电工电子技术4-1正弦交流电路课件.ppt

第4章 单相正弦交流电路 §4.1 正弦交流电的概念 §4.2 正弦量的向量表示法 §4.3 单一参数的正弦交流电路 §4.4 RLC串联交流电路 §4.5 RLC并联交流电路 §4.6 电路中的谐振（自学） §4.7 功率因数的提高 §4.8 复杂交流电路的计算（自学） 第4章 结束 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） R L C 总电压 总电流 u 与 i 的夹角 平均功率P与总电压U、总电流 I 间的关系： ----- 功率因数 其中： ? 3. 无功功率 Q： 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： 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 （有助记忆） S 注： S＝U I 可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 4.3.2 电感元件的交流电路 基本关系式： i u L 设 则 1.电流、电压的关系 i u a.频率相同 b.相位相差 90° （u 领先 i 90 °） 设： c. 有效值 感抗（Ω） 则： d. 相量关系 设： 则： 领先！ 感抗（XL =ωL ）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。 ω XL ω = 0 时 XL = 0 直流 E + _ R e + _ L R 例： 一个0.1H的电感两端加50Hz有效值为10V的电压，通过的电流是多少？电源频率改为5000Hz时，电流是多少？ 结论：电压有效值一定时，频率越高，通过电感的电流有效值越小。 2.功率 a. 瞬时功率 p ： i u L 储存 能量 p 0 释放 能量 + p 0 p 0 可逆的 能量转换 过程 u i u i u i u i i u L + P p 0 u i 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）。 b. 平均功率 P （有功功率） c. 无功功率 Q Q 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。 基本关系式: 设： 4.3.3 电容元件的交流电路 u i C 则： a. 频率相同 b. 相位相差 90° （u 落后 i 90° ） 1.电流、电压的关系 i u c. 有效值 或 容抗（Ω） 定义： 则： I d. 相量关系 设： 则： 领先！ E + - ω 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 ω＝0 时 例：一个25uF的电容两端加50Hz有效值为10V的电压，通过的电流是多少？电源频率改为5000Hz时，电流是多少？ 结论：电压有效值一定时，频率越高，通过电容的电流有效值越大 2.功率 a. 瞬时功率 p u i ) 90 sin( 2 sin 2 o - = = t U u t I i w w 充电 p 放电 放电 P 0 释放 能量 充电 P 0 储存 能量 u i u i u i u i i u ωt b. 平均功率 P c. 无功功率 Q Q 的单位：瓦、千瓦 (var、kvar) 取负值 瞬时功率达到的最大值（吞吐规模） 已知： C ＝1μF 求：I 、i 例 u i C 解： 电流有效值 求电容电路中的电流 瞬时值 i 领先于 u 90° 电流有效值 单一参数电路中复数形式的欧姆定律 电阻电路 电感电路 电容电路 复数形式的欧姆定律 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，则复数形式的欧姆定律和直流电路中的形式相似。 C L X C X L R R j j - → → → 、 、 4.4 RLC 串联交流电路 若 则 一、电流、电压的关系 u R L C i 总电压与总电流 的关系式 相量方程式： 相量模型 R L C 则 设 （参考相量） RLC 串联交流电路——相量图 先画出参 考相量 相量表达式： 电压 三角形 R L C Z：复数阻抗 实部为阻 虚部为抗 容抗 感抗 令 则 RLC 串联交流电路中