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文档简介
VectorRepresentationofSinusoidalQuantities正弦量的向量表示法运用复数分析电路的方法称为相量法(phasormethod)。Themethodofusingcomplexnumberstoanalyzecircuitsisreferredtoasthephasormethod.1.复数ComplexNumbers设一个复数A=a+jb,其中a、b都是实数,a为复数的实部,b为复数的虚部,为虚数单位(虚数单位在数学中用i表示,因电工学中用i表示电流,故改用j以示区别)。ConsideracomplexnumberA=a+jb,wherebothaandbarerealnumbers.Here,aistherealpart,bistheimaginarypart,andistheimaginaryunit(oftenrepresentedasjinelectricalengineeringtoavoidconfusionwiththesymboliusedforcurrentinmathematics).例如,3+j4对应于图中复平面上的P1点。Forexample,3+j4correspondstothepointP1inthecomplexplane,asillustratedinfollowingfigure.复平面complexplaneRealAxis复数还可以用复平面上的一个矢量来表示。Complexnumberscanalsoberepresentedbyavectorinthecomplexplane.如A=3+j4可以用一个从原点O到P点的矢量来表示。Forinstance,A=3+j4canberepresentedbyavectorOPfromtheoriginOtothepointP.这种矢量称为复数矢量。Thistypeofvectoriscalledacomplexvector.复平面中的矢量vectorinthecomplexplane矢量与实轴正方向的夹角θ称为复数A的辐角。TheangleθbetweenthevectorandthepositiverealaxisistermedtheargumentofthecomplexnumberA.RealAxis任意一个复数A可对应一个复数矢量OP,如图所示。AnycomplexnumberAcorrespondstoacomplexvectorOP,asshowninthediagram.矢量的长度定义为复数A的绝对值,称为复数的模。即ThelengthofthevectorisdefinedastheabsolutevalueofthecomplexnumberA,knownasthemodulusofthecomplexnumber,denotedas因为Because根据欧拉公式BasedonEuler'sformula(1)式(1)又可以写为Equation(1)canberewrittenas复平面中的矢量vectorinthecomplexplaneRealAxis复数的四则运算规则如下Therulesforthefourfundamentaloperationswithcomplexnumbersareasfollows.设Set则Then设有时间t的复值函数,利用数学中的欧拉公式Consideracomplex-valuedfunctionoftimet,utilizingEuler'sformulainmathematics:ej
t=cos
t+jsin
t
显然Obviouslycos
t=Re(ej
t)sin
t=Im(ej
t)这里,Re(·)和Im(·)分别为取实部和取虚部的符号。进一步,有Here,Re(·)andIm(·)representthesymbolsfortakingtherealandimaginaryparts,respectively.Furthermore,wehave:Imej(
t+
)=Imcos(
t+
)
+jImsin(
t+
)2.用相量表示正弦量RepresentationofSinusoidalQuantitiesUsingPhasors显然正弦电流i(t)=Imsin(
t+
)可以表示为Clearly,thesinusoidalcurrenti(t)=Imsin(t+
)canbeexpressedasi(t)=Im[Imej(
t+
)]=Im[Imej
ej
t]Imej(
t+
)称为复指数电流。记复数电流Imej(t+)isreferredtoasthecomplexexponentialcurrent.Denotethecomplexcurrentas:
式中,Im为的模,则WhereImisthemagnitudeof,then
i(t)=Im
[]2.用相量表示正弦量RepresentationofSinusoidalQuantitiesUsingPhasors在电路中,通常把电流的振幅(或有效值)与其初相角构成的一个复数称为电流相量。例如Incircuits,theamplitude(oreffectivevalue)ofacurrent,alongwithitsinitialphaseangle,isoftenreferredtoasacurrentphasor.Forinstance,i(t)=5sin(
t
30
)A对应电流相量为Thecorrespondingcurrentphasoris(最大值相量Themaximumvaluephasor)(有效值相量TheEffectivevaluephasor)2.用相量表示正弦量RepresentationofSinusoidalQuantitiesUsingPhasors类似地,若有电压Similarly,ifthereisavoltageas
u(t)=10sin(
t+50
)V电压相量为thenthevoltagephasoris
(最大值相量Themaximumvaluephasor)若用有效值为相量的模,则有效值相量为Ifweusetheeffectivevalueasthemagnitudeofthephasor,theeffectivevaluephasoris:
(有效值相量TheEffectivevaluephasor)2.用相量表示正弦量RepresentationofSinusoidalQuantitiesUsingPhasors正弦量用相量表示后,还可以用相量图来表示。Afterrepresentingsinusoidalquantitiesusingphasors,theycanalsobedepictedusingphasordiagrams.设电流相量Letthecurrentphasequantity它们的相量图如下图所示Theirphasordiagramsareshownbelow二者之和按平行四边形
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