《電路課件第3章 交流電路》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電路課件第3章 交流電路（90頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、3.1 正弦交流電的基本概念瞬時(shí)值表達(dá)式：i(t)=Imcos(w t+i)波形：tiO/wT周期T 和頻率f:頻率f：每秒重復(fù)變化的次數(shù)。周期T：重復(fù)變化一次所需的時(shí)間。單位：Hz，赫(茲)單位：s，秒Tf1 u(t)=Umcos(w t+u)按正弦(余弦)規(guī)律變化的電壓、電流稱為正弦電壓、電流，統(tǒng)稱為正弦量幅值(振幅、最大值)Im(2)角頻率tiO/wT(3)初相位Im2wtTf w w22 單位：rad/s ，弧度/秒反映正弦量變化幅度的大小。相位變化的速度，反映正弦量變化快慢。正弦量的計(jì)時(shí)起點(diǎn)的相位。i(t)=Imcos(w t+)3.1 正弦交流電的基本概念例已知正弦電流波形如圖，w
2、103rad/s，（1）寫出i(t)表達(dá)式；（2）求最大值發(fā)生的時(shí)間t1ti010050t1解)10cos(100)(3 tti cos100500 t3 由于最大值發(fā)生在計(jì)時(shí)起點(diǎn)之后3 )310cos(100)(3 tti有有最最大大值值當(dāng)當(dāng) 310 13 tmst047.110331 3.1 正弦交流電的基本概念下一頁前一頁第 1-4 頁退出設(shè) u(t)=Umcos(w t+u),i(t)=Imcos(w t+i)則 相位差：=(w t+u)-(w t+i)=u-i 0，u超前i 角，或i 落后u 角(u 比i先到達(dá)最大值)；1/wC，X0，0，電路為感性，電壓領(lǐng)先電流；wL1/wC，X0
3、，1/wC 三角形UR、UX、U 稱為電壓三角形，它和阻抗三角形相似。即CUIRULUUUX22XRUUU 0 i 3.4 簡單正弦電路下一頁前一頁第 1-49 頁退出正弦交流RLC串連電路中會(huì)出現(xiàn)分電壓大于總電壓例 已知：R=15,L=0.3mH,C=0.2F,.Hz103)60cos(254 ftuw w求 i,uR,uL,uC.解其相量模型為：V 605UCLRZw ww w1jjjjj5.56103.0103234 w wLjj1j5.26102.01032164Cw w5.265.5615jj o4.6354.33LCRuuLuCi+-+-+-+-uR.Ijw L.ULU.CU.Cj
4、1R+-+-+-+-RU.3.4 簡單正弦電路下一頁前一頁第 1-50 頁退出A ooo 4.3149.04.6354.33605ZUIV oo 4.3235.24.3149.015IRURV jooo 4.8642.84.3149.0905.56ILULw wV 4.9395.34.3149.0905.26C1jooo IUCwV 605UCLRZw ww w1j j o4.6354.333.4 簡單正弦電路下一頁前一頁第 1-51 頁退出則A)4.3(cos2149.0o tiUL=8.42U=5，分電壓大于總電壓。V)4.3cos(2235.2o tuR V)6.86cos(242.8o
5、 tuL V)4.93cos(295.3o tuC注V oo 4.3235.2 4.3149.0 15 I RURV oo 4.3235.24.3149.015I RURV jooo 4.8642.8 4.3149.0 905.56 I LULw wV jooo 4.8642.84.3149.0905.56 I LULw wV C1jooo 4.9395.34.3149.0905.26 IUCw wV C1jooo 4.9395.3 4.3149.0 905.26 IUCw wA ooo 4.3149.04.6354.33605ZUIA ooo 4.3149.04.6354.33605 ZUI
6、3.4 簡單正弦電路下一頁前一頁第 1-52 頁退出3.4 簡單正弦電路例求圖示電路的等效阻抗，w105rad/s。解感抗和容抗為：100130 100)100100(10030)(221jjjjXRjXjXRjXRZCLCL 10010110 35LXLw w 100101.0101165CXCw w1mH301000.1FR1R2下一頁前一頁第 1-53 頁退出3.4 簡單正弦電路例圖示為RC選頻網(wǎng)絡(luò)，試求u1和u0同相位的條件及?01 UU-jXCRRuou1-jXC解設(shè)：Z1=RjXC,2121ZZZUUo 2122111ZZZZZUUo 實(shí)數(shù)實(shí)數(shù) CCCCCCCCCCRXXRjjRX
7、RXjXRjRXjXRjXRjRXjXRZZ222222122)()(CXR 3211 oUU下一頁前一頁第 1-54 頁退出Z2=R/(-jXC)復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算直流電路與正弦電流電路的分析比較：GuiRiuui :0 :KVL 0 :KCL :或元件約束關(guān)系直流電路 :0 :KVL 0 :KCL :UYIIZUUI或或元件約束關(guān)系元件約束關(guān)系正弦電路相量分析正弦電路相量分析可見，二者依據(jù)的電路定律是相似的。只要作出正弦電流電路的相量模型，便可將直流電路的分析方法推廣應(yīng)用于正弦電路的相量分析中。下一頁前一頁第 1-55 頁退出例1:R2+_Li1i2i3R1CuZ1Z2UR2+_R1
8、1I2I3ICjw w 1Ljw w畫出電路的相量模型 13.28911.923.7245.303 7.175.1049901047.31847.3181000)47.318(10001)1(3111jjjCjRCjRZw ww w,/314,100,10,500,10,100021sradVUFCmHLRR w w 求:各支路電流。已知：解復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-56 頁退出 w w 1571022jLjRZ 3.5299.166 13.13211.102 1571013.28911.92 21jjjZZZAZUI3.526.03.5299.16601001 AjICjR
9、CjI20181.03.526.07.175.104947.31811112 w w w w AICjRRI7057.03.526.07.175.1049100011113 w w Z1Z2UR2+_R11I2I3ICjw w 1Ljw w復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-57 頁退出列寫電路的回路電流方程和節(jié)點(diǎn)電壓方程例2.解+_susiLR1R2R3R4CSI+_R1R2R3R4Ljw wcjw w1SU1I2I4I3I回路法:SUIRILjRILjRR3221121)()(w ww w0)()(33112431IRILjRILjRRRw ww w01)1(42312332ICj
10、IRIRICjRRwwSII 4復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-58 頁退出1nU2nU3nU節(jié)點(diǎn)法:SnUU1011)111(33122321nnnURURURRLjRw wSnnnIUCjURUCjRR1233431)11(w ww wSI+_R1R2R3R4Ljw wcjw w1SU復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-59 頁退出.45 ,30 30j ,A904 321oSIZZZZI求求：已已知知：方法一：電源變換 15153030)30(30/31jjjZZ解例3.Z2SIZ1ZZ3IS31)/(IZZZ2Z1/Z3ZI+-ZZZZZZII23131/)/(S
11、45301515)1515(4jjjjoo36.9-5455.657 A o9.8113.1復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-60 頁退出方法二：戴維南等效變換V4586.84 )/(o310 ZZIUSZeqZ0 U I+-Z2SIZ1Z30U求開路電壓：求等效電阻：45j15 /231 ZZZZeqA9.8113.1 4545154586.84o00 jZZUI復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-61 頁退出例4 求圖示電路的戴維南等效電路。6030030060300601002000111 jUIIIUoj300+_0060 0U+_1 4 I1 I5050j300+_
12、0060 0U+_1200I1 I100_解045230160 jUo求短路電流：SCI006.010060 SCI000452506.045230 SCeqIUZ復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-62 頁退出例5 用疊加定理計(jì)算電流2 IZ2SIZ1Z32IS U+-.3050 ,3050 A,04 V,45100 :o2o31oS oS ZZZIU已知解:)()1(SS 短短路路單單獨(dú)獨(dú)作作用用 UI323S2 ZZZII oooo30503050305004 A3031.235030200 oo 32S 2 ZZUI oo222135155.13031.2 IIIA135155
13、.135045100 oo A9.1523.1 o :)()2(SS 開路單獨(dú)作用IU2I2I復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-63 頁退出已知：Z=10+j50,Z1=400+j1000。?90o1相相位位差差和和等等于于多多少少時(shí)時(shí)，問問：SUI11111S)1(IZIZIZIZU 例6解 I1 I1 IZZ1+_S U)10005050(j10410)1(11S ZZIU41 010410 ，令令.90 1000j o1S故故電電流流領(lǐng)領(lǐng)先先電電壓壓 IU復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算下一頁前一頁第 1-64 頁退出I 已知：U=115V,U1=55.4V,U2=80V,R1=32,
14、f=50Hz 求：線圈的電阻R2和電感L2。例7解R1R2L2+_1UU2U+_+_ I1ULU2RU2U2Ucos22122212UUUUUA73.132/4.55/11 RUILRUUUUUU 121 1.1154237.0cos 9.641802 H133.0)2/(8.41sin|6.19cos|2.4673.1/80/|222222222 fXLZXZRIUZ 下一頁前一頁第 1-65 頁退出復(fù)雜交流電路的分析和計(jì)算正弦交流電路的功率無源一端口網(wǎng)絡(luò)吸收的功率(u,i 關(guān)聯(lián))iuiutItitUtu sin2)()sin(2)(的相位差和為ww無源+ui_ p有時(shí)為正,有時(shí)為負(fù)；)2c
15、os(cos sin2)sin(2)(tUItItUuitpwwww tOp iup0,電路吸收功率：pR 時(shí)，UL=UC U 5、品質(zhì)因數(shù)定義：串連諧振時(shí)：正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-80 頁退出例某收音機(jī) L，R=10，為收到中央電臺(tái)560kHz信號，求（1）調(diào)諧電容C值；（2）如輸入電壓為1.5V求諧振電流和此時(shí)的電容電壓。ARUI 15.0105.1 )2(0 pFLfC269)2(1 )1(2 +_LCRu解VVXIUCC 5.1 5.1580 正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-81 頁退出6.RLC串聯(lián)諧振電路的諧振曲線和選擇性諧振曲線 物理量與頻率關(guān)系的圖形稱諧
16、振曲線，研究諧振曲線可以加深對諧振現(xiàn)象的認(rèn)識。正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-82 頁退出（1）阻抗的頻率特性RXRXXRCLCL111tgtg1tg)()(|)(|)1(jZCLRZ 222222)()1(|)(|XRXXRCLRZCLww幅頻特性相頻特性(w)w 0w O/2/2阻抗相頻特性X(w)|Z(w)|XL(w)XC(w)Rw 0w Z(w)O阻抗幅頻特性正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-83 頁退出2.電流諧振曲線幅值關(guān)系：I(w)與|Y(w)|相似。UYCLRUI|)(|)1()(22 w 0w O|Y(w)|I(w)I(w)U/R電流諧振曲線正弦交流電路中的諧振
17、下一頁前一頁第 1-84 頁退出w 0w O|Y(w)|I(w)I(w)U/R從電流諧振曲線看到，諧振時(shí)電流達(dá)到最大，當(dāng)w 偏離w0時(shí)，電流從最大值U/R降下來。即，串聯(lián)諧振電路對不同頻率的信號有不同的響應(yīng)，對諧振信號最突出(表現(xiàn)為電流最大)，而對遠(yuǎn)離諧振頻率的信號加以抑制(電流小)。這種對不同輸入信號的選擇能力稱為“選擇性”。3、選擇性)電流諧振曲線正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-85 頁退出Q越大，諧振曲線越尖。當(dāng)稍微偏離諧振點(diǎn)時(shí)，曲線就急劇下降，電路對非諧振頻率下的電流具有較強(qiáng)的抑制能力，所以選擇性好。因此，Q是反映諧振電路性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。Q=10Q=1Q=0.51210)(
18、II0.7070 正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-86 頁退出)1(jLCGY1.并聯(lián)諧振的條件2、諧振頻率LC10 諧振頻率LCf210 時(shí)，電路發(fā)生諧振。當(dāng) 1 00CLw諧振條件僅與電路參數(shù)有關(guān)諧振角頻率+_S IGCL U正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-87 頁退出3、RLC并聯(lián)電路諧振時(shí)的特點(diǎn).).1(同同相相與與 IU(2).Y=G|Y|達(dá)最小值，|Z|達(dá)最大值；(3).電流I達(dá)到最小值 I0=U/R (U一定)；若電流一定，則電壓U達(dá)最大值。CI LI SGII U(4)L、C上的電流大小相等，相位相反。|Y|ww0OGw 0w OU(w )IS/G正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-88 頁退出當(dāng) Q 1 時(shí)，IL=IC I 4、品質(zhì)因數(shù)定義：并聯(lián)諧振時(shí)：諧振時(shí)電感(或電容）上的電流與總電流之比LCGGLGCQ1100 正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-89 頁退出5.電感線圈與電容器的并聯(lián)諧振 實(shí)際的電感線圈總是存在電阻，因此當(dāng)電感線圈與電容器并聯(lián)時(shí)，電路如圖：BGj LRCYj1j )(j)(2222LRLCLRR 諧振時(shí) B=0，即0)(20200 LRLC20)(1LRLC CLR正弦交流電路中的諧振下一頁前一頁第 1-90 頁退出
電路課件第3章 交流電路
