4-3 RLC串联电路的分析(课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（大象版）

§4-3 RLC串联电路的分析 ※ RLC串联电路 主题4 正弦交流电路 一、RLC串联电路的电压与电流关系 1.大小关系 将电阻、电感和电容串联后接入交流电源，就构成了 RLC 串联电路。 根据元件电压与电流的相位关系，以电流为参考相量画出相量图，可知 端电压和电流的大小与总阻抗之间关系为： ∴总阻抗为： 电路图 相量图 相量图绘制 §4-3 RLC串联电路的分析 ※ RLC串联电路 主题4 正弦交流电路 一、RLC串联电路的电压与电流关系 1.大小关系 相量图中，元件电压与总电压之间的大小关系称为电压三角形；将电压三角形的三条边同时除以电流I，则可以得到一个与其相似的三角形，称为阻抗三角形，其中X＝XL－XC，叫做电抗。 电压 △ 阻抗 △ 2.相位关系 §4-3 RLC串联电路的分析 ※ RLC串联电路 主题4 正弦交流电路 一、RLC串联电路的电压与电流关系 2.相位关系 由电压三角形及阻抗三角形知，端电压与电流间的相位差为： *端电压与电流间的相位差称为电路的阻抗角，其范围是： §4-3 RLC串联电路的分析 ※ RLC串联电路 主题4 正弦交流电路 二、RLC串联电路的性质 在 RLC 串联电路中，因为 X L 与 X C 大小的关系，电路会出现以下三种情况： （a）XL＞XC ， ，电压超前电流，电路呈电感性； ，电压与电流同相，电路呈电阻性； ，电压滞后电流，电路呈电容性。 （b）XL=XC， （c）XL＜XC， （a） （b） （c） RLC串联电路性质 §4-3 RLC串联电路的分析 ※ RLC串联电路 主题4 正弦交流电路 三、RLC串联电路的功率 1. 视在功率 在交流电路中，端电压与电流的乘积，称为视在功率。 单位:伏安（VA） 2. 功率三角形 把电压三角形的三条边同时乘以电流I，则可以得到一个与其相似的三角形，表示有功功率、无功功率和视在功率三者之间也满足三角形关系，称为功率三角形。 视在功率一般用来表示电气设备的额定容量。 §4-3 RLC串联电路的分析 ※ RLC串联电路 主题4 正弦交流电路 三、RLC串联电路的功率 2. 功率三角形 由电压三角形可知： §4-3 RLC串联电路的分析 ※ 功率因数及其提高 主题4 正弦交流电路 一、功率因数 交流电路中只有电阻元件才消耗能量，因此我们用有功功率和视在功率的比值来表示电源的利用率，称为功率因数，即： 。 由功率三角形知 ,所以功率因数又常常用 来表示，其中 表示端电压和电流的相位差（即阻抗角），故功率因数范围是： §4-3 RLC串联电路的分析 ※ 功率因数及其提高 主题4 正弦交流电路 一、功率因数 负载的功率因数低，对电力系统不利。 （1）负载的功率因数过低，使电源设备的容量不能充分利用。 （2）在一定电压下向负载输送一定的有功功率时，负载功率因数越低，通过输电线路的电流就越大，输电线路的电能损耗也大。 功率因数是电力经济中的一个重要指标。因此，有时需要提高电路的功率因数。 §4-3 RLC串联电路的分析 ※ 功率因数及其提高 主题4 正弦交流电路 二、感性电路功率因数的提高 在实际应用中，一般电路都呈感性，而在提高电路功率因数的同时，不能影响原来负载的工作，故常采用并联合适的电容来提高电路的功率因数。 合适电容量： 电路图 相量图 功率△ 变量： 不变量： 功率因数提高 §4-4 三相交流电路 ※ 三相交流电 主题4 正弦交流电路 日常生活用的单相交流电是三相交流电的一部分，和单相交流电相比，三相交流电具有如下特点： 1.制造三相发电机和三相变压器比制造容量相同的单相发电机和单相变压器省材料。 2.在输电距离、输电功率、负载线电压、负载功率因数、输电损耗及输电线材料都相同的条件下，用三相输电所需电线的金属用量仅为单相输电时的75%。 3.三相电流能形成旋转磁场，从而能制造结构简单，性能良好的三相异步电动机。 4.电源供应种类较多。单相发电机只能供应单相电源，而三相发电机可供应单相、二相及三相电源。 一、三相交流电的优点 §4-4 三相交流电路 ※ 三相交流电 主题4 正弦交流电路 二、三相交流电的产生 三相交流发电机的三相定子绕组U1—U2、V1—V2、W1—W2对称地嵌在定子铁心中，当由原动机带动转子转动时，就可以三个幅值相等、频率相同、相位互差120°的电动势，即三相对称电动势。 三相交流电的产生 波形图 相量图 三相发电机示意图 §4-4 三相交流电路 ※ 三相交流电源的连接 主题4