6.6 R L串联电路（课件）- 高一《电工技术基础与技能》同步教学（机工版·第3版）

6.6 R L串联电路 电工技术基础与技能 第六章 ◆在电气设备中，如变压器、电抗器、电动机、继电器及电感线圈等，我们要了解这些设备的电压、电流、阻抗、功率等各电量之间的关系，就要对它们的电路进行分析。 ◆这些设备都是由多匝线圈绕制而成，在线圈中既有电感，又有线圈自身的体电阻。当线圈匝数较多、电阻不可忽略时，将线圈的电感用纯电感来等效，将线圈的体电阻用纯电阻来等效，一个实际的电感线圈就等效为一个电阻与电感的串联电路。 ◆ 在电路的应用中，由于电感具有感抗，在交流电路中具有限流降压的作用，有时为了限制电气设备中的电流，在电气设备上串联上 一个电抗器。电抗器和电气设备的串联也可以等效为一个电阻和电感的串联电路。 ◆在电子电路中，为了满足一定的电路要求，也往往将一个电感和一个电阻串联起来应用。因此，分析 RL串联电路有着实际应用意义，图6-32所示为两种工业线圈，工作时因为体电阻而发热，使用时必须考虑体电阻的影响。 电动机、变压器等一些工业电器，工作中是进行能量的交换，负载和设备之间又可以等效为RL并联电路。所以分析RL并联电路也有着实际意义。 （a）三相电抗器 （b）电磁铁线圈 图6-32 工业线圈 电工技术基础与技能 第六章 1.电压、电流之间的关系 【RL串联电路分析】 RL串联电路如图6-33a所示。设电路中的电流按正弦规律变化： 即 i=Im sinωt， uR = Im R sinωt + ULm sinωt(ωt +90o) 下面用相量法定量分析各电量之间的关系。 6.6.1 RL串联电路 （a）RL串联电路 （b）RL串联相量图 电工技术基础与技能 第六章 电工技术基础与技能 第六章 由以上分析可知，总电压 u 超前总电流 i 相角（0﹤φ﹤90o）， 通常将电压超前电流的电路称为感性电路，具有感性特征的 负载称为感性负载。总电压的有效值与分电压的有效值遵从 矢量和的相加关系（三角形关系），而不是代数和的相加关 系，这与电阻串联电路有着本质的区别。 电工技术基础与技能 第六章 电工技术基础与技能 第六章 电工技术基础与技能 第六章 【例】 有一电感线圈，已知体电阻R = 6 Ω，电感L = 25.5 mH。将其接入频率为50 Hz、电压为220 V的电路上，分别求XL、I、UR、UL、φ。 1. 电压、电流之间的关系 【RL并联电路分析】 RL并联电路如图 6-36a所示。设电路两端电压按正弦规律变化： 因为电感和电阻两端加的是同一个电压，以电压为参考相量定量分析各量之间的关系。相量图如图（b）所示。 6.6.2 RL并联电路 （a）RL并联电路 （b）RL并联电路相量图 根据并联电路原理，电流相量关系表达式为 已知电阻两端电压与电流同相位，电感两端电压超前电流 π/2，如果以电压为参考相量， 可作出如图6-36所示相量图。从相量图中可见： 组成一个相量 电流三角形， 根据此三角形可 求得各电流有效值之间的关系 如下式6-27。 （6-26） 图6-36b，RL并联电路相量图 （6-27） 【分析结论】 由以上分析可知，电路总电压u 超前总电流i相角（0<<90°），为感性电路。总电压的有效值与分电压的有效值遵从矢量和的相加关系（三角形关系）。 2.电阻、感抗与阻抗之间的关系 【RL并联电路的阻抗三角形】 由于RL并联电路加的是同一电压U，如将电压分别除以各个电流，即 阻抗不是相量，但电阻、感抗和阻抗三者遵从相量和的关系，而不是代数和的关系。由于XL是频率 f 的函数， 所以 也是频率的函数，f增大，|Z|增大；f 减小， |Z| 减小。 当U、I用有效值表示时， |Z| 、U、I 三者遵从欧姆定律，即 电工技术基础与技能 第六章 活学活用——RL串并联 【案例1——电焊机引弧电抗器】 案例叙述： 图6-38 是电焊机原理图。焊接变压器的输出电压u2为70V，为了防止焊条焊死时焊接变压器短路，在电路中串了x=0.21 Ω的电抗器。电抗器限流特点是没有电能损耗，限流非常平稳。 （a）电焊机外形 （b）电路原理图 电焊机参数： 供电电压：交流380V；变压器输出：70V左右；电抗器