形式基尔霍夫定律的相量形式01三、基尔霍夫定律及元件方程的相量形式元件方程的相量形式02三、基尔霍夫定律及元件方程的相量形式元件方程的相量形式02三、基尔霍夫定律及元件方程的相量形式元件方程的相量形式02三、基尔霍夫定律及元件方程的相量形式元件方程的相量形式02阻抗和导纳04四、阻抗和导纳阻抗的定义01四、阻抗和导纳导纳的定义02四、阻抗和导纳导纳的定义02四、阻抗和导纳阻抗与导纳的关系及等效阻抗03四、阻抗和导纳阻抗与导纳的关系及等效阻抗03正弦稳态电路分析05五、正弦稳态电路分析相量法01对应直流电阻电路中的电路方程的列写形式，在正弦稳态电路中，直接变为相量形式即可。在相量法中，求含有受控源电路的等效阻抗，以及相量形式的戴维南和诺顿等效电路均为复数运算。五、正弦稳态电路分析相量图02电路的相量图，就是把相关的电压、电流相量画在复平面.上组成的图形。相量图比较直观地反映电路中各个相量之间的关系，是分析计算正弦稳态电路的重要辅助手段。通常的做法：以电路并联部分的电压相量为参考，根据支路的电压电流关系，确定各并联支路的电流相量与电压相量的夹角；然后根据结点上的KCL方程，用相量平移求和法则，画出由各个支路电流相量组成的多边形；对于电路中串联部分，则取电流相量为参考，根据支路的电压电流关系确定各串联支路的电压相量与电流相量的夹角，然后根据回路上的KVL方程，画出回路上由电压相量所组成的多边形。正弦稳态电路的功率06六、正弦稳态电路的功率正弦稳态电路的功率的定义01六、正弦稳态电路的功率正弦稳态电路的功率的定义01六、正弦稳态电路的功率正弦稳态电路的功率的定义01六、正弦稳态电路的功率正弦稳态电路的功率的定义014.无功功率工程中，定义无功功率为其量纲也是功率，其单位为了和前面的各个功率相区别，采用无功伏安(var或乏)表示。无功功率的物理解释是：能量在电源和负载的电抗成分之间来回流动的时间速率，这些成分交替充电和放电，分别导致电源到负载和负载到电源的电流流动。在实际的电力系统中，它并非无用的功。六、正弦稳态电路的功率正弦稳态电路的功率的定义01六、正弦稳态电路的功率正弦稳态电路的功率的定义01六、正弦稳态电路的功率最大功率传输02六、正弦稳态电路的功率最大功率传输02应用07七、应用电磁系仪表011.原理与结构图5-38所示为推斥式电磁系仪表测量机构原理。1为固定线圈，2为动(铁)片，3为固定在固定线圈上的静(铁)片，4为弹簧，5为轴，6为指针，7为读数盘，8为轴承。转动指针和动铁片连成一体。当仪表接入电路中时，固定线圈中通交变电流，产生交变电磁场，动片与静片均在电磁场中，同一瞬间，同一方向动片和静片被磁化的极性相同，即静片的上部为S极、下部为N极，动片的上部也为S极、下部也为N极，从而相互排斥而使动片转动，带动指针偏转，从刻度盘上即可读出测量示值。七、应用电磁系仪表012.作用力矩与电流的关系设线圈的电感为L，通电流i后磁场有储能七、应用电磁系仪表012.作用力矩与电流的关系七、应用电磁系仪表013.电流表和电压表由电磁系测量机构可以直接制成电流表。为了供给足够的磁场强度，一般采用200~300安匝。而电流表扩大量程一般是通过改变线圈的匝数实现的。有时为了测量更大的电流，采用电流互感器与之配用。电磁系测量机构串加电阻可以制成电压表。量程的扩大通过改变串联电阻实现，但测量750V以上电压时，往往也采用与电流互感器的配用来实现。七、应用电动系仪表021.构造和原理图5-39(a)为空气心式电动系仪表的结构示意图。图5-39(b)为铁磁式电动系仪表的结构示意图。七、应用电动系仪表02七、应用电动系仪表023.电流表与电压表(1)电流表欲测量几十毫安到几百毫安的电流时，可以把动圈与定圈串联起来，构成电流表，如图5-40(a)所示。七、应用电动系仪表023.电流表与电压表(2)电压表将测量机构中的两个线圈串联后再串联不同的电阻分压，就可以制成多量程电压表了。为了减小这个误差，采用低量程电阻并联电容C的方式起到与线圈电感补偿的作用，如图5-41所示。七、应用电动系仪表02七、应用电动系仪表024.电动系功率表(2)功率表的接线单相功率表的面板上往往有几个电流端钮，也有几个电压端钮，电流端钮处还有“±”或“*”标记，电压端钮处也有“±”或“*”标记。这些标记称为发电机端钮。功率表接入电路时，应该让电流从发电机端钮流向非发电机端钮。当发现指针反转时，只能对调电流的接线，因为电流是流经动圈的。如果对调电压端，会使电压都加到附加电阻Rm上，使两个电流之间有相位差，导致读数误差。当然，现在有的功率表上有对调电流的开关，在测量时若出现指针反偏，把电流端钮换个位置即可。七、应用电动系仪表024.电动系功率表(3)读数功率表的读数一般制成P=UHIH时达到最大偏转，其中，UH为仪表的电压端钮标称值(即额定电压)，IH为电流端钮的标称值(即额定电流)，但是在测量时往往达不到满刻度。达不到满刻度，说明电压与电流均未达到或有一个未达到额定值。有时即使电压和电流均达到额定值，指针也未达到满刻度，这说明负载的功率因数小于1。所以，在测量功率因数较低的负载如电感线圈的功率时，往往需要使用低功率因数的功率表(瓦特表)。电路分析（第4版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材电子电气基础课程系列教材三相电路第六章三相电路的基本概念01一、三相电路的基本概念一、三相电路的基本概念一、三相电路的基本概念三相电路的连接02二、三相电路的连接几种典型三相电路的连接方式，如图6-3所示。二、三相电路的连接对于图6-3(a)的Y-Y连接中，开关S断开时，不含中线，称为三相三线制；而开关S闭合时，含有中线，其中ZN为中线阻抗，此时称为三相四线制(Y-Yn)电路。其他的连接方式有Y-△、A-Y和A-△等，分别如图6-3(b)、(c)和(d)所示，它们与Y-Y连接均属于三相三线制电路。二、三相电路的连接当三线制电路中，三相的阻抗完全相同(即ZA=ZB=Zc)，三相导线为理想(阻抗为零)导线，三相电压源对称，即为对称三相电路。三相电路中的电流很多，如图6-3(d)中则有9条不同的电流。但这些电流可以分成两类：一类是流经各相元件(电压源或负载)的电流，称为相电流；另一类是流经三相理想导线中的电流，称为线电流。二、三相电路的连接对称三相电路的计算03三、对称三相电路的计算三、对称三相电路的计算不对称三相电路04四、不对称三相电路四、不对称三相电路(2)某相短路，指对称三相电路的某相负载短路了。如图6-11(a)所示为A相短路电路。此时两个中点NN'直接被一相电压连起来，造成另外两相的负载直接承受线电压幅值。由图(b)中的相量图可见，中点位移直接接到三角形的顶点。这种情况往往会造成负载在很大程度上损失。为避免出现上述不对称情况，需采取必要的措施，使电力系统的安全运行有充分的保障。四、不对称三相电路三相电路的功率及其测量05五、三相电路的功率及其测量三相电路的功率01五、三相电路的功率及其测量三相电路的功率01五、三相电路的功率及其测量三相电路的功率01五、三相电路的功率及其测量相电路功率的测量02五、三相电路的功率及其测量相电路功率的测量02五、三相电路的功率及其测量相电路功率的测量02五、三相电路的功率及其测量相电路功率的测量023.一只功率表应用06六、应用图6-19(a)为一般的接零保护，以工作零线兼作保护零线。工作原理：在当电路的某相带电部分触及设备外壳时，通过外壳形成该相对零线的单相短路(称碰壳短路)，此时，短路电流很大，可以使线路上保护装置迅速动作，切断电源。六、应用图6-19(b)为重复接地保护，在进入用户端，一处或多处通过接地装置再次与大地连接，接地电阻R2很小。该装置除可以起到图(a)的保护作用之外，还可以使在零线断线、相线零线接错时所产生的危险能够快速反应而断电保护。六、应用图6-19(c)为专用保护线。与图(b)的区别在于从电源的中性点处直接接出一根专用保护线到用户。它是目前国际上流行的三相电路保护系统，称为三相五线制保护系统。我国也开始逐渐采用这种三相五线制。不过多数情况下仍然采用图(a)或图(b)的方法。电路分析（第4版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材电子电气基础课程系列教材耦合电感电路第七章磁耦合现象与互感01一、磁耦合现象与互感磁耦合现象01如果电路中有两个非常靠近的线圈，当一个线圈中通过电流时，此电流产生的磁通不但穿过该线圈本身，同时也会有部分磁力线穿过邻近的另一个线圈。这时，当电流变化时，邻近线圈中的磁通也会发生变化，从而在线圈中产生感应电动势。这种由于一个线圈的电流变化时，通过磁通耦合在另一线圈中产生感应电动势的现象，称为磁耦合现象，又称互感现象。一、磁耦合现象与互感同名端与互感02一、磁耦合现象与互感同名端与互感02为了便于反映“增强”或“削弱”作用的现象，采用同名端进行标记。即：对于两个有耦合的线圈各取一个端子，用相同的符号(如用“·”或“*、△”)标记，称这一对端子为同名端。当施感电流i1和i2都是从同名端流入(或流出)线圈时，根据右手螺旋定则，两电流产生的自感磁链在两线圈中是同方向的(即增强)。一、磁耦合现象与互感同名端与互感02一、磁耦合现象与互感耦合系数03含互感电路的分析02二、含互感电路的分析串/并联电路01二、含互感电路的分析串/并联电路01二、含互感电路的分析去耦等效电路02二、含互感电路的分析含互感电路的分析03空心变压