电阻、电感、电容电路课件.ppt

* 5．谐振电路 RLC串联谐振电路 : 谐振条件： 或 谐振频率：　 6．正弦交流电路的功率 有功功率： 　 无功功率： 视在功率： 7．功率因数的提高 提高电路的功率因数对提高设备利用率和节约电能有着重要意义。一 般采用在感性负载两端并联电容器的方法来提高电路的功率因数。 * * * 　　　XL称感抗，单位是Ω。与电阻相似，感抗在交流电路中也起阻碍电流的作用。这种阻碍作用与频率有关。当L一定时， 频率越高，感抗越大。在直流电路中，因频率f=0，其感抗也等于零。 * （1）瞬时功率 第1、3个T/4期间， p≥0, 表示线圈从电源处吸收能量；在第2、 4个T/4期间， p≤0, 表示线圈向电路释放能量。 2） 平均功率（有功功率）P瞬时功率表明，在电流的一个周期内， 电感与电源进行两次能量交换， 交换功率的平均值为零，即纯电感电路的平均功率为零。  （六）　功率 *  3） 无功功率Q 纯电感线圈和电源之间进行能量交换的最大速率， 称为纯电感电路的无功功率。用Q表示。  QL=ULI=I2XL (2 - 17) 无功功率的单位是V·A(在电力系统，惯用单位为乏(var))。 * （2）感抗的概念 电感具有对交流电流起阻碍作用的物理性质，所以称为感抗，用XL表示， 即 感抗是表示线圈对交流电流阻碍作用的大小。 从XL=2πfL可知，感抗的大小与线圈本身的电感量L和通过线圈电流的频率有关。f越高，XL越大，意味着线圈对电流的阻碍作用越大；f越低，XL越小，即线圈对电流的阻碍作用也越小。当f=0时XL=0，表明线圈对直流电流相当于短路。这就是线圈本身所固有的“直流畅通，高频受阻”作用。 * U φ 电感电路相量图 如用相量表示电压与电流的关系，则为 I * （3）电感元件的功率 1）瞬时功率 可见，电感元件的瞬时功率pL仍是一个按正弦规律变化的正弦量，只是变化频率是电源频率的两倍。 2）平均功率 纯电感条件下电路中仅有能量的交换而没有能量的损耗。 * 工程中为了表示能量交换的规模大小，将电感瞬时功率的最大值定义为电感的无功功率，简称感性无功功率，用QL表示。 即 QL的基本单位是乏 （var）。 无功功率并不是“无用”的功率，它的含义是表示电源与电感性负载之间能量的交换。许多设备在工作中都和电源存在着能量的交换。如异步电动机、变压器等要要依靠大市场的变化来工作，磁场的变化会引起磁场能量的变化，这就说明设备和电源之间存在能量的交换。因此发电机除了发出有功功率以外，还要发出适量的无功功率以满足这些设备的需要。 * （3）电容元件的功率 1）瞬时功率 电容元件瞬时功率的变化规律： 电容元件的瞬时功率是一个幅值为UI，以2ω的角频率随时间而变化的交变量，其变化波形如图所示。 在正弦交流电作用下，纯电容元件不断地与电源进行能量交换，但却不消耗能量。 电容瞬时功率的波形图 * 2）平均功率 由上图可见，纯电容元件的平均功率P=0. 虽然纯电容不消耗功率，但是它与电源之间存在能量交换。为了表示能量交换的规模大小，将电容瞬时功率的最大值定义为电容的无功功率，或称容性无功功率，用QC表示，即 QC的单位也是乏（var）。 * 4.4.2 电阻、电感、电容串联电路 1．RLC串联电路 （1）RLC串联电路的电压电流关系 R i C + - L u 根据KVL定律可列出 设电路中的电流为 则电阻元件上的电压uR与电流同相，即 电感元件上的电压uL比电流超前90°，即 电容元件上的电压uC比电流滞后 * U I U U U U U U L C + L C R C φ 电源电压为 = 相量图 由电压相量所组成的直角三角形，称为电压三角形. U U U U L C + R φ 电压三角形 利用这个电压三角形，可求得电源电压的有效值，即 = 也可写为 * （2）电路中的阻抗及相量图 |Z| R X X L C - φ 阻抗三角形 电路中电压与电流的有效值（或幅值）之比为 。 它的单位也是欧姆，也具有对电流起阻碍作用的性质，我们称它为电路的阻抗模， 用 代表，即 = = 、R、（ - ）三者之间的关系也可用一个直角三角形——阻抗三角形 表示。 相位差 也可从电压三角形得出，即 =arctan arctan * 如用相量表示电压与电流的关系，则为 =