2. 3 RLC串联电路(课件）-高二《汽车电工电子基础》同步教学（北京理工大学出版社）

任务2. 3 RLC串联电路 活动2. 3. 1电压和电流的关系 RLC串联电路如图2-10所示，取电压和电流的参考方向一致。 用相量法分析电路如下。 (1)做相量图 在RLC串联电路两端加正弦电压( )，在电路中产生电流( )。设电流( )的初相为0，电阻电压( )与电流( )相位相同，电感电压( )超前电流( )90°，电容电压( )滞后电流( )900。根据UL和UC的大小不同，作相量图如图2-11 (a) ,(b)所示。 (2)求相量和 下一页 返回 任务2. 3 RLC串联电路 根据串联电路的性质，总电压为电路各部分电压之和，即 在图2-11的相量图上，按平行四边形法则作总电压( )的相量。 由相量图可知， 反相。根据 构成的电压三角形，有 由以上分析可得出如下结论: ①总电压与电路的相位差为Φ，由图2-11(a)所示的相量图，有 上一页 下一页 返回 任务2. 3 RLC串联电路 ②电压的有效值与电流有效值以及阻抗|Z|之间满足欧姆定律关系，即 活动2.3.2电路的功率和能量转换 1.平均功率 RLC串联电路中，只有电阻消耗电能，因此电路的平均功率为 上一页 下一页 返回 任务2. 3 RLC串联电路 由电压三角形可知 所以 2.无功功率 无功功率是表示电感、电容及电源之间能量交换的量，由于电感电压与电容电压反相，因此RLC串联电路的无功功率应为电感与电容无功功率之差，即 3.视在功率 电源电压有效值(U)与电流有效值(I)的乘积，称为视在功率，用S表示，即 上一页 下一页 返回 任务2. 3 RLC串联电路 视在功率的单位是伏安(VA)，通常用来表示电器设备的容量。 由式(2一24)、式(2一25)和式(2一26)可知 由于电路的有功功率 ，因此有 由式(2 - 28)可见，λ越大，则电源的容量中转换成有功功率的部分越大，电源的利用率越高;当λ =1时，电源的容量全部转换成有功功率。 上一页 返回 任务2. 4三相交流电路 电力输配电系统中使用的交流电源绝大多数是三相制系统，前面研究的单向交流电也是三相系统的一相提供的。之所以采用三相系统供电，是因为它在发电、输电以及电能转换等方面都具有明显的优势。 三相交流电路由三个幅值相同、频率相同、相位互差120°的正弦交流电压，按照一定的方式连接起来作为三相交流电源向负载供电。采用三相制供电时，可大大节省输电线的有色金属，降低输电成本。 活动2. 4. 1三相电源 三相交流电动势由三相交流发电机产生。三相交流发电机由定子和转子两部分组成，其原理示意图如图2-12(a)所示。 下一页 返回 任务2. 4三相交流电路 定子铁芯的内圆表面有槽，槽内放置3个尺寸和匝数完全相同的绕组U1-U2,V1-2,W1-W2，称为三相绕组。三相绕组在空间位置上互成120°放置，称为U相、V相和W相，图2-12(b)所示为其中的一相绕组。定子铁芯内部的磁极是转动的，称为转子。 当转子在原动机(汽轮机、水轮机)带动下以角频率(ω)匀速旋转时，三相绕组依次切割磁力线，产生频率相同、幅值相等、相位差互成120°的三相对称正弦电动势。选定电动势的参考方向由绕组的末端指向首端，如图2-12(b)所示，则 上一页 下一页 返回 任务2. 4三相交流电路 相应的波形图、相量图如图2-13(a) ,(b)所示。 由波形可见，三相电动势达到最大值的先后次序是不同的。这种达到最大值的先后次序称为三相电动势的相序。上述三相电压的相序是U-V-W-U。在工厂或企业配电站的三相电源裸铜排上，涂有黄、绿、红三种颜色，分别为U,V,W三相。 由相量图可见，三相对称电动势的相量和为零，即 2.三相电源的星形连接 (1)星形连接 上一页 下一页 返回 任务2. 4三相交流电路 把上述三相绕组的末端U2,V2和W2连在一起，就构成星形连接，如图2-14(a)所示。三个末端连接的点称为电源的中性点或零点，用N表示。由3个电源绕组的首端U1,V1,W1和中性点(N)分别引出4根线对外供电，这种供电方式称为三相四线制。从首端引出的3根输电线称为端线，俗称火线;从中性点引出的输电线称为中线或零线，由于中线一般与大地相连，所以又称地线。 (2)星形连接时线电压和相电压的关系 由图2-14可知，三相电源作星形连接时可以提供两组电压:一组是端线和中线之间的电压，用 或有效值统一用(U P)表示，称为电源相电压;另一组是端线和端线之间的电