电工技能培训-11正弦交流电路

下一页总目录章目录返回上一页同学们好！番禺葵园下一页总目录章目录返回上一页第4章正弦交流电路4.1正弦电路的基本概念4.2正弦量的相量表示法4.3电阻、电感、电容元件的正弦交流电路4.4电阻、电感与电容元件的串联交流电路4.5阻抗的串联和并联4.6复杂交流电路的分析4.7谐振电路4.8交流电路的频率特性4.9功率因数的提高4.10非正弦周期电压和电流（第十二讲）☻☻☻☻下一页总目录章目录返回上一页1.电压与电流的关系设tωUusinm②大小关系：RUI③相位关系：u、i相位相同根据欧姆定律:iRutωRU2RtωURuisinsinmtωI2tωIsinsinm①频率相同0iu相位差：IU相量图4.3.1电阻元件的正弦交流电路Riu+_相量式：0IIRIUU04.3电阻、电感、电容元件的正弦交流电路下一页总目录章目录返回上一页2.功率与能量转换iup(1)瞬时功率p：瞬时电压与瞬时电流的乘积小写tωIU2mmsin)2cos(121mmtωIU结论:（耗能元件）,且随时间变化。0ptωUutωIisin2sin2piωtuOωtpOiu下一页总目录章目录返回上一页瞬时功率在一个周期内的平均值TTtiuTtpTP00d1d1UIttωUITT0)dcos2(11大写ttωIUTTd)2cos(12110mm(2)平均功率(有功功率)PIUP单位:瓦（W）2RIPRU2Riu+_ppωtO注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。下一页总目录章目录返回上一页)90(sin2tωLIω基本关系式：①频率相同②U=IL③电压超前电流9090iuψψ相位差1.电压与电流的关系90tiLeuLdd4.3.2电感元件的正弦交流电路设：tωIisin2iu+-eL+-LttωILud)sind(m)90(sin2tωUuωtuiiO下一页总目录章目录返回上一页)90(sin2tωLωIutωIisin2或LUILXIU则:感抗(Ω)电感L具有通直阻交的作用直流：f=0,XL=0，电感L视为短路定义：LfLXL2fLπXL2LωIU有效值:交流：fXL下一页总目录章目录返回上一页LfπLωXL2感抗XL是频率的函数LX可得相量式：)(jjLXILωIUfLUI2电感电路复数形式的欧姆定律UI相量图90IU超前)90(sin2tωLωIutωIisin2根据：0II9090LIωUULIUIUj90则：LXI,fO下一页总目录章目录返回上一页2.功率与能量转换(1)瞬时功率0d)(2sind1oottωUIT1tpTPTT(2)平均功率)90(sinsinmmtωtωIUuiptωUI2sintωIUtωtωIU2sin2cossinmmmm)90(sin2tωLωIutωIisin2L是非耗能元件下一页总目录章目录返回上一页储能p0+p0分析：瞬时功率：uiptωUI2sinui+-ui+-ui+-ui+-+p0p0放能储能放能电感L是储能元件。tωiuoptωo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)。可逆的能量转换过程下一页总目录章目录返回上一页用以衡量电感电路中能量交换的规模。用瞬时功率达到的最大值表征，即LLXUXIIUQ22单位：var（乏）(3)无功功率Quip瞬时功率：tωUI2sin例1:把一个0.1H的电感接到f=50Hz,U=10V的正弦电源上，求I，如保持U不变，而电源f=5000Hz,这时I为多少？解：(1)当f=50Hz时31.4Ω0.1503.1422fLXL下一页总目录章目录返回上一页318mA31.410LXUI（2）当f=5000Hz时3140Ω0.150003.1422fLXL3.18mA314010LXUI所以电感元件具有通低频阻高频的特性下一页总目录章目录返回上一页电流与电压的变化率成正比。tuCidd基本关系式：1.电流与电压的关系①频率相同②I=UC③电流超前电压9090iuψψ相位差则：)90sin(2tωCωUtωωUCtuCicos2dd4.3.3电容元件的正弦交流电路uiC+_设：tωUusin2itωui90u下一页总目录章目录返回上一页)90(sin2tωCUωitωUusin2CωUI或ICωU1CXIU则:容抗（Ω）定义：CfπCωXC211有效值所以电容C具有隔直通交的作用CfπXC21XC直流：XC，电容C视为开路交流：f下一页总目录章目录返回上一页fCπXC21容抗XC是频率的函数可得相量式CXICωIUj1j则：电容电路中复数形式的欧姆定律UI相量图90UI超前CωXC1CX,If)(2CfπUIO)90(sin2tωCUωitωUusin2由：CUωIIj900UU下一页总目录章目录返回上一页2.功率与能量转换(1)瞬时功率uiC+_(2)平均功率Ｐ)90(sin2tωCUωitωUusin2由0d)(2sind10ttωUIT1tpTPT0T)90(sinsinmmtωtωIUuiptωUI2sintωIU2sin2mmC是非耗能元件下一页总目录章目录返回上一页瞬时功率：uiptωUI2sinui+-ui+-ui+-ui+-+p0充电p0放电+p0充电p0放电ptωo所以电容C是储能元件。结论：纯电容不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐)。uiotωu,i下一页总目录章目录返回上一页同理，无功功率等于瞬时功率达到的最大值。(3)无功功率QCCXUXIUIQ22tωUIpsin2所以单位：var为了同电感电路的无功功率相比较，这里也设tωIisin2)90(sin2tωUu则：下一页总目录章目录返回上一页在电阻电路中：RUiRUIRuiRUI在电感电路中：LXuiLωuiLωUILωIUjLXIULXIUjtiLudd指出下列各式中哪些是对的，哪些是错的？【练习】×××××××在电容电路中：CωIUCXiuCωUIjCωIUj1XcIUj×下一页总目录章目录返回上一页单一参数电路中的基本关系参数LωXLjjtiLuddLCωXC1jjtuCiddCR基本关系iRu阻抗R相量式RIUIXULjIXUCj相量图UIUIUI下一页总目录章目录返回上一页单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路参数电路图(参考方向)阻抗电压、电流关系瞬时值有效值相量图相量式功率有功功率无功功率RiuiRuR设则tωU2usintωI2isinIRURIUUIu、i同相0LtiLuddCtuCiddLXjCXj设则)90tsin(2LIωu则LXIXULLcXIXUCC/1u领先i90°UIUILXIUjCXIUj00LXIUI2基本关系+-iu+-iu+-tωI2isin设RIUI2UICXI2-tωI2isin)90sin(2tCIωuu落后i90°下一页总目录章目录返回上一页•本讲小结–单一参数是指电路中仅有电阻、电容或电感单个元件；–单一参数正弦交流电路的分析计算是本章的重点–理解电路中电压和电流的相量特点，掌握相量运算。•作业–p135：4-74-8（第十二讲结束）