[工學(xué)]電工學(xué)上冊(cè)課件

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1、第三章正弦交流電路第一節(jié)正弦交流電的基本概念第二節(jié)正弦量的相量表示法第三節(jié)電阻元件的正弦交流電路第四節(jié)電感元件的正弦交流電路第五節(jié)電容元件的正弦交流電路第六節(jié)正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第七節(jié)功率因數(shù)的提高第八節(jié)諧振電路小結(jié)與習(xí)題第三章正弦交流電路一、概念1、什么是正弦交流電：隨時(shí)間按正弦函數(shù)規(guī)律周期性變化的電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)等物理量，通稱(chēng)為正弦量。它們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)平均值為零。2、為什么要使用交流電：交流電容易獲得。3、交流電的正方向：實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)取正。4、交、直流電路比較：①交、直流電的I、U、E、P具有相同的物理意義②基本定律定理一樣，網(wǎng)絡(luò)分析的方法理

2、論一樣。③交流電是變的，其瞬時(shí)值符合KCL、KVL，但有效值不符合。3.1§3-1正弦交流電路的基本概念二、正弦量描述角頻率初相位幅值三個(gè)要素可以描述一個(gè)正弦量：頻率、幅值、初相位幅值amplitudeangularfrequencyinitialphaseangle3.12、幅值與有效值1、頻率f（周期Τ、角頻率ω）周期T：變化一周所需的時(shí)間，用sms表示。頻率f：每秒重復(fù)變化的次數(shù)。單位：Hz赫(茲)f=1/T角頻率ω：每秒變化的角度(弧度)，ω=2πf=2π/Trad/s幅值正弦量變化過(guò)程中呈現(xiàn)的最大值，電流Im，電壓Um如果一個(gè)交流電流i通過(guò)一個(gè)電阻

3、R，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，而在相同的時(shí)間里產(chǎn)生相同的熱量需通入直流電為I，則稱(chēng)I為i的有效值。即：I、U表示有效值Im、Um表示幅值有效值3.1初相位是0時(shí)刻到波形起始點(diǎn)那段距離對(duì)應(yīng)的角度相位差兩個(gè)同頻正弦量相位角之差，表示為3、初相位與相位差3.1＜1800規(guī)定：

4、y

5、??(180°)。特殊相位關(guān)系：?tu,iuiO?tu,iuiO?tu,iuiOj=0同相j=??(?180o)反相?=p/2正交3.1例3-1解：1）已知2）3.2§3-2正弦量的相量表示法1.相量圖直角坐標(biāo)系中有一有向線(xiàn)段相量圖可以描述一個(gè)正弦量正弦量表示法瞬時(shí)值（三角函數(shù)）波形圖

6、相量圖相量式（復(fù)數(shù)）直觀(guān)，但不便于分析計(jì)算便于完成正弦量的加減乘除運(yùn)算旋轉(zhuǎn)起來(lái)投影#3.2已知：求：解：采用相量圖法計(jì)算：瞬時(shí)值相加很繁瑣結(jié)果：#正弦量相量圖對(duì)應(yīng)例3.2§3-2正弦量的相量表示法2.相量式（復(fù)數(shù)表示法）將相量圖置于復(fù)平面中+1j實(shí)軸虛軸向?qū)嵼S的投影復(fù)平面向虛軸的投影相量表示為相量式：代數(shù)形式：指數(shù)形式：極坐標(biāo)形式其中#運(yùn)算法則：(1)加減運(yùn)算A1A2ReImO加減可用圖解法3.2§3-2正弦量的相量表示法(2)乘除運(yùn)算除法：模相除，角相減乘法：模相乘，角相加則:#若=

7、A1

8、?1，若=

9、A2

10、?2若=a1+jb1，=a2+jb2則±=(a1

11、±a2)+j(b1±b2)3.2§3-2正弦量的相量表示法1.相量圖正弦量表示法瞬時(shí)值（三角函數(shù)）波形圖相量圖相量式（復(fù)數(shù)）#正弦量相量圖對(duì)應(yīng)2.相量式（復(fù)數(shù)表示法）代數(shù)形式：指數(shù)形式：極坐標(biāo)形式其中正弦電壓與相量的對(duì)應(yīng)關(guān)系：已知例1.試用相量表示i,u.解：例2.試寫(xiě)出電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。解：3.2例3.解:例4.解：上式#3.2例5．同頻正弦量的加、減運(yùn)算可借助相量圖進(jìn)行。相量圖在正弦穩(wěn)態(tài)分析中有重要作用，尤其適用于定性分析。ReImReIm首尾相接#3.2§3-3電阻元件的正弦交流電路一.伏安關(guān)系URuR(t)i(t)RUR=RI相量模型R顯然有1.電

12、壓與電流為同頻正弦量2.有效值與相量均有歐姆定律成立二.功率有功功率三.相量圖同相位#3.3§3-4電感元件的正弦交流電路一.伏安關(guān)系1.電壓與電流為同頻正弦量2.有效值與相量均符合歐姆定律3.感抗XL是頻率f的函數(shù)4.電壓超前電流900#3.4i(t)uL(t)Lj?L相量模型UL則設(shè)相量歐姆定律有效值歐姆定律稱(chēng)為感抗稱(chēng)為復(fù)感抗二.功率有功功率三.相量圖3.4瞬時(shí)功率以2?交變，有正有負(fù)，一周期內(nèi)剛好互相抵消。i?tOuLpL波形圖2?P=0u與i相位相差900#無(wú)功功率Q無(wú)功功率是指儲(chǔ)能元件與電源間進(jìn)行能量交換的那部分功率乏(Var)§3-5電容元件的正

13、弦交流電路一.伏安關(guān)系1.電壓與電流為同頻正弦量2.有效值與相量均符合歐姆定律3.感抗XC是頻率f的函數(shù)4.電流超前電壓9003.5則設(shè)相量歐姆定律有效值歐姆定律稱(chēng)為容抗復(fù)容抗i(t)u(t)C相量模型二.功率三.相量圖3.5瞬時(shí)功率以2?交變，有正有負(fù)，一周期內(nèi)剛好互相抵消。u?tOipc波形圖：2?u與i相位相差900#無(wú)功功率是指儲(chǔ)能元件與電源間進(jìn)行能量交換的那部分功率乏(Var)P=0有功功率無(wú)功功率Q§3-6正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析1.RC串聯(lián)電路

14、Z

15、RXCj阻抗三角形阻抗模阻抗角iuCRR相量模型稱(chēng)為復(fù)阻抗相量模型法3.6#§3-6正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析

16、1.RC串聯(lián)電路R相量圖法選電路的共量作為參考相量然