8-2 周期性非正弦交流电路的计算分析(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

§8-2 周期性非正弦交流电路的计算分析 1 学习目标 1. 熟悉非正弦交流电有效值、平均值和平均功率的计算方法。 2. 了解周期性非正弦交流电路的简单计算方法。 2 第一章　电路基础 非正弦交流电路的计算主要包括非正弦交流电有效值、平均值以及功率的计算。本节还将简单介绍周期性非正弦线性交流电路的分析、计算方法等。 3 第一章　电路基础 一、非正弦交流电的有效值及计算 周期性非正弦交流电的有效值与正弦交流电的有效值一样，仍然是从热效应来定义的，即让一周期性非正弦交流电和一直流电分别通过一等值电阻，若在相同时间内两者消耗的电能相等，则此直流电的数值就称为该非正弦交流电的有效值。数学分析证明，周期性非正弦交流电的有效值等于基波及各次谐波有效值平方和的平方根，即： 式中的直流分量可视为零次谐波。 4 第一章　电路基础 二、非正弦交流电的平均值及计算 由于周期性非正弦交流电分解后，除直流分量外，其余各项均为正弦量，而正弦量的平均值为零，故周期性非正弦交流电在一个周期内的平均值等于它的直流分量，即： 直流分量为零的周期性非正弦量在一个周期内的平均值也为零。有时为了能够说明问题，对这样的周期性非正弦量，可直接计算它在半个周期内的平均值。 5 第一章　电路基础 三、非正弦交流电的平均功率及计算 周期性非正弦交流电流通过负载时，负载必然要消耗功率，该功率称为平均功率P，也称为有功功率。周期性非正弦交流电的有功功率等于直流分量功率和各次谐波功率之和，即： 或 式中，φ1、φ2、φ3…为各次谐波电压与电流的相位差。 也就是说，在计算非正弦交流电的功率时，可以分别对直流分量和各次谐波分量产生的有功功率进行计算，而后求得总有功功率。 6 第一章　电路基础 四、周期性非正弦线性交流电路的分析计算 对周期性非正弦交流电压作用下的线性电路的分析和计算，实质上就是把非正弦交流电路的计算转化为一系列正弦交流电路的计算。计算周期性非正弦交流电路通常采用谐波分析法，具体步骤如下。 1．写出给定周期性非正弦量的谐波分量表达式，至于高次谐波取到哪一项，要根据具体问题所需要的精确度而定。 2．分别求出各次谐波电动势（或电压）单独作用时电路中的谐波电流。 3．应用叠加原理，将各次谐波电流进行叠加求得总电流。 7 第一章　电路基础 §8-3 滤波器 8 学习目标 1. 了解滤波器的分类方法。 2. 了解各类滤波器的作用原理。 3. 了解滤波器在电子设备中的应用。 9 第一章　电路基础 一个周期性非正弦交流电可以分解成一系列不同频率的谐波分量，当它通过电感支路时，因感抗与谐波次数成正比，故直流分量和低次谐波电流可以顺利通过，而高次谐波电流则受到抑制，说明电感线圈有通直流和阻止高频交流的作用；当它通过电容支路时，因容抗与谐波次数成反比，故高次谐波电流可以顺利通过，而直流分量和低次谐波电流均受到抑制，说明电容有通交流、隔直流的作用。 利用电感和电容的电抗随频率变化的特性，由电感和电容组成不同的电路，把它接在输出与输入之间，让某些需要的频率信号顺利通过，而抑制某些不需要的频率信号，电路的这种功能叫滤波，实现这种功能的电路叫滤波器，它被广泛地应用于电子、电信工程中。 10 第一章　电路基础 对于一个滤波器，能通过它的频率范围称为该滤波器的频率通带，简称通带。被它抑制的频率范围称为频率阻带，简称阻带。位于通带与阻带交界处的频率称为截止频率，用fC表示。 根据能通过滤波器的频率范围不同，可将滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。 11 第一章　电路基础 一、低通滤波器 图所示为低通滤波器电路，具有抑制高频分量而让低频分量通过的作用。 12 低通滤波器电路 a)L型低通滤波器 b)π型低通滤波器 c)T型低通滤波器 d）符号 第一章　电路基础 二、高通滤波器 图所示为高通滤波器电路，其作用与上述情况相反。 13 高通滤波器电路 a)L型高通滤波器 b)π型高通滤波器 c)T型高通滤波器 d)符号 第一章　电路基础 三、带通滤波器 图所示为带通滤波器电路，它的作用是让频带内的谐波分量顺利通过，而阻止频带以外的谐波分量通过。它的工作原理是应用串、并联谐振的特性完成的。 14 带通滤波器电路 a)L型带通滤波器 b)π型带通滤波器 c)T型带通滤波器 d)符号 第一章　电路基础 四、带阻滤波器 图所示为带阻滤波器电路。 实际中，除了由LC元件组成的LC滤波器外，还有RC滤波器。另外，陶瓷滤波器、超声滤波器等，在现代电子技术中因其优良的滤波性能也得到了广泛使用。 15 带阻滤波器电路 a)L型带阻滤波器 b)π型带阻滤波器 c)T型带阻滤波器 d)符号 第一章　电路基础 $