2.2正弦交流电路的分析与计算(课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（电子工业版）

2.2正弦交流电路的分析与计算 2.2.1 单一参数正弦交流电路的分析 2.2.2电阻、电感和电容串并联电路的分析 2.2.1 单一参数正弦交流电路的分析 1.纯电阻电路 2.纯电感电路 3.纯电容电路 1.纯电阻电路 R i u 1. 电压、电流关系 设 则 i = u R 为了同时表示电压与电流的相位关系和数值关系，可导出欧姆定律的相量形式 1.纯电阻电路 1. 频率关系： 2. 相位关系： 3. 数量关系： 电阻元件上的电压、电流关系可归纳为： 4. 相量关系： 有效值之间满足欧姆定律 频率相同 相位相同 即： 1.纯电阻电路 U I i u ui 相量图 波形图 t 1.纯电阻电路 2.电阻元件的功率 （1）瞬时功率 p 瞬时功率用小写！ 结论：1. p随时间变化；2. p≥0,为耗能元件。 u i p=UI-UIcos2 t UI ωt 1.纯电阻电路 （2） 平均功率（有功功率）P 有功功率用大写！ P= UI = I2R = U2/R 由： 得出： 在工程上，常用有功功率来表示电阻元件的实际耗能效果。 一个周期内功率的平均值 平均功率： 2.纯电感电路——电感线圈实例 （c）扼流圈 （a）变压器 （b）电感镇流器 线圈统称电感线圈，也称电感器或电感 纯电感电路—电感元件的基本概念 线圈统称电感线圈，也称电感器或电感。 自感磁链： 又称电感量或电感。 单位：亨［利］, （H）; 常用单位毫亨（mH）和微亨（μH） 电感线圈： 自感系数L: 纯电感电路——电感元件的基本概念 电感量是线圈的固有参数，它的大小与线圈的匝数、几何形状和线圈中媒介质的磁导率有关。 电感量是常数的线圈称为非线性电感如铁心线圈。 线性电感 电感量是常数的线圈称为线性电感，如空心线圈。 非线性电感 说明 纯电感电路——电感元件 电感元件的储能 电感元件 电感元件的端电压uL 忽略电感线圈的电阻和匝间分布电容，将其视为只具有电感性的理想电路元件——电感元件。 只适用于线性电感 纯电感电路—在交流电路中 L i u 1. 电感元件上的电压、电流关系 设 则 解析式： (1) 频率关系— (2) 相位关系— (3) 数量关系— U=LI=2πf LI=IXL 频率相同 电感元件上 u 超前 i 90°电角。 有效值之间满足欧姆定律 电抗（感抗） I U 纯电感电路 ——反映了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用； 单位：欧姆【Ω】。 XL=2πf L=ωL 直流下频率f =0，所以XL=0，相当于短路。 感抗XL (4) 相量关系： 即： 感抗的复数形式 纯电感电路 2. 电感元件的功率 （1）瞬时功率 p 电感元件上只有能量交换而不耗能，为储能元件 ωt p >0 储存能量 p < 0 释放能量; p >0 储存能量 p < 0 释放能量 u p=ULIsin2 t i 结论 纯电感电路 P=0，电感元件不消耗电能。 2. 平均功率（有功功率）P Q反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。 3. 无功功率Q 有功功率的“有功”是指“消耗”，而无功功率的“无功”是指“交换”，一定不能将“无功”理解为“无用”。 提示 3.纯电容电路 1. 电容元件上的电压、电流关系 解析式： u i (1) 频率关系— (2) 相位关系— (3) 数量关系— I · I · U 同频率 电容元件上 i 超前 u 90° 有效值之间满足欧姆定律 C 3.纯电容电路 反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用； 直流下频率f =0，所以XC=∞,C相当于开路。 容抗XC 单位:与电阻相同——欧姆【Ω】。 (4) 相量关系： 即： 容抗的复数形式 3.纯电容电路 2. 电容元件的功率 （1）瞬时功率 p 电容元件上只有能量交换而不耗能，为储能元件 结论 u p=UCIsin2 t i ωt p >0 储存能量 p < 0 释放能量; p >0 储存能量 p < 0 释放能量 3.纯电容电路 P=0，电容元件不耗能。 2. 平均功率（有功功率）P Q 反映了电容元件与电源之间能量交换的规模。 3. 无功功率Q 电感线圈具有的是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的特性，而电容器具有是“通交流、阻直流，通高频、阻低频” 的特性。 单位:乏(var) 结论 2.2.2电阻、电感和电容串并联电路 电阻、电感和电容元件串联交流电路 电阻、电感和电容元件串并联交流电路分析 交流电路功率 功率因数的提高 1.电阻、电感和电容元件串联 jXL R -jXC I U UR UL UC a b 1）电压与电流关系 代入上式得： 结论 总复阻抗 1.电阻、电感和电容元件串联 用相量图分析 I UL UR UC U UX 电压